燒結余熱回收發電現狀及發展趨勢

張樹剛

（天津天鐵冶金集團煉鐵廠，河北涉縣056404）

0 引言

當前我國煉鐵工藝體系中，能耗占據整個鋼鐵工業的比重將近70%，而在此過程中燒結工序占據整個生產工藝能耗為10%，雖然看似比重不大，但是其消耗的能源是不可計量的。在國家倡導建設資源節約型社會的背景下，作為能耗大戶的鋼鐵工業更應該以身作則，高度關注燒結余熱回收發電工作。在鋼鐵生產過程中，燒結是重要的工序，在此工序中會存在很多的余熱，這些能量如果不能合理運用的話，對應的機械處于低效運行狀態，不僅會出現大量高溫廢氣，還會造成大量能源的浪費，還可能對環境造成傷害。也就是說，無論是從保護環境的角度，還是從實現能源優化配置的角度考慮，我們都需要高度重視燒結余熱回收。

1 燒結余熱回收發電的效益

隨著我國鋼鐵工業的快速發展，高爐煉鐵的主要原料燒結礦的產量也大幅度提高，燒結生產過程中產生的高溫廢氣也越來越多，如何有效地回收利用這部分熱量已經引起了人們的高度重視。2008年5月，國家發改委將燒結余熱發電技術列入第一批國家重點節能技術推廣項目，2009年12月工信部公布了《鋼鐵企業燒結余熱發電技術推廣實施方案》，計劃用三年時間（2010－2012年），在重點大中型鋼鐵企業中有針對性地推廣燒結余熱發電技術預期在鋼鐵行業的推廣比例達到20%，形成157.5萬t標準煤的節能能力，為鋼鐵企業在日益激烈的市場競爭中進一步降低生產成本、實現節能降耗發揮積極作用。燒結工序過程中存在的余熱資源主要有燒結煙氣顯熱和燒結礦顯熱，此兩者的占比為50%以上，如果能夠將這樣50%的余熱充分地運用到電能生產中去，就可以實現余熱資源的充分利用。按照理論分析，如果能夠實現余熱向電能轉變的話，平均每噸礦發電量約為20 kW·h，由此會使得能耗降低8 kgce/td礦。當然實現余熱能量向電能的轉換，其實現方式是比較多樣化的。世界上最先利用燒結余熱發電的是日本，日本鋼管公司的扇島廠和福山廠就是利用燒結冷卻機廢氣產生的蒸汽來發電的。

2 燒結余熱發電現狀分析

2.1 燒結余熱發電的發展潛力

我國近幾年的燒結機開始朝著大型化的方向發展，各種各樣的燒結機不斷出現，當前我國燒結機數量最多的型號有：265平方米、360平方米、435平方米等。除此之外，我國很多重要鋼鐵企業的燒結機數量也在不斷增加，對應設備體系也開始朝著不斷完善的方向發展，由此使得自身燒結余熱發電的能力得到不斷提高。我國燒結機余熱發電技術也在不斷發展和進步，尤其是在國家產業扶持的環境下，燒結余熱發電技術的推廣工作也在不斷開展，這對于燒結余熱發電格局的構造來講，是非常有意義的。

2.2 燒結余熱發電的類型

當前的燒結余熱發電系統展現出多樣化的特點，不僅有單壓系統和雙壓系統之別，還存在閃蒸補氣系統和帶補燃系統之分，上述幾種余熱發電系統各自發電方式不同，系統特點也不一樣，排汽溫度也有多差異，由此達成的實際熱效率也是不一樣的。不同行業可以針對實際生產特點以及能源利用需求的情況，選擇符合自身需求的燒結余熱發電模式。

2.3 燒結余熱發電的投資建設

當前燒結余熱發電的投資建設主要可以劃分兩種情況：第一種情況是以企業為主導的自主建設投資模式；第二種是以余熱發電專業投資者和高耗能企業合作的能源管理模式，簡單來講，就是專業投資者負責進行余熱電站的抽檢，在運行一年之后，將其交給對應的高耗能企業，雙方對于在此過程中的利益進行劃分，由此保證在余熱能源運用方面形成雙贏的局面。在實際的生產過程中，如果企業對于燒結余熱能源電能轉化不是很熟悉，在技術實現方面也存在諸多問題的話，此時可以選擇后面的一種模式，這樣可以盡可能地降低實際的能耗轉變風險。

3 燒結余熱發電存在的問題以及發展趨勢

3.1 燒結余熱發電過程存在的問題

燒結余熱發電過程中很容易出現問題，畢竟在熱能向電能轉化的過程中，其流程存在很多不確定性因素，可能是設備因素，可能是系統因素，可能是操作因素，由此影響到能源的最大化轉化。具體來講，其問題主要體現在以下幾個方面：

3.1.1 燒結煙氣量過大，溫度分布范圍不斷延展

當前我國運用的冷卻機主要有兩種，一個是環冷機，一個是帶冷機。在實際運行的過程中，來源不同，區段不同，產生氣體量和溫度都會展現出不同點，并且會因為燒結生產混合料配比和控制工藝的不同，使得對應的參數表現出不斷變化的特點來也就是說燒結余熱發電的蒸汽參數是不穩定的，在實際操作過程中要注重考量余壓量和余熱量等因素，由此去確定實際的發電規模，否則會給予實際發電工作造成很大困擾。

3.1.2 燒結廢棄含塵量比較大，并且存在大量腐蝕性氣體

一般情況下，都會對于鍋爐的含塵量提出明確的要求，但是如果其處于超標狀態的話，就會出現黏結或者積灰的情況，這不僅會造成鍋爐的磨損甚至還會出現堵塞的情況，此時就需要對于余熱鍋爐進行及時的處理。除此之外，在氣體中含有的腐蝕性氣體對于余熱鍋爐的損害作用也是比較大的這會嚴重影響到燒結余熱發電的效率和效益。

3.1.3 燒結余熱資源供應工序難以保證連續進行

也就是說在當前的燒結余熱發電系統中，總會存在短時間的停頓，尤其在鋼鐵企業經濟效益下滑的背景下，燒結機的作業率處于較低的狀態，部分燒結機存在反復開機停機的現象，甚至存在長時間不使用的情況，如果這樣的情況不斷持續下去，就會出現對應燒結余熱發電機組使用壽命縮減的情況。3.1.4 低溫余熱發電設備水平處于較低的狀態。

當前燒結余熱發電機組都低低于20MW的水平，嚴格來講屬于低溫小汽輪機發電機組，其蒸汽比容比較大，有效利用價值不高，排汽干度比較低補汽參數的對應量也存在很大的波動情況。如果這樣的問題不能找到有效的投資方案去進行解決的話，也會影響到實際燒結余熱回收發電產業的發展和進步。

3.2 燒結余熱發電發展趨勢

針對上述燒結余熱發電過程中存在的問題，需要在探究其運行機制的基礎上采取對應的措施來進行改善，由此打開全新的燒結余熱發電格局。未來燒結余熱發電的發展趨勢如下。

3.2.1 梯級化發展

依照熱工理論，不可逆過程會以降低能源品位為發展方向，此時熱功轉換的效率與實際余熱源溫度之間保持著密切的聯系。根據這樣的理論我們提出余熱梯級利用的理念，由此實現回收系統能源利用效率的全面提升。詳細來講，就是在不同溫度區域采用不同的燒結余熱發電方案，做到具體問題具體分析。對高溫區域，將其運用到發電過程中去；對于中溫區域，可以將其作為阻燃空氣通入點火爐中去；對于較低溫度區域，可以將其運用到干燥和余熱燒結原料環節中去。通過上述的操作，使得能級匹配合理。由此，可以引導實際燒結余熱能源利用率朝著更高的方向發展和進步。

3.2.2 穩定化發展

穩定化發展，主要是從熱源穩定性的角度入手的。在此過程中需要積極做好以下幾個方面的工作：其一，保證燒結生產的作業水平得到不斷提升，使得作業率處于較高的狀態，減少停機次數，保證停機時間處于可控的狀態；其二，保證對應設備和操作水平得到不斷控制，使得燒結的漏風率降低。可以學習國外的先進技術，以燒結機系統與外界壓差控制點方式，引入到燒結機封閉罩內，保證冷風與料層的接觸面積是比較小的，或者以改進燒結機封閉結構的方式來處理；其三，增加補燃系統或者多爐帶一機系統，避免燒結機出現停機、檢修停產等的情況，保證最大化地利用燒結余熱資源。

3.2.3 經濟化發展

經濟化發展主要是從余熱鍋爐與汽輪機穩定性和運行質量的角度入手的，只要保證上述兩者的運行狀態，可以保證實際的余熱利用效能朝著更好方向發展。對此我們需要關注的內容有：其一，合理實現出口煙溫的控制，設置爐內結構，保證爐墻密封性；其二，選擇合適的爐管形式和材質，使用涂層保護的方式，避免出現磨損，漏風或者腐蝕的情況；其三，高度重視余熱鍋爐當量效率與汽輪機循環效率之間關系的研究，找到更好的處理方式，使得兩者的參數都達到理想狀態，由此保證兩者的運行狀態達到最佳，這樣可以使得整個運行過程展現出經濟性的特點來。

4 結束語

綜上所述，燒結余熱回收發電前景比較光明與當前國家節能減排的政策要求、與建設環境友好型社會的需求都是高度一致的。對于當前我國燒結余熱回收發電過程中存在的問題，應該以冷靜的態度去審視，在科學分析其運行機制之后，找到有效的解決對策。對此還需要積極做好以下幾個方面的工作：其一，高度重視燒結余熱回收發電技術的研究，加大科研投入，鼓勵更多的學者和專家融入項目研究中去，實現實際技術理論體系的建立和健全，從而為在此方面的技術創新奠定夯實的基礎其二，注重燒結余熱回收發電技術規范和標準的建立，實現對于燒結余熱回收發電行為的管理和約束，使得其朝著統一化和規范化的方向發展；其三注重成立一批以燒結余熱回收發電技術服務為主要業務的企業，給予其發展創造良好的環境，保證其成為推動燒結余熱回收發電技術發展的主體，由此營造更加理想的技術氛圍。

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