济钢120m2烧结机余热回收系统改造

王荣光

（山钢股份济南分公司 炼铁厂，山东 济南 250101）

1 余热回收系统概况

山钢股份济南分公司炼铁厂120烧结区域现有1#、2#余热锅炉均运行多年，其中1#余热锅炉2002年投用，2#余热锅炉2004年投用，单台锅炉设计产汽量7 t/h，产汽压力1.0 MPa，过热蒸汽温度220 ℃。经过改造，过热蒸汽温度到250 ℃，锅炉系统主体设备设计使用寿命15 a 以上，余热利用稳定高效。余热锅炉所产蒸汽主要用于烧结机混合料蒸汽预热、配料室料仓保温、除尘器保温、蒸汽并网外供等，对烧结系统降本增效工作起到了重要作用。

1#、2#余热锅炉系统使用至今，早已超过设备本体3～5 a 的使用寿命，主产汽设备蒸汽发生器烧损严重，80%的热管已经弯曲断裂，大大影响了设备的产汽能力；蒸汽加热器下垂变形严重，多处出现开裂现象，每次计划检修均需进行加固和焊补处理。1#、2#余热锅炉安装于带冷机密封罩与烟筒之间，如遇锅炉系统出现故障，必须停机配合处理，影响到烧结生产的正常运行。目前，该两台余热锅炉每台产汽量仅为2 t/h，产汽压力0.15 MPa，过热蒸汽温度150 ℃，已远远达不到设计要求。带冷机余热利用率低。为此，对该余热回收系统进行改造。

2 改造方案和改造措施

拆除1#、2#带冷机上部现有无机传热蒸汽发生器4 套，拆除蒸汽加热器2 套，对现有4 个烟筒及钢结构框架重新进行校验加固，在原余热锅炉位置安装烟道式余热锅炉2套，同时设置烟气旁通阀门，确保余热锅炉的检修不影响带冷机的正常运行；余热锅炉控制系统进行升级改造，实现自动上水，配套仪表系统对锅炉各项主要参数进行实时检测，并配置报警保护功能装置，保证锅炉系统的安全运行。

2.1 余热回收系统换热设备配置

1）1#烟囱处配置蒸汽过热器（250 ℃）、余热锅炉（1.0 MPa）、水预热器（140 ℃）各1 台。2）2#烟囱处配置余热锅炉（1.0 MPa）、水预热器（140 ℃）各1台。3）3#烟囱处配置水预热器1台（140 ℃）。

2.2 汽水流程

处理后的软水（水质应符合中低压锅炉给水标准）经除氧泵送至加氢除氧器内进行除氧，处理后进入除氧水箱，20 ℃除氧水通过给水泵软水预热器升温到140 ℃左右，送入余热锅炉汽包中，产生1.0 MPa 饱合蒸汽，经蒸汽过热器过热到250 ℃后并入主蒸汽管网，完成1.0 MPa 余热蒸汽回收系统的换热循环［1］。

2.3 热工设计参数

管内蒸汽的流动速度21 m/s，管内蒸发换热系数6573 W/（m2·℃）；烟气侧管间最大流速7.06 m/s，烟气侧对流换热系数53.5 W/（m2·℃）；翅片密度143个/m，翅化系数8.5，翅化效率0.65；蒸汽发生器总传热系数206 W/（m2·℃）；对数平均温差150.3 ℃；烟气侧阻力降：蒸汽发生器Ⅰ，260 Pa；蒸汽发生器Ⅱ，212 Pa。

2.4 结构设计

翅片管φ38×3.5，螺距H8；翅片外径D78，翅片厚度δ1.2。蒸汽发生器传热面积：发生器Ⅰ，1370 m2；发生器Ⅱ，820 m2。分翅片管式蒸汽过热器1台，本方案中在2#烟道处（温度为350 ℃）布置过热器可提高蒸汽产量。

1）已知条件。蒸汽压力P=1.0 MPa；过热蒸汽温度tg=250 ℃；过热蒸汽焓I”=2840.2 kJ/kg，180 ℃饱和蒸汽焓I’=2466.4 kJ/kg；烟气入口温度ty1=580 ℃，烟气出口温度ty2=485 ℃，过热蒸汽入口温度to=180 ℃，过热蒸汽出口温度即tg=250 ℃；过热蒸汽量V=7000 kg/h。

2）热工设计。过热蒸汽所需热负荷Qg=（I”-I’）×V=2.62×106kJ/h（726.6 kW）。根据烟气入口温度、出口温度以及烟气流量计算烟气的热负荷，即Q’烟=2.73×106kJ/h，热损失按5%计算，则Q”烟=2.60×106kJ/h（721.2 kW）。加热过热蒸汽所需热量与烟气热负荷相平衡，故Q’烟≈Qg”。

经过设计计算，管内蒸汽入口流速为25 m/s，烟气间最大流速为7.5 m/s。余热锅炉系统设备设计参数见表1［2］。

3 改造效果

改造前（2011年）后（2012年）各取上半年余热回收量进行对比（见表2），改造后平均月回收热量由5.12×107J增加为7.64×107J。

1#、2#余热锅炉产汽量稳定高效，除满足120 m2烧结机区域工艺消耗使用外，实现稳定外供蒸汽量达5 t/h。余热锅炉同步作业率100%，系统有效作业率95%，1.0 MPa饱和蒸汽市场价约150元/t，年外供蒸汽效益为615.6万元。

表1 余热锅炉系统设备设计参数

表2 改造前后系统回收热量对比（×107）J

［1］河北钢铁集团唐钢实现钢铁企业余热全环节回收［J］.钢铁，2010（12）：91.

［2］沈坷，张忠孝，代百乾.烧结余能综合回收利用技术研究［J］.烧结球团，2010（6）：1-4.