钢铁厂烧结机组余热回收工程设计方案和能耗探析

周旭清

摘 要：烧结机组工作时烟气显热和烧结矿显热一共占烧结工序能源消耗的一半以上。生产过程中释放出来的可被利用的热能资源高效率回收再利用是减少烧结工序能源消耗的主要方式之一。钢铁厂烧结余热发电程序运用双压锅炉和补汽汽轮机，满足生产过程中释放出来的热能分级回收再利用，并且起到了均衡蒸汽的作用，实现蒸汽管道内压力稳定的目标。

关键词：钢铁厂；烧结机；余热回收

在钢铁厂生产钢铁流程中，烧结工序全部能源消耗，有大约一半的热能浪费。由于当前我国能源短缺，能源节约和降低损耗就显得极为重要。因此钢铁厂采用各种各样的余热回收利用方式，希望满足企业的节能减耗，也希望能创造更多的经济收益。

1 烧结工序余热回收利用现状

（1）烧结烟气生产过程中释放出来的可被利用的热能采用的大多数是热管工艺，不仅仅冷热两流体间所进行的热量传递效率低下，产生的蒸汽也比较少。我国宝山钢铁公司和太原钢铁集团则运用的是利用各种工业过程中的废气、废液，废料中的余热及其可燃物质燃烧后产生的热量把水加热到一定工质的锅炉回收技术。宝山钢铁公司烧结机余热回收利用设备是上世纪末期从日本引入的，利用各种工业过程中的废气、废液中的余热及其可燃物质燃烧后产生的热量把水加热到一定工质的锅炉产生蒸汽并网为整个钢铁厂使用。太原钢铁集团是日本的绿援名目，双方都未进行发电。当前，烧结余热发电技术基本老练，我国钢铁厂已经熟练掌握这种技能，拥有独立的知识财产权，且进行了深入探究，没有伴随着科学技术的发展、生产方式的改变而产生威胁人们生产与生活的风险。

（2）这个项目运用烧结环冷机产生的蒸汽来发电，对外的供热则全不考虑，每年供应的电量总和大约18401万千瓦时，能节省煤当量七万吨左右。如果把这个节省的煤当量换算成寻常燃煤火力发电厂的排放标准，每年能够降低二氧化碳排放量17万吨左右，二氧化硫的排放量500吨左右，氮氧化物500吨左右，对节能减排的贡献巨大。这种项目是利用各种工业过程中的废气、废料或废液中的余热及其可燃物质燃烧后产生的热量把水加热到一定工质的锅炉，采用环冷机排出高温废气中的热量，烟气的温度为300到400摄氏度，属于低温生产过程中释放出来的可被利用的热能。依据热传递原理，烟气温度愈低，其与锅炉的冷热两流体间所进行的热量传递强度越小，生产过程中释放出来的可被利用的热能回收的难度愈大。为提升冷热两流体间所进行的热量传递系数，运用的余热锅炉的冷热两流体间所进行的热量传递器件为螺旋翅片管构造，加大冷热两流体间所进行的热量传递面积，增大余热锅炉对生产过程中释放出来的可被利用的热能回收效能。项目运用双压余热锅炉，热量回收效能在目前的各种生产过程中释放出来的可被利用的热能回收方式中是效能最好的，能最大限度回收环冷废气中的热能，最大程度运用热能。这个项目运用的是低参数补汽汽轮机。因为这种补汽汽轮机进汽参数比较小，所以发电效能同样较低。可运用双压补汽方式，它增大的功率大约是总功率的五分之一，使发电效率多有增加。

2 烧结余热发电方案规划和建造

2.1 气体和烟尘混合物规划参数的确定和流程

研究得出，气体和烟尘混合物的温度越高，循环效能越高。所以在规划中运用热风循环模式，其参数设定：气体和烟尘的混合物流量24万立方米/小时，温度为380～400摄氏度，颗粒立方米为0.2～0.9克。烧结余热发电项目气体和烟尘的混合物流程：烧结炉原料在烧结工序过程中，通过冷却风机进行鼓风使热物体的温度降低而不发生相变化的过程。加热空气从烟囱排放，铁矿石烧结过程中的原料的温度降到大约120摄氏度。排气为三相联通，每路都安置可调整电动翻板阀，分别将废气排入空气和余热锅炉进烟道。中温段气体和烟尘的混合物引出管把部分加热空气送进锅炉烟道，并且安装调节电动翻板阀。余热锅炉排放口加装使用循环风的风机，利用循环风管线，把余热锅炉排放的气体和烟尘的混合物回送到环冷机的配风室。鼓风机排出口加装电动翻板阀，局部通风机的部分回风或全部回风再进入局部通风机进风流中的风流管道上安装电动翻板阀。余热回收装置正常运转的时候，烟囱的可调节电动翻板阀处于关闭模式；开启或者调节的时候，电动翻板阀与余热锅炉进口的电动翻板阀都能够调节到合适的打开角度；气体和烟尘的混合物引出翻板阀依据运行状况，调节到合适的打开角度。停止运转鼓风机，利用使用风循环的风机，用加热气体和烟尘的混合物对原材料实行冷却。余热回收设备停止运转的时候，烟囱的可调节电动翻板阀处在完全开合的状态，余热锅炉进口的电动翻板阀处在完全关闭的状态。与此同时，关闭循环风机，闭合循环风管电动翻板阀，闭合引出管线翻板阀，隔绝气体和烟尘的混合物，避免其混入余热锅炉，这时候可以对余热锅炉进行检查修护等工作。开启鼓风机出口电动翻板阀，使鼓风机运转，以此对原材料实行冷却工序。采用循环风机是为了给锅炉供给适量的烟气瞬时流量，避免余热锅炉中气体和烟尘的混合物与物料层产生阻碍事物发展或前进的外力，达到锅炉烟、风系统中同时装设送风机和引风机。最大可能使烟罩内保持比常压的气体压力低的状态，降低冷空气流通形成的风的进入和热风的流出；降低物料层的比常压的气体压力高状态，降低包括矿粉在内的集料飞散，避免了包括矿粉在内的集料损失与环境影响。安置气体和烟尘的混合物挡板是用因为其能够将烟罩分成高温和低温区段，把能够利用和不能够利用的气体和烟尘的混合物隔断开，保持气体和烟尘混合物的温度在大约375摄氏度，用来提升余热利用效率。

2.2 锅炉汽水系统

余热锅炉采用高低压模式，运用高压蒸汽来产生电力，低压蒸汽系统则用来锅炉给水除氧和低压端的补汽。锅炉产生过热蒸汽进入主蒸汽管道系统，输送到汽轮发电机，主蒸汽经过开关阀到汽轮机的主汽门，其内安装有蒸汽过滤器，用来分隔蒸汽中的水分，防止零碎物品进入汽轮机。低压蒸发系统产生的饱和状态下的蒸汽除了除氧的损耗之外，其余的低压蒸汽经过补汽控制阀进入汽轮机的较低压力部分，两种蒸汽在其中膨大，能量由一种形式转化为另一种形式后，运用复水器凝结成水，其表面上凝结而成的水经过水泵增压后，在汽封加热器中升温，之后进行除氧，氧去除后的水再经过锅炉。

2.3 锅炉型号选用

这个工程采用不需要额外能源消耗的余热锅炉。选用锅炉型号为Q240/375-22.5（4.0）-1.57（0.35）/320（147.7）。环境冷热程度为15摄氏度的时候，进入余热锅炉气体和烟尘的混合物流量为24万立方米/小时、温度为375摄氏度，作为工质的水进入蒸汽锅炉时的温度为104摄氏度。在锅炉范围内最后一个受热面出口排出烟气的平均温度低于160摄氏度的状况下，生产1.57MPa、320摄氏度蒸汽22.5t/h；0.35MPa饱和状态下蒸汽4.0t/h。

3 结束语

烧结余热发电技术采用余热能源来发电，并不直接消耗其他能源，可以很好地节省资源能源。另外，整个项目资金投入相对较低，回收时间相对较少，不仅能够很好的减少钢铁厂的高额电费，而且这种项目是环保型工程，避免了二次污染，还能对减少余热排入空气对环境造成的污染。

参考文献

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