烧结余热回收利用及效益分析

梁继明

（天津钢管集团股份有限公司天津300301）

烧结余热回收利用及效益分析

梁继明

（天津钢管集团股份有限公司天津300301）

本文论述了钢管公司烧结环冷余热回收利用分析，通过对烧结机余热资源的回收，提高能源利用效率，降低一次能源消耗。项目采用合同能源管理模式，减少流动资金占用，取得了较好的经济效益和社会效益，并为后续合理能源管理项目的实施打下了坚实基础。

烧结余热；回收利用；合同能源

1 前言

随着经济社会的快速发展，人类社会活动消耗了大量能源。我国以化石燃料为主的能源消耗结构，既是不可持续的，又给环境带来了一系列的重大影响。尤其是近几年来被人们所熟知的“雾霾”天气，给人们的健康带来危害的同时，也社会经济发展增加了负担。节能减排是实现可持续发展的必然途径，研究开发新技术，充分利用现有工业过程中的废气、废热，提高余热资源利用效率和品质已经成为实现节能减排的必要手段之一。

在钢铁企业生产工艺流程中，烧结工序的能耗仅次于炼铁，占总能耗的10%～20%，其中50%左右的热能被烧结烟气和冷却机废气带走，没有得到合理利用。烧结余热利用有两种方式：一是动力利用，即将热能转化为电或机械能；二是热利用，即利用余热来预热、干燥、供热、供暖等。目前，国内对于烧结余热的回收利用主要有余热锅炉回收生产蒸气、发电，热风烧结，保温，预热物料等方式。

天津钢管集团股份有限公司建设初期属于特钢企业，以电炉、轧管、管加工工序为主的短流程生产企业。为适应产品的市场需求，加快企业的生产节奏，2005年，钢管公司炼钢生产配套建设一座105m2和一座1000m3的高炉，在炼钢生产过程中加入铁水，缩短电炉冶炼周期，以提高连铸坯产量。

2 烧结机概况及其余热利用情况

钢管公司炼铁区域配套建设的105m2烧结机，设计作业率93.15%，利用系数为1.225t/m2·h，年生产105×104t成品烧结矿，满足高炉75%烧结熟料入炉的需要。烧结车间为连续工作制，年工作365天，每天三班，每班八小时，车间主机年工作340天，日历作业率为93.15%。烧结机配套140m2鼓风环冷机，环冷机共有20个风箱，分成4组，分别由4台风机供风，每台风机风量为201400m3/h，风压4012Pa。

烧结运行过程中，环冷机对烧结矿进行强制冷却后废气带走显热约可达烧结总热耗的29%，因此回收此部分余热废气可大大节约能源。改造前，烧结环冷机一段高温烟气一部分利用热压差由管道输送到热风罩内进行热风烧结，另一部用于煤气预热。其他烟气尚未利用，处于排空状态。

3 烧结机余热利用改造内容及技术方案

3.1 烧结机环冷余热改造内容

环冷机I段废气温度：320℃～380℃，II段废气温度：220℃～260℃，将环冷机I段的高温烟气通过烟道先进入重力除尘器，然后送入锅炉的高温烟气进口；II段的高温烟气通过烟道直接送入锅炉的低温烟气进口。烧结预热自I段密封烟罩引出。环冷机I段、II段上部密封罩，环冷机整个下部进风箱及下部进风管道均在改造范围之内，改造后的环冷密封由乙方维护。改造后环冷排矿温度不大于120℃。

3.2 烧结机环冷余热改造工艺技术方案

本项目烧结环冷机余热回收采用热风全循环工艺，其技术特点是，在环冷机I段的高温烟气进入余热锅炉前增设重力除尘器，环冷机I、II段高温经余热锅炉后全部返回环冷机I、II段风箱，从而实现整个烟气系统全循环，无烟气集中外排，与传统工艺相比，既减少了粉尘对锅炉换热器、循环风机叶片和烟气管道的磨损，又降低了传统工艺需部分烟气外排引起的环保设施投入；通过改造，降低环冷机漏风率，采用循环风机后即调高了烟气利用效率又保证环冷末端排矿温度达标。本项目烧结环冷机余热回收工艺系统图如图1。

图1 结环冷机余热回收工艺系统图

3.2.1 烧结环冷机余热回收系统

烧结环冷机余热回收系统由收集系统和循环系统两个子系统构成，系统采用循环方式，经余热锅炉和风机排出的烟气全部至环冷机I、II段风箱，烧结预热自I段密封烟罩引出，烟气无外排。

（1）收集系统

改造现有环冷机I段、II段密封烟罩，增设内绝热材料，并分成两个相对独立的区段，每个区段设置两个放散管，放散管上设置三通管道并配置切换蝶阀。正常工作时，放散管切换阀关闭，至锅炉的管道切换阀打开，烟气导入锅炉烟道；锅炉检修时，至锅炉的管道切换阀关闭，启动原烧结环冷机I、II段鼓风机，保证烧结生产。

环冷机I段的切换蝶阀将烟气通过烟道先进入重力除尘器，

余热锅炉采用立式布置，高温烟气冲刷过热器、第一蒸发换热面，将烟气温度降低到约250℃，再与低温烟气混合，然后冲刷第二、第三蒸发换热面及省煤器，锅炉换热面采用螺旋翅片管立式布置。余热锅炉采用热力除氧器。

余热锅炉配置定期排污扩容器一个；余热锅炉使用寿命整体不低于15年，但不包括水冷壁管等部件；锅炉辅机包括；一套组合式人工取样装置、两台锅炉给水泵、两台除氧器泵、一台15m3/h除氧器。然后送入锅炉的高温烟气进口；II段的切换蝶阀将烟气通过烟道直接送入锅炉的低温烟气进口。

为保证余热利用的有效生产，环冷机风箱应相互隔离，从I段密封烟罩引管道与II段至锅炉的管道连通，并在联通管设置调节蝶阀，根据风温实时调节各段进入锅炉的风量，保证锅炉处于最佳工况。

从环冷机I段烟道来的高温烟气引至锅炉高温烟气进口，首先经过过热器段后与环冷机II段烟道来的中温烟气混合，经蒸气发生器段，至省煤器段，降至150℃左右出余热锅炉。

（2）循环系统

余热锅炉出口设锅炉循环风机，循环风机后设循环风母管，循环风支管上均设电动蝶阀；正常工况时，循环风支管蝶阀开启，将余热锅炉排出的烟气回送至环冷机I、II段风箱，此时原1、2号环冷鼓风机停用作为备用风机，在锅炉或循环风机检修时开启。

由于正常运行时，原1、2号环冷鼓风机停用，故而其出口设置电动隔离蝶阀，以便运行方式的切换。

（3）主要设备

（a）余热锅炉配置一台循环风机，风机配套高压电机，以下为风机及电机参数，见表1。

表1 热锅炉循环风机参数表

3.2.2 烧结环冷机余热回收热力系统

烧结机余热回收配套建设1台单压自然循环余热锅炉，余热锅炉采用双通道进气，半露天布置方式。余热锅炉参数见表3。

表3 余热锅炉参数表

（b）重力除尘器一台，其主要参数见表2。

表2 重力除尘器参数表

4 烧结机余热回收利用效益分析

4.1 烧结机余热回收利用经济效益

本项目利用烧结环冷机I、II段高温烟气余热回收，年产蒸气量104400t/a。实现节能收益1879.2万元。同时，运营阶段原环冷机1、2号风机停用，将年节约电费约355.6万元。

烧结余热回收系统投入运行后年运行软水费用253.44万元，电费453.6万元，压缩空气费1.08万元，循环冷却水费1.8万元。

项目投入运行后，可实现经济效益1524.88万元。

本项目采用合同能源管理模式，由中冶建研工程技术有限公司投资1600万元完成项目建设，并负责效益分享期内（分享期为6年）的运营。钢管公司同中冶建研工程技术有限公司共享节能收益，分享期结束后，钢管公司获得全部设备资产，并独自分享节能效益。

4.2 烧结机余热回收利用社会效益

烧结机余热回收利用后，年产蒸气量104400t/a。按照钢管公司35t/h燃煤锅炉生产效率，每生产1t蒸气消耗153kg动力煤计算。烧结环冷余热利用项目可减少燃煤消耗15980.85t，折合标准煤11415.12t。根据标准煤的煤质（硫含量为1%；C转化CO2的比率约为1：2.841；灰分按20%计算），项目投运后可有效减少SO2、CO2等污染物排放量，见表4。

表4 工程节煤及污染物减排情况

5 结语

烧结环冷余热项目投入运行后，在创造经济效益和社会效益的基础上，也为钢管公司后期继续采用合同能源管理模式实施节能技改项目打下了良好基础，充分回收利用生产工艺过程中产生的余热资源，有效的降低了能源成本。

[1]同为群,栾颖.烧结余热回收利用途径探讨［J］．河南冶金, 2007（3）.

[2]王兆鹏,胡晓民.烧结余热回收发电现状及发展趋势［J］．烧结球团,2008（1）.

梁继明（1981—），男，天津市东丽区天津钢管集团股份有限公司能源部，大学本科，能源主管，工作方向：冶金热能。