浅谈烧结矿显热高效回收技术

高文涛，吕 萍，魏政冲

（新兴铸管股份有限公司动控部，河北 邯郸 056300）

目前，钢铁企业中采用烧结矿石出窑后冷却产生的热量，进行部分回收利用，一部分内耗，用于回转窑二次加热；一部分放散，造成了能源的极大浪费。在设备的正常运行模式下，若能够将剩余其热量进行余热回收。对企业来说，不仅符合节能减排环保形式，同时能够创造出巨大的经济效益[1]。

1 烧结矿显热冷却回收现状

烧结工序中烧结矿的冷却及后续处理和余热回收利用极为重要，我国目前钢铁企业烧结工序生产过程中，一般运用到两种烧结机冷却工艺：一种采用机上冷却工艺，另一种采用机外冷却工艺。

1.1 机上冷却

一般多见于中小型步进式平面烧结机（简称平烧），但总体余热回收量小，品质低。

1.2 机外冷却

烧结矿热破碎后进入环冷（或带冷）机上冷却。500℃左右的高温烧结矿从烧结机尾部经破碎后落入环冷机台车上，台车沿环冷机轨道运动，同时冷却空气通过风室由台车下部进入，与高温烧结矿叉流换热，换热后的空气由台车上部排出，台车在环冷机轨道上运行一周后将烧结矿冷却至80℃以下。

现有的两种冷却回收工艺在生产过程中也存在较多问题：①换热效果差。冷却空气与热烧结矿间叉流换热时间短，换热不充分。若增加料层厚度又会带来增加冷却电耗、冷却不充分等新问题。②受结构限制。传统冷却工艺中，高漏风的密封问题难以彻底解决，因废气量大且平均温度较低，这直接决定了余热回收效能。③余热利用效率低。热烧结矿温度高达550℃，而余热发电一般仅抽取烟温比较高的前2段热风：I段烟温约400℃，II段烟温约300℃，低温段热风外排，回收热风量仅占总风量的35%左右。④冷却电耗偏高。漏风严重约30%冷风量没有参加热交换，加之换热效果差，吨矿所需冷却风量大。⑤烟气排放等环保问题，环冷机检修维护量大等问题。⑥余热烟气波动影响设备发电问题。烧结机短时（≤30min）停机，对烧结机作业率影响不大，但对余热发电机组影响却大。如不采取措施，停10 min以上就将致发电机组停机，严重影响发电量及设备寿命。这些问题使得余热发电运行，甚至达不到设计指标的50%。

在目前烧结作业中，现有两种烧结机冷却工艺都存在一定的不足。若能够在完成烧结矿冷却同时，实现烧结矿余热的的高效回收，减少污染物的排放，就成为当今一个很有必要解决的问题。

2 热能回收技术分析

（1）烧结矿立式冷却热能回收技术工艺。

鉴于目前国内外现有金属化冷却设备的缺陷，根据转底炉及其它直接还原铁生产的实际需要，本文提供一种可进行热量回收、防止金属化氧化、具有排矿连续性及维修方便的金属化烧结矿冷却技术。本工艺提供了一种高温立式冷却装置，以解决现有冷却方式所存在的能源浪费问题。为达到上述目的，提供如下技术方案：一种高温烧结矿冷却余热回收装置，烧结矿立式冷却产蒸汽装置。本设备主要部件有正方形或长方形的炉体、均匀出料器、蛇行管式的省煤器、蒸发器、过热器及汽包。

采用新型立式冷却产蒸汽装置,本装置是一种以空气为载热体,全面回收烧结矿显热的冷却设备。烧结矿热料出口经分料槽进入网格筛，分筛合格热料由高温链斗机送到热料回收锅炉，热料回收锅炉回收热量产生1.9MPA、350℃蒸汽，每小时可产蒸汽10.8t，可并入蒸汽管网弥补蒸汽缺口。把烧结矿温度降到80℃以下送入料场，分筛出的大块热料，用矿车运出。

热料锅炉炉体划分为多级冷却区,每级冷却区内面对面安装多组板式鼓风器和板式吸风器,板式鼓风器与每级的鼓风室连通,板式吸风器与每级的吸风室连通,每级的吸风室通过热风循环风机与鼓风室连通；工作时,高温矿料从上部进入,堆积在炉膛内,将换热管埋在其中,缓慢均匀下移,在热风循环风机的作用下,每级冷却区内的热风在板式鼓风器与板式吸风器之间循环,无外排废气。

板式鼓风器与板式吸风器之间安装蛇行管式的省煤器、蒸发器、过热器及汽包构成一台固体余热锅炉,直接生产过热蒸气。

在热风循环风机的作用下,每级冷却区内的高温气体在板式鼓风器与板式吸风器之间循环,埋在高温烧结矿中的换热管中的水吸收热量,逐级冷却高温烧结矿,同时生产蒸汽,无外排废气。

（2）烧结矿立式冷却热能回收技术优势。

可有效提高烧结矿冷却质量，降低返矿率。

本装置设计有预存段，有利于烧结矿温度均化及残存挥发分析出，从而提高烧结矿转鼓强度，减少未烧结生矿含量。热烧结矿在冷却炉内为缓慢冷却，冷却时间长，冷却更为充分，可避免热烧结矿因急冷而易破裂，减少5㎜以下返矿量，提高烧结机产量。

可显著提高余热烟气品质，大幅提高烧结矿余热利用率。

传统技术仅有不足50%的烧结矿显热被冷却空气吸收，在一体机中烧结矿与换热管中的水对流、辐射换热，其换热效果远好于环冷机及其它立式冷却窑，烧结矿由500℃左右冷却至80℃的过程中，95%以上的烧结矿显热被换热管中的水吸收，可轻松生产中温中压蒸汽，效率比传统烧结余热发电提高30%左右，发电量是传统技术的2倍以上。

可明显降低烧结矿冷却电耗，高温气体在各级冷却区内的板式鼓风器与板式吸风器之间循环,穿透的料层薄、循环风量小而且完全解决漏风问题，大大降低了烧结矿冷却电耗，又消除了烟尘排放，间接节省了除尘设备的投资。

提高了余热发电系统安全性及相对烧结系统的适应性，与现有的环冷系统互为备用，避免因冷却系统故障而造成的烧结机生产线停机，提高烧结机的年运转率。本工艺中设有预存段，能够避免因烧结机短时停机而造成的蒸汽参数波动，提高了蒸汽参数的稳定性，从而提高了发电系统的运转率和设备安全性。

无外排废气，同时进出料系统采用密封装置，可实现零排放。在烧结工艺中，能够大幅度减少污染物的排放。

本工艺中设备可根据现场情况进行调整，在高空方向布置，占地面积小，有利于在现有环境下改造。设备简单总量少，操作方便，生产维护量小。

3 结束语

现今运行的烧结矿冷却机普遍存在着漏风率高、热废气品位低和余热资源回收率低等问题。该回收系统不仅能够贯彻国家的节能减排要求，减少对能源的消耗，显著提高余热烟气品质，大幅提高烧结矿余热利用率；对烧结矿石进行有效冷却，降低返矿率，提高烧结机的产量。而且还能将热能回收利用，产生大量富裕蒸汽，与生产对接，产生效益。此外，还能提高了余热发电系统安全性及相对烧结系统的适应性，减少设备维修更换费用。

本文提出的烧结矿热能回收技术顺利实施，可产生可观的经济效益，该项目可广泛应用于钢铁企业的烧结矿余热回收方面,是钢铁企业烧结工序节能领域深层次研究的重要课题。