摘要：文章介绍了冶金企业烧结熟矿冷却系统余热利用的一种高效回收途径，并简要介绍了济钢 4 0 0m²烧结机余热回收利用工程工艺流程、设备选型原则、技术经济性。阐明了烧结环冷机余热利用的经济性、环保意义，不失为回收利用低热值热源的一种良好方法。 

关键词：烧结环冷机 余热锅炉 循环风机

0引言

在钢铁生产过程中，烧结工序的能耗约占总能耗的10％，仅次于炼铁工序，位居第二。在烧结工序总能耗中，有近50％的热能以烧结机烟气和冷却机废气的显热形式排入大气。由于烧结环冷机废气的温度不高，为150～450℃，加上此前余热回收技术的局限，烧结冷却废气余热回收项目往往给人以“造价高，发电少，回收年限长”的印象，长期以来被人们忽略遗忘。随着近几年来低温余热回收技术突飞猛进，钢铁行业的余热回收项目造价大幅度降低，同时余热回收效率大幅提高。

上世纪90年代以来，国内一些锅炉厂结合钢铁行业余热回收利用的特点己成功开发出不同类型的余热锅炉，在技术上获得重大突破，为钢铁行业余热回收创造了优越的条件。目前正是国家能源紧缺、大力提倡生产过程节能降耗的关键时期，国家有关部门对企业节能指标提出了很高的要求。在这样的形势和技术条件下，一些有远见的钢铁企业，迅速启动各种余热回收项目，不但解决了钢铁企业的节能降耗任务，为企业本身创造了可观的经济效益，也同时对钢铁企业的环境保护工作起到有力促进作用。

环冷机余热的回收，是通过余热锅炉回收环冷机低温烟气的低品味余热能源，产生过热蒸汽，来推动低参数的汽轮发电机组做功发电的最新成套技术；其与火力发电相比，不需要消耗一次能源，不产生额外的废气、废渣、粉尘和其它有害气体；它是当前工业企业节能和环保要求下的必然趋势和产物，具有充分利用低温废气、变废为宝、节能环保的多重意义。具体来讲环冷机余热回收的意义体现在以下几个方面：

(1)利用烧结环冷机烟气余热发电，部分代替来自电网的以煤燃料为能源的供电，从而起到减少温室气体排放的效果；

(2)降低烧结工序能耗，促进资源节约，降低钢铁企业吨钢单位产值的能耗，增加企业的效益；

(3)有利于企业可持续发展目标的实现，减少当地由常规火力发电厂带来的SO2、NOx、粉尘之类的大气污染物。

 

1济钢400m烧结环冷机余热利用工程

济钢400m2烧结环冷机余热利用工程是利用余热锅炉回收烧结环冷机上熟矿热量生产蒸汽，配套建设烧结余热发电。烧结余热发电工艺采用1+1+1建制，即1台烧结环冷机配套建设1台余热锅炉和1台蒸汽轮发电机组。余热锅炉产生两种蒸汽：中压蒸汽和低压蒸汽，分别通过一根蒸汽管道输送至电站。中压蒸汽作为汽轮机主进汽，低压蒸汽作为补汽用来发电。兵工艺流栏见图1。

 

余热利用汽水流程：余热锅炉的给水(凝结水)经各自的给水操纵台进入省煤器加热后，接近饱和温度的水进入锅筒，锅筒内的水经下降管进入蒸发器，在蒸发器内受热后成为汽水混合物又回到锅筒(分离器)，在锅筒(分离器)内进行汽水分离，分离下来的水回到锅筒的水空间，饱和蒸汽则通过饱和蒸汽引出管被送到过热器，饱和蒸汽在过热器内被加热成过热蒸汽，然后经减温器调温，达到规定的蒸汽温度后，经主汽管送入汽轮机。汽轮机冷凝水通过凝结水泵送入除盐水箱，而后再通过低压给水泵送入锅炉省煤器进入下一轮汽水循环。

环冷机余热锅炉入口烟气参数见表l。

表1环冷机余热锅炉入口烟气参数

 

 

烟气量工况波动按20％考虑。烟气成份：N2、02、H2O，其中：N2占78％，O2占21％，H2O占1％，烟气含灰量为小于1g／m。成分为铁矿石烧结熟料，粒径为100btm。

环冷机烟气的余热回收利用方案，采用烟气再循环方式，即：循环风机出口风（原有2区段的环冷鼓风机作备用)通过环冷机被加热到300～500℃后，分别通过切换挡板门及沉降室后引入到余热锅炉(当余热锅炉故障时切换挡板风门可切换到排空)。1#烟囱被加热的烟气在进入余热炉之前先以沉降室简单除尘(除尘效率50％)，环冷1、2区段被加热的烟气分别通过余热锅炉换热后，度降为130℃左右，然后通过循环风机，经三通挡板阀及环冷机入口电动风门后进入环冷机。当余热锅炉故障时，切换挡板门关闭，烟气排空，环冷机1区需要的冷却风由循环风机提供。此时余热锅炉出口烟道电动蝶阀关闭。循环风机通过其前的冷风吸入口吸入冷风。2区段原有鼓风机供应。

循环风机入口前需要再补充5％～15％的冷风进入f此风量需根据烧结机的实际风泄露率确定)，以使循环风机进入的风量能满足环冷机工艺冷却风量的需求，若环冷机的热风泄漏率变大，可通过调节补冷风口的进口电动调节装置调节进风量。

考虑到烧结环冷机的烧结料量的变化和烧结量厚度对热烟气循环风机运行的影响，循环风机采用入口挡板调节。环冷机的冷却风风箱入口设置电动风门，调节进入环冷机的风量和风压。

热烟气再循环风机出口新增一座30m高的钢烟囱，以备余热锅炉故障时，烟气排空用。

环冷机排出的高、低温烟气分别通过高、低温烟道进入余热锅炉回收热量，余热锅炉排出的约140℃烟气再由循环风机送入环冷机冷却矿料。这样做的好处在于：(1)可以大幅提高余热锅炉的能量回收效率；(2)可以大幅度减少烟气中矿尘直接排空带来的环境污染；(3)热风冷却烧结矿可减少矿料的急冷破碎现象，提高烧结矿料品质。

本烧结环冷机余热利用项目拟利用循环风机抽取环冷机1、2区段内的较高温度的烟气，分别进入余热锅炉高、低温区段，回收烟气能量，用于发电。

 

由于环冷机3区段及以后的排出烟气温度很低，回收价值较低，所以本项目不考虑回收。

本项目在相关锅炉厂、汽轮机厂的大力支持配合下，通过多次理论分析计算，得出本项目余热锅炉、汽轮发电机组出力详见表2。

 

本项目设备选型原则：

(1)引进国内外先进技术及软件，采用成熟稳定、实用可靠的中低温烟气余热回收发电技术(余热高效回收及能量梯级利用技术)和工艺流程及设备，技术装备水平达到国内先进水平；

(2)设备原则上选用国产成熟设备，降低生产成本和基建投入；

(3)节约投资，确保系统简洁可靠、方便检修维护的原则，充分利用原厂现有设施，合理布置热力发电机组设备、系统。

本项目主要设备为余热锅炉和汽轮发电机组。余热锅炉为双压、立式、无补燃自然循环锅炉，适用于烧结环冷机排气——烟气的余热回收及除尘。

锅炉采用双通道烟气进气系统，高温烟气经部分高压受热面换热，低温烟气经部分低压受热面换热，高温烟气烟温降至与低温烟气相当后，两股烟气混合再与其余的受热面换热，充分利用烟气的不同品质，实现烟气热能的梯级利用。

锅炉自带除氧装置，无需额外的除氧装置及其所需的加热蒸汽。特别是在余热锅炉冷态启动阶段，现场无法提供除氧加热蒸汽的情况下，该优点尤为重要，可有效保障余热锅炉的正常运行。

本项目循环风机的选择较为关键。循环风机具有双重作用：在余热锅炉停运时作为环冷机冷却一区的鼓风机使用；当余热锅炉投入运行时作为引风机将进入余热锅炉的高、低温烟气抽出并送入环冷机冷却一区。循环风机压头既要满足作为余热锅炉引风机的需要，将环冷机高、低温烟气有效引入余热锅炉满足换热要求，又要满足环冷机冷却熟矿的需要。所选的风机压头应适中，过大易将大量细碎粉尘引入锅炉烟道，加速烟管磨损，降低余热锅炉寿命，同时引起环冷机漏入冷风量增加，不利于烟气的回收利用，风机能耗增大。当然，如果风机压头过小，造成烟气不能有效进入余热锅炉进行热交换，蒸汽量及品质大幅降低、进而失去余热利用的意义。

采用凝汽补汽式双压汽轮机组，提高发电效率。余热锅炉中压蒸汽进入汽轮机中压段做功，低压蒸汽从低压段入口进入汽轮机做功，采用双压汽轮机虽然增加了汽轮机末级叶片高度和制作强度要求，一定程度上增加了汽轮机的造价，但同时产生的经济效益相当明显。通过测算，双压汽轮机组比单压汽轮机组发电量约增加15％-~20％，在2年内即可收回投资。

汽轮机本体抽真空系统采用真空泵用于拉真空。济钢3'20m烧结机余热发电站真空泵运行实践表明，该设备能够长期稳定运行，检修量小，是电站抽真空设备的良好选择。

本项目主要技术经济指标见表3。

 

3 结语

余热回收发电项目不仅能获得良好的经济效益，减少钢铁厂能耗，还能减少温室气体和酸性气体的排放，有效地防治环境污染，将是一项一举多得的资源综合利用项目，完全有必要大力推广，尤其是在我国要实现经济持续、快速、健康发展的前提下。