燒結環(huán)冷機余熱回收技術應用

1、I一屆全國燒結球團設備技術研討會征文燒結環(huán)冷機余熱回收技術應用施毓東卓堅韋俊（江蘇沙鋼集團有限公司）一摘要據(jù)統(tǒng)計，燒結工序的能耗約占冶金總能耗的1012%而其排放的余熱約占總能耗熱能的49%高效回收和利用燒結排放的低溫煙氣余熱越來越引起企業(yè)的關注。在燒結礦生產(chǎn)過程中，特別是燒結礦由鼓風式環(huán)冷機冷卻過程中會排出大量溫度為250380 C的低溫煙氣，其熱能量大約為燒結礦熱耗量的30%左右。將燒結礦冷卻過程產(chǎn)生的大量低溫煙氣進行余熱回收，必將提高燒結礦生產(chǎn)過程的能源利用率，降低工序能耗，為企業(yè)帶來十分 可觀的經(jīng)濟效益，同時減少煙氣熱、塵排放，減輕對大氣環(huán)境的影響。目前我公司共有各型號燒結機8臺套，其

2、中3#、4#、6#、7#、8#燒結機余熱回收系統(tǒng)已投入運行，本文以 3# 燒結機為例闡述環(huán)冷機余熱回收技術應用。關鍵詞：燒結工序，環(huán)冷機，余熱回收，經(jīng)濟效益，大氣環(huán)境二工藝簡介燒結余熱回收系統(tǒng)包括煙氣回收系統(tǒng)、余熱鍋爐系統(tǒng)（回收蒸汽用于發(fā)電的話還包含汽輪機發(fā)電系統(tǒng)）。其原理是從環(huán)冷機排出的高溫煙氣經(jīng)混合，通過配置的高效余熱蒸發(fā)器進行熱交換，產(chǎn)生 A t/h的飽和蒸汽和B t/h的低壓蒸汽。通過能量轉換使燒結礦外排煙氣 的平均溫度由350 C以上降低到150 C左右，余熱鍋爐排出的煙氣經(jīng)由引風機回送至煙囪排 空。煙氣余熱回收主要回收環(huán)冷一段與二段，設置封閉式煙罩用于煙氣余熱回收，煙罩內 部上方設

3、置內絕熱煙罩，分割成高溫煙氣段和低溫煙氣段。兩個區(qū)段均設置一座煙囪，煙 囪上設置三通管道，配置電動切換蝶閥，正常工作時，切換閥均將煙氣導入鍋爐煙道，在 余熱鍋爐停止運行時，關閉煙氣進入余熱鍋爐的通道，環(huán)冷機煙氣通過機上煙囪排入大氣。£2圖1環(huán)冷機余熱回收系統(tǒng)工藝圖1燒結工藝情況目前我公司3#燒結機為360m2燒結機，環(huán)冷機面積為 415應 配有5臺冷卻風機，進風管 路連通，每臺風機風量為48.4萬m/h。燒結環(huán)冷機處理量 620t/h熱燒結礦，冷卻時間最長80min，料層厚度1500mm燒結礦平均入料溫度 600700 C,出料溫度120 C。主抽大煙道風 量為 2.4 萬 m3/m

4、in，風溫 170180 C。2余熱回收煙氣系統(tǒng)余熱回收系統(tǒng)由煙氣收集系統(tǒng)和煙氣利用系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)構成，余熱鍋爐排出的煙氣 經(jīng)由引風機回送至煙囪排空。2.1煙氣收集系統(tǒng)環(huán)冷臺車分成5個冷卻段，第一段、第二段設置封閉式煙罩用于煙氣余熱回收，第三 區(qū)、四、五區(qū)段設置開放式煙罩。前二個冷卻段上方設置內絕熱煙罩，分割成高溫煙氣段 和低溫煙氣段，每個區(qū)段均設置一座煙囪，煙囪上設置三通管道，配置電動切換蝶閥，正 常工作時，切換閥均將煙氣導入鍋爐煙道，在余熱鍋爐停止運行時，關閉煙氣進入余熱鍋 爐的通道，環(huán)冷機煙氣通過機上煙囪排入大氣。環(huán)冷機風箱相互隔離以免串風，同時根據(jù) 各個區(qū)段的送風量，予以合理分區(qū)。2.

5、2煙氣利用系統(tǒng)從環(huán)冷機來的兩段高溫煙氣分別引至鍋爐煙氣進口，經(jīng)鍋爐分段換熱后，降至155 C左右出鍋爐。表1引風機性能參數(shù)風機額定流量風機全壓配套變頻電機額定功率冷卻形式防護等級絕緣等級66 x 104Nm3/h2000Pa800kW空冷IP54F級3熱力系統(tǒng)3.1余熱鍋爐系統(tǒng)3.1.1 余熱鍋爐3# 360怦燒結機余熱回收系統(tǒng)配套建設1臺自除氧雙壓自然循環(huán)余熱鍋爐，余熱鍋爐采用雙通道進氣、塔式結構、單跨立式布置形式，鍋爐干燒耐溫400 C。表2余熱鍋爐參數(shù)中壓蒸汽壓力中壓蒸汽溫度設計產(chǎn)氣量低壓蒸汽壓力低壓蒸汽溫度鍋爐排煙溫度鍋爐阻損1.35MPa197 C45t/h0.3MPa144 C15

6、5 C<1000Pa余熱鍋爐為雙壓、自除氧（一體化除氧器）、立式煙道、水平螺旋翅片管受熱面、自然循環(huán)型式。鍋爐產(chǎn)生的中壓飽和蒸汽并入公司中壓蒸汽管網(wǎng)，低壓飽和蒸汽供燒結混合筒 預熱混合料使用。3.1.2 加藥取樣系統(tǒng)鍋爐系統(tǒng)采用1套加磷酸鹽裝置。取樣系統(tǒng)：余熱鍋爐汽水取樣共設5點。3.1.3排污系統(tǒng)系統(tǒng)設置1臺定期排污擴容器，系統(tǒng)排污及緊急放水均排至擴容器，排污擴容器附近 有排污降溫池，將排污水冷卻后排放。3.1.4補水系統(tǒng)補水為軟化水，接自廠區(qū)軟水管網(wǎng)。補水點：軟水箱。3.1.5鍋爐充氮保護系統(tǒng)鍋爐長時間停運時需充氮保護，所需氮氣壓力0.05MPa。DO別現(xiàn)it電曲ftaQUUKFt

7、li. biA乍型LX?tmioew«何3祥?毎擷祁f®耐i叭0.”JlEI御國際t年齊舞疋列*靈勻收壬訴圖2余熱回收系統(tǒng)上位機界面*農(nóng)Silt 才拿9弓1曲樸舉E艷松W |I；_rP.+ -%-a 亠電詰&壓廊訊水黑電褲S 1J2*. 3mlTrl|三影響余熱回收的因素作為動態(tài)的生產(chǎn)過程， 且上下道工序關聯(lián)較大，影響燒結機環(huán)冷余熱回收的因素很多,主要有環(huán)冷區(qū)域密封、燒結生產(chǎn)操作、設備運行狀況等。1環(huán)冷區(qū)域密封燒結環(huán)冷機漏風一般高達 4050%，為提高余熱回收效率，就要加強堵漏風、減少煙 氣回收系統(tǒng)的熱輻射散熱，把漏風率盡可能降低以提高風機效率和熱廢氣的品質。密封部

8、 分包括臺車與煙罩間的密封、煙罩及煙囪的密封、環(huán)冷機頭部受料點的密封等。平時應加 強密封設備的維保工作及點巡檢工作，對出現(xiàn)磨損的密封板要及時更換，保證以上部分密 封性能良好。1.1臺車與煙罩之間的密封比較常用的密封備件有鋼刷密封和彈性密封兩種。鋼刷密封由于鋼刷本身的間隙，加 上鋼刷長期運行后變形，密封泄露情況較為嚴重，運行壽命較低，維護困難；采用彈性元 件，可以吸收環(huán)冷機運行中的各個方向的竄動，同時達到完全密封的效果，從而提高煙氣 余熱利用的品質，使余熱充分利用，該密封裝置運行維護方便。- 4 -1.2 煙罩端部的密封端部的密封通過增加扇形板，可以有效地將避免出現(xiàn)夾縫漏風的情況，其特點是無論

9、相鄰翻板之間如何運動，其間的縫隙是恒定的，即任何時候都是兩塊翻板平行時其之間的 間隙，從而能夠有效地控制其向煙罩風室內的漏風。1.3 環(huán)冷機頭部受料點的密封由于環(huán)冷機落料斗和煙囪是固定的，環(huán)冷機冷態(tài)和熱態(tài)溫差相差約400 C,其熱脹冷縮約有 50mm 。一般情況下，為避免熱脹冷縮導致環(huán)冷機煙罩嚴重變形，在環(huán)冷機入料口 處與高溫端頭部處存在較大的縫隙，這些大的縫隙直接與外界進行對流及輻射換熱，造成 了很多的熱量散失，有大量外界冷空氣進入，影響了煙氣的利用溫度，從而降低了回收蒸 汽的產(chǎn)量及品質。針對這種情況，采用伸縮式密封結構可以有效解決以上問題，一方面， 可以有效緩解溫差帶來的設備變形，另一方面

10、，避免了余熱的直排損失。2 燒結生產(chǎn)操作環(huán)冷機余熱回收系統(tǒng)主要回收燒結過程中產(chǎn)生的余熱，所以保證燒結生產(chǎn)對余熱的回 收利用至關重要。生產(chǎn)上影響蒸汽產(chǎn)量的主要包括混合料水分、燃料比、環(huán)冷機進料口溫 度、大煙道溫度等。2.1 混合料水分在配礦和配料結構均穩(wěn)定的前提下，混合料水份在很大程度上影響著余熱鍋爐的蒸汽 產(chǎn)量。水在燒結過程中有三個作用：一是幫助制粒造球；二是助燃，提高料層中傳熱前沿 移動速度，進而提高燒結反應前沿的移動速度；三是起潤滑作用，提高料層的透氣性，使 更多的空氣更順利的穿透燒結料層。上述三個作用相互疊加，再加上水蒸發(fā)本身需要很大 的熱量( 2257.8kJ/kg )使得水分對余熱回

11、收量影響很大。另外，水分的這一影響還體現(xiàn)在燒結機煙道溫度和燒結終點控制上。水分升高，燒結 機煙道溫度升高，熱量通過燒結機大煙道大量排入大氣中；同時水分增大，料層中燒結速 度提高，在機速不變的情況下，終點前移。煙道溫度升高和終點前移均對余熱回收不利。圖3混合料水分與鍋爐蒸汽產(chǎn)量對應關系從圖3看出：隨著混合料水分的升高，鍋爐蒸汽產(chǎn)量在逐漸降低，鍋爐蒸汽產(chǎn)量較低的情況均出現(xiàn)在混合料水分較高的區(qū)域。在混合料水分低于6.4%時，鍋爐蒸汽產(chǎn)量大部分在35t/h以上。22燃料比燒結過程配入的碳提供了燒結過程約80%的熱量，燃料比的高低決定了整個燒結過程熱量收入的多少，在其它熱量支出一定的情況下燃料比對燒結余

12、熱回收的重要性不言而喻。 盡管燃料比對余熱回收有重要影響，但燃料比的多少應依據(jù)燒結生產(chǎn)確定，不能為增加余 熱回收量而故意提高配碳量。2.3環(huán)冷機進料口溫度余熱鍋爐對熱源有一定的要求，除要求廢氣具有一定的數(shù)量和品質外，還要求廢氣的溫度穩(wěn)定。廢氣溫度過高，會大大縮短鍋爐的使用壽命；廢氣溫度過低，蒸汽溫度將無法保證。因此，必須確保燒結過程穩(wěn)定，避免出現(xiàn)煙氣溫度大幅波動的情況發(fā)生。一般來講,煙氣溫度的波動應該保持在設計參數(shù)土30C間。有效提高環(huán)冷進料口燒結礦溫度，一要保證正常而穩(wěn)定的焦粉配比，從而確保燒結過程穩(wěn)定，避免煙氣溫度波動。二要在確保燒結 生產(chǎn)正常，燒結礦質量的前提下，終點溫度盡量后移，提高燒

13、結礦落料溫度，通過提高煙 氣溫度，從而達到蒸汽產(chǎn)量的提升。從3#燒結機日常的生產(chǎn)數(shù)據(jù)來看，終點溫度過高或過低，對余熱鍋爐蒸汽產(chǎn)量存在負面影響。如圖4所示，蒸汽產(chǎn)量較高的點大部分集中在終點溫度380 C-390 C之間。終點溫良V?圖4燒結機終點溫度與鍋爐班產(chǎn)蒸汽對應關系2.4大煙道溫度燒結機大煙道煙氣所帶走的熱量是整個燒結過程中熱量支出的重要組成部分。根據(jù)已有的工程經(jīng)驗，對于360m2燒結機來說，煙道溫度每升高12-15C，鍋爐蒸汽產(chǎn)量就減少10-15t/h。燒結機大煙道溫度和鍋爐蒸汽產(chǎn)量的對應關系如圖5所示:燒貉機大煙血沁度,X?圖5燒結機大煙道溫度與鍋爐蒸汽產(chǎn)量對應關系從圖5看出：隨著燒結

14、機煙道溫度升高，鍋爐蒸汽產(chǎn)量在逐漸降低，鍋爐蒸汽產(chǎn)量較 低的情況均出現(xiàn)在煙道溫度高的區(qū)域。在煙道溫度低于130 C時，鍋爐蒸汽產(chǎn)量大部分在35t/h以上。2.5 環(huán)冷機配風方式環(huán)冷機回收段底部鼓風方式對余熱回收也有影響，1#風機和 2#風機的開度決定了鼓入回收段的風量，風量越大，穿過熱礦層換出的熱量越多，產(chǎn)生的熱風也就越多，鍋爐產(chǎn)汽 量越高?？偟膩碚f，當煙氣溫度升高到一定程度時，應適當開大風機，提高鍋爐進風量， 增加蒸汽產(chǎn)量；當煙氣溫度降低時，應隨著溫度的降低盡快減小風門避免系統(tǒng)進冷風。崗 位工根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)參數(shù)，對引風機的風量要加強控制，保證環(huán)冷機密封區(qū)域在微正壓狀態(tài) 下運行，一方面防止冷風竄

15、入，另一方面保證熱量最大程度吸收。2.6 環(huán)冷機料層厚度在生產(chǎn)允許的情況下，適當提高環(huán)冷機料層厚度，有利于提高熱風溫度，從而提高余 熱回收量，增加鍋爐產(chǎn)汽量。3 設備運行狀況減少燒結機系統(tǒng)熱停機時間是保證余熱鍋爐蒸汽產(chǎn)量穩(wěn)定的前提條件。一方面，燒結 機系統(tǒng)如果停機超過 15 分鐘，余熱回收系統(tǒng)就要關停引風機， 燒結機重新啟動的同時， 余 熱回收系統(tǒng)需要滯后 1 小時才能重新開始穩(wěn)定的進行蒸汽回收，因為回收系統(tǒng)從關停狀態(tài) 到啟動需要至少 1 小時進行鍋爐預熱。另一方面，頻繁的啟停對回收設備產(chǎn)生消極影響， 尤其是鍋爐頻繁的溫差容易導致鍋爐爐體結垢。所以，良好的燒結機設備運行狀態(tài)對余熱 回收系統(tǒng)至關

16、重要。一要加強設備的點巡檢工作，計劃性的對設備隱患進行整改，保證設 備穩(wěn)定運行； 二要嚴格執(zhí)行生產(chǎn)操作標準化規(guī)程， 保證生產(chǎn)的穩(wěn)定， 避免各類生產(chǎn)性熱停， 如堵料，生產(chǎn)性皮帶跑偏等；三要加強條線小改小革、四新應用工作，保證設備、生產(chǎn)水 平穩(wěn)步提高，從而減少燒結系統(tǒng)停機時間及頻次。在做好燒結機系統(tǒng)設備維護的同時，也要做好鍋爐系統(tǒng)維保工作。鍋爐作為產(chǎn)生蒸汽 的載體，對蒸汽的產(chǎn)量及質量都有不可忽視的影響。一要保證軟化水質量，定期檢測鍋爐 水質，發(fā)現(xiàn)異常及時添加藥劑 （磷酸三鈉） ，保證鍋爐本體及管路暢通；二要對蒸發(fā)器定期 噴吹，保證翅片管無積塵，保證受熱面積，減少熱量損失；三要根據(jù)鍋爐運行狀況定期啟

17、 動反沖洗的裝置，保證鍋爐不結垢。4 小結基于我廠燒結環(huán)冷機余熱回收系統(tǒng)近年來運行經(jīng)驗總結和對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析，為提高 蒸汽產(chǎn)量，實現(xiàn)燒結 - 產(chǎn)汽共贏，應遵循如下原則：1 生產(chǎn)上能結合每批料堆及時調整，崗位工通過對燒結機 18-24 號風箱風門，主抽風門開 度等進行調整來減少熱量的損失。2 余熱中控和生產(chǎn)班中控加強溝通，在生產(chǎn)出現(xiàn)異常后能對環(huán)冷風機風門及余熱引風機進行及時調整，提高蒸汽產(chǎn)量。3設備條線通過月修機會對環(huán)冷機壞的密封擋皮及時更換，使環(huán)冷煙氣段溫度保證在良好 狀態(tài)。4大煙道溫度不高于 150° C,盡量控制在120-130 ° C,減少生產(chǎn)過程熱量損失。5終點溫度控制在23#-24#風箱，在保證燒結礦質量的前提下，盡量提高環(huán)冷機一二段的溫度，提高蒸汽的產(chǎn)量6根據(jù)進料口溫度，環(huán)冷機 1#、2#的冷卻風機開度適當控制。7建議混合料水分 6%-6.5%左右，根據(jù)混料料的不同配比結構作適當調整。8減少不必要的熱停機時間，日常加強設備的維護點檢工作，保證好設備的正常運行。9堅持“應收盡收”為原則，針對不同的配礦結構和原料條件，制定不同的操作策略，并 配套制定相應的管理考核制度，避免搞一刀切的管理模式，最大限度的回收余熱。四效益分析3#燒結機余熱回收項目總投資 3000萬元。目前3#燒結機日均產(chǎn)汽量為：中壓飽和蒸 汽900噸，低壓蒸汽150噸，其中低壓蒸汽