燒結余熱技術(shù)的研究與應用

燒結工藝生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的中低溫余熱資源，如何將這些資源變廢為寶，有效利用，值得我們研究和探討。文章分析了燒結余熱的特點(diǎn)及回收利用技術(shù)，重點(diǎn)介紹了燒結余熱發(fā)電技術(shù)，以供參考。

近年來(lái)，隨著(zhù)社會(huì )化大發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染嚴重的問(wèn)題受到社會(huì )各界的高度重視，節能、減排、降耗已成為一個(gè)全球性的焦點(diǎn)話(huà)題。為此，國家出臺了一系列環(huán)境保護法規和鼓勵鋼鐵企業(yè)發(fā)展燒結余熱回收利用的政策。我國的鋼鐵工業(yè)是能耗大戶(hù)，約占全國總能耗的15%，而燒結工序生產(chǎn)過(guò)程中能耗約占鋼鐵企業(yè)總能耗的10%～20%，比煉鐵工序略低。在燒結生產(chǎn)過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的余熱，由于受工藝和技術(shù)等因素的限制，目前余熱利用率不足30%，浪費嚴重，與這方面做得比較好的發(fā)達國家相比，還有一定的差距，節能潛力很大。從節省能源、降低能耗、保護環(huán)境、提高企業(yè)經(jīng)濟效益和社會(huì )效益出發(fā)，盡可能多的回收和利用燒結余熱。

1燒結余熱的特點(diǎn)

燒結生產(chǎn)過(guò)程中，余熱資源主要包括兩部分，一是燒結機燒結的高溫廢煙氣余熱;二是燒結環(huán)冷機廢氣余熱，也叫燒結礦顯熱。在燒結工序總能耗中，這兩部分廢氣余熱帶走了有近50%的熱能到大氣中，不僅造成嚴重的環(huán)境污染，還造成能源的浪費。如果能將二者熱量有效回收，對提高燒結能源利用效率，降低燒結工序能耗意義重大。

1.1燒結機燒結高溫廢煙氣

燒結機高溫廢氣的特點(diǎn)：

1)燒結廢氣溫度受工藝參數和燒結過(guò)程終點(diǎn)控制、料層透氣性等因素影響，如燒結礦過(guò)燒時(shí)，產(chǎn)生的廢氣溫度就低，相反，產(chǎn)生的廢氣溫度就高。廢氣溫度一般都在200～500e之間波動(dòng)，平均溫度350e左右。廢煙氣溫度穩定性差，溫差可達近300e，給燒結余熱的利用帶來(lái)了很大困難。

2)燒結礦生產(chǎn)過(guò)程中，廢煙氣含粉塵量為300～400mg/m3，含硫化氣體為3000～4000mg/m3，對余熱回收設備、除塵器設備等具有磨損和腐蝕作用。因此，燒結生產(chǎn)過(guò)程中，應避開(kāi)燒結煙氣的酸露點(diǎn)，燒結機尾煙氣余熱回收裝置的出口煙氣溫度需嚴格控制在180℃～190℃，從而確保主抽風(fēng)機入口煙氣溫度在130℃左右。另一方面，設備應選擇耐酸腐蝕和抗磨損的材質(zhì)制造或者對現有設備進(jìn)行耐酸腐蝕和抗磨損的保護改造，除塵器一般選擇靜電除塵器或高抗結露的布袋除塵器，都能夠有效收集粉塵中的鐵砂，起到節能環(huán)保的作用。

3)由于設備操作失誤或者燒結礦物流的中斷，短時(shí)間的“停機”現象很難避免，所以燒結余熱資源的連續性難以保證。因此，需規范操作人員操作過(guò)程，加強燒結礦物流管理。

1.2燒結環(huán)冷機廢氣顯熱

燒結環(huán)冷機氣體溫度、流量的特點(diǎn)：

1)高溫燒結礦進(jìn)入冷卻工序后，經(jīng)多段環(huán)冷鼓風(fēng)冷卻，溫度逐漸降低。而環(huán)冷機廢氣溫度逐漸升高。燒結環(huán)冷機廢氣溫度分為3個(gè)區段，即高溫段450～300e、中溫段300～200e、低溫段200～150e。

2)受環(huán)冷機氣體溫度、流量以及礦料溫度、厚度、松軟度等因素的影響，廢氣溫度波動(dòng)范圍較大，余熱資源品位整體較低，低溫部分所占比例較大，占所有冷卻廢氣量的60%以上。

3)隨著(zhù)冷卻機氣體品相的變化，導致燒結礦冷卻速度發(fā)生改變，進(jìn)而對燒結礦質(zhì)量產(chǎn)生影響，如燒結礦的礦物組成和礦相結構等。因此，燒結環(huán)冷機廢氣余熱的回收，首先要確保燒結礦的冷卻質(zhì)量，然后增強對熱源參數波動(dòng)的適應性，從而提高余熱回收效率和穩定運行。

2燒結余熱回收利用

2.1燒結余熱發(fā)電

燒結余熱發(fā)電是指燒結工藝生產(chǎn)過(guò)程中，燒結機尾落礦風(fēng)箱及燒結冷卻機密閉段產(chǎn)生大量的高溫廢氣，由余熱回收設備收集后，用引風(fēng)機引入鍋爐并加熱鍋爐內的水產(chǎn)生飽和蒸汽，推動(dòng)汽輪機轉動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機發(fā)電。從能源利用和經(jīng)濟學(xué)角度看，采用燒結余熱發(fā)電，符合能級匹配的原則。目前國內燒結余熱發(fā)電技術(shù)比較成熟的有4種形式，分為單壓、雙壓、復合閃蒸和補燃余熱發(fā)電技術(shù)。在相同的條件下，雙壓余熱發(fā)電技術(shù)實(shí)現了煙氣熱能的梯級利用，其發(fā)電能力是最高的。馬鞍山鋼鐵股份有限公司是我國最先應用燒結余熱發(fā)電的，2004年把從日本引進(jìn)的燒結機余熱發(fā)電裝機進(jìn)行了大量技術(shù)革新，2005年9月正式投產(chǎn)使用，填補了我國利用燒結余熱發(fā)電的空白。此后，許多大型鋼鐵公司也相繼開(kāi)始利用燒結余熱技術(shù)發(fā)電。運行過(guò)程中，針對燒結余熱發(fā)電技術(shù)存在的問(wèn)題，提出燒結余熱發(fā)電系統與高溫空氣燃燒技術(shù)相結合的發(fā)電系統。它是在原有燒結余熱發(fā)電技術(shù)的基礎上，將回收煙氣余熱、高效燃燒和降低有害氣體排放等技術(shù)有機結合。利用蓄熱式燃燒器在蒸汽過(guò)熱爐中燃燒來(lái)提高汽輪機進(jìn)口蒸汽的壓力和溫度，通過(guò)補燃少量煤氣來(lái)提高蒸汽品質(zhì)，從而提高發(fā)電效率和減少對設備的損耗。這樣即使在冬春季節也能使余熱發(fā)電系統正常運行，在滿(mǎn)足自用的基礎上可并入企業(yè)電網(wǎng)。

2.2其他方面的應用

1)余熱鍋爐。對于小型燒結機采取余熱鍋爐方法對高溫段余熱進(jìn)行回收?；厥盏膹U煙氣首先用于燒結工藝本身，以降低工序能耗，其次作為外部供應。燒結余熱鍋爐的排煙溫度，應避開(kāi)燒結煙氣的酸露點(diǎn)，防止對設備腐蝕。保證設備長(cháng)期穩定運行。

2)熱風(fēng)點(diǎn)火和熱風(fēng)燒結。冷卻機中段廢氣余熱采用非換熱方式直接利用，將300e左右的廢氣直接回收用于熱風(fēng)助燃，不僅能提高100e燒結點(diǎn)火溫度，還能強化和穩定點(diǎn)火過(guò)程，改善點(diǎn)火質(zhì)量。熱風(fēng)燒結的適宜溫度是250e左右，故該段余熱可采用直接利用的方式加以回收，將高含氧量的熱廢氣作為熱風(fēng)燒結和燒結點(diǎn)火助燃空氣。具體工藝是將冷卻機中溫段的熱廢氣抽出，經(jīng)高溫除塵和保溫后，利用高溫風(fēng)機將其輸送到點(diǎn)火爐，直接用于點(diǎn)火助燃，或者是將廢氣抽出，經(jīng)保溫后直接用于熱風(fēng)燒結。同時(shí)，由于助燃空氣溫度的提高，使燒嘴噴出的混合燃氣速度更快，火焰穿透力更強，加快了垂直點(diǎn)火過(guò)程。熱風(fēng)點(diǎn)火和熱風(fēng)燒結兩熱工過(guò)程相互促進(jìn)，提高了上層料面的保溫蓄熱能力，節能效果十分明顯。

3)混合料預熱技術(shù)。燒結過(guò)程中，將混合料含水分調配成7%～8%，利用余熱鍋爐回收的蒸汽來(lái)提高燒結混合料溫度至65e以上，避免由于混合料溫度過(guò)低，產(chǎn)生的水蒸汽容易冷凝為液態(tài)，造成燒結臺車(chē)斷面下層混合料水分不斷增加，超過(guò)混合料含水標準，導致料層透氣性下降，影響燒結過(guò)程。有資料顯示，混合料每提升10e，燒結機利用系數可提高約5%，燃料消耗減少2kg/t。

3結論

我國燒結余熱技術(shù)起步較晚，但近幾年發(fā)展比較迅速，在國家宏觀(guān)調控下，通過(guò)采用多種技術(shù)手段，在現有生產(chǎn)條件的基礎上，最大限度地回收利用燒結余熱的可用部分，節約了能源，減少了污染，提高了產(chǎn)品市場(chǎng)競爭力，降低了生產(chǎn)成本，獲得了經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。具體采用哪種燒結余熱技術(shù)，要以燒結廠(chǎng)自身實(shí)際情況為基礎，結合技術(shù)、經(jīng)濟等因素綜合權衡，找出有利于自身發(fā)展的燒結余熱技術(shù)，確保燒結余熱回收系統的穩定運行。