淺析鋼鐵廠(chǎng)燒結(jié)余熱回收利用

李玉清

摘 要：眾所周知，鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工序需要巨大的能耗，通常都能夠占到總能耗的10%-20%，僅次于煉鐵工序?；诖耍恼聦?duì)鋼鐵廠(chǎng)燒結(jié)余熱回收利用的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了分析和總結(jié)，從而有效的節(jié)約能源。

關(guān)鍵詞：鋼鐵廠(chǎng)；燒結(jié)；余熱回收；利用

1 前言

鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中，燒結(jié)工序的能耗約占冶金總能耗的12%，僅次于煉鐵工序。鋼鐵工業(yè)燒結(jié)廠(chǎng)余熱資源有三個(gè)：一是燒結(jié)機(jī)大煙道煙氣余熱，所含顯熱約占燒結(jié)工序能耗總熱量的15%-20%左右；二是冷卻機(jī)廢氣余熱，冷卻機(jī)廢氣溫度在100℃-400℃之間，其顯熱約占燒結(jié)工序能耗總熱量的28%-35%。三是排礦端廢氣余熱，排礦端廢氣粉塵含量較高，且溫度波動(dòng)較大，由于受技術(shù)及設(shè)備的限制，現(xiàn)階段該系統(tǒng)煙氣余熱未進(jìn)行收集及利用。因此燒結(jié)余熱利用潛力巨大，有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有良好的推廣前景。

2 燒結(jié)余熱回收中出現(xiàn)得較為普遍的問(wèn)題

2.1漏風(fēng)現(xiàn)象

在余熱回收系統(tǒng)中的漏風(fēng)問(wèn)題主要是通過(guò)臺(tái)車(chē)與煙罩之間的密封以及臺(tái)車(chē)與風(fēng)箱之間的密封體現(xiàn)出來(lái)的。因?yàn)闊煔庀到y(tǒng)屬于全閉路式循環(huán)，臺(tái)車(chē)與煙罩、臺(tái)車(chē)與風(fēng)箱都是在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中進(jìn)行相互配合的，風(fēng)箱中一般為正壓3000PA-4000PA之間，眼罩中為負(fù)壓-100PA-400PA。結(jié)果已經(jīng)表明，如果漏風(fēng)問(wèn)題不能夠得到妥善解決的話(huà)，就會(huì)直接導(dǎo)致吸冷風(fēng)和熱風(fēng)外溢等問(wèn)題，很大程度上都會(huì)影響到余熱回收效果，與此同時(shí)煙氣外溢也會(huì)直接導(dǎo)致環(huán)冷機(jī)場(chǎng)地內(nèi)出現(xiàn)數(shù)量較大的灰塵，問(wèn)題嚴(yán)重的情況下還會(huì)影響到崗位工人的正常操作。

2.2灰塵磨損現(xiàn)象

因?yàn)榛責(zé)崾綗Y(jié)余熱回收煙氣系統(tǒng)一般都是全閉路循環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)熱廢氣穿透料面后經(jīng)過(guò)煙氣管道和環(huán)冷罩以后進(jìn)入鍋爐，這個(gè)時(shí)候整個(gè)流程廢氣都會(huì)呈現(xiàn)高速流動(dòng)狀態(tài)。而且廢氣中所夾帶的顆粒粉塵還沒(méi)有沉降就都已經(jīng)進(jìn)入到鍋爐和風(fēng)機(jī)當(dāng)中。但是值得注意的是，我國(guó)除塵器大部分還是采用慣性除塵器，它只能祛除廢氣當(dāng)中的那些大顆粒，而且這些大顆粒廢棄物在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行以后風(fēng)機(jī)葉輪、鍋爐管束以及機(jī)殼等部位都會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損，大大影響系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3工況波動(dòng)現(xiàn)象

一般的燒結(jié)余熱熱源都具備廢氣溫度波動(dòng)大、整體品質(zhì)低以及連續(xù)性弱的特點(diǎn)。其中廢氣溫度波動(dòng)大和連續(xù)性若的特點(diǎn)是目前技術(shù)條件下燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用中的重要障礙。除此之外，如何有效提高系統(tǒng)的回收率，盡量的提高噸礦發(fā)電量也已經(jīng)成為燒結(jié)廠(chǎng)迫在眉睫需要解決的問(wèn)題。鑒于此，我們應(yīng)當(dāng)想方設(shè)法在運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)的過(guò)程中提高燒結(jié)余熱熱源的穩(wěn)定性以及系統(tǒng)回收效率。然而汽輪機(jī)對(duì)于發(fā)電機(jī)組的熱源穩(wěn)定性具有很高的要求，如果溫度無(wú)法達(dá)到要求的話(huà)將會(huì)直接威脅到機(jī)組的安全運(yùn)行。另外，熱源的中斷也會(huì)造成機(jī)組的頻繁甩爐，嚴(yán)重影響到發(fā)電設(shè)備的使用壽命。

3 余熱利用方案

3.1 熱管余熱利用技術(shù)

熱管余熱利用技術(shù)是利用熱管中導(dǎo)熱介質(zhì)的熱活性和熱敏感性來(lái)實(shí)現(xiàn)氣水之間的熱量傳遞的技術(shù)，具有導(dǎo)熱性強(qiáng)、換熱效率高、安全可靠和應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。熱管余熱鍋爐裝置由熱管過(guò)熱器、蒸發(fā)器、省煤器、汽包、外部連接管路、汽包附件、供水系統(tǒng)、自控系統(tǒng)等組成，其工作原理為：高溫?zé)釤煔鈿獠粩嗟亓鬟^(guò)熱管蒸汽發(fā)生器換熱管束一端的表面，將熱量傳遞給熱管管束，另一端換熱管束外的水吸熱變成汽水混合物，由上聯(lián)箱通過(guò)總上升管進(jìn)入汽包，通過(guò)汽水分離裝置后，飽和水通過(guò)下降管返回至下聯(lián)箱，再次受熱蒸發(fā)，如此反復(fù)循環(huán)，將煙氣熱量傳給水側(cè)產(chǎn)生蒸汽。為確保設(shè)備安全可靠，蒸發(fā)器采用水夾套熱管結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)煙氣與水側(cè)完全隔離，即使出現(xiàn)換熱管腐蝕、磨損等現(xiàn)象，也不會(huì)造成設(shè)備漏水及裝置緊急停車(chē)狀況。

3.2 余熱回收技術(shù)方案

經(jīng)過(guò)與多個(gè)余熱鍋爐廠(chǎng)家交流討論，最終考慮采用江蘇中天科技股份有限公司設(shè)計(jì)的內(nèi)置式余熱利用方案。燒結(jié)機(jī)內(nèi)置式余熱鍋爐占地面積小，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，內(nèi)部阻力小，投資相對(duì)外置式低，壽命長(zhǎng)，應(yīng)用范圍廣。在保證燒結(jié)機(jī)順行、高效生產(chǎn)前提下，設(shè)計(jì)在燒結(jié)機(jī)兩個(gè)大煙道的前4個(gè)風(fēng)箱內(nèi)增設(shè)一套余熱利用裝置，包括兩套過(guò)熱器、蒸發(fā)器、省煤器，一套汽包和除氧系統(tǒng)以及相應(yīng)的附屬系統(tǒng)。經(jīng)專(zhuān)業(yè)人員考察，現(xiàn)場(chǎng)條件完全符合設(shè)計(jì)條件及要求。

3.3 系統(tǒng)布置

余熱回收裝置的煙風(fēng)系統(tǒng)直接布置在燒結(jié)機(jī)南北兩側(cè)的大煙道內(nèi)，從煙道機(jī)尾依次布置過(guò)熱器、蒸發(fā)器、省煤器，利用后的煙氣與其它風(fēng)箱內(nèi)煙氣混合后經(jīng)除塵排至大氣。

余熱回收裝置的汽水系統(tǒng)由過(guò)熱器、蒸發(fā)器、省煤器、汽包、除氧器、下降管、集箱、給水泵、水箱以及必要的汽水管道、閥門(mén)等構(gòu)成。余熱設(shè)備中的蒸發(fā)器、過(guò)熱器、省煤器可以布置在燒結(jié)機(jī)大煙道平臺(tái)，分別直接安裝在煙道中，汽包布置在燒結(jié)機(jī)一側(cè)外建平臺(tái)上，鍋爐給水泵等布置在汽包平臺(tái)下部的地基上。 基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)采用與燒結(jié)機(jī)控制系統(tǒng)相同的PLC，將過(guò)程檢測(cè)信號(hào)送入控制系統(tǒng)，完成鍋爐工藝單元過(guò)程參數(shù)的集中監(jiān)視和控制，以保證鍋爐能夠安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。相關(guān)熱控控制系統(tǒng)全部接入燒結(jié)主控室統(tǒng)一控制。

4 總結(jié)

鋼鐵企業(yè)燒結(jié)機(jī)大煙道煙氣排放量大，煙氣溫度較高，具有較大的利用潛力，可以利用熱管余熱裝置將此煙氣余熱進(jìn)行回收，用于生產(chǎn)蒸汽，供其他工序使用，可以降低排煙溫度并降低排煙中的粉塵含量，具有較大的環(huán)保效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]譚瑋其，徐忠.燒結(jié)機(jī)煙氣余熱利用存在的問(wèn)題和應(yīng)對(duì)方式[J].燒結(jié)球團(tuán)，2013（06）.

[2]李冰.余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用及前景[J].中國(guó)鋼鐵業(yè)，2009（07）