天鐵燒結(jié)余熱回收工作探討

謝 紅

（天津天鐵冶金集團煉鐵廠，河北涉縣056404）

0 引言

在鋼鐵生產(chǎn)過程中，燒結(jié)工序的能耗約占總能耗的10%，僅次于煉鐵工序，位居第二。在燒結(jié)工序總能耗中，燒結(jié)機煙氣和冷卻機廢氣顯熱約占總熱耗的50%以上，因此盡可能地利用這部分余熱資源是燒結(jié)節(jié)能降耗的重要途徑。

天津天鐵冶金集團有限公司現(xiàn)有2條400 m2燒結(jié)生產(chǎn)線，燒結(jié)環(huán)冷機均分5個區(qū)段冷卻礦料，環(huán)冷機每區(qū)段各配置1臺鼓風(fēng)機，各鼓風(fēng)機的送風(fēng)經(jīng)環(huán)冷機各段與高溫?zé)Y(jié)礦料換熱后，分別向大氣排放150～450℃的“低溫廢氣”，廢氣中還含有一定數(shù)量的礦物粉塵。各生產(chǎn)工序產(chǎn)生的余熱余能如果無法實現(xiàn)能源循環(huán)利用將會產(chǎn)生巨大浪費。

燒結(jié)工序的能耗在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)工藝流程中僅次于煉鐵的能耗，占總能耗的1/10～2/10，且其中一半的熱能消耗在了燒結(jié)煙氣和環(huán)冷機的廢氣上，并沒有得到回收和利用，因此，對燒結(jié)余熱的回收與利用主要針對回收400 m2燒結(jié)機機尾高溫余熱和環(huán)冷機高溫余熱。

1 燒結(jié)工序中可利用的余熱資源

1.1 燒結(jié)工序建設(shè)規(guī)模

生產(chǎn)規(guī)模為2臺400 m2燒結(jié)機，燒結(jié)機利用系數(shù)1.263 t/（m2·h），年產(chǎn)冷燒結(jié)礦400萬t。產(chǎn)品為溫度＜120℃經(jīng)過整粒的冷燒結(jié)礦（堿度：CaO/SiO2=1.85～1.95；FeO：～8%；轉(zhuǎn)鼓指數(shù)：≥76%）。

1.2 可利用的余熱資源

燒結(jié)工序中可利用的熱源主要是環(huán)冷機一段和二段排出的高溫?zé)煔?、燒結(jié)機機尾和大煙道煙氣，熱源的資源參數(shù)見表1～表3。

1.3 余熱回收改造重點設(shè)備的必要性

在燒結(jié)生產(chǎn)過程中，由于燒結(jié)礦在燒結(jié)機上的燒成情況之間存在一定的差異性，在具體的燒結(jié)過程中通過測量發(fā)現(xiàn)，余熱回收段的廢氣溫度最高可以達到520℃，廢氣的最低溫度為280℃。由于這樣大范圍的波動情況，對燒結(jié)余熱回收造成一定的困難。同時，熱源的連續(xù)性在整個余熱回收的過程中占有極大的比重，是余熱回收所必須具備的條件。因此，只有保證燒結(jié)礦在通過煙氣回收段中具有一定的連續(xù)性，才能保證燒結(jié)余熱的熱源提供是源源不斷的。一旦煙氣回收段中燒結(jié)礦不斷循環(huán)通過，出現(xiàn)了停頓或者是中斷現(xiàn)象，則整個余熱回收系統(tǒng)也會隨之受到影響。這就要求對相關(guān)余熱回收部位中的重點設(shè)備進行改造。

表1 400 m2燒結(jié)環(huán)冷機一段所利用的熱風(fēng)資源參數(shù)

表2 400 m2燒結(jié)環(huán)冷機二段高溫端所利用的熱風(fēng)資源參數(shù)

表3 400 m2燒結(jié)機大煙道所利用的熱風(fēng)資源參數(shù)

2 余熱回收中涉及的工藝改造

2.1 燒結(jié)室改造

燒結(jié)機尾部部分要進行一段密封改造，一段加長型密封。改造后尾部余下部分增加一段1.5m長小風(fēng)箱，增加7.5 m2燒結(jié)面積，相應(yīng)新增兩個膨脹節(jié)及兩段風(fēng)箱支管。

2.2 鼓風(fēng)環(huán)式冷卻機改造

將燒結(jié)環(huán)冷機一、二段風(fēng)箱排出的氣體作為余熱鍋爐的熱源進行回收利用，產(chǎn)生蒸汽推動汽輪機做功并作為主抽風(fēng)機的動力，改造后環(huán)冷機漏風(fēng)率大大降低。同時，必須對環(huán)冷機最大生產(chǎn)能力和余熱鍋爐的需求進行核算，確保兩者之間不會沖突。一般情況下，會對環(huán)冷原有5臺鼓風(fēng)機中的4臺進行改造或更換。改造方案要根據(jù)現(xiàn)場實際情況、生產(chǎn)情況、資金投入等具體情況進行最優(yōu)配置。

2.3 主抽風(fēng)機室改造

原主抽風(fēng)機共2臺，每臺主抽風(fēng)機電機功率約7 800 kW，1 000 r/min，10 000 V。風(fēng)量 21 000 m3/min（工況），升壓 17 500 Pa，入口壓力-17 000 Pa，出口壓力500 Pa。對主抽風(fēng)機室進行改造。由于改造后主抽風(fēng)機采用汽輪機拖動形式，燒結(jié)改造內(nèi)容如下：新增汽輪機拖動配套設(shè)備基礎(chǔ)，拆除原9柱線處中心柱，新增16 m（寬）×5 m（長）跨，4.8 m（寬）×6 m（高）檢修門、走行門。及原車間跨度16 m（寬）×58.5 m（長），改造后長度方向增加5 m跨，即16 m（寬）×63.5 m（長）。新增5 m跨與原脫硫塔2臺水泵碰撞，拆除原水泵并就近新建。

2.4 環(huán)冷機改造

環(huán)冷機作為燒結(jié)生產(chǎn)工藝的主要設(shè)備之一，隨著環(huán)冷機余熱回收技術(shù)的推廣，要求環(huán)冷既要保證具有良好冷卻效果，又要有效收集余熱，結(jié)構(gòu)簡單、可靠。傳統(tǒng)環(huán)冷機的結(jié)構(gòu)在滿足上述要求上已略顯不足。

改造環(huán)冷必須根據(jù)現(xiàn)有460 m2環(huán)冷機土建基礎(chǔ)、框架立柱、風(fēng)道及散料處理系統(tǒng)等，對460 m2環(huán)冷機軌道墊梁（含軌道墊梁及散料斗適應(yīng)新密封接觸部分改造）以上部件重新優(yōu)化設(shè)計、制造、拆除和安裝。采用多功能環(huán)冷機的結(jié)構(gòu)，整體移除部分包括原有的傳動裝置、回轉(zhuǎn)體、密封裝置、水平軌、側(cè)軌、罩子、卸料密封罩、支承輥、卸料曲軌、給料漏斗；局部修改部分包括機架、卸料漏斗、+4.7走臺，中心測量裝置；新增部分包括回轉(zhuǎn)體、罩子裝配、壓軌裝配、側(cè)擋輥裝配、支承輥、密封裝置、卸料處密封罩及卸料處安全裝置等。

3 燒結(jié)余熱回收系統(tǒng)及天鐵的規(guī)劃

環(huán)冷機余熱回收利用技術(shù)的應(yīng)用可將燒結(jié)環(huán)冷機一、二段風(fēng)箱排出的氣體作為余熱鍋爐的熱源進行回收利用，產(chǎn)生蒸汽推動汽輪機做功達到作為主抽風(fēng)機動力的目的，實現(xiàn)了機械能→機械能直接轉(zhuǎn)化的過程。

燒結(jié)余熱能量回收系統(tǒng)具體由燒結(jié)余熱汽輪機、變速離合器、燒結(jié)主抽風(fēng)機、同步電動機組成。它將鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱回收的能量直接作用在燒結(jié)主抽風(fēng)機軸系上，通過降低電機動電流而達到節(jié)能的目的，即通過系統(tǒng)集成提高能量回收效率，節(jié)省投資及運行成本。

由于天鐵目前所處困境的制約，對于天鐵集團的兩條400 m2燒結(jié)生產(chǎn)線來說，余熱回收項目最少要滿足以下幾個個條件：

（1）低投入，最好采用BOO項目融資模式，由項目公司投資并承擔(dān)工程的設(shè)計、建設(shè)、運行、維護，培訓(xùn)等工作，設(shè)備歸屬項目公司，天鐵按年支付使用費用。

（2）現(xiàn)有布局低成本改造，最大化地利用燒結(jié)現(xiàn)有的設(shè)備設(shè)施，最合理地改造，最科學(xué)地布局，充分利用天鐵技術(shù)人員自營自改，達到改造的目的。

（3）效益有益于降低燒結(jié)礦生產(chǎn)成本?？茖W(xué)合理地利用余熱回收，創(chuàng)造效益最大化，滿足節(jié)能降耗的需求。

4 結(jié)語

為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標，節(jié)能減排是一種重要的實現(xiàn)途徑。鋼鐵產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為了我國的一項支柱性產(chǎn)業(yè)，但同時它又是一個極具污染性質(zhì)的產(chǎn)業(yè)，因此，在可持續(xù)發(fā)展的道路上具有極大的潛力。隨著我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，燒結(jié)余熱的回收利用是鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的重要方式，在環(huán)境保護、資源節(jié)約方面都具有重要意義，同時能夠提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。