鑄造廠燒結豎冷機節(jié)能技術應用

馮建英， 張紅旭， 楊小勝

（1.山西省節(jié)能監(jiān)察總隊， 山西 太原 030001；2.山西建邦集團有限公司， 山西 曲沃 043000）

山西建邦集團鑄造煉鐵廠現(xiàn)有1 臺150 m2步進式燒結機，冷卻段有10 個風箱60 m2、燒結段25個風箱150 m2。采用機上機外帶冷機（機后帶冷60 m2）進行燒結礦冷卻，燒結礦余熱沒有回收，大量的余熱資源白白浪費。同時，由于現(xiàn)有冷卻工藝的特性及能力不足，導致生產(chǎn)現(xiàn)場伴有大量的粉塵產(chǎn)生，燒結礦產(chǎn)量也滿足不了生產(chǎn)需要。

為滿足生產(chǎn)及環(huán)保需求，進一步挖掘燒結能源潛力，提高企業(yè)效益，公司派出專業(yè)人員在節(jié)能監(jiān)察總隊的協(xié)調(diào)下外出學習，吸取國內(nèi)外燒結工序節(jié)能新技術，對燒結機進行節(jié)能改造，采用最新型“豎式燒結礦冷卻工藝技術”對現(xiàn)有燒結機進行節(jié)能減排升級改造。改造后燒結礦產(chǎn)能可達到6 000 t/d，同時解決環(huán)保問題，最終實現(xiàn)燒結礦顯熱的高效利用。

1 工藝技術對比

1.1 傳統(tǒng)燒結余熱回收工藝

燒結余熱回收主要是回收燒結礦的顯熱，傳統(tǒng)環(huán)冷機熱平衡比例分配如圖1 所示。

圖1 燒結機熱平衡比例分配圖

傳統(tǒng)環(huán)冷燒結機余熱回收僅考慮了燒結礦的1段和2 段余熱，3 段以后的熱空氣沒有得到有效利用，大約有35%的熱量白白損失；同時，環(huán)冷燒結的自耗電比較大，環(huán)冷風機功率普遍較高，導致了燒結電耗的升高。

表1 環(huán)冷機冷卻燒結礦熱平衡表

1.2 豎冷機燒結余熱回收工藝

豎冷機燒結余熱回收的燒結礦顯熱量大大提高，由于豎冷機的密封性好，90%的燒結礦顯熱均可得到有效回收，同時該技術的先天優(yōu)勢，可以取消機上冷卻，單輥破碎后熱燒結礦直接進入豎冷機內(nèi)，使設備的占地面積大減少，相比傳統(tǒng)環(huán)冷燒結余熱回收量提高了至少30%。

豎冷機余熱回收系統(tǒng)具有的優(yōu)點：

1）漏風率很低。由于采用了密閉的腔體，使燒結礦沒有漏風，顯熱回收率大大提高，燒結粉塵量也很容易得到控制。

2）冷卻設備氣固換熱效率提高。在豎冷機中，燒結礦與空氣的換熱方式為逆流換熱，換熱時間短，熱效率高。

3）燒結礦質(zhì)量提高。燒結礦在豎冷機中緩慢冷卻，有利于提高燒結礦轉(zhuǎn)鼓強度、成品率，燒結礦的冶金性能不低于傳統(tǒng)環(huán)冷燒結礦。

2 設計技術方案

2.1 設計條件及要求

1）規(guī)模：年燒結礦成品產(chǎn)量達200 萬t/a；進料溫度：600～650 ℃；出料溫度：≤150 ℃；4）豎冷機出口風溫：380～480 ℃；余熱鍋爐產(chǎn)汽量：22.8 t/h；蒸汽壓力：3.5 MPa；蒸汽溫度：435 ℃；年發(fā)電量：4800 萬kW·h。

“豎式燒結礦冷卻工藝技術”在國際上已經(jīng)有數(shù)十年的研究歷程，我國最早于1993 年提出了“豎式燒結礦冷卻機”的構想，國內(nèi)也已經(jīng)成功投入工業(yè)生產(chǎn)并取得了較好的節(jié)能和環(huán)保效果，但通過學習對比，國內(nèi)目前投產(chǎn)的幾條生產(chǎn)線均存在這樣那樣的問題，運行的效果并不理想，我公司正是在此基礎上與業(yè)內(nèi)專家合作，解決了同類生產(chǎn)線存在的問題后改造建設。

2.2 工藝系統(tǒng)建設方案

在燒結破碎機之后新建一套燒結礦豎冷機冷卻及余熱回收系統(tǒng)，停用現(xiàn)有的機上冷卻及機外冷卻，冷卻后的燒結礦通過新建的輸送皮帶返回鏈板機；豎冷機冷卻風采用空氣冷卻，出口熱煙氣則經(jīng)過余熱鍋爐換熱和除塵后送至燒結機熱風燒結。豎冷機可以高效地回收燒結礦顯熱并通過余熱鍋爐產(chǎn)生中溫中壓蒸汽，蒸汽推動汽輪機進行拖動燒結主抽風機。

改造后的工藝流程如下：

1）燒結礦工藝流程：燒結機→卷揚料車上料→豎冷機頂部料倉→豎冷機→豎冷機底部出料裝置→皮帶輸送裝置。

2）冷卻風工藝流程。風機供風→豎冷機配風系統(tǒng)→冷卻機內(nèi)腔→豎冷機上部風室→粗除塵→余熱鍋爐→精除塵→引風機→熱風燒結

按照生產(chǎn)工藝的要求，該項目改造完成后，要實現(xiàn)燒結生產(chǎn)率的大幅提升，配套有相應的物料運輸系統(tǒng)、配料及混合系統(tǒng)、布料精除塵系統(tǒng)、排料系統(tǒng)，以及相對應的供風系統(tǒng)、供電自動化系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、監(jiān)測和控制系統(tǒng)，同時還要考慮例外情況出現(xiàn)時的旁通裝置。

3 主要經(jīng)濟技術指標分析

3.1 改造后要實現(xiàn)的主要經(jīng)濟技術指標

豎冷機項目改造完成后，燒結礦的各項經(jīng)濟技術指標有明顯提升，充分回收了燒結礦的顯熱資源，回收蒸汽用于燒結的主抽風機拖動，大大降低了燒結的工序能耗，成為國內(nèi)同類型燒結機的節(jié)能典范。

表2 主要經(jīng)濟技術指標

3.2 改造后豎冷機與環(huán)冷機的指標對比（見表3）

4 經(jīng)濟效益分析

表3 主要經(jīng)濟技術指標

鑄造燒結機日產(chǎn)燒結礦4 000 t，年產(chǎn)燒結礦140 萬t，豎冷機項目投用以后，燒結礦發(fā)電量可達到28 kWh/t，每度電0.6 元/kWh，每年增加發(fā)電效益2 350 萬元，投資2 年可回收成本。

5 結語

相比傳統(tǒng)燒結環(huán)冷技術，豎冷機冷卻燒結礦有著先天的優(yōu)勢，冷卻效果好，余熱回收量大，克服了傳統(tǒng)環(huán)冷漏風率高、余熱回收量少的缺點，而且對于燒結環(huán)保除塵有良好的效果。采用豎冷機冷卻技術，能夠使燒結工序能耗大大降低，同時讓燒結工序的生產(chǎn)變得更加清潔高效。

但作為燒結工序余熱回收的一項新技術，仍然存在一些問題，該技術更適合中小型燒結機，對于大型燒結機存在冷卻不均勻，投資較大的問題，這都需要科技工作者繼續(xù)深入研究，把豎冷機冷卻技術全面推廣。