烧结工程中环冷机余热发电利用技术的应用与探索正式版

Through the reasonable organization of the production process, effective use of production resources to carry out production activities, to achieve the desired goal.
烧结工程中环冷机余热发电利用技术的应用与探索
正式版
烧结工程中环冷机余热发电利用技术的应用与探索正式版
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节能环保、资源回收再利用是社会的
主题。

钢铁行业耗能巨大，其中，烧结环
冷机节耗能就占钢铁生产1/10，并浪费巨
大的可再用能源。

高温废气中含有大量粉
尘，若不经处理向大气直接排放，则会造
成粉尘污染与热污染，同时浪费能源。

在
调查研究某钢铁企业的余热资源后得出，
环冷机的余热资源充足，因此有必要对高
温废气余热资源进行利用，余热发电工程
投产之后，其经济效益、社会效益、环境
效益十分显著。

1.目前国内外烧结工程中余热
利用情况介绍
世界主要发达国家中，日本的资源尤其稀缺，其能源利用率处于世界先进水平。

在余热利用技术上，其理论与实践应用领先于其他发达国家，取得成效明显。

在该国，钢铁企业都普遍安装了余热利用设施，用以发电或供热，从而降低钢铁厂能耗。

在我国，上世纪90年代，上海宝钢新建2#烧结机，向日本进口环冷机2台。

并在随后改造了3#烧结机，宝钢依靠自主创新，安装了余热利用设施，已投入使用。

另外，太钢、马钢等企业也相应从日本进口余热锅炉。

在国外同行业余热利用技术不断进步现状下，国内钢铁行业不
甘落后，在余热利用技术自主创新能力明显增强，技术瓶颈也逐渐被突破。

但是，当前我国余热利用的烧结机仍然仅占总量的5%左右，余热发电设施也并无大规模兴建。

利用余热利用技术和设施，实现现有资源利用的最大化，将是今后钢铁企业节能减排、降本增效的必然趋势和要求。

2.本次工程概述
某北方地区的钢铁企业拥有220m²烧结环冷机2台，原来烟气直接排放污染大气、浪费能源。

经研究分析，该集团烧结机可以安装汽轮发电一组、余热锅炉两套。

在经技术人员研究与参考实测参数、相同型号烧结机运作状态，明确了烧结环
冷机可向余热锅炉提供的烟气条件：1、2段高温端的热烟气，其出口温度分别为365-520℃、256-365℃，平均温度是425℃、320℃；246 960Nm³/h为额定热烟气流量；将烟囱与风罩设置在1段引出热烟气出口，将烟囱与风罩设置在2段高温附近；排除点火余热；150℃为余热锅炉的烟气温度；以500-1500mg/Nm³为烟气含粉浓度，60℃<热烟气露点温度。

3.设计余热利用的方案
3.1.环冷机热风数据
环冷机上设置有五台冷却鼓风机，并与五个冷却段对应，鼓风机参数一致，265000m³/h为风量，3659Pa为其风压。

余热锅炉热源是环冷机1、2段的热烟
气。

余热锅炉热烟气的利用为循环利用法，即在余热锅炉的烟气出口和环冷机1#相连，并从鼓风机吹出。

在计量烟气的热平衡后，承认漏风系数，设
169000Nm³/h与7286900Nm³/h为1、2段热烟气抽出含量，并将其引进余热锅炉；150℃为余热锅炉烟气排放温度，
246890Nm³/h为烟气量。

将再循环风机设置在余热锅炉的烟道出口，由1段鼓风机回收烟气，实现热风循环使用，1段1#鼓风机此时可停止运作待使用。

这样，1段排烟温度将会得到提升，余热锅炉接受的热风温度也会增高，蒸汽可增产5%-10%。

2段2#鼓风机照常运行，在检修或余热锅炉发
生事故时，可启用备用1#鼓风机。

蒸汽量因再循环热风使用技术，发电量相应得到提升，当会增加矿料出口的温度。

对此，烧结技术人员经实践考证后，发现20-32℃为矿料升温范围，符合技术要求。

将集气烟囱设置在1、2段对应的风箱顶部，并将电动蝶阀设置于烟囱顶端附近。

在烟囱中部设置引出管，让余热锅炉接收环冷机排除的余热蒸汽。

当余热锅炉系统投入使用时，烟筒顶部的电动蝶阀将关闭，余热锅炉系统将会通过烟囱中部的引出管，接收全部的1段风箱产生的高温废气；若余热锅炉系统因故停止使用时，烟筒顶部的电动蝶阀可打开，将环冷机产生的废气排出，确保环冷机顺利运行
不受影响。

3.2.机炉选择
在废气余热发电中，为使热力循环系统运行成效提高，可最大限度提升主蒸汽参数；而多压系统可对烟气热量有效利用。

就单压与多压系统而言，二者关系为：在计算锅炉结构与热平衡时，若释放的烟气热量可由锅炉全部吸收，那么单压设计是首选；若完全利用部分热量，只可将部分热量以低压系统吸收，并将热量送回汽轮机，那么，双压系统较为适用。

如果热源比较单一，那么多压系统是可提升3%的系统热效。

在本次项目实施中，经企业与锅炉厂的仔细研究，环冷机1段风箱排除的部分烟气热量被单压系统锅炉吸收，通
过计算发现，烧结环冷机1、2段高温处的吸收烟气热量大于单压系统吸收的热量。

为充分利用余热，提升系统热效率，参考环冷机工作现状，余热锅炉最终采用单流程、立式、双压系统型，合并使用汽轮机低压补汽。

3.3.装机规模
参考环冷机高温位置的热风量，在计算基础上选择2台33t/h的产汽余热锅炉，其所产气体完全引进支汽轮机进行发电，实现12567kW发电量，考虑环冷机运作工况（实测值即为烟气温度），企业还配设了汽轮发电机组（15000kW）一台。

因为双压参数产汽，所以，补汽式冷凝机为汽轮机型号，发电机则为无刷励
磁。

3.4.经济技术指标（参考）
发电厂用电率：19%；年发电量：99813000/kWh；年供电量：81682000/kWh；发电设施运作小时数：9000/h 。

3.5.布置余热锅炉
当前，环冷机布置对称，余热锅炉在环冷机附近不可布置，在设计人员对土建图纸与烧结工艺查阅过后，在保证余热锅炉存在过短烟气与环冷机通道不被占用，且方便安装检修的基础上，经仔细分析，提出了独创性布置办法：将余热锅炉布置在环冷机内部，考虑架设高余热锅炉。

余热锅炉现有钢柱，鼓风机间坐落在
钢柱的基础上，升高钢柱从而满足锅炉操作平台的要求，让风机在锅炉之下，原烧结机房与锅炉平台接通。

在环冷机外圈位置，布设循环风机。

此布置法是对现有空间的充分利用，在安装余热锅炉或其检修时，可借用环冷机之上的检修吊车。

3.6.布置厂房
在汽轮机原拖动站的固定处外端布置汽轮机厂房，可利用原站部分设施与空余空间，减少固定投资。

4.效益
投入的2台余热利用设备分别可产出370℃、2.0MPa蒸汽55t/h，210℃、0.7MPa蒸汽13t/h，相当于每年实现标煤26480t的节约。

该蒸汽也可带动汽
轮发电机组（15MW）实现
0.99813×109kWh/年的电力生产。

余热锅炉接收24.612万m³/h的热废弃经蒸汽生产再排放，可除烟尘率为80%，空气粉尘与热排放大幅减少。

余热锅炉的使用带来良好经济效益，首先可蒸汽发电，另外，将接收的铁矿粉通过回收通道返回钢铁生产车间，做到资源的最大限度利用。

当前，国际上通过价格购买方式取得CO2的排放权，大约为8欧元/t，在通过CDM项目的注册过后，因减少二氧化碳的排放量，那么每年可额外获取几十万欧元进账。

随着资源的日益消耗以及重工业生产的高能耗、高污染，世界面临着资源匮乏、环境污染的严重困境。

钢铁工业是耗能大户，同时也产生大量的CO2、
SO2、粉尘等气体污染源。

烧结工程中环冷机在钢铁生产中所占耗能与污染比重巨大，其产生的余热废气如果不能循环再利用，将造成资源的巨大浪费。

本文以某钢铁企业为研究案例，简要谈论了烧结工程中环冷机余热利用需注意的一些问题，希望以点带面，给今后的烧结工程余热利用技术的运用提供参考性意见。

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