燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱回收技術(shù)應(yīng)用

1、I一屆全國(guó)燒結(jié)球團(tuán)設(shè)備技術(shù)研討會(huì)征文燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱回收技術(shù)應(yīng)用施毓東卓堅(jiān)韋俊（江蘇沙鋼集團(tuán)有限公司）一摘要據(jù)統(tǒng)計(jì)，燒結(jié)工序的能耗約占冶金總能耗的1012%而其排放的余熱約占總能耗熱能的49%高效回收和利用燒結(jié)排放的低溫?zé)煔庥酂嵩絹碓揭鹌髽I(yè)的關(guān)注。在燒結(jié)礦生產(chǎn)過程中，特別是燒結(jié)礦由鼓風(fēng)式環(huán)冷機(jī)冷卻過程中會(huì)排出大量溫度為250380 C的低溫?zé)煔?，其熱能量大約為燒結(jié)礦熱耗量的30%左右。將燒結(jié)礦冷卻過程產(chǎn)生的大量低溫?zé)煔膺M(jìn)行余熱回收，必將提高燒結(jié)礦生產(chǎn)過程的能源利用率，降低工序能耗，為企業(yè)帶來十分 可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)減少煙氣熱、塵排放，減輕對(duì)大氣環(huán)境的影響。目前我公司共有各型號(hào)燒結(jié)機(jī)8臺(tái)套，其

2、中3#、4#、6#、7#、8#燒結(jié)機(jī)余熱回收系統(tǒng)已投入運(yùn)行，本文以 3# 燒結(jié)機(jī)為例闡述環(huán)冷機(jī)余熱回收技術(shù)應(yīng)用。關(guān)鍵詞：燒結(jié)工序，環(huán)冷機(jī)，余熱回收，經(jīng)濟(jì)效益，大氣環(huán)境二工藝簡(jiǎn)介燒結(jié)余熱回收系統(tǒng)包括煙氣回收系統(tǒng)、余熱鍋爐系統(tǒng)（回收蒸汽用于發(fā)電的話還包含汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)）。其原理是從環(huán)冷機(jī)排出的高溫?zé)煔饨?jīng)混合，通過配置的高效余熱蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生 A t/h的飽和蒸汽和B t/h的低壓蒸汽。通過能量轉(zhuǎn)換使燒結(jié)礦外排煙氣 的平均溫度由350 C以上降低到150 C左右，余熱鍋爐排出的煙氣經(jīng)由引風(fēng)機(jī)回送至煙囪排 空。煙氣余熱回收主要回收環(huán)冷一段與二段，設(shè)置封閉式煙罩用于煙氣余熱回收，煙罩內(nèi) 部上方設(shè)

3、置內(nèi)絕熱煙罩，分割成高溫?zé)煔舛魏偷蜏責(zé)煔舛?。兩個(gè)區(qū)段均設(shè)置一座煙囪，煙 囪上設(shè)置三通管道，配置電動(dòng)切換蝶閥，正常工作時(shí)，切換閥均將煙氣導(dǎo)入鍋爐煙道，在 余熱鍋爐停止運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉煙氣進(jìn)入余熱鍋爐的通道，環(huán)冷機(jī)煙氣通過機(jī)上煙囪排入大氣。£2圖1環(huán)冷機(jī)余熱回收系統(tǒng)工藝圖1燒結(jié)工藝情況目前我公司3#燒結(jié)機(jī)為360m2燒結(jié)機(jī)，環(huán)冷機(jī)面積為 415應(yīng) 配有5臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)，進(jìn)風(fēng)管 路連通，每臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)量為48.4萬m/h。燒結(jié)環(huán)冷機(jī)處理量 620t/h熱燒結(jié)礦，冷卻時(shí)間最長(zhǎng)80min，料層厚度1500mm燒結(jié)礦平均入料溫度 600700 C,出料溫度120 C。主抽大煙道風(fēng) 量為 2.4 萬 m3/m

4、in，風(fēng)溫 170180 C。2余熱回收煙氣系統(tǒng)余熱回收系統(tǒng)由煙氣收集系統(tǒng)和煙氣利用系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，余熱鍋爐排出的煙氣 經(jīng)由引風(fēng)機(jī)回送至煙囪排空。2.1煙氣收集系統(tǒng)環(huán)冷臺(tái)車分成5個(gè)冷卻段，第一段、第二段設(shè)置封閉式煙罩用于煙氣余熱回收，第三 區(qū)、四、五區(qū)段設(shè)置開放式煙罩。前二個(gè)冷卻段上方設(shè)置內(nèi)絕熱煙罩，分割成高溫?zé)煔舛?和低溫?zé)煔舛?，每個(gè)區(qū)段均設(shè)置一座煙囪，煙囪上設(shè)置三通管道，配置電動(dòng)切換蝶閥，正 常工作時(shí)，切換閥均將煙氣導(dǎo)入鍋爐煙道，在余熱鍋爐停止運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉煙氣進(jìn)入余熱鍋 爐的通道，環(huán)冷機(jī)煙氣通過機(jī)上煙囪排入大氣。環(huán)冷機(jī)風(fēng)箱相互隔離以免串風(fēng)，同時(shí)根據(jù) 各個(gè)區(qū)段的送風(fēng)量，予以合理分區(qū)。2.

5、2煙氣利用系統(tǒng)從環(huán)冷機(jī)來的兩段高溫?zé)煔夥謩e引至鍋爐煙氣進(jìn)口，經(jīng)鍋爐分段換熱后，降至155 C左右出鍋爐。表1引風(fēng)機(jī)性能參數(shù)風(fēng)機(jī)額定流量風(fēng)機(jī)全壓配套變頻電機(jī)額定功率冷卻形式防護(hù)等級(jí)絕緣等級(jí)66 x 104Nm3/h2000Pa800kW空冷IP54F級(jí)3熱力系統(tǒng)3.1余熱鍋爐系統(tǒng)3.1.1 余熱鍋爐3# 360怦燒結(jié)機(jī)余熱回收系統(tǒng)配套建設(shè)1臺(tái)自除氧雙壓自然循環(huán)余熱鍋爐，余熱鍋爐采用雙通道進(jìn)氣、塔式結(jié)構(gòu)、單跨立式布置形式，鍋爐干燒耐溫400 C。表2余熱鍋爐參數(shù)中壓蒸汽壓力中壓蒸汽溫度設(shè)計(jì)產(chǎn)氣量低壓蒸汽壓力低壓蒸汽溫度鍋爐排煙溫度鍋爐阻損1.35MPa197 C45t/h0.3MPa144 C15

6、5 C<1000Pa余熱鍋爐為雙壓、自除氧（一體化除氧器）、立式煙道、水平螺旋翅片管受熱面、自然循環(huán)型式。鍋爐產(chǎn)生的中壓飽和蒸汽并入公司中壓蒸汽管網(wǎng)，低壓飽和蒸汽供燒結(jié)混合筒 預(yù)熱混合料使用。3.1.2 加藥取樣系統(tǒng)鍋爐系統(tǒng)采用1套加磷酸鹽裝置。取樣系統(tǒng)：余熱鍋爐汽水取樣共設(shè)5點(diǎn)。3.1.3排污系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)置1臺(tái)定期排污擴(kuò)容器，系統(tǒng)排污及緊急放水均排至擴(kuò)容器，排污擴(kuò)容器附近 有排污降溫池，將排污水冷卻后排放。3.1.4補(bǔ)水系統(tǒng)補(bǔ)水為軟化水，接自廠區(qū)軟水管網(wǎng)。補(bǔ)水點(diǎn)：軟水箱。3.1.5鍋爐充氮保護(hù)系統(tǒng)鍋爐長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)時(shí)需充氮保護(hù)，所需氮?dú)鈮毫?.05MPa。DO別現(xiàn)it電曲ftaQUUKFt

7、li. biA乍型LX?tmioew«何3祥?毎擷祁f®耐i叭0.”JlEI御國(guó)際t年齊舞疋列*靈勻收壬訴圖2余熱回收系統(tǒng)上位機(jī)界面*農(nóng)Silt 才拿9弓1曲樸舉E艷松W |I；_rP.+ -%-a 亠電詰&壓廊訊水黑電褲S 1J2*. 3mlTrl|三影響余熱回收的因素作為動(dòng)態(tài)的生產(chǎn)過程， 且上下道工序關(guān)聯(lián)較大，影響燒結(jié)機(jī)環(huán)冷余熱回收的因素很多,主要有環(huán)冷區(qū)域密封、燒結(jié)生產(chǎn)操作、設(shè)備運(yùn)行狀況等。1環(huán)冷區(qū)域密封燒結(jié)環(huán)冷機(jī)漏風(fēng)一般高達(dá) 4050%，為提高余熱回收效率，就要加強(qiáng)堵漏風(fēng)、減少煙 氣回收系統(tǒng)的熱輻射散熱，把漏風(fēng)率盡可能降低以提高風(fēng)機(jī)效率和熱廢氣的品質(zhì)。密封部

8、 分包括臺(tái)車與煙罩間的密封、煙罩及煙囪的密封、環(huán)冷機(jī)頭部受料點(diǎn)的密封等。平時(shí)應(yīng)加 強(qiáng)密封設(shè)備的維保工作及點(diǎn)巡檢工作，對(duì)出現(xiàn)磨損的密封板要及時(shí)更換，保證以上部分密 封性能良好。1.1臺(tái)車與煙罩之間的密封比較常用的密封備件有鋼刷密封和彈性密封兩種。鋼刷密封由于鋼刷本身的間隙，加 上鋼刷長(zhǎng)期運(yùn)行后變形，密封泄露情況較為嚴(yán)重，運(yùn)行壽命較低，維護(hù)困難；采用彈性元 件，可以吸收環(huán)冷機(jī)運(yùn)行中的各個(gè)方向的竄動(dòng)，同時(shí)達(dá)到完全密封的效果，從而提高煙氣 余熱利用的品質(zhì)，使余熱充分利用，該密封裝置運(yùn)行維護(hù)方便。- 4 -1.2 煙罩端部的密封端部的密封通過增加扇形板，可以有效地將避免出現(xiàn)夾縫漏風(fēng)的情況，其特點(diǎn)是無論

9、相鄰翻板之間如何運(yùn)動(dòng)，其間的縫隙是恒定的，即任何時(shí)候都是兩塊翻板平行時(shí)其之間的 間隙，從而能夠有效地控制其向煙罩風(fēng)室內(nèi)的漏風(fēng)。1.3 環(huán)冷機(jī)頭部受料點(diǎn)的密封由于環(huán)冷機(jī)落料斗和煙囪是固定的，環(huán)冷機(jī)冷態(tài)和熱態(tài)溫差相差約400 C,其熱脹冷縮約有 50mm 。一般情況下，為避免熱脹冷縮導(dǎo)致環(huán)冷機(jī)煙罩嚴(yán)重變形，在環(huán)冷機(jī)入料口 處與高溫端頭部處存在較大的縫隙，這些大的縫隙直接與外界進(jìn)行對(duì)流及輻射換熱，造成 了很多的熱量散失，有大量外界冷空氣進(jìn)入，影響了煙氣的利用溫度，從而降低了回收蒸 汽的產(chǎn)量及品質(zhì)。針對(duì)這種情況，采用伸縮式密封結(jié)構(gòu)可以有效解決以上問題，一方面， 可以有效緩解溫差帶來的設(shè)備變形，另一方面

10、，避免了余熱的直排損失。2 燒結(jié)生產(chǎn)操作環(huán)冷機(jī)余熱回收系統(tǒng)主要回收燒結(jié)過程中產(chǎn)生的余熱，所以保證燒結(jié)生產(chǎn)對(duì)余熱的回 收利用至關(guān)重要。生產(chǎn)上影響蒸汽產(chǎn)量的主要包括混合料水分、燃料比、環(huán)冷機(jī)進(jìn)料口溫 度、大煙道溫度等。2.1 混合料水分在配礦和配料結(jié)構(gòu)均穩(wěn)定的前提下，混合料水份在很大程度上影響著余熱鍋爐的蒸汽 產(chǎn)量。水在燒結(jié)過程中有三個(gè)作用：一是幫助制粒造球；二是助燃，提高料層中傳熱前沿 移動(dòng)速度，進(jìn)而提高燒結(jié)反應(yīng)前沿的移動(dòng)速度；三是起潤(rùn)滑作用，提高料層的透氣性，使 更多的空氣更順利的穿透燒結(jié)料層。上述三個(gè)作用相互疊加，再加上水蒸發(fā)本身需要很大 的熱量( 2257.8kJ/kg )使得水分對(duì)余熱回

11、收量影響很大。另外，水分的這一影響還體現(xiàn)在燒結(jié)機(jī)煙道溫度和燒結(jié)終點(diǎn)控制上。水分升高，燒結(jié) 機(jī)煙道溫度升高，熱量通過燒結(jié)機(jī)大煙道大量排入大氣中；同時(shí)水分增大，料層中燒結(jié)速 度提高，在機(jī)速不變的情況下，終點(diǎn)前移。煙道溫度升高和終點(diǎn)前移均對(duì)余熱回收不利。圖3混合料水分與鍋爐蒸汽產(chǎn)量對(duì)應(yīng)關(guān)系從圖3看出：隨著混合料水分的升高，鍋爐蒸汽產(chǎn)量在逐漸降低，鍋爐蒸汽產(chǎn)量較低的情況均出現(xiàn)在混合料水分較高的區(qū)域。在混合料水分低于6.4%時(shí)，鍋爐蒸汽產(chǎn)量大部分在35t/h以上。22燃料比燒結(jié)過程配入的碳提供了燒結(jié)過程約80%的熱量，燃料比的高低決定了整個(gè)燒結(jié)過程熱量收入的多少，在其它熱量支出一定的情況下燃料比對(duì)燒結(jié)余

12、熱回收的重要性不言而喻。 盡管燃料比對(duì)余熱回收有重要影響，但燃料比的多少應(yīng)依據(jù)燒結(jié)生產(chǎn)確定，不能為增加余 熱回收量而故意提高配碳量。2.3環(huán)冷機(jī)進(jìn)料口溫度余熱鍋爐對(duì)熱源有一定的要求，除要求廢氣具有一定的數(shù)量和品質(zhì)外，還要求廢氣的溫度穩(wěn)定。廢氣溫度過高，會(huì)大大縮短鍋爐的使用壽命；廢氣溫度過低，蒸汽溫度將無法保證。因此，必須確保燒結(jié)過程穩(wěn)定，避免出現(xiàn)煙氣溫度大幅波動(dòng)的情況發(fā)生。一般來講,煙氣溫度的波動(dòng)應(yīng)該保持在設(shè)計(jì)參數(shù)土30C間。有效提高環(huán)冷進(jìn)料口燒結(jié)礦溫度，一要保證正常而穩(wěn)定的焦粉配比，從而確保燒結(jié)過程穩(wěn)定，避免煙氣溫度波動(dòng)。二要在確保燒結(jié) 生產(chǎn)正常，燒結(jié)礦質(zhì)量的前提下，終點(diǎn)溫度盡量后移，提高燒

13、結(jié)礦落料溫度，通過提高煙 氣溫度，從而達(dá)到蒸汽產(chǎn)量的提升。從3#燒結(jié)機(jī)日常的生產(chǎn)數(shù)據(jù)來看，終點(diǎn)溫度過高或過低，對(duì)余熱鍋爐蒸汽產(chǎn)量存在負(fù)面影響。如圖4所示，蒸汽產(chǎn)量較高的點(diǎn)大部分集中在終點(diǎn)溫度380 C-390 C之間。終點(diǎn)溫良V?圖4燒結(jié)機(jī)終點(diǎn)溫度與鍋爐班產(chǎn)蒸汽對(duì)應(yīng)關(guān)系2.4大煙道溫度燒結(jié)機(jī)大煙道煙氣所帶走的熱量是整個(gè)燒結(jié)過程中熱量支出的重要組成部分。根據(jù)已有的工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于360m2燒結(jié)機(jī)來說，煙道溫度每升高12-15C，鍋爐蒸汽產(chǎn)量就減少10-15t/h。燒結(jié)機(jī)大煙道溫度和鍋爐蒸汽產(chǎn)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖5所示:燒貉機(jī)大煙血沁度,X?圖5燒結(jié)機(jī)大煙道溫度與鍋爐蒸汽產(chǎn)量對(duì)應(yīng)關(guān)系從圖5看出：隨著燒結(jié)

14、機(jī)煙道溫度升高，鍋爐蒸汽產(chǎn)量在逐漸降低，鍋爐蒸汽產(chǎn)量較 低的情況均出現(xiàn)在煙道溫度高的區(qū)域。在煙道溫度低于130 C時(shí)，鍋爐蒸汽產(chǎn)量大部分在35t/h以上。2.5 環(huán)冷機(jī)配風(fēng)方式環(huán)冷機(jī)回收段底部鼓風(fēng)方式對(duì)余熱回收也有影響，1#風(fēng)機(jī)和 2#風(fēng)機(jī)的開度決定了鼓入回收段的風(fēng)量，風(fēng)量越大，穿過熱礦層換出的熱量越多，產(chǎn)生的熱風(fēng)也就越多，鍋爐產(chǎn)汽 量越高?？偟膩碚f，當(dāng)煙氣溫度升高到一定程度時(shí)，應(yīng)適當(dāng)開大風(fēng)機(jī)，提高鍋爐進(jìn)風(fēng)量， 增加蒸汽產(chǎn)量；當(dāng)煙氣溫度降低時(shí)，應(yīng)隨著溫度的降低盡快減小風(fēng)門避免系統(tǒng)進(jìn)冷風(fēng)。崗 位工根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)參數(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量要加強(qiáng)控制，保證環(huán)冷機(jī)密封區(qū)域在微正壓狀態(tài) 下運(yùn)行，一方面防止冷風(fēng)竄

15、入，另一方面保證熱量最大程度吸收。2.6 環(huán)冷機(jī)料層厚度在生產(chǎn)允許的情況下，適當(dāng)提高環(huán)冷機(jī)料層厚度，有利于提高熱風(fēng)溫度，從而提高余 熱回收量，增加鍋爐產(chǎn)汽量。3 設(shè)備運(yùn)行狀況減少燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)熱停機(jī)時(shí)間是保證余熱鍋爐蒸汽產(chǎn)量穩(wěn)定的前提條件。一方面，燒結(jié) 機(jī)系統(tǒng)如果停機(jī)超過 15 分鐘，余熱回收系統(tǒng)就要關(guān)停引風(fēng)機(jī)， 燒結(jié)機(jī)重新啟動(dòng)的同時(shí)， 余 熱回收系統(tǒng)需要滯后 1 小時(shí)才能重新開始穩(wěn)定的進(jìn)行蒸汽回收，因?yàn)榛厥障到y(tǒng)從關(guān)停狀態(tài) 到啟動(dòng)需要至少 1 小時(shí)進(jìn)行鍋爐預(yù)熱。另一方面，頻繁的啟停對(duì)回收設(shè)備產(chǎn)生消極影響， 尤其是鍋爐頻繁的溫差容易導(dǎo)致鍋爐爐體結(jié)垢。所以，良好的燒結(jié)機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)對(duì)余熱 回收系統(tǒng)至關(guān)

16、重要。一要加強(qiáng)設(shè)備的點(diǎn)巡檢工作，計(jì)劃性的對(duì)設(shè)備隱患進(jìn)行整改，保證設(shè) 備穩(wěn)定運(yùn)行； 二要嚴(yán)格執(zhí)行生產(chǎn)操作標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)程， 保證生產(chǎn)的穩(wěn)定， 避免各類生產(chǎn)性熱停， 如堵料，生產(chǎn)性皮帶跑偏等；三要加強(qiáng)條線小改小革、四新應(yīng)用工作，保證設(shè)備、生產(chǎn)水 平穩(wěn)步提高，從而減少燒結(jié)系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間及頻次。在做好燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)的同時(shí)，也要做好鍋爐系統(tǒng)維保工作。鍋爐作為產(chǎn)生蒸汽 的載體，對(duì)蒸汽的產(chǎn)量及質(zhì)量都有不可忽視的影響。一要保證軟化水質(zhì)量，定期檢測(cè)鍋爐 水質(zhì)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)添加藥劑 （磷酸三鈉） ，保證鍋爐本體及管路暢通；二要對(duì)蒸發(fā)器定期 噴吹，保證翅片管無積塵，保證受熱面積，減少熱量損失；三要根據(jù)鍋爐運(yùn)行狀況定期啟

17、 動(dòng)反沖洗的裝置，保證鍋爐不結(jié)垢。4 小結(jié)基于我廠燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱回收系統(tǒng)近年來運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析，為提高 蒸汽產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)燒結(jié) - 產(chǎn)汽共贏，應(yīng)遵循如下原則：1 生產(chǎn)上能結(jié)合每批料堆及時(shí)調(diào)整，崗位工通過對(duì)燒結(jié)機(jī) 18-24 號(hào)風(fēng)箱風(fēng)門，主抽風(fēng)門開 度等進(jìn)行調(diào)整來減少熱量的損失。2 余熱中控和生產(chǎn)班中控加強(qiáng)溝通，在生產(chǎn)出現(xiàn)異常后能對(duì)環(huán)冷風(fēng)機(jī)風(fēng)門及余熱引風(fēng)機(jī)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，提高蒸汽產(chǎn)量。3設(shè)備條線通過月修機(jī)會(huì)對(duì)環(huán)冷機(jī)壞的密封擋皮及時(shí)更換，使環(huán)冷煙氣段溫度保證在良好 狀態(tài)。4大煙道溫度不高于 150° C,盡量控制在120-130 ° C,減少生產(chǎn)過程熱量損失。5終點(diǎn)溫度控制在23#-24#風(fēng)箱，在保證燒結(jié)礦質(zhì)量的前提下，盡量提高環(huán)冷機(jī)一二段的溫度，提高蒸汽的產(chǎn)量6根據(jù)進(jìn)料口溫度，環(huán)冷機(jī) 1#、2#的冷卻風(fēng)機(jī)開度適當(dāng)控制。7建議混合料水分 6%-6.5%左右，根據(jù)混料料的不同配比結(jié)構(gòu)作適當(dāng)調(diào)整。8減少不必要的熱停機(jī)時(shí)間，日常加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)點(diǎn)檢工作，保證好設(shè)備的正常運(yùn)行。9堅(jiān)持“應(yīng)收盡收”為原則，針對(duì)不同的配礦結(jié)構(gòu)和原料條件，制定不同的操作策略，并 配套制定相應(yīng)的管理考核制度，避免搞一刀切的管理模式，最大限度的回收余熱。四效益分析3#燒結(jié)機(jī)余熱回收項(xiàng)目總投資 3000萬元。目前3#燒結(jié)機(jī)日均產(chǎn)汽量為：中壓飽和蒸 汽900噸，低壓蒸汽150噸，其中低壓蒸汽