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寶鋼燒結(jié)冷卻廢氣余熱回收現(xiàn)狀與潛力

文檔作者：周茂軍魯健應(yīng)風(fēng)曄張代華文檔來(lái)源：寶鋼股份有限公司煉鐵廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月12日
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冶金能源
ENERGY FOR ME IIALLUR( CAL INDUsTRY
Vo1．3O No．4
July．2011
寶鋼燒結(jié)冷卻廢氣余熱回收現(xiàn)狀與潛力
周茂軍 魯健應(yīng)風(fēng)曄張代華
(寶鋼股份有限公司煉鐵廠)
摘要闡述了寶鋼股份燒結(jié)工序冷卻廢氣余熱回收的發(fā)展和現(xiàn)狀，介紹了寶鋼燒結(jié)實(shí)行廢
氣余熱回收的有效措施。為最大限度回收廢氣余熱，降低燒結(jié)工序能耗，分析了進(jìn)一步提高
燒結(jié)廢氣余熱回收水平的潛力，提出了相應(yīng)技術(shù)思路。
關(guān)鍵詞燒結(jié)余熱回收余熱鍋爐余熱發(fā)電工序能耗
Status and potential of waste heat recovery from
sinter cooler exhaust in Baosteel
Zhou Maojun Lu Jian Ying Fengye Zhang Daihua
(Baoshan Iron and Steel Co．，Ltd．)
Abstract Describes the status and potential of sinter cooler exhaust waste heat recovery，as well as
the efectivemeasuresthathave alreadytakenforthat purposeinBaostee1．Tomaximizethe recovery of
waste heat and reduce the energy consumption in sintering process，the potential for a further heat l-ecovery
form sintering exhaust was analyzed and the corresponding technical strategies were presented．
Keywords sintering waste heat recovery waste heat boiler waste heat power generation total
energy consumption
長(zhǎng)流程鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，鐵礦石燒結(jié)是必不
可少的一個(gè)工序。燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程中，從機(jī)尾經(jīng)熱
破碎卸下的燒結(jié)礦溫度高達(dá)750—800％ ，為便
于燒結(jié)礦的整粒篩分和輸送貯存需將其冷卻至
150℃ 以下。燒結(jié)礦冷卻過(guò)程中，燒結(jié)礦顯熱大
部分轉(zhuǎn)變?yōu)槔鋮s廢氣余熱，即固態(tài)載體余熱轉(zhuǎn)化
為氣態(tài)載體余熱。燒結(jié)礦冷卻廢氣中高溫部分可
達(dá)350—400℃，這是鋼鐵企業(yè)內(nèi)重要的余熱資
源。日本為研究鋼鐵企業(yè)節(jié)能極限曾設(shè)定典型的
長(zhǎng)流程鋼鐵廠，其中包括典型燒結(jié)廠。在典型燒
結(jié)廠標(biāo)準(zhǔn)值的熱平衡中，燒結(jié)礦冷卻廢氣余熱與
燒結(jié)煙氣余熱占熱支出的比例分別為29．3％和
23．6％ ，是熱支出中比例最大的兩部分?。國(guó)內(nèi)
外一些鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)機(jī)熱平衡分析也顯示，燒
收稿日期：2010—12—28
周茂軍(1976一 )，高3"；200941上海市寶山區(qū)。
結(jié)礦冷卻廢氣與燒結(jié)煙氣帶走了燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程大
約50％的熱量，且前者一般都多于后者。寶鋼
股份本部廠區(qū)內(nèi)，余熱顯熱資源存在于煉鐵、煉
鋼、軋鋼與發(fā)電四個(gè)系統(tǒng)。其中，屬于煉鐵系統(tǒng)
的燒結(jié)工序余熱資源約占總余熱顯熱資源的
18．8％ ，其中燒結(jié)礦顯熱占10％ ，燒結(jié)煙氣顯
熱占8．8％ 。而燒結(jié)礦冷卻廢氣又帶走了燒結(jié)礦
顯熱的90％ 以上 】。因此，為提高燒結(jié)能源利
用效率，通過(guò)余熱回收降低燒結(jié)工序能耗與區(qū)域
環(huán)境負(fù)荷，需要對(duì)寶鋼燒結(jié)余熱資源回收利用進(jìn)
行分析，這里重點(diǎn)分析寶鋼燒結(jié)冷卻廢氣余熱資
源回收利用現(xiàn)狀和潛力。
l 寶鋼燒結(jié)冷卻廢氣余熱回收工藝的發(fā)展
寶鋼股份本部共有三臺(tái)燒結(jié)機(jī)，原面積均為
450m ，后歷時(shí)三年依次擴(kuò)容改造至495m 。目
前，三臺(tái)燒結(jié)機(jī)的余熱回收方式包括用作點(diǎn)火助
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冶金能源
ENERGY FOR METAULURGICAL INDUSTRY 43
燃空氣、熱風(fēng)燒結(jié)和余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽三種途
徑。
1．1 投產(chǎn)初期的余熱回收工藝
寶鋼一號(hào)燒結(jié)機(jī)投產(chǎn)于1985年8月，其環(huán)
冷機(jī)1號(hào)與2號(hào)兩個(gè)風(fēng)箱的余熱廢氣被引至點(diǎn)火
爐與保溫爐，作為助燃空氣和熱風(fēng)燒結(jié)之用，其
時(shí)未設(shè)置余熱鍋爐。二號(hào)燒結(jié)機(jī)投產(chǎn)于1991年
6月，未設(shè)置回收余熱廢氣至點(diǎn)火爐和保溫爐的
工藝，而是隨主線設(shè)置了兩套余熱回收鍋爐系
統(tǒng)，分別為主排氣余熱鍋爐和冷卻機(jī)余熱鍋爐。
主排氣鍋爐回收非脫硫系主排氣管后半段的廢氣
余熱，冷卻機(jī)余熱鍋爐回收環(huán)冷機(jī)l一7號(hào)七個(gè)
風(fēng)箱的廢氣余熱。三號(hào)燒結(jié)機(jī)投產(chǎn)于1998年4
月，環(huán)冷機(jī)余熱空氣回收工藝與一號(hào)機(jī)相同。
1．2 燒結(jié)余熱回收的工藝改進(jìn)
三臺(tái)燒結(jié)機(jī)運(yùn)行多年后，余熱回收方面問(wèn)題
逐漸顯露。主要表現(xiàn)在： (1)一燒結(jié)和三燒結(jié)
環(huán)冷機(jī)3—7號(hào)風(fēng)箱的320℃以上含塵廢氣均外
排，污染環(huán)境，浪費(fèi)能源； (2)二燒結(jié)主排氣
鍋爐蒸汽發(fā)生量設(shè)計(jì)能力21～30t／h，實(shí)際長(zhǎng)期
在15t／h水平，2005年已降至10t／h左右；(3)
二燒結(jié)主排氣經(jīng)余熱鍋爐后溫度降低約20℃ ，
機(jī)頭電除塵器受低溫?zé)煔飧g，除塵效率下降；
(4)二燒結(jié)點(diǎn)火爐與保溫爐均使用常溫空氣，
燒結(jié)礦強(qiáng)度、成品率、固體燃耗與煤氣單耗等指
標(biāo)均遜于另兩臺(tái)。
為了加大余熱回收力度，同時(shí)解決前述問(wèn)
題，寶鋼燒結(jié)經(jīng)過(guò)數(shù)次改造和新建項(xiàng)目改進(jìn)了余
熱回收工藝。項(xiàng)目包括： (1)二燒結(jié)主排余熱
鍋爐改造。二燒結(jié)主排余熱鍋爐熱源廢氣不再引
自二燒結(jié)非脫硫系煙道，而改為引自一燒結(jié)環(huán)冷
機(jī)2～6號(hào)風(fēng)箱，使蒸汽產(chǎn)量由15t／h左右增至
30t／h。一燒結(jié)點(diǎn)火爐助燃熱空氣改為由環(huán)冷機(jī)1
號(hào)與7號(hào)兩風(fēng)箱供給，使主排余熱鍋爐人口廢氣
溫度達(dá)350～4o0cI=。冷卻廢氣經(jīng)余熱鍋爐系統(tǒng)
后出口溫度150～200℃，大部分供二燒結(jié)保溫
爐和增設(shè)的保溫罩，實(shí)行熱風(fēng)燒結(jié)以避免點(diǎn)火后
料層表面驟冷。(2)三燒結(jié)增設(shè)余熱鍋爐項(xiàng)目。
點(diǎn)火爐助燃空氣原引自環(huán)冷機(jī)l號(hào)、2號(hào)風(fēng)箱，
改為取自1號(hào)和7號(hào)風(fēng)箱并匯聚于一根管道的排
氣。在l號(hào)與2號(hào)風(fēng)箱、6號(hào)與7號(hào)風(fēng)箱之間分
別設(shè)置隔板。1號(hào)風(fēng)箱氣源由2號(hào)環(huán)冷風(fēng)機(jī)排氣
管提供。2～6號(hào)風(fēng)箱氣源由1號(hào)環(huán)冷風(fēng)機(jī)提供，
其排氣煙囪連通后接人余熱鍋爐系統(tǒng)。設(shè)計(jì)余熱
蒸汽產(chǎn)量42t／h，出口蒸汽溫度270~C，壓力
1．70MPa。改造和新建項(xiàng)目完成后，燒結(jié)環(huán)冷余
熱廢氣回收利用途徑有所拓展，余熱回收能力也
大幅增加，詳見(jiàn)表1。
表1 余熱回收利用途徑與參數(shù)
回收利用途徑 一燒結(jié) 二燒緒 三燒結(jié)
點(diǎn)火助燃空氣 余熱廢氣供點(diǎn)火爐、保溫爐(共二
段)和保溫罩，設(shè)計(jì)流量l2．8萬(wàn)m3／
熱風(fēng)燒結(jié) h。廢氣溫度300—360~2。
無(wú)
二段保溫爐+保溫罩?？捎靡粺Y(jié)
冷卻機(jī)余熱鍋爐出口廢氣，溫度約
200~C。流量約2—5萬(wàn)m’／h。
余熱廢氣供點(diǎn)火爐和保溫爐(共二
段)，無(wú)保溫罩，設(shè)計(jì)流量12．8萬(wàn)
m’／h
，廢氣溫度300—360~C。
1．3 余熱鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)
寶鋼燒結(jié)冷卻機(jī)余熱鍋爐型式均為強(qiáng)制循環(huán)
煙道式余熱鍋爐。因建造時(shí)期和煙氣循環(huán)方案不
同，三套余熱鍋爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)有所區(qū)別。詳見(jiàn)
表2。
2 余熱回收生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)績(jī)
2．1 熱風(fēng)燒結(jié)影響
熱風(fēng)燒結(jié)工藝機(jī)理在于用冷卻廢氣的物理熱
替代部分氣體燃料和固體燃料的燃燒放熱，提高
點(diǎn)火后表層燒結(jié)料的氧位，延長(zhǎng)高溫保持時(shí)間，
促進(jìn)鐵酸鈣的形成 引。寶鋼燒結(jié)的余熱回收工
冶金能源
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藝改進(jìn)后，二燒結(jié)于2006年4月實(shí)現(xiàn)了熱風(fēng)燒
結(jié)，多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)因此得到改善，詳見(jiàn)表3。一
燒結(jié)的熱風(fēng)燒結(jié)因增設(shè)保溫罩的投用也得以強(qiáng)
化。
表2 燒結(jié)機(jī)冷卻廢氣余熱鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)
由表3可知，二燒結(jié)實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)燒結(jié)后，成品
率、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、折算焦比和COG單耗等指標(biāo)均
有明顯改善。其中，成品率提高1．98個(gè)百分點(diǎn)，
燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提高0．40個(gè)百分點(diǎn)，COG單耗
減少1．01m’／t。折算焦比受含碳粉塵回收使用
與固體燃料結(jié)構(gòu)變化等因素影響，扣除以上影響
因素，折算焦比減少約1．5—2kg／t。一燒結(jié)的成
品率與轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度變化不大，但是其折算焦比與
COG單耗有小幅改善。
2．2 余熱鍋爐蒸汽發(fā)生量變化
二燒結(jié)主排余熱鍋爐于2006年改造為一燒
結(jié)環(huán)冷余熱鍋爐，以及三燒結(jié)增設(shè)了環(huán)冷余熱鍋
爐后，低壓蒸汽發(fā)生量得以明顯增加，詳見(jiàn)圖
l?；厥盏挠酂嵴羝酆蠘?biāo)煤量因此大幅增加，
一6O
燒結(jié)工序能耗因此下降，見(jiàn)圖2。與此同時(shí)，每
年回收含鐵粉塵總量也由0．9～1萬(wàn)t增加至約2
萬(wàn)t。
64
62
o 60
餮
50
工序能耗
2004 2005 2O06 2007 2008 2009
2
●
螻
蜷
軾
撼
壤
氓
圖2 燒結(jié)工序能耗與余熱蒸汽折標(biāo)煤量
3 冷卻廢氣余熱回收的潛力
盡管寶鋼燒結(jié)對(duì)冷卻廢氣余熱回收已有較大
進(jìn)步，但是仍存在較大潛力。具體表現(xiàn)為：
(1)環(huán)冷機(jī)8一l2號(hào)風(fēng)箱處仍有大量余熱
可回收利用。燒結(jié)機(jī)擴(kuò)容改造后，環(huán)冷機(jī)未同步
擴(kuò)容，設(shè)備負(fù)荷增大。對(duì)三臺(tái)機(jī)的環(huán)冷機(jī)人形罩
處熱廢氣的溫度進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)環(huán)冷機(jī)8一l2號(hào)
風(fēng)箱排出的熱廢氣平均溫度可達(dá)260％ ，即尚有
大量低溫余熱可利用。
(2)現(xiàn)有余熱鍋爐系統(tǒng)主要設(shè)備狀態(tài)不穩(wěn)
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定。鍋爐人口廢氣含塵量常超出設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致循
環(huán)風(fēng)機(jī)葉輪磨損嚴(yán)重，檢修頻度較高。一三燒結(jié)
余熱鍋爐系統(tǒng)的冷卻廢氣煙囪電動(dòng)蝶閥狀態(tài)不
佳，影響余熱回收效果。
對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，寶鋼燒結(jié)考慮將增設(shè)相應(yīng)
余熱回收裝置，回收利用環(huán)冷機(jī)二段風(fēng)箱處廢氣
余熱來(lái)制備熱水，供燒結(jié)混合料進(jìn)行混勻制粒使
用。該裝置可回收260c【=的熱廢氣約3O一4o萬(wàn)
In ／h，生產(chǎn)8O℃的熱水約55t／h，每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)
煤將達(dá)480o余噸。
對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題，需要從改進(jìn)循環(huán)風(fēng)機(jī)葉
輪、機(jī)殼內(nèi)部鋪設(shè)耐磨襯板、改進(jìn)蝶閥備件質(zhì)量
并加強(qiáng)維護(hù)等設(shè)備技術(shù)改進(jìn)與管理維護(hù)方面人
手，以減少余熱鍋爐系統(tǒng)故障停爐時(shí)間，提高余
熱鍋爐系統(tǒng)同步運(yùn)轉(zhuǎn)率。
4 燒結(jié)余熱發(fā)電與現(xiàn)回收模式比較分析
利用燒結(jié)礦冷卻所產(chǎn)生的大宗集中連續(xù)的余
熱，通過(guò)余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽，然后相對(duì)集中發(fā)
電，是中國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)等組織和部門近期正在推廣
的深層次節(jié)能和清潔又高效的余熱利用新技術(shù)。
國(guó)內(nèi)已有馬鋼、安鋼、濟(jì)鋼、新?lián)徜摰榷嗉忆撹F
企業(yè)建成了燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)，而寶鋼股份本部
未建設(shè)該項(xiàng)目，這與寶鋼擁有較為完善的低壓蒸
汽管網(wǎng)有關(guān)。
寶鋼股份本部的低壓蒸汽管網(wǎng)經(jīng)過(guò)三期建
設(shè)，已形成較大規(guī)模的熱力環(huán)網(wǎng)。十一五規(guī)劃和
后續(xù)項(xiàng)目的投產(chǎn)使得蒸汽用戶增加，同時(shí)蒸汽負(fù)
荷可在多個(gè)汽源之間靈活分配，有多種手段對(duì)蒸
汽管網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)余熱蒸汽零放
散，最終憑借規(guī)模優(yōu)勢(shì)來(lái)推進(jìn)系統(tǒng)節(jié)能。在滿足
廠區(qū)蒸汽用戶需求的同時(shí)，還可回收高品質(zhì)蒸汽
進(jìn)行余熱發(fā)電，實(shí)現(xiàn)熱力系統(tǒng)高效運(yùn)行，創(chuàng)造合
理和諧的熱電循環(huán)，爭(zhēng)取余熱回收效益最大化。
寶鋼燒結(jié)余熱鍋爐是低壓蒸汽管網(wǎng)主要汽源之
一
， 對(duì)穩(wěn)定蒸汽負(fù)荷、調(diào)節(jié)系統(tǒng)平衡和推進(jìn)系統(tǒng)
節(jié)能起著重要作用。寶鋼股份本部的燒結(jié)冷卻廢
氣通過(guò)余熱鍋爐生產(chǎn)低壓蒸汽予以回收，然后并
網(wǎng)使用，基本實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)余熱回收的最大化和最
優(yōu)化。根據(jù)蒸汽平衡情況，公司還需要蒸汽鍋爐
保證蒸汽管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)平衡和必要的補(bǔ)充。另一方
面，燒結(jié)工序余熱回收系統(tǒng)如獨(dú)立設(shè)置發(fā)電機(jī)
組，其運(yùn)行效率沒(méi)有集中發(fā)電高，而且運(yùn)行易受
燒結(jié)機(jī)故障停機(jī)和檢修等影響 J。因此，寶鋼
燒結(jié)余熱鍋爐系統(tǒng)無(wú)需改造成余熱發(fā)電系統(tǒng)。
5 結(jié)論
(1)寶鋼很重視燒結(jié)余熱回收技術(shù)進(jìn)步。
從投產(chǎn)初期至今，寶鋼燒結(jié)余熱回收工藝有所發(fā)
展，燒結(jié)余熱回收利用途徑拓寬，回收能力大幅
增加。
(2)寶鋼燒結(jié)余熱回收運(yùn)行實(shí)績(jī)良好。三
臺(tái)燒結(jié)機(jī)現(xiàn)均已實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)燒結(jié)，相關(guān)能耗、質(zhì)量
等技術(shù)指標(biāo)得到改善。燒結(jié)余熱鍋爐蒸汽產(chǎn)量又
上新臺(tái)階，對(duì)降低燒結(jié)工序能耗起到顯著作用，
同時(shí)還有大量粉塵得到回收利用。
(3)寶鋼燒結(jié)環(huán)冷廢氣余熱回收仍有較大
潛力。需要通過(guò)新增低溫廢氣余熱回收裝置和加
強(qiáng)設(shè)備管理維護(hù)等方面予以挖掘。
(4)燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)要結(jié)合公司
余熱蒸汽的使用和管網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)情況。寶鋼股份
本部廠區(qū)蒸汽管網(wǎng)較為完善，燒結(jié)余熱蒸汽并網(wǎng)
可通過(guò)規(guī)模優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能，因此寶鋼燒結(jié)余
熱鍋爐系統(tǒng)無(wú)需增設(shè)發(fā)電機(jī)組。
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