烧结机废气余热回收利用实践

【摘要】运用提高烧结料层和信息反馈调整带速的方法提高烧结废气的回收效率。大大降低了烧结工序能耗，减少了热源排放，经济效益和环保效益显著。

【关键词】 烧结带冷机;余热;废气;带速;利用

1 背景

在烧结矿生产过程中，特别是烧结矿由鼓风式带冷机冷却过程中会排出大量温度为250～ 380℃ 的低温废气，其热能量大约为烧结矿烧成系统热耗量的30%左右。为了显著降低烧结工序能耗，研究烧结节能技术和开发余热利用新技术逐步成为烧结系统节能降耗的重点方向。目前，利用烧结矿冷却过程的余热发电是国内钢铁行业的一项主要技术，并在济钢、鞍钢、沙钢等大中型钢铁企业中应用，使大量热源得到了有效的利用，为钢铁企业降本增效提供了有利的支撑。

2 技术方案

该工艺是利用烧结矿在烧成以后，在带冷机上进行鼓风冷却，随着带冷机往前移动，冷却过程产生的废气温度越来越低，当冷却到带冷机3号烟囱位置时，其产生的废气温度已经不能用来加热余热锅炉发电了。为此，在余热回收过程中实际回收的余热不多，即余热回收效率低。因此，在有限的工况范围内，最大限度的提高可收集废气的温度和增加可收集废气的风量，就是一个提高带式烧结冷却机的关键工艺点。由于烧结余热的利用是烧结主工艺的附属工艺，余热的回收还要在不影响主工艺的前提，因此，提高烧结废气的温度要结合烧结工艺的调整，所采用的技术方案是：

（1）增加带冷机上热烧结矿的厚度，由于料层厚度增加，鼓风穿过炽热的烧结矿与其接触的时间变长，即热的烧结矿加热鼓风的时间变长，废气温度升高;

（2）降低带冷机机速，烧结余热发电一般只利用带冷机上前两个烟囱的废气加热余热锅炉，当带冷机上的烧结矿随着带冷机向前移动离开二号烟囱对应的位置时，其冷却过程产生的废气便不能被回收。降低带冷机机速使得烧结矿冷却过程产生的能够用于发电的高温废气全部从1号烟囱和2号烟囱排出，进入锅炉烟道，增加蒸汽产量。

这两种烧结工艺的调节可切实调整烧结废气的温度，但调整的方法不相同，由于烧结台车栏板的高度限制，以及为满足烧结矿在烧结终点全部烧透的技术要求，烧结料层的加厚是有一定限度的。而烧结机带速的调整可按照测温转置的反馈信号来实施即时调整，具体实施技术方案是在带冷机料层上设置测温装置，通过测得的温度，来调整带冷机的速。为防止机速调整过程出现带冷机缓冲料槽满料和拉空的现象，在缓冲料槽上方设置料位测量装置，机速调整受料槽料位和带冷机料层上部的测温装置控制。整个控制的流程图见图2。

3 热风烧结工艺实践

3.1 热风烧结可行性分析

热风烧结使烧结料层上层温度升高，降低了上、下部料层的温差，有利于减轻因上、下层温差大引起的烧结矿质量不均匀，减少了形成脆性、薄壁、大孔结构的可能性，提高了烧结矿转鼓强度。由于环冷机烧结矿冷却风风温在第1 段（高温段）内较高（250～400 ℃），单位体积内氧含量偏低，对烧结料面质量影响较大，烧结矿脆性增大，转鼓强度降低。生产实践证明，应用高温段进行热风烧结时，只有调整热风量，才能保证烧结矿转鼓强度等指标，为此，应用第2 段（中温段），其热风温度在200 ℃左右，对烧结矿强度，成结率等较有利。

3.2 热风烧结技术应用

1）在环冷机2#鼓风机上方安装热风收集罩及其支架，通过安装保温材料的热风管道与装在点火器后面的热风罩相连接，实现热气流顺利流向烧结机热风罩内。

2）安装平料器和改进密封方式。由于热矿流槽向环冷机上卸料不均匀，环冷机上布料高低不平，呈“W”形状，造成供给热风管道的热风风量和风温不稳定，影响热风烧结的热工制度和效果，影响烧结矿的强度和冶金性能。为此，在环冷机上安装平料器，合理调整环冷机机速，改进密封方式，尽可能使环冷机上物料布料均匀和透气性良好，确保供给温度和

风量均匀、稳定、连续而足够的热风。

3）布料系统改造。为了确保热风烧结的热量在烧结料层横向和高度方向分布均匀，必须对布料系统进行改造。利用检修机会，将摆式漏斗改为倒圆锥状，消除粘料现象;在漏斗进料口安装迎料板，角度可调，改变物料落点;在多辊布料器上方安装方形的导料板，控制下料量，确保下料均匀;在台车料面安装平料器和压料装置，增加配重，料面趋于平整，减轻边缘效应。通过布料系统的成功改造，烧结过程氧分压状况得以改善，实现了热风烧结的热量沿料层高度和横向、纵向的均匀分布。

4）优化工艺操作参数。①适当降低点火温度。热风烧结实施后，烧结料层热量分布趋于均匀，解决了烧结料层上部热量先天不足的问题，故对烧结点火温度作相应调整，点火温度必须降低，否则表层矿将出现过熔和结壳，恶化料层透气性。根据生产实际情况，降低点火温度为900～1 000 ℃，可降低煤气消耗约0.34 m3/t。②调整配碳量。因热风烧结的物理热可代替部分固体燃料的燃烧热，所以固体燃料用量应适当下降，但固体燃料降低幅度必须与热风温度增加水平同步，如果降低过多，热风带入的物理热不足以弥补固体燃料降低部分的热量，使整个料层总热耗不足，将会降低烧结矿产质量。结合烧结生产具体情况，燃料湿配比可降低0.4%～0.5% ，相应固体燃耗可降低1.12 kg/t（已扣除因料层厚度增加而降低固体燃耗的部分约1.5 kg/t）。③降低烧结矿FeO 含量。在目前800 mm 厚料层烧结条件下，结合现在的工艺条件，烧结矿中的FeO 含量应控制在7.5%～8.5%。④降低总管废气温度控制目标。总管废气温度既是烧结过程中的被控目标又是控制目标。由于热风烧结可适当降低固体燃料消耗，改善了热量利用率，使烧结过程总热耗下降约5%左右，故总管废气温度应下降，因而，总管废气温度控制目标值应下调为90～110 ℃。

4 余热利用效果

1）工艺效果。该余热装置投入运行后，其回收的余热蒸汽并入企业蒸汽管网，不仅用作烧结工序中烧结混料、生石灰消化器等设备的热源，而且参与

企业的蒸汽综合平衡，减少了燃煤回收装置的运行台数和吨位数，冬季还可承担部分厂区建筑供暖的任务。2）对该烧结带冷机系统进行了热平衡测定，其中100%对应于烧结矿带入带冷机的物理热量。据此可以得出，余热回收装置系统的热效率为31.8%，环冷机的余热利用率为23.92%，单位烧结机面积年蒸汽产生量为965 t/m2，显著高于类似的余热回收系统。3）经济效益。该余热回收装置系统通过回收烧结矿冷却废气的余热，实际测定产生余热蒸汽33.5 t/h，每年可生产蒸汽27 万t，价值2 032 万元，降低烧结矿吨耗成本约5 元，1 a 即可收回全部投资，具有显著的经济效益。4）环境效益。由于余热回收装置的运行，代替了相应的燃煤回收装置产汽量，而且余热回收装置的产汽量与烧结生产很好地同步，节约了煤炭资源，减少了燃煤污染。

结 论

在烧结冷却机上采用以热管为主要传热元件的余热回收装置系统，具有较高的换热效率，且能够获得较高的余热回收率。该工艺调整方法已在济钢部分烧结带冷机上阶段性实施，通过装设在最后一个废气回收烟囱后的测温装置和料槽料位测量装置来合理的控制带冷机的机速，及增加料层厚度可以提高废气回收效率15%以上，减少余热发电机组因废气温度低被迫停机的次数从而提高发电量。

参考文献：

[1] 张瑞堂，王兴璞，韩士成. 烧结机机尾系统保温密封除尘综合改造[J]. 山东冶金. 2003（06）

[2] 刘秋新，张海发. 烧结机机尾废气热能利用途径的探讨[J]. 冶金能源. 2003（01）