将烧结烟气余热一网打尽

烧结工序是钢铁生产工艺的重要组成部分,烧结厂是各个钢铁企业的耗能大户,其所排放的热废气中显热占有很大的比例。多年以来,国内外对烧结余热的回收利用进行了大量的研究。数据显示,烧结过程中可供利用的余热占钢铁厂总热耗的12%,其中烧结矿的余热占8%,烧结废气余热占4%,而冷却机废气和烧结烟气的显热约占烧结过程全部热支出的50%。若能把这些气体的余热加以利用,无疑是烧结工序节能的重要途径和发展趋势。

在全国大力发展烧结余热回收的现阶段,利用现有技术对冷却机的余热进行回收,主要集中在冷却机废热烟气的回收,采用的是单压余热锅炉或者回热式双压余热锅炉。而烧结机主抽风机大烟道部分烟气量较大、温度高,但由于其灰尘较大,硫含量较高,导致回收难度较大,对这部分余热进行回收利用的企业较少。若可以对烧结工序两个部分的余热都进行回收利用,可以实现更高的环境和经济效益。

烧结余热联产系统设备特点

采用回热式双压余热锅炉和大烟道热管换热器进行联产,可有效对烧结机冷却机废热烟气余热和主抽风机大烟道烟气余热进行回收利用。

与常规余热锅炉相比,回热式双压锅炉有更高的换热效率,可生产更多的蒸汽,同时降低锅炉排烟温度;回热风机的使用可以提高余热锅炉入口温度,提高废热烟气的热值,可替换掉部分冷却鼓风机;分段式梯度烟气入口可以将不同温度的热废气分段利用,将余热回收得更彻底;独立的控制系统将余热锅炉系统与烧结主系立分开,对烧结主工艺的影响降到最低;锅炉的热风循环、给水系统和锅炉主体的集中布置,减少了锅炉的占地,塔式布局更节省了烧结机侧的安装空间;环冷罩上的二次加热装置可以进一步提高蒸汽的品质。

大烟道热管换热器的结构采用了热管形式,箱体采用模块和插排方式,方便安装和更换;采用单片式拼接组装,可避免热管的放热段漏水对大烟道的影响。

大烟道热管换热设备比常规换热设备更安全、可靠,可长期连续运行;传热效率高,热管受热段根据需要采用缠绕翅片来增加传热面积;每根热管都是相对独立的密闭单元,冷、热流体均在管外流动,并由中间密封结构将冷、热流体完全隔开,可有效避免冷、热流体的串流;可有效防止腐蚀,通过调整热管根数或调整热管冷、热侧的传热面积比,使热管壁温提高到温度以上;可有效防止积灰,换热器设计时能够采用变截面形式,保证流体通过热管换热器时等流速流动,达到自清灰的目的;单根热管的损坏不影响其他热管,同时对整体换热效果的影响也可忽略不记。

烧结余热联产系统应用实例

在技术指标方面,双压余热锅炉的循环风机在冷却机台车底部可形成4000Pa的风压,可以替代部分冷却鼓风机,二次加热装置采用不锈钢制造能够耐受500℃的热风和料矿的辐射烘烤。双压工艺的好处是可以分别生产2.06MPa和0.5MPa的过热蒸汽,方便汽轮机的发电和厂内生产自用。

作为换热组件的热管耐高温可以达到450℃,长期工作可以承受400℃的温度。热管换热器的寿命在3年以上,可将烟气的温度有效降低到200℃左右,对烧结主抽风机的引风机影响较小。

在性能指标方面,双压余热锅炉所生产的余热蒸汽压力可以达到2.06MPa和0.5MPa,过热蒸汽的温度可以分别达到约340℃和200℃。余热蒸汽的有效产量可以达到每百吨成品矿生产中、低压蒸汽分别为10吨和4吨。

热管换热器所生产的余热蒸汽的压力可以达到2.06MPa,过热蒸汽温度可以达到约340℃,余热蒸汽有效产量可以达到每百吨成品矿生产5吨蒸汽。

以220平方米烧结机为例,冷却机双压余热锅炉和热管换热器所生产的中压蒸汽分别为26t/h和14t/h,可并入烧结余热发电系统,投产发电。合计其生产中压余热蒸汽发电量约为每吨成品矿26千瓦时。另外,生产的低压蒸汽约10吨可留作烧结车间自用。

烧结余热联产经济效益显著

目前,节能减排项目是我国重点推广的项目,烧结余热回收技术已被大多数钢铁企业认可和重视。一般钢铁企业都只是将冷却机余热回收作为主要回收项目,在烧结机大烟道采用余热回收装置进行余热利用的企业较少。主要是因为此处余热利用的技术条件比较苛刻,大颗粒粉尘、高含硫的烟气回收比较困难,密封条件要求较高。在这部分进行余热回收,其投入的资金仅为余热回收项目总投资的20%,却可以增加近50%的蒸汽产量,更能减少烧结机的高温烟气浪费。因此,将烧结机和冷却机的余热联产作为一个整体回收系统,其推广前景非常广阔。该系统运行过程中除了水泵和风机之外,基本上没有其他的功率消耗,操作、维修简便,所产蒸汽既可以并入蒸汽管网又可以发电。

回热式热风循环的使用可以提高生产蒸汽的压力和温度,能大幅提高蒸汽的产量,可以增大余热的发电总量。同时,双压锅炉的设计方案可以将单压锅炉不能够利用的较低温度的热风也进行回收。该部分蒸汽除了供给发电装置使用,还可以用来加热烧结料矿,减少煤气消耗。

烧结大烟道热管换热器的使用,可以将原来废弃的大烟道高含尘热烟气进行回收,增加近50%的蒸汽产量,并可以降低主抽风机的入口温度,保护后续的除尘器和脱硫设备,减缓设备老化。

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