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萊鋼燒結機廢氣余熱回收利用實踐

文檔作者：趙紅光胡守忠毛友莊文檔來源：萊蕪鋼鐵股份有限公司燒結廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月12日
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第31 卷第4 期
2009 年8 月
山東冶金
Shandong Metallurgy
Vol.31 No.4
August 2009
燒結是鋼鐵企業(yè)第二耗能大戶，加強能源管理，
減少能源消耗具有重要意義。在燒結生產(chǎn)中，大量
的燒結礦冷卻廢氣（150～350 ℃）具有較高的回收
利用價值。燒結礦余熱僅利用在燒結機機頭保溫
段，其余被排放到大氣中，造成能源的大量浪費。萊
鋼燒結廠采用余熱回收裝置，回收燒結礦冷卻過程
高溫段產(chǎn)生的廢氣余熱資源，不僅有易于設備布置，
對燒結工藝過程影響較小，運行可靠性較高，而且所
產(chǎn)生的蒸汽可以方便、高效地回收，用于燒結礦的配
料工藝過程。另外，通過熱風罩將中溫段廢氣余熱
引入燒結料面，推行熱風燒結技術，顯著改善了燒結
機的運行條件和技術經(jīng)濟指標。
1 燒結余熱特點
燒結工序的能耗約占冶金總能耗的12%，其排
放的余熱約占總能耗熱能的49%。回收和利用這些
余熱，顯然極為重要。在燒結工序內，廢氣溫度從
450 ℃逐漸降低到150 ℃以下，高溫部分溫度在
300～450 ℃，根據(jù)測量結果，這部分廢氣占整個廢
氣量的30%～40%；低于300 ℃的廢氣量占所有冷
卻廢氣量的60%以上。
回收余熱主要在成品顯熱及冷卻機的排氣顯熱
2 個方面。燒結生產(chǎn)時，在燒結機尾部及溜槽部分，
燒結礦熱料溫度可達700～800 ℃，除熱廢氣外，熱
量還以輻射形式向外界散發(fā)。這部分高品位熱量主
要通過余熱鍋爐回收。熱管技術目前主要應用在冷
卻機廢氣的余熱回收。
熱燒結礦從燒結機尾部落下經(jīng)過單輥破碎振動
篩篩分后，落到冷卻機上，冷卻機上布置有數(shù)個冷卻
風罩，風罩內裝有鼓風機，鼓風機在礦料層底部鼓
風，通過礦層后進入風罩排空。風溫在第1 段內一
般可達250～400 ℃，風罩內風溫約為200 ℃。
2 余熱回收裝置設計
2.1 設計條件
3×265 m2燒結機的型式為帶式燒結機，有效燒
結面積265 m2，根據(jù)高爐需要生產(chǎn)高堿度燒結礦。
燒結機的工藝參數(shù)為：機速1.8～2.0 m/min，料層厚
度750 mm，作業(yè)率98.5%，利用系數(shù)1.2 t（/ m2·h），每
臺燒結機月產(chǎn)燒結礦22 萬t。
與燒結機配套的冷卻設備為280 m2的鼓風環(huán)冷
機，從燒結機產(chǎn)出的熱燒結礦經(jīng)單輥破碎、溜槽進入
環(huán)冷機。常溫的空氣在風機的作用下自下而上通過
環(huán)冷機燒結料層，成為燒結環(huán)冷機的熱廢氣，然后經(jīng)
帶冷機靜電除塵器凈化后排放到大氣中。同時，燒
結礦在環(huán)冷機上被冷卻至80～120 ℃，經(jīng)皮帶轉運
供應高爐冶煉。
根據(jù)設計資料及現(xiàn)場測定，280 m2環(huán)冷機排出
的廢氣總量大約為32×104 m3/h，其中高溫段的廢氣
出口溫度約為350～450 ℃，含塵量75 g/m3。從余熱
利用的角度看，廢氣具有流量大、品位低、含塵高量
的特點。
2.2 余熱回收系統(tǒng)
根據(jù)265 m2環(huán)冷機余熱分布特點，設計的余熱
產(chǎn)汽系統(tǒng)為：除鹽水經(jīng)過除氧器除氧，產(chǎn)生104 ℃熱
水，通過鍋爐給水泵加壓，熱水進入預熱器，利用環(huán)
冷機上1#風機鼓風冷卻燒結礦產(chǎn)生的熱廢氣（1#風
機距離燒結機單輥破碎機溜槽下料口最近，燒結礦
溫度高，煙氣溫度高）加熱除鹽水，進入汽包的除鹽
水通過汽包下降管進入熱管蒸汽發(fā)生器。此處，來
自環(huán)冷機1#風機的大約350 ℃高溫煙氣橫向流經(jīng)熱
管受熱段，將熱管的受熱段置于熱流體風道內，熱管
元件的放熱段插在水—汽系統(tǒng)內。由于熱管的存
在，使得該水—汽系統(tǒng)的受熱及放熱循環(huán)，完全和熱
源分離而獨立存在于熱流體的風道之外，水—汽系
摘要：萊鋼3×265 m2燒結機成功設計安裝以熱管為主要傳熱元件的余熱回收裝置，將環(huán)冷高溫段廢氣轉化為熱蒸汽并
應用于生產(chǎn)和生活；中溫段熱廢氣通過熱風罩引入燒結料面，采用環(huán)冷機安裝平料器、改進密封方式、改造燒結機布料系
統(tǒng)、優(yōu)化工藝操作參數(shù)以改善料層透氣性等一系列措施，充分利用燒結礦顯熱資源實現(xiàn)了熱風燒結。廢氣余熱的回收利
用，大大降低了燒結工序能耗，減少了熱源排放，經(jīng)濟效益和環(huán)保效益顯著。
關鍵詞：燒結機；余熱回收；熱風燒結；廢氣
中圖分類號：X701 文獻標識碼：B 文章編號：1004-4620（2009）04-0012-03
收稿日期：2009-02-04
作者簡介：趙紅光，男，1959年生，1981年畢業(yè)于東北大學煉鐵專業(yè)。
現(xiàn)為萊鋼燒結廠廠長，高級工程師，從事燒結生產(chǎn)技術管理工作。
萊鋼燒結機廢氣余熱回收利用實踐
趙紅光，胡守忠，毛友莊
（萊蕪鋼鐵股份有限公司燒結廠，山東萊蕪271104）
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節(jié)能減排
12
統(tǒng)不受熱流體的直接沖刷。熱流體的熱量由熱管傳
給水套管內的飽和水（飽和水由下降管輸入），并使
其汽化，所產(chǎn)生的汽水混合物經(jīng)上升管到達汽包，經(jīng)
集中分離以后再經(jīng)蒸汽主控閥輸出。汽包內的除氧
水由104 ℃經(jīng)水預熱器加熱至154 ℃后供給。這樣
由于熱管不斷將熱量輸入水管套，通過外部汽—水
管道的上升及下降管道完成基本的汽—水循環(huán)，達
到吸收廢氣高溫，并轉化為蒸汽的目的。如此反復
循環(huán)，將煙氣熱量傳入水介質產(chǎn)生飽和蒸汽。飽和
蒸汽從汽包出口管道進入過熱器，成為258 ℃的過
熱蒸汽。過熱蒸汽經(jīng)分汽包分配，一部分通過減壓
閥減壓至0.8 MPa，進入廠內蒸汽管網(wǎng)主管道，供生
產(chǎn)與生活使用；另一部分設計壓力約在1.3 MPa 對外
供汽。煙氣經(jīng)過過熱器、熱管蒸汽發(fā)生器利用后，通
過煙囪排入大氣。
熱管蒸汽發(fā)生器基本結構見圖1。余熱回收裝
置系統(tǒng)設計見圖2。
環(huán)冷機運行方向
熱管
水套管
汽包
上升管
下降管
圖1 熱管蒸汽發(fā)生器基本結構
圖2 余熱回收裝置系統(tǒng)設計
除氧器
除鹽水
除鹽水
除鹽水
工業(yè)新水
除鹽除鹽水
水箱
水泵
除鹽水
鍋爐
水泵
除鹽水
回水
水預
熱器
除鹽水
汽包
自環(huán)冷機下部270 ℃
高溫煙氣（2#、3#風機）
下降管除鹽水
上升管汽
水混合物
飽和蒸汽
過熱器
過熱蒸汽
高溫煙氣
蒸汽發(fā)生器
煙囪（對空排放）
減壓閥
過熱蒸汽
過熱蒸汽
廠內管網(wǎng)
分汽包
對外供汽接點
燒結機保溫段
自環(huán)冷機4#風熱風管道
機高溫煙氣
自環(huán)冷機1#風
機高溫煙氣
減壓閥
冷卻機余熱回收裝置將鼓風環(huán)式冷卻機門型罩
上的2 個排氣筒抽出的廢氣，經(jīng)除塵器凈化后進入
余熱回收裝置進行熱交換，回收裝置排出150～
200 ℃廢氣，在雙吸后彎型循環(huán)風機（配2 750 kW 電
機）的作用下，進入冷卻機風箱。廢氣循環(huán)利用，有
利于提高回收區(qū)域的廢氣溫度，保持較高的熱回收
效率。抽出的廢氣量可由遠距離手動操作循環(huán)風機
閥門進行調整。此外，本裝置還設有后彎型常溫風
機，風量40×l04 m3/h、壓力4.12 kPa。其作用是，余
熱回收裝置正常生產(chǎn)時，補充廢氣回收區(qū)域的漏風
量，以及余熱回收裝置停機而燒結機仍在生產(chǎn)運行，
打開冷卻機余熱回收區(qū)上排氣筒的蝶閥，啟用該風
機以保證冷卻機的正常生產(chǎn)并使其卸出的冷燒結礦
＜150 ℃。余熱回收裝置采用無反力型伸縮管，結
構簡化，投資節(jié)省。全部管道、除塵器、回收裝置均
有保溫設施，循環(huán)風機設有隔音層，熱回收效率高，
每噸燒結礦可回收蒸汽35～40 kg。
3 熱風燒結工藝實踐
3.1 熱風燒結可行性分析
熱風燒結使燒結料層上層溫度升高，降低了上、
下部料層的溫差，有利于減輕因上、下層溫差大引起
的燒結礦質量不均勻，減少了形成脆性、薄壁、大孔
結構的可能性，提高了燒結礦轉鼓強度。由于環(huán)冷
機燒結礦冷卻風風溫在第1 段（高溫段）內較高
（250～400 ℃），單位體積內氧含量偏低，對燒結料
面質量影響較大，燒結礦脆性增大，轉鼓強度降低。
生產(chǎn)實踐證明，應用高溫段進行熱風燒結時，只有調
整熱風量，才能保證燒結礦轉鼓強度等指標，為此，
應用第2 段（中溫段），其熱風溫度在200 ℃左右，對
燒結礦強度，成結率等較有利。
3.2 熱風燒結技術應用
1）在環(huán)冷機2#鼓風機上方安裝熱風收集罩及其
支架，通過安裝保溫材料的熱風管道與裝在點火器
后面的熱風罩相連接，實現(xiàn)熱氣流順利流向燒結機
熱風罩內。
2）安裝平料器和改進密封方式。由于熱礦流槽
向環(huán)冷機上卸料不均勻，環(huán)冷機上布料高低不平，呈
“W”形狀，造成供給熱風管道的熱風風量和風溫不
穩(wěn)定，影響熱風燒結的熱工制度和效果，影響燒結礦
的強度和冶金性能。為此，在環(huán)冷機上安裝平料器，
合理調整環(huán)冷機機速，改進密封方式，盡可能使環(huán)冷
機上物料布料均勻和透氣性良好，確保供給溫度和
風量均勻、穩(wěn)定、連續(xù)而足夠的熱風。
3）布料系統(tǒng)改造。為了確保熱風燒結的熱量在
燒結料層橫向和高度方向分布均勻，必須對布料系
統(tǒng)進行改造。利用檢修機會，將擺式漏斗改為倒圓
錐狀，消除粘料現(xiàn)象；在漏斗進料口安裝迎料板，角
度可調，改變物料落點；在多輥布料器上方安裝方形
的導料板，控制下料量，確保下料均勻；在臺車料面
安裝平料器和壓料裝置，增加配重，料面趨于平整，
減輕邊緣效應。通過布料系統(tǒng)的成功改造，燒結過
趙紅光等萊鋼燒結機廢氣余熱回收利用實踐2009年第4期
13
2009年8月山東冶金第31卷
Practice of Waste Gas Heat Recovery from Sintering Machine in Laiwu Steel
ZHAO Hong-guang, HU Shou-zhong, MAO You-zhuang
（The Sintering Plant of Laiwu Iron and Steel Co., Ltd, Laiwu 271104, China）
Abstract: Laiwu Steel’s 3×265 m2 sintering machine successfully designed and installed the waste heat recovery device of heat pipe
heat transfer as the main components, make high temperature above the ring of cold gas into hot steam and applied to production and
living; Paragraph in the hot exhaust gas temperature through hot air cover to sintered surface, through adopting a series of measures
such as installing cold ring-ping feeder, improving the sealing means, transforming distributing system and optimizing process operating
parameters for ameliorating the permeability of sinter bed, sinter take full use of resources to achieve a sensible heat of hot air sintering.
The waste heat recovery greatly reduced the energy consumption of sintering process and heat emissions. Then economic benefits
and environmental benefits were significant.
Key words: sintering machine; waste heat recovery; hot air sintering; exhaust gas
程氧分壓狀況得以改善，實現(xiàn)了熱風燒結的熱量沿
料層高度和橫向、縱向的均勻分布。
4）改善料層透氣性。由于熱風燒結的熱廢氣溫
度較高，提高表層料的燒結料溫和燒結溫度，燃燒帶
加寬，燒結料層阻力加大，有效風量降低，垂直燒結
速度降低，勢必影響燒結礦強度和產(chǎn)量。因此，在厚
料層燒結基礎上采用熱風燒結工藝技術，必須采取
有效的技術措施改善料層透氣性，熱風燒結的作用
才能有效發(fā)揮。為此，采取如下措施：①優(yōu)化原料結
構。大量進口品位高、理化性能穩(wěn)定、燒結性能優(yōu)良
的國外礦粉，提高了燒結料層的原始透氣性。②用
好鋪底料。根據(jù)風量沿臺車橫向分布的不同，適當
控制鋪底料厚度，使燒結機尾斷面均勻整齊。③根
據(jù)礦種親水性，盡量把加水量控制在最佳范圍之內，
確保最佳造球效果。同時，采用霧化加水方式，充分
潤濕混合料，加速物料滾動成球。④采用生石灰燒
結。配加生石灰能提高料溫，改善制粒效果和混合
料的粒度組成，顯著提高料層透氣性。
5）優(yōu)化工藝操作參數(shù)。①適當降低點火溫度。
熱風燒結實施后，燒結料層熱量分布趨于均勻，解決
了燒結料層上部熱量先天不足的問題，故對燒結點
火溫度作相應調整，點火溫度必須降低，否則表層礦
將出現(xiàn)過熔和結殼，惡化料層透氣性。根據(jù)生產(chǎn)實
際情況，降低點火溫度為900～1 000 ℃，可降低煤
氣消耗約0.34 m3/t。②調整配碳量。因熱風燒結的
物理熱可代替部分固體燃料的燃燒熱，所以固體燃
料用量應適當下降，但固體燃料降低幅度必須與熱
風溫度增加水平同步，如果降低過多，熱風帶入的物
理熱不足以彌補固體燃料降低部分的熱量，使整個
料層總熱耗不足，將會降低燒結礦產(chǎn)質量。結合燒
結生產(chǎn)具體情況，燃料濕配比可降低0.4%～0.5% ，
相應固體燃耗可降低1.12 kg/t（已扣除因料層厚度
增加而降低固體燃耗的部分約1.5 kg/t）。③降低燒
結礦FeO 含量。在目前800 mm 厚料層燒結條件下，
結合現(xiàn)在的工藝條件，燒結礦中的FeO 含量應控制
在7.5%～8.5%。④降低總管廢氣溫度控制目標。
總管廢氣溫度既是燒結過程中的被控目標又是控制
目標。由于熱風燒結可適當降低固體燃料消耗，改
善了熱量利用率，使燒結過程總熱耗下降約5%左
右，故總管廢氣溫度應下降，因而，總管廢氣溫度控
制目標值應下調為90～110 ℃。
4 余熱利用效果
1）工藝效果。該余熱裝置投入運行后，其回收
的余熱蒸汽并入企業(yè)蒸汽管網(wǎng)，不僅用作燒結工序
中燒結混料、生石灰消化器等設備的熱源，而且參與
企業(yè)的蒸汽綜合平衡，減少了燃煤回收裝置的運行
臺數(shù)和噸位數(shù)，冬季還可承擔部分廠區(qū)建筑供暖的
任務。2）對該燒結帶冷機系統(tǒng)進行了熱平衡測定，
其中100%對應于燒結礦帶入帶冷機的物理熱量。
據(jù)此可以得出，余熱回收裝置系統(tǒng)的熱效率為
31.8%，環(huán)冷機的余熱利用率為23.92%，單位燒結機
面積年蒸汽產(chǎn)生量為965 t/m2，顯著高于類似的余熱
回收系統(tǒng)。3）經(jīng)濟效益。該余熱回收裝置系統(tǒng)通過
回收燒結礦冷卻廢氣的余熱，實際測定產(chǎn)生余熱蒸
汽33.5 t/h，每年可生產(chǎn)蒸汽27 萬t，價值2 032 萬元，
降低燒結礦噸耗成本約5 元，1 a 即可收回全部投
資，具有顯著的經(jīng)濟效益。4）環(huán)境效益。由于余熱
回收裝置的運行，代替了相應的燃煤回收裝置產(chǎn)汽
量，而且余熱回收裝置的產(chǎn)汽量與燒結生產(chǎn)很好地
同步，節(jié)約了煤炭資源，減少了燃煤污染。
5 結語
在燒結冷卻機上采用以熱管為主要傳熱元件的
余熱回收裝置系統(tǒng)，具有較高的換熱效率，且能夠獲
得較高的余熱回收率。采用對流換熱與輻射換熱相
結合、熱管與翅片管相結合，以分離式汽化套管產(chǎn)生
蒸汽，以單獨的上升管和下降管與汽包相連的熱力
系統(tǒng)設計方案，具有換熱效率高、設備投資省和易于
安裝的特點，并具有較高的可靠性和安全性。采用
熱風燒結系統(tǒng)，充分利用了燒結礦顯熱資源，減少了
熱源排放，具有較好的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。
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