梁繼明

（天津鋼管集團股份有限公司天津300301）

燒結余熱回收利用及效益分析

梁繼明

（天津鋼管集團股份有限公司天津300301）

本文論述了鋼管公司燒結環(huán)冷余熱回收利用分析，通過對燒結機余熱資源的回收，提高能源利用效率，降低一次能源消耗。項目采用合同能源管理模式，減少流動資金占用，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益，并為后續(xù)合理能源管理項目的實施打下了堅實基礎。

燒結余熱；回收利用；合同能源

1 前言

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，人類社會活動消耗了大量能源。我國以化石燃料為主的能源消耗結構，既是不可持續(xù)的，又給環(huán)境帶來了一系列的重大影響。尤其是近幾年來被人們所熟知的“霧霾”天氣，給人們的健康帶來危害的同時，也社會經(jīng)濟發(fā)展增加了負擔。節(jié)能減排是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然途徑，研究開發(fā)新技術，充分利用現(xiàn)有工業(yè)過程中的廢氣、廢熱，提高余熱資源利用效率和品質已經(jīng)成為實現(xiàn)節(jié)能減排的必要手段之一。

在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)工藝流程中，燒結工序的能耗僅次于煉鐵，占總能耗的10%～20%，其中50%左右的熱能被燒結煙氣和冷卻機廢氣帶走，沒有得到合理利用。燒結余熱利用有兩種方式：一是動力利用，即將熱能轉化為電或機械能；二是熱利用，即利用余熱來預熱、干燥、供熱、供暖等。目前，國內(nèi)對于燒結余熱的回收利用主要有余熱鍋爐回收生產(chǎn)蒸氣、發(fā)電，熱風燒結，保溫，預熱物料等方式。

天津鋼管集團股份有限公司建設初期屬于特鋼企業(yè)，以電爐、軋管、管加工工序為主的短流程生產(chǎn)企業(yè)。為適應產(chǎn)品的市場需求，加快企業(yè)的生產(chǎn)節(jié)奏，2005年，鋼管公司煉鋼生產(chǎn)配套建設一座105m2和一座1000m3的高爐，在煉鋼生產(chǎn)過程中加入鐵水，縮短電爐冶煉周期，以提高連鑄坯產(chǎn)量。

2 燒結機概況及其余熱利用情況

鋼管公司煉鐵區(qū)域配套建設的105m2燒結機，設計作業(yè)率93.15%，利用系數(shù)為1.225t/m2·h，年生產(chǎn)105×104t成品燒結礦，滿足高爐75%燒結熟料入爐的需要。燒結車間為連續(xù)工作制，年工作365天，每天三班，每班八小時，車間主機年工作340天，日歷作業(yè)率為93.15%。燒結機配套140m2鼓風環(huán)冷機，環(huán)冷機共有20個風箱，分成4組，分別由4臺風機供風，每臺風機風量為201400m3/h，風壓4012Pa。

燒結運行過程中，環(huán)冷機對燒結礦進行強制冷卻后廢氣帶走顯熱約可達燒結總熱耗的29%，因此回收此部分余熱廢氣可大大節(jié)約能源。改造前，燒結環(huán)冷機一段高溫煙氣一部分利用熱壓差由管道輸送到熱風罩內(nèi)進行熱風燒結，另一部用于煤氣預熱。其他煙氣尚未利用，處于排空狀態(tài)。

3 燒結機余熱利用改造內(nèi)容及技術方案

3.1 燒結機環(huán)冷余熱改造內(nèi)容

環(huán)冷機I段廢氣溫度：320℃～380℃，II段廢氣溫度：220℃～260℃，將環(huán)冷機I段的高溫煙氣通過煙道先進入重力除塵器，然后送入鍋爐的高溫煙氣進口；II段的高溫煙氣通過煙道直接送入鍋爐的低溫煙氣進口。燒結預熱自I段密封煙罩引出。環(huán)冷機I段、II段上部密封罩，環(huán)冷機整個下部進風箱及下部進風管道均在改造范圍之內(nèi)，改造后的環(huán)冷密封由乙方維護。改造后環(huán)冷排礦溫度不大于120℃。

3.2 燒結機環(huán)冷余熱改造工藝技術方案

本項目燒結環(huán)冷機余熱回收采用熱風全循環(huán)工藝，其技術特點是，在環(huán)冷機I段的高溫煙氣進入余熱鍋爐前增設重力除塵器，環(huán)冷機I、II段高溫經(jīng)余熱鍋爐后全部返回環(huán)冷機I、II段風箱，從而實現(xiàn)整個煙氣系統(tǒng)全循環(huán)，無煙氣集中外排，與傳統(tǒng)工藝相比，既減少了粉塵對鍋爐換熱器、循環(huán)風機葉片和煙氣管道的磨損，又降低了傳統(tǒng)工藝需部分煙氣外排引起的環(huán)保設施投入；通過改造，降低環(huán)冷機漏風率，采用循環(huán)風機后即調高了煙氣利用效率又保證環(huán)冷末端排礦溫度達標。本項目燒結環(huán)冷機余熱回收工藝系統(tǒng)圖如圖1。

圖1 結環(huán)冷機余熱回收工藝系統(tǒng)圖

3.2.1 燒結環(huán)冷機余熱回收系統(tǒng)

燒結環(huán)冷機余熱回收系統(tǒng)由收集系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)構成，系統(tǒng)采用循環(huán)方式，經(jīng)余熱鍋爐和風機排出的煙氣全部至環(huán)冷機I、II段風箱，燒結預熱自I段密封煙罩引出，煙氣無外排。

（1）收集系統(tǒng)

改造現(xiàn)有環(huán)冷機I段、II段密封煙罩，增設內(nèi)絕熱材料，并分成兩個相對獨立的區(qū)段，每個區(qū)段設置兩個放散管，放散管上設置三通管道并配置切換蝶閥。正常工作時，放散管切換閥關閉，至鍋爐的管道切換閥打開，煙氣導入鍋爐煙道；鍋爐檢修時，至鍋爐的管道切換閥關閉，啟動原燒結環(huán)冷機I、II段鼓風機，保證燒結生產(chǎn)。

環(huán)冷機I段的切換蝶閥將煙氣通過煙道先進入重力除塵器，

余熱鍋爐采用立式布置，高溫煙氣沖刷過熱器、第一蒸發(fā)換熱面，將煙氣溫度降低到約250℃，再與低溫煙氣混合，然后沖刷第二、第三蒸發(fā)換熱面及省煤器，鍋爐換熱面采用螺旋翅片管立式布置。余熱鍋爐采用熱力除氧器。

余熱鍋爐配置定期排污擴容器一個；余熱鍋爐使用壽命整體不低于15年，但不包括水冷壁管等部件；鍋爐輔機包括；一套組合式人工取樣裝置、兩臺鍋爐給水泵、兩臺除氧器泵、一臺15m3/h除氧器。然后送入鍋爐的高溫煙氣進口；II段的切換蝶閥將煙氣通過煙道直接送入鍋爐的低溫煙氣進口。

為保證余熱利用的有效生產(chǎn)，環(huán)冷機風箱應相互隔離，從I段密封煙罩引管道與II段至鍋爐的管道連通，并在聯(lián)通管設置調節(jié)蝶閥，根據(jù)風溫實時調節(jié)各段進入鍋爐的風量，保證鍋爐處于最佳工況。

從環(huán)冷機I段煙道來的高溫煙氣引至鍋爐高溫煙氣進口，首先經(jīng)過過熱器段后與環(huán)冷機II段煙道來的中溫煙氣混合，經(jīng)蒸氣發(fā)生器段，至省煤器段，降至150℃左右出余熱鍋爐。

（2）循環(huán)系統(tǒng)

余熱鍋爐出口設鍋爐循環(huán)風機，循環(huán)風機后設循環(huán)風母管，循環(huán)風支管上均設電動蝶閥；正常工況時，循環(huán)風支管蝶閥開啟，將余熱鍋爐排出的煙氣回送至環(huán)冷機I、II段風箱，此時原1、2號環(huán)冷鼓風機停用作為備用風機，在鍋爐或循環(huán)風機檢修時開啟。

由于正常運行時，原1、2號環(huán)冷鼓風機停用，故而其出口設置電動隔離蝶閥，以便運行方式的切換。

（3）主要設備

（a）余熱鍋爐配置一臺循環(huán)風機，風機配套高壓電機，以下為風機及電機參數(shù)，見表1。

表1 熱鍋爐循環(huán)風機參數(shù)表

3.2.2 燒結環(huán)冷機余熱回收熱力系統(tǒng)

燒結機余熱回收配套建設1臺單壓自然循環(huán)余熱鍋爐，余熱鍋爐采用雙通道進氣，半露天布置方式。余熱鍋爐參數(shù)見表3。

表3 余熱鍋爐參數(shù)表

（b）重力除塵器一臺，其主要參數(shù)見表2。

表2 重力除塵器參數(shù)表

4 燒結機余熱回收利用效益分析

4.1 燒結機余熱回收利用經(jīng)濟效益

本項目利用燒結環(huán)冷機I、II段高溫煙氣余熱回收，年產(chǎn)蒸氣量104400t/a。實現(xiàn)節(jié)能收益1879.2萬元。同時，運營階段原環(huán)冷機1、2號風機停用，將年節(jié)約電費約355.6萬元。

燒結余熱回收系統(tǒng)投入運行后年運行軟水費用253.44萬元，電費453.6萬元，壓縮空氣費1.08萬元，循環(huán)冷卻水費1.8萬元。

項目投入運行后，可實現(xiàn)經(jīng)濟效益1524.88萬元。

本項目采用合同能源管理模式，由中冶建研工程技術有限公司投資1600萬元完成項目建設，并負責效益分享期內(nèi)（分享期為6年）的運營。鋼管公司同中冶建研工程技術有限公司共享節(jié)能收益，分享期結束后，鋼管公司獲得全部設備資產(chǎn)，并獨自分享節(jié)能效益。

4.2 燒結機余熱回收利用社會效益

燒結機余熱回收利用后，年產(chǎn)蒸氣量104400t/a。按照鋼管公司35t/h燃煤鍋爐生產(chǎn)效率，每生產(chǎn)1t蒸氣消耗153kg動力煤計算。燒結環(huán)冷余熱利用項目可減少燃煤消耗15980.85t，折合標準煤11415.12t。根據(jù)標準煤的煤質（硫含量為1%；C轉化CO2的比率約為1：2.841；灰分按20%計算），項目投運后可有效減少SO2、CO2等污染物排放量，見表4。

表4 工程節(jié)煤及污染物減排情況

5 結語

燒結環(huán)冷余熱項目投入運行后，在創(chuàng)造經(jīng)濟效益和社會效益的基礎上，也為鋼管公司后期繼續(xù)采用合同能源管理模式實施節(jié)能技改項目打下了良好基礎，充分回收利用生產(chǎn)工藝過程中產(chǎn)生的余熱資源，有效的降低了能源成本。

[1]同為群,欒穎.燒結余熱回收利用途徑探討［J］．河南冶金, 2007（3）.

[2]王兆鵬,胡曉民.燒結余熱回收發(fā)電現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］．燒結球團,2008（1）.

梁繼明（1981—），男，天津市東麗區(qū)天津鋼管集團股份有限公司能源部，大學本科，能源主管，工作方向：冶金熱能。