張樹剛

（天津天鐵冶金集團煉鐵廠，河北涉縣056404）

0 引言

當(dāng)前我國煉鐵工藝體系中，能耗占據(jù)整個鋼鐵工業(yè)的比重將近70%，而在此過程中燒結(jié)工序占據(jù)整個生產(chǎn)工藝能耗為10%，雖然看似比重不大，但是其消耗的能源是不可計量的。在國家倡導(dǎo)建設(shè)資源節(jié)約型社會的背景下，作為能耗大戶的鋼鐵工業(yè)更應(yīng)該以身作則，高度關(guān)注燒結(jié)余熱回收發(fā)電工作。在鋼鐵生產(chǎn)過程中，燒結(jié)是重要的工序，在此工序中會存在很多的余熱，這些能量如果不能合理運用的話，對應(yīng)的機械處于低效運行狀態(tài)，不僅會出現(xiàn)大量高溫廢氣，還會造成大量能源的浪費，還可能對環(huán)境造成傷害。也就是說，無論是從保護環(huán)境的角度，還是從實現(xiàn)能源優(yōu)化配置的角度考慮，我們都需要高度重視燒結(jié)余熱回收。

1 燒結(jié)余熱回收發(fā)電的效益

隨著我國鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，高爐煉鐵的主要原料燒結(jié)礦的產(chǎn)量也大幅度提高，燒結(jié)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高溫廢氣也越來越多，如何有效地回收利用這部分熱量已經(jīng)引起了人們的高度重視。2008年5月，國家發(fā)改委將燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)列入第一批國家重點節(jié)能技術(shù)推廣項目，2009年12月工信部公布了《鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)推廣實施方案》，計劃用三年時間（2010－2012年），在重點大中型鋼鐵企業(yè)中有針對性地推廣燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)預(yù)期在鋼鐵行業(yè)的推廣比例達到20%，形成157.5萬t標(biāo)準(zhǔn)煤的節(jié)能能力，為鋼鐵企業(yè)在日益激烈的市場競爭中進一步降低生產(chǎn)成本、實現(xiàn)節(jié)能降耗發(fā)揮積極作用。燒結(jié)工序過程中存在的余熱資源主要有燒結(jié)煙氣顯熱和燒結(jié)礦顯熱，此兩者的占比為50%以上，如果能夠?qū)⑦@樣50%的余熱充分地運用到電能生產(chǎn)中去，就可以實現(xiàn)余熱資源的充分利用。按照理論分析，如果能夠?qū)崿F(xiàn)余熱向電能轉(zhuǎn)變的話，平均每噸礦發(fā)電量約為20 kW·h，由此會使得能耗降低8 kgce/td礦。當(dāng)然實現(xiàn)余熱能量向電能的轉(zhuǎn)換，其實現(xiàn)方式是比較多樣化的。世界上最先利用燒結(jié)余熱發(fā)電的是日本，日本鋼管公司的扇島廠和福山廠就是利用燒結(jié)冷卻機廢氣產(chǎn)生的蒸汽來發(fā)電的。

2 燒結(jié)余熱發(fā)電現(xiàn)狀分析

2.1 燒結(jié)余熱發(fā)電的發(fā)展?jié)摿?/h3>

我國近幾年的燒結(jié)機開始朝著大型化的方向發(fā)展，各種各樣的燒結(jié)機不斷出現(xiàn)，當(dāng)前我國燒結(jié)機數(shù)量最多的型號有：265平方米、360平方米、435平方米等。除此之外，我國很多重要鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)機數(shù)量也在不斷增加，對應(yīng)設(shè)備體系也開始朝著不斷完善的方向發(fā)展，由此使得自身燒結(jié)余熱發(fā)電的能力得到不斷提高。我國燒結(jié)機余熱發(fā)電技術(shù)也在不斷發(fā)展和進步，尤其是在國家產(chǎn)業(yè)扶持的環(huán)境下，燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)的推廣工作也在不斷開展，這對于燒結(jié)余熱發(fā)電格局的構(gòu)造來講，是非常有意義的。

2.2 燒結(jié)余熱發(fā)電的類型

當(dāng)前的燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)展現(xiàn)出多樣化的特點，不僅有單壓系統(tǒng)和雙壓系統(tǒng)之別，還存在閃蒸補氣系統(tǒng)和帶補燃系統(tǒng)之分，上述幾種余熱發(fā)電系統(tǒng)各自發(fā)電方式不同，系統(tǒng)特點也不一樣，排汽溫度也有多差異，由此達成的實際熱效率也是不一樣的。不同行業(yè)可以針對實際生產(chǎn)特點以及能源利用需求的情況，選擇符合自身需求的燒結(jié)余熱發(fā)電模式。

2.3 燒結(jié)余熱發(fā)電的投資建設(shè)

當(dāng)前燒結(jié)余熱發(fā)電的投資建設(shè)主要可以劃分兩種情況：第一種情況是以企業(yè)為主導(dǎo)的自主建設(shè)投資模式；第二種是以余熱發(fā)電專業(yè)投資者和高耗能企業(yè)合作的能源管理模式，簡單來講，就是專業(yè)投資者負(fù)責(zé)進行余熱電站的抽檢，在運行一年之后，將其交給對應(yīng)的高耗能企業(yè)，雙方對于在此過程中的利益進行劃分，由此保證在余熱能源運用方面形成雙贏的局面。在實際的生產(chǎn)過程中，如果企業(yè)對于燒結(jié)余熱能源電能轉(zhuǎn)化不是很熟悉，在技術(shù)實現(xiàn)方面也存在諸多問題的話，此時可以選擇后面的一種模式，這樣可以盡可能地降低實際的能耗轉(zhuǎn)變風(fēng)險。

3 燒結(jié)余熱發(fā)電存在的問題以及發(fā)展趨勢

3.1 燒結(jié)余熱發(fā)電過程存在的問題

燒結(jié)余熱發(fā)電過程中很容易出現(xiàn)問題，畢竟在熱能向電能轉(zhuǎn)化的過程中，其流程存在很多不確定性因素，可能是設(shè)備因素，可能是系統(tǒng)因素，可能是操作因素，由此影響到能源的最大化轉(zhuǎn)化。具體來講，其問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

3.1.1 燒結(jié)煙氣量過大，溫度分布范圍不斷延展

當(dāng)前我國運用的冷卻機主要有兩種，一個是環(huán)冷機，一個是帶冷機。在實際運行的過程中，來源不同，區(qū)段不同，產(chǎn)生氣體量和溫度都會展現(xiàn)出不同點，并且會因為燒結(jié)生產(chǎn)混合料配比和控制工藝的不同，使得對應(yīng)的參數(shù)表現(xiàn)出不斷變化的特點來也就是說燒結(jié)余熱發(fā)電的蒸汽參數(shù)是不穩(wěn)定的，在實際操作過程中要注重考量余壓量和余熱量等因素，由此去確定實際的發(fā)電規(guī)模，否則會給予實際發(fā)電工作造成很大困擾。

3.1.2 燒結(jié)廢棄含塵量比較大，并且存在大量腐蝕性氣體

一般情況下，都會對于鍋爐的含塵量提出明確的要求，但是如果其處于超標(biāo)狀態(tài)的話，就會出現(xiàn)黏結(jié)或者積灰的情況，這不僅會造成鍋爐的磨損甚至還會出現(xiàn)堵塞的情況，此時就需要對于余熱鍋爐進行及時的處理。除此之外，在氣體中含有的腐蝕性氣體對于余熱鍋爐的損害作用也是比較大的這會嚴(yán)重影響到燒結(jié)余熱發(fā)電的效率和效益。

3.1.3 燒結(jié)余熱資源供應(yīng)工序難以保證連續(xù)進行

也就是說在當(dāng)前的燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)中，總會存在短時間的停頓，尤其在鋼鐵企業(yè)經(jīng)濟效益下滑的背景下，燒結(jié)機的作業(yè)率處于較低的狀態(tài)，部分燒結(jié)機存在反復(fù)開機停機的現(xiàn)象，甚至存在長時間不使用的情況，如果這樣的情況不斷持續(xù)下去，就會出現(xiàn)對應(yīng)燒結(jié)余熱發(fā)電機組使用壽命縮減的情況。3.1.4 低溫余熱發(fā)電設(shè)備水平處于較低的狀態(tài)。

當(dāng)前燒結(jié)余熱發(fā)電機組都低低于20MW的水平，嚴(yán)格來講屬于低溫小汽輪機發(fā)電機組，其蒸汽比容比較大，有效利用價值不高，排汽干度比較低補汽參數(shù)的對應(yīng)量也存在很大的波動情況。如果這樣的問題不能找到有效的投資方案去進行解決的話，也會影響到實際燒結(jié)余熱回收發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進步。

3.2 燒結(jié)余熱發(fā)電發(fā)展趨勢

針對上述燒結(jié)余熱發(fā)電過程中存在的問題，需要在探究其運行機制的基礎(chǔ)上采取對應(yīng)的措施來進行改善，由此打開全新的燒結(jié)余熱發(fā)電格局。未來燒結(jié)余熱發(fā)電的發(fā)展趨勢如下。

3.2.1 梯級化發(fā)展

依照熱工理論，不可逆過程會以降低能源品位為發(fā)展方向，此時熱功轉(zhuǎn)換的效率與實際余熱源溫度之間保持著密切的聯(lián)系。根據(jù)這樣的理論我們提出余熱梯級利用的理念，由此實現(xiàn)回收系統(tǒng)能源利用效率的全面提升。詳細(xì)來講，就是在不同溫度區(qū)域采用不同的燒結(jié)余熱發(fā)電方案，做到具體問題具體分析。對高溫區(qū)域，將其運用到發(fā)電過程中去；對于中溫區(qū)域，可以將其作為阻燃空氣通入點火爐中去；對于較低溫度區(qū)域，可以將其運用到干燥和余熱燒結(jié)原料環(huán)節(jié)中去。通過上述的操作，使得能級匹配合理。由此，可以引導(dǎo)實際燒結(jié)余熱能源利用率朝著更高的方向發(fā)展和進步。

3.2.2 穩(wěn)定化發(fā)展

穩(wěn)定化發(fā)展，主要是從熱源穩(wěn)定性的角度入手的。在此過程中需要積極做好以下幾個方面的工作：其一，保證燒結(jié)生產(chǎn)的作業(yè)水平得到不斷提升，使得作業(yè)率處于較高的狀態(tài)，減少停機次數(shù)，保證停機時間處于可控的狀態(tài)；其二，保證對應(yīng)設(shè)備和操作水平得到不斷控制，使得燒結(jié)的漏風(fēng)率降低。可以學(xué)習(xí)國外的先進技術(shù)，以燒結(jié)機系統(tǒng)與外界壓差控制點方式，引入到燒結(jié)機封閉罩內(nèi)，保證冷風(fēng)與料層的接觸面積是比較小的，或者以改進燒結(jié)機封閉結(jié)構(gòu)的方式來處理；其三，增加補燃系統(tǒng)或者多爐帶一機系統(tǒng)，避免燒結(jié)機出現(xiàn)停機、檢修停產(chǎn)等的情況，保證最大化地利用燒結(jié)余熱資源。

3.2.3 經(jīng)濟化發(fā)展

經(jīng)濟化發(fā)展主要是從余熱鍋爐與汽輪機穩(wěn)定性和運行質(zhì)量的角度入手的，只要保證上述兩者的運行狀態(tài)，可以保證實際的余熱利用效能朝著更好方向發(fā)展。對此我們需要關(guān)注的內(nèi)容有：其一，合理實現(xiàn)出口煙溫的控制，設(shè)置爐內(nèi)結(jié)構(gòu)，保證爐墻密封性；其二，選擇合適的爐管形式和材質(zhì)，使用涂層保護的方式，避免出現(xiàn)磨損，漏風(fēng)或者腐蝕的情況；其三，高度重視余熱鍋爐當(dāng)量效率與汽輪機循環(huán)效率之間關(guān)系的研究，找到更好的處理方式，使得兩者的參數(shù)都達到理想狀態(tài)，由此保證兩者的運行狀態(tài)達到最佳，這樣可以使得整個運行過程展現(xiàn)出經(jīng)濟性的特點來。

4 結(jié)束語

綜上所述，燒結(jié)余熱回收發(fā)電前景比較光明與當(dāng)前國家節(jié)能減排的政策要求、與建設(shè)環(huán)境友好型社會的需求都是高度一致的。對于當(dāng)前我國燒結(jié)余熱回收發(fā)電過程中存在的問題，應(yīng)該以冷靜的態(tài)度去審視，在科學(xué)分析其運行機制之后，找到有效的解決對策。對此還需要積極做好以下幾個方面的工作：其一，高度重視燒結(jié)余熱回收發(fā)電技術(shù)的研究，加大科研投入，鼓勵更多的學(xué)者和專家融入項目研究中去，實現(xiàn)實際技術(shù)理論體系的建立和健全，從而為在此方面的技術(shù)創(chuàng)新奠定夯實的基礎(chǔ)其二，注重?zé)Y(jié)余熱回收發(fā)電技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的建立，實現(xiàn)對于燒結(jié)余熱回收發(fā)電行為的管理和約束，使得其朝著統(tǒng)一化和規(guī)范化的方向發(fā)展；其三注重成立一批以燒結(jié)余熱回收發(fā)電技術(shù)服務(wù)為主要業(yè)務(wù)的企業(yè)，給予其發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境，保證其成為推動燒結(jié)余熱回收發(fā)電技術(shù)發(fā)展的主體，由此營造更加理想的技術(shù)氛圍。

[1]徐國群.燒結(jié)余熱回收利用現(xiàn)狀與發(fā)展 [J].世界鋼鐵,2009,05:27-31.

[2]鄧文宗.燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[D].南昌大學(xué),2013.

[3]周翔.我國燒結(jié)余熱發(fā)電現(xiàn)狀及有關(guān)發(fā)展建議[J].燒結(jié)球團2012，01:57-59，74.

[4]趙斌.燒結(jié)余熱能高效發(fā)電研究[D].華北電力大學(xué),2012.

[5]賈勇，胡攀.濟鋼燒結(jié)余熱回收的現(xiàn)狀與前景 [J].南方金屬2011，01:30-33.