上海二十冶建设有限公司201900
摘要：在钢铁生产中烧结工序能耗分析的基础上，指出烧结系统中余热高效回收的意义，介绍了宝钢三烧结余热回收的应用及效果。
关键词：余热资源；烟风系统；余热回收；环境保护
1.前言
近年来，国家对环保和能耗的要求日益严格，烧结厂能耗约占企业总能耗的15％左右，仅次于炼铁工艺，节能环保已成为钢铁企业的一种发展趋势。宝钢能源成本约占产品成本的21.3%，先进国家钢厂的能源成本约占产品成本的14%，说明我国能源利用率还有很大的提升空间。
烧结余热回收是将环冷机冷却烧结矿后的余热资源进行回收利用，以提高能源的利用率。本文介绍了宝钢在600㎡特大型烧结余热回收的应用，阐述了烧结余热回收在增产、节能降耗、环保等方面的重要作用。
2.烧结工艺概述
烧结系统相关的主要设备有烧结机和环冷机。烧结原料经燃料系统、配料系统至烧结机点火烧结后，烧结矿从烧结机尾经过热破碎后卸到环冷机上。这时烧结机卸出的烧结矿温度平均在500～800℃之间。热烧结矿经过环冷机冷却，使得从环冷机卸出的烧结矿温度在150℃以下，经皮带运送至成品室。
余热回收系统是将烧结矿在冷却过程产生的余热资源进行再利用，主要是利用余热锅炉产生蒸汽输出、利用热风循环提高烧结效率、利用热风点火提高点火炉效率和ORC余热发电4个方面进行节能降耗。
3.烧结余热利用主要设备及参数
3.1烧结机主要参数
规格：600m2
数量：1台
年作业率：94%
利用系数：1.485t/m2•h
年产量：1×733万t（烧结矿）
3.2液密封鼓风环冷机主要参数
规格：700m2
数量：1台
环冷风机：1×6台
3.3余热锅炉数据如下：
余热锅炉进风量：1080000Nm3/h
余热锅炉平均进风温度：350℃
余热锅炉排烟温度：135℃
输灰系统工作量：2t/h
高参数过热蒸汽温度：270℃
高参数过热蒸汽压力：1.8MPa.
高参数额定过热蒸汽量：80t/h
高参数最大过热蒸汽量：90t/h
高参数过热蒸汽生产波动量范围：60～90t/h
低参数过热蒸汽温度：180℃
低参数过热蒸汽压力：0.5MPa.
低参数额定过热蒸汽量：20t/h
低参数过热蒸汽生产波动量范围：12～20t/h
3.4循环风机（单台参数，共1台）
型式：双吸双支撑（变频调速）
额定风量：630000~930000Nm³/h
额定风温：135℃
最高耐受温度：250℃
额定全压：5500~6500Pa
配套电机-
型式：高压三相异步变频电机（具备工频直接启动）
电机功率：3550kW
电机转速：730r/min
电机电压：10kV
电机防护等级：IP54
3.5引风机（单台参数，共1台）
型式：双吸双支撑
额定风量：160000~240000Nm³/h
额定风温：135℃
最高耐受温度：250℃
额定全压：1800~2200Pa
配套电机-
型式：高压三相异步电机
电机功率：350kW
电机转速：730r/min
电机电压：10kV
电机防护等级：IP54
4.余热资源的应用
由于烧结矿冷却过程中产生的余热资源随环冷机的旋转递减，为提高余热资源的利用效率，宝钢在三烧结余热回收系统采用梯阶回收技术分五段取风，一段中温废气直接从风罩进入直联炉罩式余热锅炉高参数1段，经过高参数过热器、1#高参数蒸发器后送出；二段中温废气直接从风罩进入直联炉罩式余热锅炉高参数2段，经过2#高参数蒸发器后送出；三段中温废气直接从风罩进入直联炉罩式余热锅炉高参数3段，经过3#高参数蒸发器后送出；四段中温废气直接从风罩进入热风点火系统，供烧结点火炉使用；五段低温废气经环冷机上锅炉转换成蒸汽供（ORC）余热发电，其中热风循环系统的取风点也在第五段上。通过上述5个阶段对余热资源进行了回收利用，达到了节能降耗的目的，余热资源的分段回收利用见图1。
图1：余热资源利用流程图
本工程余热锅炉为双温双压余热锅炉，产生高参和低参2种品质的蒸汽，高参蒸汽输送至综合管网，低参蒸汽供余热发电，高参进口为350℃，低参进口为180℃，出口温度为135℃，烟气经过锅炉循环风机引入环冷风道，真正实现了不同阶梯能源的高效利用。
余热发电系统中由于电能比蒸汽创造的价值更大，电能比蒸汽的利用率更高，商品化的程度更强，电能也可以进行储存，余热发电技术进一步提高了余热能源的利用效率，真正的余热能源多元化，也更高效。
传统的点火炉引入的是空气，热风点火系统将热风引至点火炉使用，提高了燃烧室的温度，进一步节约了能源。
传统烧结矿燃烧时不额外输入能量，热风循环技术将烧结矿冷却热风进行循环利用，提高了烧结矿燃烧的成品率，利用热风循环技术时需设置热风罩，减少了烧结时烟尘的外溢，对环境有一定的保护作用。
5.节能降耗与环境保护的分析
传统的烧结机直接排放，大量余热未进行回收利用，且排放时含有烟气粉尘，污染环境，本工程中余热锅炉的产气量为100t/h，按年运行8000h计算，可产生蒸汽80万吨。由于余热回收系统为封闭式系统，按其没有烟气外排考虑，余热回收系统配备1套输灰系统，处理量为2t/h，固每套余热回收系统可减少1.6万t烟尘排放。烧结余热回收过程中不仅不需要任何化石燃料，而且大幅度减少了向大气中排放热量，具有显著的节能降耗、减少污染效果。
6.发展前景
根据目前烧结余热回收的现状，截至2011年底，我国现有的烧结机约1200台，其中在建和投产的180~660m²烧结机有120余台，其烧结面积达38590m²，每年使用余热回收技术的烧结面积按照总面积的25%计算，根据这一现状推算，每年可产生蒸汽1286万吨，约可创造价值9.6亿元的效益，同时可减少烟尘排放25.7万吨。我国烧结余热回收装置将有良好的发展前景。
7、结束语
我国在大型钢厂烧结余热利用起步较晚，能源没有得到合理利用，因此烧结过程余热资源的高效回收与利用是目前降低烧结工序能耗重要方向与途径之一。余热高效回收的应用，不产生额外的废气、废渣、粉尘和其他有害气体，具有充分利用低温废气、变废为宝、净化环境等多重意义。
参考文献：
[1]宝钢三烧结环冷余热锅炉设计图中冶长天国际工程有限责任公司
[2]我国烧结余热利用现状分析苏亚红
[3]烧结余热节能技术的应用与效果陈通