烧结余热技术的研究与应用

李世成

摘 要 烧结工艺生产过程中产生大量的中低温余热资源，如何将这些资源变废为宝，有效利用，值得我们研究和探讨。文章分析了烧结余热的特点及回收利用技术，重点介绍了烧结余热发电技术，以供参考。

关键词 烧结余热；回收利用；发电

中图分类号：X757 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）07-0106-01

近年来，随着社会化大发展，能源短缺和环境污染严重的问题受到社会各界的高度重视，节能、减排、降耗已成为一个全球性的焦点话题。为此，国家出台了一系列环境保护法规和鼓励钢铁企业发展烧结余热回收利用的政策。我国的钢铁工业是能耗大户，约占全国总能耗的15%，而烧结工序生产过程中能耗约占钢铁企业总能耗的10%～20%，比炼铁工序略低。在烧结生产过程中会产生大量的余热，由于受工艺和技术等因素的限制，目前余热利用率不足30%，浪费严重，与这方面做得比较好的发达国家相比，还有一定的差距，节能潜力很大。从节省能源、降低能耗、保护环境、提高企业经济效益和社会效益出发，尽可能多的回收和利用烧结余热。

1 烧结余热的特点

烧结生产过程中，余热资源主要包括两部分，一是烧结机烧结的高温废烟气余热；二是烧结环冷机废气余热，也叫烧结矿显热。在烧结工序总能耗中，这两部分废气余热带走了有近50%的热能到大气中，不仅造成严重的环境污染，还造成能源的浪费。如果能将二者热量有效回收，对提高烧结能源利用效率，降低烧结工序能耗意义重大。

1.1 烧结机烧结高温废烟气

烧结机高温废气的特点：

1）烧结废气温度受工艺参数和烧结过程终点控制、料层透气性等因素影响，如烧结矿过烧时，产生的废气温度就低，相反，产生的废气温度就高。废气温度一般都在200～500e之间波动，平均温度350e左右。废烟气温度稳定性差，温差可达近300e，给烧结余热的利用带来了很大困难。

2）烧结矿生产过程中，废烟气含粉尘量为300～400 mg/m3，含硫化气体为3000～4000 mg/m3，对余热回收设备、除尘器设备等具有磨损和腐蚀作用。因此，烧结生产过程中，应避开烧结烟气的酸露点，烧结机尾烟气余热回收装置的出口烟气温度需严格控制在180℃～190℃，从而确保主抽风机入口烟气温度在130℃左右。另一方面，设备应选择耐酸腐蚀和抗磨损的材质制造或者对现有设备进行耐酸腐蚀和抗磨损的保护改造，除尘器一般选择静电除尘器或高抗结露的布袋除尘器，都能够有效收集粉尘中的铁砂，起到节能环保的作用。

3）由于设备操作失误或者烧结矿物流的中断，短时间的“停机”现象很难避免，所以烧结余热资源的连续性难以保证。因此，需规范操作人员操作过程，加强烧结矿物流管理。

1.2 烧结环冷机废气显热

烧结环冷机气体温度、流量的特点：

1）高温烧结矿进入冷却工序后，经多段环冷鼓风冷却，温度逐渐降低。而环冷机废气温度逐渐升高。烧结环冷机废气温度分为3个区段，即高温段450～300e、中温段300～200e、低温段200～150e。

2）受环冷机气体温度、流量以及矿料温度、厚度、松软度等因素的影响，废气温度波动范围较大，余热资源品位整体较低，低温部分所占比例较大，占所有冷却废气量的60%以上。

3）随着冷却机气体品相的变化，导致烧结矿冷却速度发生改变，进而对烧结矿质量产生影响，如烧结矿的矿物组成和矿相结构等。因此，烧结环冷机废气余热的回收，首先要确保烧结矿的冷却质量，然后增强对热源参数波动的适应性，从而提高余热回收效率和稳定运行。

2 烧结余热回收利用

2.1 烧结余热发电

烧结余热发电是指烧结工艺生产过程中，烧结机尾落矿风箱及烧结冷却机密闭段产生大量的高温废气，由余热回收设备收集后，用引风机引入锅炉并加热锅炉内的水产生饱和蒸汽，推动汽轮机转动带动发电机发电。从能源利用和经济学角度看，采用烧结余热发电，符合能级匹配的原则。目前国内烧结余热发电技术比较成熟的有4种形式，分为单压、双压、复合闪蒸和补燃余热发电技术。在相同的条件下，双压余热发电技术实现了烟气热能的梯级利用，其发电能力是最高的。马鞍山钢铁股份有限公司是我国最先应用烧结余热发电的，2004年把从日本引进的烧结机余热发电装机进行了大量技术革新，2005年9月正式投产使用，填补了我国利用烧结余热发电的空白。此后，许多大型钢铁公司也相继开始利用烧结余热技术发电。运行过程中，针对烧结余热发电技术存在的问题，提出烧结余热发电系统与高温空气燃烧技术相结合的发电系统。它是在原有烧结余热发电技术的基础上，将回收烟气余热、高效燃烧和降低有害气体排放等技术有机结合。利用蓄热式燃烧器在蒸汽过热炉中燃烧来提高汽轮机进口蒸汽的压力和温度，通过补燃少量煤气来提高蒸汽品质，从而提高发电效率和减少对设备的损耗。这样即使在冬春季节也能使余热发电系统正常运行，在满足自用的基础上可并入企业电网。

2.2 其他方面的应用

1）余热锅炉。对于小型烧结机采取余热锅炉方法对高温段余热进行回收。回收的废烟气首先用于烧结工艺本身，以降低工序能耗，其次作为外部供应。烧结余热锅炉的排烟温度，应避开烧结烟气的酸露点，防止对设备腐蚀。保证设备长期稳定运行。

2）热风点火和热风烧结。冷却机中段废气余热采用非换热方式直接利用，将300e左右的废气直接回收用于热风助燃，不仅能提高100e烧结点火温度，还能强化和稳定点火过程，改善点火质量。热风烧结的适宜温度是250e左右，故该段余热可采用直接利用的方式加以回收，将高含氧量的热废气作为热风烧结和烧结点火助燃空气。具体工艺是将冷却机中温段的热废气抽出，经高温除尘和保温后，利用高温风机将其输送到点火炉，直接用于点火助燃，或者是将废气抽出，经保温后直接用于热风烧结。同时，由于助燃空气温度的提高，使烧嘴喷出的混合燃气速度更快，火焰穿透力更强，加快了垂直点火过程。热风点火和热风烧结两热工过程相互促进，提高了上层料面的保温蓄热能力，节能效果十分明显。

3）混合料预热技术。烧结过程中，将混合料含水分调配成7%～8%，利用余热锅炉回收的蒸汽来提高烧结混合料温度至65e以上，避免由于混合料温度过低，产生的水蒸汽容易冷凝为液态，造成烧结台车断面下层混合料水分不断增加，超过混合料含水标准，导致料层透气性下降，影响烧结过程。有资料显示，混合料每提升10e，烧结机利用系数可提高约5%，燃料消耗减少2 kg/t。

3 结论

我国烧结余热技术起步较晚，但近几年发展比较迅速，在国家宏观调控下，通过采用多种技术手段，在现有生产条件的基础上，最大限度地回收利用烧结余热的可用部分，节约了能源，减少了污染，提高了产品市场竞争力，降低了生产成本，获得了经济效益和社会效益。具体采用哪种烧结余热技术，要以烧结厂自身实际情况为基础，结合技术、经济等因素综合权衡，找出有利于自身发展的烧结余热技术，确保烧结余热回收系统的稳定运行。

参考文献

[1]徐国群.烧结余热回收利用现状与发展[J].世界钢铁，2009（5）：27-31.endprint