球团环冷机三冷段外排烟气余热回收利用工程设计与运行

于文华　朱生青　吕成武

摘要：首钢通钢集团板石矿业公司链篦机回转窑球团生产线是与首钢大高炉生产配套的重要生产线。球团厂环冷机三冷段外排烟气余热回收利用工程主要是通过在烟囱末端增加一套余热回收工艺系统，回收热量用于生活、生产工艺中。文章介绍了该工程的工艺流程、设计参数及特点、运行情况和技术经济指标。

关键词：球团环冷机；余热回收利用；工艺流程；设计参数；设计特点；技术指标 文献标识码：A

中图分类号：TF046 文章编号：1009-2374（2016）03-0087-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.044

1 工程概况

1.1 工程背景

首钢通钢集团板石矿业公司球团链篦机-回转窑-环冷机生产线是与首钢大高炉生产配套的重要生产线，生产规模120万吨/年，2011年初工程开始筹备，2012年9月建成投产。随着国家全面落实节能减排的目标和加快能源环保项目建设、提高能源综合利用水平战略规划的发展，环冷机三冷段工业余热回收利用项目作为一种“新能源工程”，节能潜力巨大，具有重大意义。

1.2 球团余热回收利用现状

球团厂采用先进、成熟的链篦机-回转窑-环冷机生产工艺，环冷机共9个风箱，每台鼓风机对应3个风箱，环冷机烟罩分3个区域：一冷段1100℃热气流通过受料斗上部窑头罩和平行管道直接返回回转窑，用于提高窑内气氛的温度，改变喷煤管火焰形状；二冷段760℃热气流直接通过热风管道返回链篦机预热1段烟罩，用于球团的干燥和预热；三冷段90℃～105℃废气通过环冷机上的烟囱直接排放，排放浓度<100mg/Nm3。链篦机预热Ⅰ段和抽风干燥段风箱的废烟气汇集后，经静电除尘器除尘，在主引风机的抽引下，通过烟囱达标外排。

1.3 球团余热回收利用现存不足

（1）环冷机三冷段废气直接通过烟囱外排，余热浪费，能耗高；（2）主引风机烟气直接通过烟囱外排，余热浪费，能耗高；（3）用于冷却球团的三冷段气流及链篦机预热、干燥的废气所产生的热量没有被有效地利用到球团生产工艺中，能源综合利用率低；（4）烟气外排，形成温室气体效应，致使生态环境压力大。

2 余热回收利用工程工艺及流程

2.1 工藝确定

在环冷机三冷段及主引风机烟囱末端，增加一套余热回收系统回收原来直接通过烟囱外排的烟气热量。余热回收设备本体安装在烟囱末端，原直接外排烟气经设备换热后排入大气温度降低。回收后热量经冷水换热，达到一定温度的热水再用到生活、生产工艺中。工艺系统包括生活加热系统、生产加热系统及烟气排量调节系统。

2.2 工作原理

生活用水与生产用水加热系统交替运行。生活用水加热系统运行时，当生活水箱水温达到需要值时，系统停泵，启动生产用水加热系统；当生产用水箱水温达到需要值时，系统停泵，启动生活用水加热系统。

烟气排量调节系统是在主烟囱底部增加一个副烟囱，副烟囱风门与余热回收设备本体上超温报警装置连接，控制通过主烟囱内余热回收设备的烟气量。正常运行时，副烟囱风门关闭；超温报警时，自动开启副烟囱风门，富余烟气量通过副烟囱排放。

2.3 工艺流程图

工艺流程图如图1所示：

3 工艺设计参数

3.1 环冷机三冷段出口处原始参数

风量：80000m3/h（经推算，折合60165.2Nm3/h标态风量）

风温：90℃～105℃

含尘：<100mg/Nm3

3.2 环冷机三冷段排放烟气余热回收计算数据

由表1可见，设备每小时可回收热量438.2kW，超过一台0.5吨锅炉可回收热量（0.5吨锅炉额定热功率350kW）。一小时内可将12.5吨25℃水加热到55℃。

4 主要设计特点

第一，工业余热充分回收，能耗降低，项目运转的同时取消了浴池水箱蒸汽加热方式，降低煤耗380.16吨/年，达到了节能减排的目的，符合吉林省节能环保指标约束

条例。

第二，外排气流所产生的热量被有效地利用到球团生产、生活中，能源综合利用率提高；工业余热回收利用是一种“新能源”，充分回收这部分热量，减少资源与能源消耗，达到发展循环经济目的和解决能源利用效率低问题。

第三，烟气排放温度降低，温室气体排放强度下降，主要污染物的排放总量下降，减轻生态环境压力。项目在球团正常生产情况下运转，将环冷机三冷段烟气排放温度由110℃降温到80℃，减轻了工业废气对大气环境的热污染，对整体空气环境治理起到了积极的作用。

第四，回收热量用于球团生活、生产工艺中，生产成本降低。项目建设改善了矿业公司蒸汽供热的发展现状，余热回收后用于浴池冷水加热、造球机用热水、建筑物供暖，具有一定的效益，降低球团的生产辅助费用支出及吨球生产成本，达到提质降耗的目的。

第五，余热回收工艺系统是在环冷机三冷段烟囱末端增加，设备本体安装在烟囱检查口法兰盖内，对环冷机三冷段风机排风量、风压均无影响。浴池加热系统水箱利旧，原有洗浴、供水、排水系统不变，仅增加余热回收供回管道，工程投资较低。

第六，余热回收系统采用开式循环设计，水箱水位始终保持在回水管道所在标高位置以下，烟气排量通过超温报警装置调节，系统可以控制压力、温度，无安全隐患。

5 主要技术经济指标

本工程经济技术分析见表2：

6 运行情况及存在的问题

本工程自建成投产以来，运行状况良好，表3为2015年9月后工程运行时各类数据汇总，从运行情况看，工艺系统回收热量充足。目前存在的主要问题是夏季回收热量不能完全用到生产工艺中，需进一步考虑处置措施。

7 结语

首钢通钢集团板石矿业公司球团厂环冷机三冷段余热回收利用工程是吉林省推进技术进步、实施节能减排项目的重点工程之一。该工程的投入运行，每年可回收大量的工业余热，同时，该项目填补了球团外排烟气余热回收利用领域的空白，对国内同类型的球团厂、吉林省及东北地区的区域钢铁市场均有影响，达到国内同行业领先的水平，具有显著的社会效益和环境效益。

参考文献

[1] 任泽霈，蔡睿贤.热工计算手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2] 国家节能减排发展规划[S].

（责任编辑：秦逊玉）