烧结机烟气余热利用技术的应用分析

摘 要：热管余热回收利用技术在冶金企业中具有較大的应用空间，根据钢厂企业烧结机大烟道实际运行数据进行了方案设计，对热管烟气余热利用技术进行了介绍和经济效益分析，通过分析发现钢厂企业烧结机大烟道可以利用热管技术对烟气余热进行回收利用并可以获得较可观的经济效益。

关键词：烧结机；烟气；余热；回收利用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.002

0 引言

钢铁企业是我国典型的能耗大户，其总能耗约占全国总能耗的15%。随着国内能源与环境问题的日益严峻，钢铁企业在提高钢铁产量与质量的同时，必须对余热余能利用技术的开发和利用加大重视[1]。通过节能降耗技术的开发及应用，提高钢铁生产过程中的能源利用率，降低吨钢综合能耗，这对钢铁企业的可持续发展具有重要意义。

目前，国内的钢铁企业已普遍对烧结机的环式冷却机烟气余热进行了回收利用[2]，但对于烧结机大烟道产生的烟气余热一直未重视，而一般烧结大烟道烟气量较大，烟气温度较高，是非常大的余热资源，若对此烟气余热进行回收利用，钢铁企业的节能减排，降本增效工作会有显著效果。

承德建龙特殊钢有限公司是一家集烧结、球团、炼铁、炼钢、轧钢、钒制品为一体的特钢企业，在钢铁冶炼的整个过程中会产生很多的余热余能，目前，有一部分余热能源已经回收利用，但仍有很大一部分余热余能未被利用直接放散，造成了能源的浪费。

1 概况

承德建龙特殊钢有限公司现有1台265m2烧结机，该烧结机有两个烟道，每个烟道有18个风箱，总烟气量约85万Nm3/h，靠近机尾的4个烟箱内总烟气量约为200000Nm3/h，平均温度可达320℃，具有较大的潜能，目前尚未利用，造成了能源的浪费。

烧结机烟道气实际运行数据见下图。

经过承德建龙专业人员调研，发现可以可通过热管余热利用装置将烧结机大烟道机尾4个烟箱内的烟气进行回收，将回收的余热转换为蒸汽，供公司其他工序使用。

2 余热利用方案

2.1 热管余热利用技术

热管余热利用技术是利用热管中导热介质的热活性和热敏感性来实现气水之间的热量传递的技术，具有导热性强、换热效率高、安全可靠和应用范围广的优点。

热管余热锅炉装置由热管过热器、蒸发器、省煤器、汽包、外部连接管路、汽包附件、供水系统、自控系统等组成，其工作原理为：高温热烟气气不断地流过热管蒸汽发生器换热管束一端的表面，将热量传递给热管管束，另一端换热管束外的水吸热变成汽水混合物，由上联箱通过总上升管进入汽包，通过汽水分离装置后，饱和水通过下降管返回至下联箱，再次受热蒸发，如此反复循环，将烟气热量传给水侧产生蒸汽。为确保设备安全可靠，蒸发器采用水夹套热管结构（见下图），实现烟气与水侧完全隔离，即使出现换热管腐蚀、磨损等现象，也不会造成设备漏水及装置紧急停车状况。

2.2 余热回收技术方案

经过与多个余热锅炉厂家交流讨论，最终考虑采用江苏中天科技股份有限公司设计的内置式余热利用方案。烧结机内置式余热锅炉占地面积小，系统稳定性高，内部阻力小，投资相对外置式低，寿命长，应用范围广。

在保证烧结机顺行、高效生产前提下，设计在烧结机两个大烟道的前4个风箱内增设一套余热利用装置，包括两套过热器、蒸发器、省煤器，一套汽包和除氧系统以及相应的附属系统。经专业人员考察，现场条件完全符合设计条件及要求，根据烧结机大烟道烟气参数，经技术部门专业测算，可保证正常工况下生产过热蒸汽约9t/h，蒸汽压力不低于1.6MPa，蒸汽温度不低于270℃，经过利用后的烟气温度降到210℃左右，经除尘后排至大气。

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2.3 系统布置

余热回收装置的烟风系统直接布置在烧结机南北两侧的大烟道内，从烟道机尾依次布置过热器、蒸发器、省煤器，利用后的烟气与其它风箱内烟气混合后经除尘排至大气。

余热回收装置的汽水系统由过热器、蒸发器、省煤器、汽包、除氧器、下降管、集箱、给水泵、水箱以及必要的汽水管道、阀门等构成。余热设备中的蒸发器、过热器、省煤器可以布置在烧结机大烟道平台，分别直接安装在烟道中，汽包布置在烧结机一侧外建平台上，锅炉给水泵等布置在汽包平台下部的地基上。

基础自动化系统采用与烧结机控制系统相同的PLC，将过程检测信号送入控制系统，完成锅炉工艺单元过程参数的集中监视和控制，以保证锅炉能够安全、可靠、经济运行。相关热控控制系统全部接入烧结主控室统一控制。

3 效益分析

此余热回收装置产生的蒸汽计划与烧结机环冷机余热锅炉产生的蒸汽共同补入发电厂汽轮机，以提高发电产量。整套余热回收装置包括锅炉本体、汽包、除氧器、给水箱、给水泵、电气、自动控制仪表等设备，总投资约650万元，其中设备投资约565万元，设备安装调试费用约85万元。

（1）增加余热蒸汽效益：年回收余热蒸汽9*24*330/10000=7.13万t。蒸汽单价按60元/t计算（取自公司最新标准单价明细），年增加效益7.13*60=427.8万元/年。

（2）增加电耗：装机容量35kw/h，运行按装机容量的80%计，年耗电为28*24*330*0.52/10000=11.53万元/年（电单价取自公司最新分配电月累计单位成本）。

（3）增加除盐水消耗：除盐水循环使用，年增加除盐水消耗量约为4500t，单价按19.08元/t计算（除盐水单价取自公司最新月累计单位成本），年增加盐水费用4500*19.08=8.59万元/年。

（4）增加维修费用4万元。

（5）增加锅炉操作人员4人，年工资4.5万元/人/年，总人工费用18万元。

按以上方法估算，本热管烟气余热回收装置年效益合计385.68万元，项目总投资650万元，一年多即可收回投资成本，可见烧结机大烟道的烟气余热利用具有较大的经济效益。该项目于2015年6月完成可研性设计，目前，此项目正在筹备当中，计划2016年启动建设。

4 结语

钢铁企业烧结机大烟道烟气排放量大，烟气温度较高，具有较大的利用潜力，可以利用热管余热装置将此烟气余热进行回收，用于生产蒸汽，供其他工序使用。此余热回收装置的利用一方面可以节能减排，生产二次能源，产生非常可观的经济效益，另一方面，可以降低排烟温度并降低排烟中的粉尘含量，具有较大的环保效益。

参考文献：

[1]李冰.余热发电技术应用及前景[J].中国钢铁业，2009（07：25-27.

[2]于树斌，王正严.烧结余热发电技术讨论[N].世界金属报，2010，8（17）：22.

作者简介：范菲（1985-），女，硕士研究生，能源工程师，主要从事能源介质及节能技术方面的管理工作。