烧结余热回收发电现状及发展趋势

张树刚

（天津天铁冶金集团炼铁厂，河北涉县056404）

0 引言

当前我国炼铁工艺体系中，能耗占据整个钢铁工业的比重将近70%，而在此过程中烧结工序占据整个生产工艺能耗为10%，虽然看似比重不大，但是其消耗的能源是不可计量的。在国家倡导建设资源节约型社会的背景下，作为能耗大户的钢铁工业更应该以身作则，高度关注烧结余热回收发电工作。在钢铁生产过程中，烧结是重要的工序，在此工序中会存在很多的余热，这些能量如果不能合理运用的话，对应的机械处于低效运行状态，不仅会出现大量高温废气，还会造成大量能源的浪费，还可能对环境造成伤害。也就是说，无论是从保护环境的角度，还是从实现能源优化配置的角度考虑，我们都需要高度重视烧结余热回收。

1 烧结余热回收发电的效益

随着我国钢铁工业的快速发展，高炉炼铁的主要原料烧结矿的产量也大幅度提高，烧结生产过程中产生的高温废气也越来越多，如何有效地回收利用这部分热量已经引起了人们的高度重视。2008年5月，国家发改委将烧结余热发电技术列入第一批国家重点节能技术推广项目，2009年12月工信部公布了《钢铁企业烧结余热发电技术推广实施方案》，计划用三年时间（2010－2012年），在重点大中型钢铁企业中有针对性地推广烧结余热发电技术预期在钢铁行业的推广比例达到20%，形成157.5万t标准煤的节能能力，为钢铁企业在日益激烈的市场竞争中进一步降低生产成本、实现节能降耗发挥积极作用。烧结工序过程中存在的余热资源主要有烧结烟气显热和烧结矿显热，此两者的占比为50%以上，如果能够将这样50%的余热充分地运用到电能生产中去，就可以实现余热资源的充分利用。按照理论分析，如果能够实现余热向电能转变的话，平均每吨矿发电量约为20 kW·h，由此会使得能耗降低8 kgce/td矿。当然实现余热能量向电能的转换，其实现方式是比较多样化的。世界上最先利用烧结余热发电的是日本，日本钢管公司的扇岛厂和福山厂就是利用烧结冷却机废气产生的蒸汽来发电的。

2 烧结余热发电现状分析

2.1 烧结余热发电的发展潜力

我国近几年的烧结机开始朝着大型化的方向发展，各种各样的烧结机不断出现，当前我国烧结机数量最多的型号有：265平方米、360平方米、435平方米等。除此之外，我国很多重要钢铁企业的烧结机数量也在不断增加，对应设备体系也开始朝着不断完善的方向发展，由此使得自身烧结余热发电的能力得到不断提高。我国烧结机余热发电技术也在不断发展和进步，尤其是在国家产业扶持的环境下，烧结余热发电技术的推广工作也在不断开展，这对于烧结余热发电格局的构造来讲，是非常有意义的。

2.2 烧结余热发电的类型

当前的烧结余热发电系统展现出多样化的特点，不仅有单压系统和双压系统之别，还存在闪蒸补气系统和带补燃系统之分，上述几种余热发电系统各自发电方式不同，系统特点也不一样，排汽温度也有多差异，由此达成的实际热效率也是不一样的。不同行业可以针对实际生产特点以及能源利用需求的情况，选择符合自身需求的烧结余热发电模式。

2.3 烧结余热发电的投资建设

当前烧结余热发电的投资建设主要可以划分两种情况：第一种情况是以企业为主导的自主建设投资模式；第二种是以余热发电专业投资者和高耗能企业合作的能源管理模式，简单来讲，就是专业投资者负责进行余热电站的抽检，在运行一年之后，将其交给对应的高耗能企业，双方对于在此过程中的利益进行划分，由此保证在余热能源运用方面形成双赢的局面。在实际的生产过程中，如果企业对于烧结余热能源电能转化不是很熟悉，在技术实现方面也存在诸多问题的话，此时可以选择后面的一种模式，这样可以尽可能地降低实际的能耗转变风险。

3 烧结余热发电存在的问题以及发展趋势

3.1 烧结余热发电过程存在的问题

烧结余热发电过程中很容易出现问题，毕竟在热能向电能转化的过程中，其流程存在很多不确定性因素，可能是设备因素，可能是系统因素，可能是操作因素，由此影响到能源的最大化转化。具体来讲，其问题主要体现在以下几个方面：

3.1.1 烧结烟气量过大，温度分布范围不断延展

当前我国运用的冷却机主要有两种，一个是环冷机，一个是带冷机。在实际运行的过程中，来源不同，区段不同，产生气体量和温度都会展现出不同点，并且会因为烧结生产混合料配比和控制工艺的不同，使得对应的参数表现出不断变化的特点来也就是说烧结余热发电的蒸汽参数是不稳定的，在实际操作过程中要注重考量余压量和余热量等因素，由此去确定实际的发电规模，否则会给予实际发电工作造成很大困扰。

3.1.2 烧结废弃含尘量比较大，并且存在大量腐蚀性气体

一般情况下，都会对于锅炉的含尘量提出明确的要求，但是如果其处于超标状态的话，就会出现黏结或者积灰的情况，这不仅会造成锅炉的磨损甚至还会出现堵塞的情况，此时就需要对于余热锅炉进行及时的处理。除此之外，在气体中含有的腐蚀性气体对于余热锅炉的损害作用也是比较大的这会严重影响到烧结余热发电的效率和效益。

3.1.3 烧结余热资源供应工序难以保证连续进行

也就是说在当前的烧结余热发电系统中，总会存在短时间的停顿，尤其在钢铁企业经济效益下滑的背景下，烧结机的作业率处于较低的状态，部分烧结机存在反复开机停机的现象，甚至存在长时间不使用的情况，如果这样的情况不断持续下去，就会出现对应烧结余热发电机组使用寿命缩减的情况。3.1.4 低温余热发电设备水平处于较低的状态。

当前烧结余热发电机组都低低于20MW的水平，严格来讲属于低温小汽轮机发电机组，其蒸汽比容比较大，有效利用价值不高，排汽干度比较低补汽参数的对应量也存在很大的波动情况。如果这样的问题不能找到有效的投资方案去进行解决的话，也会影响到实际烧结余热回收发电产业的发展和进步。

3.2 烧结余热发电发展趋势

针对上述烧结余热发电过程中存在的问题，需要在探究其运行机制的基础上采取对应的措施来进行改善，由此打开全新的烧结余热发电格局。未来烧结余热发电的发展趋势如下。

3.2.1 梯级化发展

依照热工理论，不可逆过程会以降低能源品位为发展方向，此时热功转换的效率与实际余热源温度之间保持着密切的联系。根据这样的理论我们提出余热梯级利用的理念，由此实现回收系统能源利用效率的全面提升。详细来讲，就是在不同温度区域采用不同的烧结余热发电方案，做到具体问题具体分析。对高温区域，将其运用到发电过程中去；对于中温区域，可以将其作为阻燃空气通入点火炉中去；对于较低温度区域，可以将其运用到干燥和余热烧结原料环节中去。通过上述的操作，使得能级匹配合理。由此，可以引导实际烧结余热能源利用率朝着更高的方向发展和进步。

3.2.2 稳定化发展

稳定化发展，主要是从热源稳定性的角度入手的。在此过程中需要积极做好以下几个方面的工作：其一，保证烧结生产的作业水平得到不断提升，使得作业率处于较高的状态，减少停机次数，保证停机时间处于可控的状态；其二，保证对应设备和操作水平得到不断控制，使得烧结的漏风率降低。可以学习国外的先进技术，以烧结机系统与外界压差控制点方式，引入到烧结机封闭罩内，保证冷风与料层的接触面积是比较小的，或者以改进烧结机封闭结构的方式来处理；其三，增加补燃系统或者多炉带一机系统，避免烧结机出现停机、检修停产等的情况，保证最大化地利用烧结余热资源。

3.2.3 经济化发展

经济化发展主要是从余热锅炉与汽轮机稳定性和运行质量的角度入手的，只要保证上述两者的运行状态，可以保证实际的余热利用效能朝着更好方向发展。对此我们需要关注的内容有：其一，合理实现出口烟温的控制，设置炉内结构，保证炉墙密封性；其二，选择合适的炉管形式和材质，使用涂层保护的方式，避免出现磨损，漏风或者腐蚀的情况；其三，高度重视余热锅炉当量效率与汽轮机循环效率之间关系的研究，找到更好的处理方式，使得两者的参数都达到理想状态，由此保证两者的运行状态达到最佳，这样可以使得整个运行过程展现出经济性的特点来。

4 结束语

综上所述，烧结余热回收发电前景比较光明与当前国家节能减排的政策要求、与建设环境友好型社会的需求都是高度一致的。对于当前我国烧结余热回收发电过程中存在的问题，应该以冷静的态度去审视，在科学分析其运行机制之后，找到有效的解决对策。对此还需要积极做好以下几个方面的工作：其一，高度重视烧结余热回收发电技术的研究，加大科研投入，鼓励更多的学者和专家融入项目研究中去，实现实际技术理论体系的建立和健全，从而为在此方面的技术创新奠定夯实的基础其二，注重烧结余热回收发电技术规范和标准的建立，实现对于烧结余热回收发电行为的管理和约束，使得其朝着统一化和规范化的方向发展；其三注重成立一批以烧结余热回收发电技术服务为主要业务的企业，给予其发展创造良好的环境，保证其成为推动烧结余热回收发电技术发展的主体，由此营造更加理想的技术氛围。

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