浅析钢铁厂余热回收应用技术

陈冲　王伟　石小旭

摘 要 钢铁厂烧结工序需要消耗巨大的能量，一般为企业总能耗的9%～12%。我国烧结工序的能耗指标与先进国家相比差距较大，每吨烧结矿的平均能耗要高20千克标准煤，节能潜力很大。本文针对钢铁厂烧结工序余热回收的几种主要的应用技术进行了分析。

关键词 钢铁厂 烧结 余热回收 节能

0前言

钢铁工业是国民经济重要基础产业，能源消耗量约占全国工业总能耗的15%，钢铁烧结工序能耗仅次于炼铁工序，居第二位，一般为企业总能耗的9%～12%。我国烧结工序的能耗指标与先进国家相比差距较大，每吨烧结矿的平均能耗要高20千克标准煤，节能潜力很大。与国际先进水平相比，国内钢铁企业在烧结过程中对余热资源的回收利用比例较低，采用合适的余热回收技术最大化回收余热资源，提高资源利用率，对钢铁厂企业效益提高及节能环保都有重要意义。

1烧结工序余热资源概况

多年来，国内外对烧结工序余热回收进行了大量的研究。据日本某钢铁厂热平衡测试数据，烧结机热收入中88%的热能由焦粉燃料提供，其余，点火用烟气带入6%，高炉煤气中的炭燃烧带入4%；热支出项目中，水分蒸发耗热占18.2%，石灰石分解热占15.2%，烧结矿显热占28.2%和废气显热占31.8%。由此可见，烧结工序余熱回收的重点应为烧结废气余热回收和烧结矿显热回收。

烧结工序余热资源主要有三方面：一是烧结机大烟道烟气余热，所含显热约为烧结工序能耗总热量的15%～20%左右；二是冷却机废气余热，冷却机废气温度在100℃-400℃之间，显热资源约占烧结工序能耗总热量的28%-35%；三是烧结机尾排料废气余热。此处由于粉尘含量高，温度波动大，目前尚未有高效的利用方式。因此，烧结工序余热利用资源主要集中在烧结机大烟道烟气余热及冷却机废气余热两方面。

2烧结余热利用技术

国内烧结余热回收利用主要有三种方式：一是直接将废气经过净化后用于预热混合料或进行热风烧结，以降低燃料消耗；二是将废烟气通过热管或余热锅炉产生蒸汽，进行利用或并入全厂蒸汽管网；三是将余热锅炉产生蒸汽用于驱动汽轮机组发电。

2.1热风烧结技术

由于烧结过程的自动蓄热作用，料层上部烧结温度低，下部烧结温度高，因此上部经常烧结不充分，液相量不足，致使所得烧结矿强度低，并形成许多返矿，而下部由于烧结温度过高产生过熔，使烧结矿还原性恶化。热风烧结工艺的原理在于利用烧结机尾部或冷却废气的物理热代替部分燃料燃烧热，参与到烧结矿燃烧过程中去，提高上部料层的烧结温度，减小上下料层的温差，提高烧结质量，降低能耗。适宜的热风温度为280℃-350℃。该工艺有效利用了烧结余热，可节省燃料14%左右。

2.2热管余热利用技术

热管余热利用技术是将热管换热器置于烧结主抽尾部烟道区域，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、换热率高、安全可靠和应用范围广的特点。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：高温热烟气不断的通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，将烟气热量传递给水侧产生蒸汽。

2.3烧结机尾烟气余热锅炉回收技术

烧结机尾处的烟气，温度能达到300℃-400℃，由高温风箱引入余热锅炉，高温烟气先通过预除尘后再由风管送至余热锅炉进行热交换，热交换后的烟气，经过风管送回大烟道再至电除尘器入口处，经电除尘、主抽风机后排入大气。余热锅炉产生的蒸汽，可以并入全网蒸汽官网，替代部分燃煤锅炉或者直接驱动汽轮机组发电。相比热管技术，该技术可以确保烧结主抽烟道压力及风量，不影响烧结生产过程，对烧结主抽尾部烟气的余热资源利用更彻底。

2.4烧结冷却机余热回收技术

该技术主要是将烧结冷却机的高温废气引入余热锅炉，产生蒸汽进行利用或驱动发电机组发电。冷却机废气温度由450℃逐渐降到150℃以下，为提高烟气的余热利用效率，最大化利用余热资源，一般采用多段冷却的方式进行。温度较高的烟气（约150℃-350℃）进入余热锅炉，通过气水换热过程产生中压蒸汽；温度较低的烟气（约200℃-370℃）进入余热锅炉，形成低压蒸汽。中压蒸汽主要用来送入汽轮机进行发电，而低压蒸汽则主要用于对外供汽或汽轮机补汽。

2.5烧结机尾烟气与冷却废气余热联合回收系统

该系统结合了烧结机尾余热锅炉回收技术与冷却机余热回收技术的优点，进行了组合优化。在烧结机和冷却机生产线上，分别配置一台烧结余热锅炉和冷却余热锅炉。在烧结机尾大烟道烟气高温段前设置一道阀门，高温烟气经过烧结余热锅炉充分换热后，由引风机送回大烟道前段，与低温烟气混合，经净化处理后排到大气中；冷却机烟气由高中温段引出，高温和低温废气管道合并一路进入冷却余热锅炉，热交换后的废气经过再循环技术送回冷却机，循环冷却。两台余热锅炉联合回收烧结烟气余热，产生的蒸汽用来驱动发电机组发电。

各种烧结余热回收技术各有利弊，随着烧结工序余热回收技术的不断研究和实践，各种余热回收技术也在不断进步，钢铁企业根据自身情况，采用合适的余热回收技术，可以最大效率的利用余热资源，提高资源利用率，减少能源浪费，给企业带来更好的经济和社会效益。

参考文献

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