烧结冷却机余热发电技术

陈伟

摘 要：分析当前我国烧结环冷的烟气余热利用问题，根据我国现阶段建设节约型社会的迫切要求，余热利用和热电联产被作为重点节能工程提出，天津华能通过技术改造，成功解决烟气污染问题，利用余热生产饱和蒸汽，供生产生活使用，具有非常现实的意义。

关键词：烟气；高温；翅片管蒸发器；蒸汽； 过热器；布袋除尘器；热管蒸发器

钢铁生产过程中，烧结工序的能耗约占总能耗的10%，仅次于炼铁工序，位居第二。在烧结工序总能耗中，有近50%的热能以烧结烟气和冷却机废气的显热形式排入大氣。烧结冷却机余热的回收，是通过回收烧结机尾落矿风箱及烧结冷却机密闭段的烟气加热余热锅炉来回收低品位余热能源，结合低温余热发电技术，用余热锅炉的过热蒸汽来推动低参数汽轮发电机组做功发电的最新成套节能技术。

由冷却机一段风箱排出烟气（300～450℃）拟进行余热发电， 2段和3段排出烟气温度（100℃及以下）较低，经性价比计算，回收价值较低，同时考虑矿料的最终冷却效果，不考虑回收，只考虑利用一段风箱范围内的高温烟气进行余热回收。配置一条循环风余热锅炉系统。

从简单的工艺流程图可以看出：

在烧结环冷机一段风箱和二段风箱之间设置隔板，将两端烟气隔开。在一段风箱原有烟囱顶部加装烟道碟阀并在烟囱上开孔，设置一个引出烟道，并加设烟气蝶阀，引出的高温烟气首先进入撞击式除尘器进行粗除尘，然后高温烟气进入余热锅炉，烟气降温到160℃进入新增加的循环风机。同时在进入循环风机前的烟道上设计一个混风阀补冷风。需要发电时，关闭烟囱顶部烟道阀，打开引出烟道蝶阀，开动引风机，烟气由上部进入余热回收系统的温度为300-450℃，烟气从余热回收系统上部进入，经换热器将温度降到160℃左右，经引风机鼓入原有冷却风系统，达到循环风利用的目的，同时余热锅炉产生的230℃的过热蒸汽去汽轮机发电。

主要设备及技术特点

一、撞击式除尘器

从烟道过来的含尘气体流过扩大的截面流速降低，并与撞击式除尘器内部挡板相撞，颗粒大的固体沉降下来，并通过撞击式除尘器下部的卸灰阀排走。撞击式除尘器可以有效捕捉>50um经的颗粒物，除尘效率只能达到50—60%。

1.结构简单，布局合理。采用挡板式，即烟气与挡板相撞，使烟气内部比较大的颗粒物减少动能，从而颗粒物落入下部灰斗最终通过卸灰阀排走。

2.挡板采用耐磨处理，提高使用寿命。撞击式除尘器内部挡板和烟气接触的部分附着一层耐磨铸铁，可以有效减少挡板的磨损，增加除尘器的使用寿命。

3.灰斗设计成大角度，角度一般≥60°，这样不易积灰，且清灰方便，设备长时间稳定运行。

4.制造、维护和检修费用低，使用安全、稳定可靠、寿命长。撞击式除尘器是初步的粗除尘，可以将烟气中的比较大的颗粒物清除掉，有效保护后面余热锅炉的换热面免受损伤，起到保护余热锅炉的目的，大大延长了余热锅炉的使用寿命的目的。

二、余热锅炉

烟气通过烟气进口进入余热锅炉，一次通过过热器、蒸发器、省煤器烟气温度降温到160℃去循环风机，余热锅炉靠自然循环产生汽水混合物，在汽包内产生饱和蒸汽进入过热器，在过热器内部过热后送入外部发电系统。

1.组成

余热锅炉由换热主体和旁置的汽包组成，又分过热段、蒸汽段、省煤段。

2.特点

（1）结构紧凑，布局合理，外型大多采用方箱型结构锅筒式布置。

（2）换热效率高，运行可靠稳定

换热元件采用无缝管+铝翅片即翅片管：①结构简单，传热时没有额外的能量损耗，等温性良好传热效率高；②翅片根部与管子形成弧切、翅片表面光滑，彻底消除了其他形式翅片管由于翅片根部折叠不平易产生的积灰、堵灰、结渣现象；③单根可以拆卸更换，维护检修方便；④受热面密排布置，含尘烟气上进下出，烟气以横向冲刷为主，传热效果好。

（3）清灰方便

在设备箱体下午设置清灰装置，通过下部的灰斗把余热锅炉内部的灰收集在灰斗中，通过下部的卸灰装置定期将灰排走。

（4）镍基钎焊翅片管

翅片管采用镍基钎焊翅片管技术，它是我公司1998年引进的美国技术，它是一种新型翅片管焊接工艺，由绕片——喷粉——高温烧结等十余道工序组成。该工艺为碳钢管表面在高温真空状态下使合金镀层渗入碳钢基体将翅片与基管焊接在一起，形成冶金连接。管片焊着率100%，接触热阻接近零。在翅片管表面烧结一层0.05mm左右致密、光滑的合金保护层，使普通碳钢材料具有不锈钢的性能，其表面硬度高，能在高温、高流速和腐蚀性介质的冲刷下工作，耐低温酸露点腐蚀，表面光滑可减缓积灰。采用该技术的余热锅炉，其使用寿命较普通翅片管余热锅炉提高了2～3倍。

三、结语

1.结机余热回收对钢铁企业实现节能环保，降低烧结生产成本和工序能耗有着重要意义。是烧结实现循环经济的重要途径和发展趋势。利用烧结余热进行发电具有可观的经济效益和社会效益。

2.目前国内烧结冷却机余热发电还在不断改进和升级当中，相信未来烧结余热发电能够实现我国低碳环保的目标。

参考文献：

[1]中国钢铁工业协会编，中国钢铁工业年鉴 [M] 北京冶金工业出版社 2013.

[2]王兴连，我过烧结装备技术发展现状及指标分析[J] 冶金管理 2011.

[3]胡长庆，师学峰，张玉柱等 烧结余热回收发电关键技术[J] 钢铁 2011.

[4]刘靑翠，低温余热发电系统的特点[J] 科技信息 2012.