360m2烧结烟道余热利用研究与实施

刁呈振

摘 要：宣钢3#360 m2烧结机环冷机已投运余热发电项目，但烧结大烟道末端高温烟气并未回收利用，大量300 ℃～400 ℃的高温烟气经过除尘脱硫后直接排放，造成能源浪费。该项目利用烧结机尾部大烟道的高温烟气，采用内置式余热锅炉进行余热回收，生产蒸汽并入发烧结电系统，从而提高发电负荷，实现烧结机烟道余热回收利用。

关键词：烧结大烟道；余热利用；锅炉

中图分类号：TK11 文献标志码：A

0 引言

根据宣钢3#360 m2烧结机烟道烟气参数和生产特点选用可靠性高的余热锅炉进行热量回收，研究论证烟道锅炉蒸汽并入环冷余热发电系统需要解决的技术问题，通过技术改造和系统优化实现烟道锅炉稳定的热量回收。

1 技术方案

1.1 烧结机机尾风箱温度介绍

将余热锅炉安装在烧结机大烟道尾部高温段，充分利用烧结机大烟道尾部高温烟气热量换热产生蒸汽，并入原有烧结环冷余热发电系统。3#360 m2烧结机机尾风箱温度见表1。

由表1可以看出，烟气在烧结机16#-20#风箱之间的温度为300 ℃～450 ℃，可利用效果最佳，此温度下可产生较高温度的蒸汽，因此采用余热锅炉产生蒸汽发电的方式进行热量回收。

1.2 烟道回收利用应满足的条件

（1）作为烧结工序的节能项目，必须以保证烧结的正常生产、检修为前提。在符合上述前提条件下，尽可能地减少热损失，以提高锅炉产能，获得最大的经济效益；

（2）对烧结机操作工艺不做任何改变，符合操作人员正常操作习惯；

（3）尽可能减少设备阻力损失，对烧结主抽风机能力不产生任何影响；

（4）在保证大烟道余热回收后烟气温度符合后续工艺要求的前提下，尽可能地提高锅炉产汽量；

（5）便于设备日常维护保养及检修更换，日常检修不影响烧结机正常生产。

1.3 烟道锅炉系统流程确定

根据烧结机结构及生产规律，综合各方面要求，余热锅炉采用内置式，余热回收装置各换热模块，内置于烧结机机尾大烟道，中压汽包布置于大烟道上层18.7 m平台上。余热回收装置所产过热蒸汽汇入环冷锅炉过热器前的饱和蒸汽母管，与环冷锅炉饱和蒸汽混合后，经环冷锅炉过热器过热后送至汽机做功发电；为确保系统安全，烧结机蒸汽汇入环冷锅炉过热器管道设置2路，一路直接汇入环冷锅炉过热器前饱和蒸汽母管，一路作为旁通汇入环冷锅炉出口过热蒸汽母管（出口主汽阀之后）。

1.4 采用热管式余热锅炉避免锅炉故障影响烧结主线生产

由于烟道余热锅炉安装在烧结烟道内部，如果采用传统换热模式，受热面一旦发生内部泄漏必将影响到烧结机生产，造成烧结停产。通过论证发现，热管式换热方式可以消除这样的安全隐患。

热管余热锅炉是由翅片管式过热器、热管蒸汽发生器、热管省煤器、汽包、设备间连接管路、供水系统及仪电控制系统等组成，其主要工艺流程如图1所示。

高温热废气为热管蒸汽发生器换热管束不断提供加热热源，换热管束内的软化水吸热汽化由蒸汽上升管引入汽包进行汽水分离，分离后的饱和水经液体回流管流入蒸汽发生器换热管束重新进行加热汽化，形成连续的产汽循环系统。

余热锅炉由众多热管组装而成，各热管之间相互独立，一根或几根热管损坏烟道内部发生爆管泄漏时，只能泄漏掉发生故障的热管内部的介质，不会造成大面积介质泄漏影响烧结主线生产。同时其他热管还能正常吸热放热，锅炉能正常生产。

1.5 烟道锅炉接入环冷余热发电系统的运行方案

1.5.1 烟道锅炉上水问题技术解决方案

烟道锅炉利用烧结机生产余热进行生产，环冷锅炉利用环冷机矿料余热进行生产，因此在启动时，热量先抵达烟道锅炉，需要在烧结机点火后对烟道锅炉进行上水，象从除盐水箱上水，开启除盐水泵后，环冷锅炉也会进入给水，冬季温度低，余热锅炉未到暖炉时机，给水进入环冷锅炉极易发生冻堵事故。

经过对工艺流程研究后，决定新增加一种上水方式，设置专门为烟道锅炉上水的管道，从除盐水泵到环冷锅炉水预热器之间的除盐水管道接引至烟道锅炉给水泵前，并设置相应的隔绝阀门，当温度较低时采用从除盐水管道只给烟道锅炉上水。其他季节可采用从除盐水箱上水，同时严密监视环冷锅炉汽包水位。

1.5.2 烟道锅炉单独运行时技术方案

烟道锅炉单独运行时，过热蒸汽经过环冷锅炉会造成大量热损失，且不能将环冷锅炉隔绝进行检修维护工作，通過技术改造使烟道锅炉过热蒸汽不经过环冷锅炉过热器直接引至环冷锅炉中压主蒸汽门后，这样避免了2台锅炉运行过程中相互影响。

2 实施效果

该项目实施投产以来，运行平稳，节能效益明显，自2018年1月～2018年12月一年间，累计运行7 973.5 h、蒸汽产量63 381 t，每月具体数据见表2。

项目的投产将余热利用技术转化到了烧结机大烟道上，烟道锅炉前烟气温度370 ℃，经过锅炉吸收热量后，烟气温度降为200 ℃，高温热量被充分吸收实现了烟道烟气中的能源由热能到电能的转换，该项目年新增发电量1 022万kW·h。

烧结废热的利用是冶金企业普遍面临的问题，也是节能降耗的有力举措，为宣钢节能发电创效工作增添了新的活力，使宣钢烧结余热回收率迈上一个新的台阶。

参考文献

[1]刘立新.马钢380 m2烧结机烟道余热利用实践[J].安徽冶金科技职业学院学报，2017（4）：26-27.

[2]王学敏.烧结大烟道余热利用节能实践[J].冶金动力，2017（4）：38-40.