烧结机大烟道外置式烟气余热回收工程实践

何 飞

（山东省冶金设计院股份有限公司，江苏 苏州 215600）

我国目前的烧结机在回收大烟道余热时，所采用的回收余热的锅炉主要为内置式，然而由于烧结系统无法实现对内置式系统的切出，因此难以对其进行检修，同时，由于锅炉布置在了大烟道内，因此会存在大量安全隐患，但是部分企业在大烟道内，采用此类方式回收利用烟气余热。国内已经有部分大型钢铁企业在回收余热时采用了外置式锅炉，通过对部分已经采用外置式锅炉来回收大烟道余热的厂家的调研得知，其蒸气产能平均值比其设计值更低，并且无法保持稳定的产量，同时由于余热锅炉是外置的，因此无法进行停炉检修，如果此类锅炉发生了故障，就会导致烧结机无法正常生产，对于目前出现的问题，本工程生产工艺和生产原理方面，通过与烧结机的结合，对目前烧结机在大烟道余热回收中，所应用的外置式锅炉系统进行了改进，并将其应用到了某大型钢铁企业中。

1 大烟道烧结机余热回收技术

1.1 内置式锅炉

在采用余热热管时所采用的内置式锅炉，是一种新兴的余热回收技术，由于大量杂质、有害气体、水分以及腐蚀物在烧结机烟道内的存在，大烟道内置式余热锅炉最大的弊端就是换热管束漏水无法检修，必须等到烧结机停产时才可以检修，并且锅炉内换热管束的压力非常高，本技术在烧结时直接将受热管布置到了锅炉的大烟道内，在进行换热的过程中对内部热管和外部汽水管道进行了应用，在烟道内布置了热管蒸发器，检修难度较大，不过目前大多数厂家已经在回收大烟道余热时应用了此类方式，此类技术在回收余热时，得到了比外置式锅炉更加普遍的应用。

1.2 外置式余热锅炉

在进行烧结的过程中，只有部分尾部风箱内会存在较高的温度，通常来说，只需要将温度较高的烟气，从烧结机尾部的3～5个风箱内，向同一取风管道内引入即可，在烟道上通过对单个取风管道的引出，能够由取风管道线输送到沉降室中进行除尘处理，然后用于外置式锅炉内部进行余热换热，高温烟气在经过锅炉的余热换热后，会再次向大烟道前半部分输送，余热回收阶段所应用的外置式烧结机中，并没有对增压风机进行设置。此类方式不仅减少了引风机所需消耗的电能，并且由于外置式锅炉在整个余热回收阶段的阻力低于600Pa，因此，无需对引风机进行设置，避免了磨损引风机，此类方式被应用到了大部分工程中[1]。

在余热回收阶段所应用的另一种外置方式，与其基本有着一致的流程，区别在于在进行余热回收时，将引风机增设到了外置式锅炉出口处，却没有将大阀门设备安装于大烟道上，在锅炉中应用此类方案控制余热烟气量时，需要结合运行阶段的烧结机工况，由于采用了串联的方式运行引风机和主抽风机，因此烧结系统和余热系统的运行无法独自进行，并且需要更高水平的系统控制技术。

1.3 两种余热回收方式存在的问题

在实际进行余热回收时，所应用的这两种外置式方案，有两个最为主要的问题：1.蒸汽产能平均值无法达到设计产能值，在余热回收阶段所应用的部分外置式锅炉，无法达到额定产能，部分甚至仅达到了1/2的设计产能同时，由于漏风的烧结系统会影响烧结和烧结生产的进行，进而导致余热锅炉一直无法运行；2.大烟道外置式余热锅炉最大的优势就是通过烟气阀门切断，保证余热锅炉出故障不影响烧结生产。

表1 两种方案各指标对比

2 工程实例

2.1 设计工艺流程

某钢铁厂在结合以上问题后，在大烟道余热回收阶段，提出了具有实用性、创新性的一种新兴的烧结大烟道外置式余热锅炉系统。从工艺和原理方面，通过与烧结生产的结合，决定采用多点式进行取烟，各支路上所设置的开度阀门为可调节型的，此类方式能够从温度和烟气量方面，有效的对进口处的烟气进行调节和控制，并且不会对正常烧结造成影响[2]。

（1）该新型的具有实用性的技术方案主要是为了实现以下目的：利用一种外置式余热锅炉。

来回收利用大烟道余热，其具有以下特征：在大烟道所连接的烧结机风箱内，为了取烟接出不少于两路的支管，用于取烟的所有支管，都在同一取烟管中进行了汇集，并在余热回收阶段，在锅炉进风口汇集了所有取烟支管的总管。

（2）锅炉在余热回收阶段的出风口，需要与回烟总管中的其中一管的一端相连，另一端需要分出两路支管用于回烟，用于回烟的两路支管的另一端，需要与大烟道再次连接。

（3）在大烟道余热回收阶段，将用于取烟和回烟的支管和总管，设置到了锅炉外侧.

在取烟时所采用的新型多点式方案，与目前回收大烟道余热时所采用的各类方式都不一样。并且在所有用于取烟和回烟的支管和总管上，对用于调节的开度阀门进行了设置，此类方式能够从温度和烟量方面，有效的对进口烟气进行调节和控制，并且不会对正常烧结造成影响。出于实用性和创新性的目的，两路回烟支管上对可调式开度阀门进行了单独的设置，以此来对大烟道风量进行平衡。该锅炉所吸收的高温烟气余热来自于4～5个烧结机末端的风箱中，烟气在风箱内的温度为350℃～400℃。烟气余热在锅炉出口处能够降低为150℃～180℃，能够对大烟道烟气余热进行有效的利用。

大部分钢铁企业在大烟道余热回收阶段所采用的余热锅炉，蒸汽产能平均值无法与所设计的产能值相符，其主要是由于在烧结大烟道余热回收阶段，进入锅炉中的烟气存在不稳定的温度，通常不到280℃，为了实现对这以问题的解决，本工程在余热锅炉中应用了改进设计后的取烟口，由于目前在大烟道余热回收阶段所应用的余热锅炉，通常将锅炉一端的取风口设置到了烧结机末端，在设计的过程中，通过烧结工艺以及以往在大烟道余热回收阶段，所设计的外置式锅炉的经验得知，取风口过于单一更易导致大量抽取外界冷风，进而导致烟气温度平均值在余热锅炉进口处，出现过低的情况，无法在机尾抽取到高温眼球，本工程在余热回收阶段改进了外置式锅炉，并对取风口进行了重新设计，采用了多点取风法。将小阀门设置到了各取风口，能够自由调节各阀门开度，如此，能够通过与烧结终点或变化的烧结工艺的结合，对小阀门开度进行改变，进而从烟气和烟气温度方面，对各位置的取风道进行调节[3]。

在余热回收阶段将引风机设置到了锅炉出口处，以此来结合实际的烧结生产情况，对所引入的风量进行调节，例如，如果大烟道温度并不高时，从频率方面通过对引风机的调低，能够使余热回收阶段的锅炉减少所吸入的风量，相反的，通过对频率的调高，能够使引风量得到增加，在进行实际生产时，引入引风机后，为生产阶段对烧结机的调整增加了一种新的方式。

2.2 对比锅炉停炉前后余热数据

2015年6月正式在余热回收阶段使用该锅炉，通过统计分析6月份的生产数据能够得知，在该月进行生产时，进出口平均烟气值分别为321.2℃、171℃，锅炉在烟气余热回收阶段的进出口温度差为150.2℃，锅炉给水和汽包补水的温度分别为16.7℃、139.3℃，过热蒸汽的平均温度为260℃，蒸汽压力和平均流量为1.0Mpa、12.4t/h，通过对相关表格的查询，能够得知，过热蒸汽在该条件下的焓值为2964.8 kJ/kg。

蒸汽吸热的平均值为：

根据上式能够得知，由于受到管道散热以及锅炉利用率等的影响，在进行实际生产时，蒸汽相比最初所设计的锅炉，能够带走低12.5℃左右的大烟道热量，也能够以此来判断前期是否对锅炉进行了正确的设计和计算。

根据两天数据的平均值能够得知，停机前后的余热锅炉所吸收的大烟道烟气温度平均值相差11.95℃，由于烟气存在着负压变化等影响因素，因此，根据相应的公式能够得知，大烟道热量的实际变化值，与实际运行阶段锅炉所吸收的热量值，没有太大差异[4]。

由于在余热回收阶段没有应用外置式锅炉之前，在大烟道温度过高的情况下，为了避免高温对后续除尘脱硫的影响，就需要通过对野风的吸入，来实现对大烟道温度的降低，在投入使用余热锅炉后，能够对大烟道温度进行降低，不再需要吸入野风来降低大烟道温度，使主抽风机所受到的负载得到了降低。

在余热锅炉运行过程中，大烟道烟气平均温度都超过了130℃，使烧结机尾的烟气温度满足了除尘以及脱硫操作。

3 结语

（1）在烟道内布置了热管蒸发器，检修难度较大，不过目前大多数厂家已经在回收大烟道余热时应用了此类方式，此类技术在回收余热时，得到了比外置式锅炉更加普遍的应用。

（2）外置式锅炉在整个余热回收阶段的阻力低于600Pa，因此，主抽风机能够克服整个系统阻力，无需对引风机进行设置，避免了磨损引风机，此类方式被应用到了大部分工程中。

（3）采用多点式进行取烟，各支路上所设置的开度阀门为可调节型的，此类方式能够从温度和烟气量方面，有效的对进口处的烟气进行调节和控制，并且不会对正常烧结造成影响。

（4）在进行实际生产时，引入引风机后，为生产阶段对烧结机的调整增加了一种新的方式。

（5）在对改进后的余热锅炉进行使用的过程中，大烟道烟气平均温度都超过了130℃，使烧结机尾的烟气温度满足了除尘以及脱硫操作。