摘要:

鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工序的能耗僅次于煉鐵工序，一般為鋼鐵企業(yè)總能耗的10％～20％。我國燒結(jié)工序的能耗與先進國家相比有較大差距，每噸燒結(jié)礦的平均能耗要高20kgce。在燒結(jié)工序總能耗中，有近50％的熱能以燒結(jié)機煙氣和冷卻機廢氣的顯熱形式排入大氣，即浪費了熱能又污染了環(huán)境。據(jù)日本某鋼鐵廠熱平衡測試數(shù)據(jù)表明，燒結(jié)機的熱收入中燒結(jié)礦顯熱占28.2%、廢氣顯熱占31.8%?？梢?，燒結(jié)廠余熱回收的重點為燒結(jié)廢(煙)氣余熱和燒結(jié)礦(產(chǎn)品)顯熱回收。燒結(jié)余熱也是目前我國低溫余熱資源應(yīng)用的重點。
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一、燒結(jié)余熱利用方式與現(xiàn)狀

燒結(jié)余熱主要利用方式有（1）在點火前對燒結(jié)料層進行預熱；（2）送到點火器，進行熱風點火；（3）實行熱風燒結(jié)，回收燒結(jié)過程的熱量和成品礦顯熱，降低燒結(jié)能耗；（4）利用余熱鍋爐回收燒結(jié)或冷卻熱廢風，所產(chǎn)蒸汽用于預熱燒結(jié)混合料或生活取暖等，或者進行蒸汽升值發(fā)電。
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目前，我國大型燒結(jié)廠普遍采用了余熱回收利用裝置，但多數(shù)中、小燒結(jié)廠的余熱仍未得到有效利用。國內(nèi)重點大中型企業(yè)，鋼鐵協(xié)會會員單位在2006年鋼鐵協(xié)會調(diào)研時，只有不到三分之一的燒結(jié)機配備了燒結(jié)余熱利用設(shè)備，大部分是蒸汽回收并入全廠動力蒸汽管網(wǎng)，很少利用余熱發(fā)電的。近年來，隨著低溫煙氣余熱鍋爐技術(shù)和低參數(shù)補汽式汽輪機技術(shù)的發(fā)展，使低溫煙氣余熱發(fā)電成為可能。
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二、燒結(jié)余熱利用與發(fā)電技術(shù)

目前我國燒結(jié)余熱利用的重點和難點在于：由于存在漏風率高導致廢氣溫度降低，又要保證進入除塵器前廢氣溫度在露點以上等原因，回收利用燒結(jié)余熱較困難。因此，如何降低漏風率以提高燒結(jié)機煙氣溫度，以及在保證燒結(jié)廢氣除塵所需溫度條件下，實現(xiàn)燒結(jié)機尾部高溫段廢氣顯熱回收？燒結(jié)余熱蒸汽發(fā)電核心技術(shù)的消化吸收和本土化，是燒結(jié)余熱回收的重點。如開發(fā)此技術(shù)將燒結(jié)礦余熱充分利用，則鋼鐵行業(yè)年可節(jié)約能源約900萬噸標準煤。燒結(jié)余熱發(fā)電是利用低溫余熱的一個有效途徑，但目前來說應(yīng)用很少，且存在一些問題，在運行過程中，由于燒結(jié)機和環(huán)冷機工況發(fā)生變化時，余熱回收系統(tǒng)的工作參數(shù)也將隨之變動，輸出的蒸汽壓力、溫度、流量也將發(fā)生變化，從而影響發(fā)電機組的運行效率。所以在燒結(jié)機冷卻機廢氣顯熱回收總體方案設(shè)計與系統(tǒng)集成技術(shù)中，重點是開發(fā)余熱發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行調(diào)控技術(shù)。帶冷機余熱回收方案見下表：

從燒結(jié)機尾部風箱排出的廢氣,溫度可達300度左右,從燒結(jié)機卸下的熱燒結(jié)礦溫度一般在600—750度之間,當熱燒結(jié)礦在在冷卻機的前段用空氣冷卻時,也可產(chǎn)生300度以上的熱廢氣,這兩部分熱廢氣所含的熱量大約相當于每噸燒結(jié)礦0.4—0.5GJ,占整個燒結(jié)礦熱能消耗的23--28%,是燒結(jié)工藝中一項較大的余熱資源,在日本已經(jīng)對這部分余熱資源通過安裝粗除塵器和余熱鍋爐發(fā)生蒸汽進行了較充分的利用, ,日本有8臺燒結(jié)機回收這部分余熱,回收熱量達每噸燒結(jié)礦105MJ,相當于3.6公斤標準煤。和歌山等廠回收的蒸汽為每噸燒結(jié)礦約20公斤。見下表：日本燒結(jié)廢氣余熱回收設(shè)備操作指標。

廠??? 名	?	和歌山NO.5	小倉NO.3	鹿島NO.2
投產(chǎn)年月	?	1981.9	1981.10	1981.12
燒結(jié)礦產(chǎn)量	T/D	3648	4916	10013
燒結(jié)礦焦耗	KG/T	49.9	42.7	44.7
鍋爐入口廢氣溫度	?	296	328	186
鍋爐出口廢氣溫度	?	207	216	162
回收蒸汽	T/H	3.5	4.2	1.5
回收蒸汽	T/噸	21.4	18.7	3.6

日本采用鼓風環(huán)冷方式冷卻燒結(jié)礦,冷卻機料層厚度800--1600MM,環(huán)冷機出來的廢氣溫度為250--450度,各大鋼鐵公司都有燒結(jié)礦余熱利用技術(shù):
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(1)新日鐵,1979年在入幡廠建成世界上第一臺燒結(jié)礦低溫余熱透平,發(fā)電能力5700千瓦該裝置是利用鼓風環(huán)冷機的300--400度的廢氣(35萬標立米/時)獲得250度的熱水(約140噸/時),用它驅(qū)動透平發(fā)電。排出的蒸汽經(jīng)汽水分離后,蒸汽(壓力0.596MPA,25.6噸/時)進入閃蒸透平的第一級,熱水經(jīng)逐段閃蒸(降壓蒸發(fā))后,順序進入透平的后三段,透平共有6級。
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熱水透平的效率雖然比蒸汽透平低，但是熱水的回收率高，回此這種熱水發(fā)電方式對大量的中低溫余熱源來說，還是很有前途的。另外，該系統(tǒng)是用水作工質(zhì)，其成本比有機工質(zhì)便宜得多，為了進一步提高效率，可采用蒸汽－－熱水混合噴射透平，也可考慮與熱水供應(yīng)系統(tǒng)結(jié)合，組成復合系統(tǒng)。