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萊鋼燒結(jié)機(jī)廢氣余熱回收利用實(shí)踐

文檔作者：趙紅光胡守忠毛友莊文檔來(lái)源：萊蕪鋼鐵股份有限公司燒結(jié)廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月12日
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第31 卷第4 期
2009 年8 月
山東冶金
Shandong Metallurgy
Vol.31 No.4
August 2009
燒結(jié)是鋼鐵企業(yè)第二耗能大戶，加強(qiáng)能源管理，
減少能源消耗具有重要意義。在燒結(jié)生產(chǎn)中，大量
的燒結(jié)礦冷卻廢氣（150～350 ℃）具有較高的回收
利用價(jià)值。燒結(jié)礦余熱僅利用在燒結(jié)機(jī)機(jī)頭保溫
段，其余被排放到大氣中，造成能源的大量浪費(fèi)。萊
鋼燒結(jié)廠采用余熱回收裝置，回收燒結(jié)礦冷卻過(guò)程
高溫段產(chǎn)生的廢氣余熱資源，不僅有易于設(shè)備布置，
對(duì)燒結(jié)工藝過(guò)程影響較小，運(yùn)行可靠性較高，而且所
產(chǎn)生的蒸汽可以方便、高效地回收，用于燒結(jié)礦的配
料工藝過(guò)程。另外，通過(guò)熱風(fēng)罩將中溫段廢氣余熱
引入燒結(jié)料面，推行熱風(fēng)燒結(jié)技術(shù)，顯著改善了燒結(jié)
機(jī)的運(yùn)行條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
1 燒結(jié)余熱特點(diǎn)
燒結(jié)工序的能耗約占冶金總能耗的12%，其排
放的余熱約占總能耗熱能的49%。回收和利用這些
余熱，顯然極為重要。在燒結(jié)工序內(nèi)，廢氣溫度從
450 ℃逐漸降低到150 ℃以下，高溫部分溫度在
300～450 ℃，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，這部分廢氣占整個(gè)廢
氣量的30%～40%；低于300 ℃的廢氣量占所有冷
卻廢氣量的60%以上。
回收余熱主要在成品顯熱及冷卻機(jī)的排氣顯熱
2 個(gè)方面。燒結(jié)生產(chǎn)時(shí)，在燒結(jié)機(jī)尾部及溜槽部分，
燒結(jié)礦熱料溫度可達(dá)700～800 ℃，除熱廢氣外，熱
量還以輻射形式向外界散發(fā)。這部分高品位熱量主
要通過(guò)余熱鍋爐回收。熱管技術(shù)目前主要應(yīng)用在冷
卻機(jī)廢氣的余熱回收。
熱燒結(jié)礦從燒結(jié)機(jī)尾部落下經(jīng)過(guò)單輥破碎振動(dòng)
篩篩分后，落到冷卻機(jī)上，冷卻機(jī)上布置有數(shù)個(gè)冷卻
風(fēng)罩，風(fēng)罩內(nèi)裝有鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)在礦料層底部鼓
風(fēng)，通過(guò)礦層后進(jìn)入風(fēng)罩排空。風(fēng)溫在第1 段內(nèi)一
般可達(dá)250～400 ℃，風(fēng)罩內(nèi)風(fēng)溫約為200 ℃。
2 余熱回收裝置設(shè)計(jì)
2.1 設(shè)計(jì)條件
3×265 m2燒結(jié)機(jī)的型式為帶式燒結(jié)機(jī)，有效燒
結(jié)面積265 m2，根據(jù)高爐需要生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦。
燒結(jié)機(jī)的工藝參數(shù)為：機(jī)速1.8～2.0 m/min，料層厚
度750 mm，作業(yè)率98.5%，利用系數(shù)1.2 t（/ m2·h），每
臺(tái)燒結(jié)機(jī)月產(chǎn)燒結(jié)礦22 萬(wàn)t。
與燒結(jié)機(jī)配套的冷卻設(shè)備為280 m2的鼓風(fēng)環(huán)冷
機(jī)，從燒結(jié)機(jī)產(chǎn)出的熱燒結(jié)礦經(jīng)單輥破碎、溜槽進(jìn)入
環(huán)冷機(jī)。常溫的空氣在風(fēng)機(jī)的作用下自下而上通過(guò)
環(huán)冷機(jī)燒結(jié)料層，成為燒結(jié)環(huán)冷機(jī)的熱廢氣，然后經(jīng)
帶冷機(jī)靜電除塵器凈化后排放到大氣中。同時(shí)，燒
結(jié)礦在環(huán)冷機(jī)上被冷卻至80～120 ℃，經(jīng)皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)
供應(yīng)高爐冶煉。
根據(jù)設(shè)計(jì)資料及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，280 m2環(huán)冷機(jī)排出
的廢氣總量大約為32×104 m3/h，其中高溫段的廢氣
出口溫度約為350～450 ℃，含塵量75 g/m3。從余熱
利用的角度看，廢氣具有流量大、品位低、含塵高量
的特點(diǎn)。
2.2 余熱回收系統(tǒng)
根據(jù)265 m2環(huán)冷機(jī)余熱分布特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的余熱
產(chǎn)汽系統(tǒng)為：除鹽水經(jīng)過(guò)除氧器除氧，產(chǎn)生104 ℃熱
水，通過(guò)鍋爐給水泵加壓，熱水進(jìn)入預(yù)熱器，利用環(huán)
冷機(jī)上1#風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)冷卻燒結(jié)礦產(chǎn)生的熱廢氣（1#風(fēng)
機(jī)距離燒結(jié)機(jī)單輥破碎機(jī)溜槽下料口最近，燒結(jié)礦
溫度高，煙氣溫度高）加熱除鹽水，進(jìn)入汽包的除鹽
水通過(guò)汽包下降管進(jìn)入熱管蒸汽發(fā)生器。此處，來(lái)
自環(huán)冷機(jī)1#風(fēng)機(jī)的大約350 ℃高溫?zé)煔鈾M向流經(jīng)熱
管受熱段，將熱管的受熱段置于熱流體風(fēng)道內(nèi)，熱管
元件的放熱段插在水—汽系統(tǒng)內(nèi)。由于熱管的存
在，使得該水—汽系統(tǒng)的受熱及放熱循環(huán)，完全和熱
源分離而獨(dú)立存在于熱流體的風(fēng)道之外，水—汽系
摘要：萊鋼3×265 m2燒結(jié)機(jī)成功設(shè)計(jì)安裝以熱管為主要傳熱元件的余熱回收裝置，將環(huán)冷高溫段廢氣轉(zhuǎn)化為熱蒸汽并
應(yīng)用于生產(chǎn)和生活；中溫段熱廢氣通過(guò)熱風(fēng)罩引入燒結(jié)料面，采用環(huán)冷機(jī)安裝平料器、改進(jìn)密封方式、改造燒結(jié)機(jī)布料系
統(tǒng)、優(yōu)化工藝操作參數(shù)以改善料層透氣性等一系列措施，充分利用燒結(jié)礦顯熱資源實(shí)現(xiàn)了熱風(fēng)燒結(jié)。廢氣余熱的回收利
用，大大降低了燒結(jié)工序能耗，減少了熱源排放，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益顯著。
關(guān)鍵詞：燒結(jié)機(jī)；余熱回收；熱風(fēng)燒結(jié)；廢氣
中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004-4620（2009）04-0012-03
收稿日期：2009-02-04
作者簡(jiǎn)介：趙紅光，男，1959年生，1981年畢業(yè)于東北大學(xué)煉鐵專業(yè)。
現(xiàn)為萊鋼燒結(jié)廠廠長(zhǎng)，高級(jí)工程師，從事燒結(jié)生產(chǎn)技術(shù)管理工作。
萊鋼燒結(jié)機(jī)廢氣余熱回收利用實(shí)踐
趙紅光，胡守忠，毛友莊
（萊蕪鋼鐵股份有限公司燒結(jié)廠，山東萊蕪271104）
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節(jié)能減排
12
統(tǒng)不受熱流體的直接沖刷。熱流體的熱量由熱管傳
給水套管內(nèi)的飽和水（飽和水由下降管輸入），并使
其汽化，所產(chǎn)生的汽水混合物經(jīng)上升管到達(dá)汽包，經(jīng)
集中分離以后再經(jīng)蒸汽主控閥輸出。汽包內(nèi)的除氧
水由104 ℃經(jīng)水預(yù)熱器加熱至154 ℃后供給。這樣
由于熱管不斷將熱量輸入水管套，通過(guò)外部汽—水
管道的上升及下降管道完成基本的汽—水循環(huán)，達(dá)
到吸收廢氣高溫，并轉(zhuǎn)化為蒸汽的目的。如此反復(fù)
循環(huán)，將煙氣熱量傳入水介質(zhì)產(chǎn)生飽和蒸汽。飽和
蒸汽從汽包出口管道進(jìn)入過(guò)熱器，成為258 ℃的過(guò)
熱蒸汽。過(guò)熱蒸汽經(jīng)分汽包分配，一部分通過(guò)減壓
閥減壓至0.8 MPa，進(jìn)入廠內(nèi)蒸汽管網(wǎng)主管道，供生
產(chǎn)與生活使用；另一部分設(shè)計(jì)壓力約在1.3 MPa 對(duì)外
供汽。煙氣經(jīng)過(guò)過(guò)熱器、熱管蒸汽發(fā)生器利用后，通
過(guò)煙囪排入大氣。
熱管蒸汽發(fā)生器基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。余熱回收裝
置系統(tǒng)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2。
環(huán)冷機(jī)運(yùn)行方向
熱管
水套管
汽包
上升管
下降管
圖1 熱管蒸汽發(fā)生器基本結(jié)構(gòu)
圖2 余熱回收裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)
除氧器
除鹽水
除鹽水
除鹽水
工業(yè)新水
除鹽除鹽水
水箱
水泵
除鹽水
鍋爐
水泵
除鹽水
回水
水預(yù)
熱器
除鹽水
汽包
自環(huán)冷機(jī)下部270 ℃
高溫?zé)煔猓?#、3#風(fēng)機(jī)）
下降管除鹽水
上升管汽
水混合物
飽和蒸汽
過(guò)熱器
過(guò)熱蒸汽
高溫?zé)煔?
蒸汽發(fā)生器
煙囪（對(duì)空排放）
減壓閥
過(guò)熱蒸汽
過(guò)熱蒸汽
廠內(nèi)管網(wǎng)
分汽包
對(duì)外供汽接點(diǎn)
燒結(jié)機(jī)保溫段
自環(huán)冷機(jī)4#風(fēng)熱風(fēng)管道
機(jī)高溫?zé)煔?
自環(huán)冷機(jī)1#風(fēng)
機(jī)高溫?zé)煔?
減壓閥
冷卻機(jī)余熱回收裝置將鼓風(fēng)環(huán)式冷卻機(jī)門型罩
上的2 個(gè)排氣筒抽出的廢氣，經(jīng)除塵器凈化后進(jìn)入
余熱回收裝置進(jìn)行熱交換，回收裝置排出150～
200 ℃廢氣，在雙吸后彎型循環(huán)風(fēng)機(jī)（配2 750 kW 電
機(jī)）的作用下，進(jìn)入冷卻機(jī)風(fēng)箱。廢氣循環(huán)利用，有
利于提高回收區(qū)域的廢氣溫度，保持較高的熱回收
效率。抽出的廢氣量可由遠(yuǎn)距離手動(dòng)操作循環(huán)風(fēng)機(jī)
閥門進(jìn)行調(diào)整。此外，本裝置還設(shè)有后彎型常溫風(fēng)
機(jī)，風(fēng)量40×l04 m3/h、壓力4.12 kPa。其作用是，余
熱回收裝置正常生產(chǎn)時(shí)，補(bǔ)充廢氣回收區(qū)域的漏風(fēng)
量，以及余熱回收裝置停機(jī)而燒結(jié)機(jī)仍在生產(chǎn)運(yùn)行，
打開(kāi)冷卻機(jī)余熱回收區(qū)上排氣筒的蝶閥，啟用該風(fēng)
機(jī)以保證冷卻機(jī)的正常生產(chǎn)并使其卸出的冷燒結(jié)礦
＜150 ℃。余熱回收裝置采用無(wú)反力型伸縮管，結(jié)
構(gòu)簡(jiǎn)化，投資節(jié)省。全部管道、除塵器、回收裝置均
有保溫設(shè)施，循環(huán)風(fēng)機(jī)設(shè)有隔音層，熱回收效率高，
每噸燒結(jié)礦可回收蒸汽35～40 kg。
3 熱風(fēng)燒結(jié)工藝實(shí)踐
3.1 熱風(fēng)燒結(jié)可行性分析
熱風(fēng)燒結(jié)使燒結(jié)料層上層溫度升高，降低了上、
下部料層的溫差，有利于減輕因上、下層溫差大引起
的燒結(jié)礦質(zhì)量不均勻，減少了形成脆性、薄壁、大孔
結(jié)構(gòu)的可能性，提高了燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度。由于環(huán)冷
機(jī)燒結(jié)礦冷卻風(fēng)風(fēng)溫在第1 段（高溫段）內(nèi)較高
（250～400 ℃），單位體積內(nèi)氧含量偏低，對(duì)燒結(jié)料
面質(zhì)量影響較大，燒結(jié)礦脆性增大，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度降低。
生產(chǎn)實(shí)踐證明，應(yīng)用高溫段進(jìn)行熱風(fēng)燒結(jié)時(shí)，只有調(diào)
整熱風(fēng)量，才能保證燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度等指標(biāo)，為此，
應(yīng)用第2 段（中溫段），其熱風(fēng)溫度在200 ℃左右，對(duì)
燒結(jié)礦強(qiáng)度，成結(jié)率等較有利。
3.2 熱風(fēng)燒結(jié)技術(shù)應(yīng)用
1）在環(huán)冷機(jī)2#鼓風(fēng)機(jī)上方安裝熱風(fēng)收集罩及其
支架，通過(guò)安裝保溫材料的熱風(fēng)管道與裝在點(diǎn)火器
后面的熱風(fēng)罩相連接，實(shí)現(xiàn)熱氣流順利流向燒結(jié)機(jī)
熱風(fēng)罩內(nèi)。
2）安裝平料器和改進(jìn)密封方式。由于熱礦流槽
向環(huán)冷機(jī)上卸料不均勻，環(huán)冷機(jī)上布料高低不平，呈
“W”形狀，造成供給熱風(fēng)管道的熱風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)溫不
穩(wěn)定，影響熱風(fēng)燒結(jié)的熱工制度和效果，影響燒結(jié)礦
的強(qiáng)度和冶金性能。為此，在環(huán)冷機(jī)上安裝平料器，
合理調(diào)整環(huán)冷機(jī)機(jī)速，改進(jìn)密封方式，盡可能使環(huán)冷
機(jī)上物料布料均勻和透氣性良好，確保供給溫度和
風(fēng)量均勻、穩(wěn)定、連續(xù)而足夠的熱風(fēng)。
3）布料系統(tǒng)改造。為了確保熱風(fēng)燒結(jié)的熱量在
燒結(jié)料層橫向和高度方向分布均勻，必須對(duì)布料系
統(tǒng)進(jìn)行改造。利用檢修機(jī)會(huì)，將擺式漏斗改為倒圓
錐狀，消除粘料現(xiàn)象；在漏斗進(jìn)料口安裝迎料板，角
度可調(diào)，改變物料落點(diǎn)；在多輥布料器上方安裝方形
的導(dǎo)料板，控制下料量，確保下料均勻；在臺(tái)車料面
安裝平料器和壓料裝置，增加配重，料面趨于平整，
減輕邊緣效應(yīng)。通過(guò)布料系統(tǒng)的成功改造，燒結(jié)過(guò)
趙紅光等萊鋼燒結(jié)機(jī)廢氣余熱回收利用實(shí)踐2009年第4期
13
2009年8月山東冶金第31卷
Practice of Waste Gas Heat Recovery from Sintering Machine in Laiwu Steel
ZHAO Hong-guang, HU Shou-zhong, MAO You-zhuang
（The Sintering Plant of Laiwu Iron and Steel Co., Ltd, Laiwu 271104, China）
Abstract: Laiwu Steel’s 3×265 m2 sintering machine successfully designed and installed the waste heat recovery device of heat pipe
heat transfer as the main components, make high temperature above the ring of cold gas into hot steam and applied to production and
living; Paragraph in the hot exhaust gas temperature through hot air cover to sintered surface, through adopting a series of measures
such as installing cold ring-ping feeder, improving the sealing means, transforming distributing system and optimizing process operating
parameters for ameliorating the permeability of sinter bed, sinter take full use of resources to achieve a sensible heat of hot air sintering.
The waste heat recovery greatly reduced the energy consumption of sintering process and heat emissions. Then economic benefits
and environmental benefits were significant.
Key words: sintering machine; waste heat recovery; hot air sintering; exhaust gas
程氧分壓狀況得以改善，實(shí)現(xiàn)了熱風(fēng)燒結(jié)的熱量沿
料層高度和橫向、縱向的均勻分布。
4）改善料層透氣性。由于熱風(fēng)燒結(jié)的熱廢氣溫
度較高，提高表層料的燒結(jié)料溫和燒結(jié)溫度，燃燒帶
加寬，燒結(jié)料層阻力加大，有效風(fēng)量降低，垂直燒結(jié)
速度降低，勢(shì)必影響燒結(jié)礦強(qiáng)度和產(chǎn)量。因此，在厚
料層燒結(jié)基礎(chǔ)上采用熱風(fēng)燒結(jié)工藝技術(shù)，必須采取
有效的技術(shù)措施改善料層透氣性，熱風(fēng)燒結(jié)的作用
才能有效發(fā)揮。為此，采取如下措施：①優(yōu)化原料結(jié)
構(gòu)。大量進(jìn)口品位高、理化性能穩(wěn)定、燒結(jié)性能優(yōu)良
的國(guó)外礦粉，提高了燒結(jié)料層的原始透氣性。②用
好鋪底料。根據(jù)風(fēng)量沿臺(tái)車橫向分布的不同，適當(dāng)
控制鋪底料厚度，使燒結(jié)機(jī)尾斷面均勻整齊。③根
據(jù)礦種親水性，盡量把加水量控制在最佳范圍之內(nèi)，
確保最佳造球效果。同時(shí)，采用霧化加水方式，充分
潤(rùn)濕混合料，加速物料滾動(dòng)成球。④采用生石灰燒
結(jié)。配加生石灰能提高料溫，改善制粒效果和混合
料的粒度組成，顯著提高料層透氣性。
5）優(yōu)化工藝操作參數(shù)。①適當(dāng)降低點(diǎn)火溫度。
熱風(fēng)燒結(jié)實(shí)施后，燒結(jié)料層熱量分布趨于均勻，解決
了燒結(jié)料層上部熱量先天不足的問(wèn)題，故對(duì)燒結(jié)點(diǎn)
火溫度作相應(yīng)調(diào)整，點(diǎn)火溫度必須降低，否則表層礦
將出現(xiàn)過(guò)熔和結(jié)殼，惡化料層透氣性。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)
際情況，降低點(diǎn)火溫度為900～1 000 ℃，可降低煤
氣消耗約0.34 m3/t。②調(diào)整配碳量。因熱風(fēng)燒結(jié)的
物理熱可代替部分固體燃料的燃燒熱，所以固體燃
料用量應(yīng)適當(dāng)下降，但固體燃料降低幅度必須與熱
風(fēng)溫度增加水平同步，如果降低過(guò)多，熱風(fēng)帶入的物
理熱不足以彌補(bǔ)固體燃料降低部分的熱量，使整個(gè)
料層總熱耗不足，將會(huì)降低燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量。結(jié)合燒
結(jié)生產(chǎn)具體情況，燃料濕配比可降低0.4%～0.5% ，
相應(yīng)固體燃耗可降低1.12 kg/t（已扣除因料層厚度
增加而降低固體燃耗的部分約1.5 kg/t）。③降低燒
結(jié)礦FeO 含量。在目前800 mm 厚料層燒結(jié)條件下，
結(jié)合現(xiàn)在的工藝條件，燒結(jié)礦中的FeO 含量應(yīng)控制
在7.5%～8.5%。④降低總管廢氣溫度控制目標(biāo)。
總管廢氣溫度既是燒結(jié)過(guò)程中的被控目標(biāo)又是控制
目標(biāo)。由于熱風(fēng)燒結(jié)可適當(dāng)降低固體燃料消耗，改
善了熱量利用率，使燒結(jié)過(guò)程總熱耗下降約5%左
右，故總管廢氣溫度應(yīng)下降，因而，總管廢氣溫度控
制目標(biāo)值應(yīng)下調(diào)為90～110 ℃。
4 余熱利用效果
1）工藝效果。該余熱裝置投入運(yùn)行后，其回收
的余熱蒸汽并入企業(yè)蒸汽管網(wǎng)，不僅用作燒結(jié)工序
中燒結(jié)混料、生石灰消化器等設(shè)備的熱源，而且參與
企業(yè)的蒸汽綜合平衡，減少了燃煤回收裝置的運(yùn)行
臺(tái)數(shù)和噸位數(shù)，冬季還可承擔(dān)部分廠區(qū)建筑供暖的
任務(wù)。2）對(duì)該燒結(jié)帶冷機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了熱平衡測(cè)定，
其中100%對(duì)應(yīng)于燒結(jié)礦帶入帶冷機(jī)的物理熱量。
據(jù)此可以得出，余熱回收裝置系統(tǒng)的熱效率為
31.8%，環(huán)冷機(jī)的余熱利用率為23.92%，單位燒結(jié)機(jī)
面積年蒸汽產(chǎn)生量為965 t/m2，顯著高于類似的余熱
回收系統(tǒng)。3）經(jīng)濟(jì)效益。該余熱回收裝置系統(tǒng)通過(guò)
回收燒結(jié)礦冷卻廢氣的余熱，實(shí)際測(cè)定產(chǎn)生余熱蒸
汽33.5 t/h，每年可生產(chǎn)蒸汽27 萬(wàn)t，價(jià)值2 032 萬(wàn)元，
降低燒結(jié)礦噸耗成本約5 元，1 a 即可收回全部投
資，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。4）環(huán)境效益。由于余熱
回收裝置的運(yùn)行，代替了相應(yīng)的燃煤回收裝置產(chǎn)汽
量，而且余熱回收裝置的產(chǎn)汽量與燒結(jié)生產(chǎn)很好地
同步，節(jié)約了煤炭資源，減少了燃煤污染。
5 結(jié)語(yǔ)
在燒結(jié)冷卻機(jī)上采用以熱管為主要傳熱元件的
余熱回收裝置系統(tǒng)，具有較高的換熱效率，且能夠獲
得較高的余熱回收率。采用對(duì)流換熱與輻射換熱相
結(jié)合、熱管與翅片管相結(jié)合，以分離式汽化套管產(chǎn)生
蒸汽，以單獨(dú)的上升管和下降管與汽包相連的熱力
系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，具有換熱效率高、設(shè)備投資省和易于
安裝的特點(diǎn)，并具有較高的可靠性和安全性。采用
熱風(fēng)燒結(jié)系統(tǒng)，充分利用了燒結(jié)礦顯熱資源，減少了
熱源排放，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
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