球團環(huán)冷機三冷段外排煙氣余熱回收利用工程設(shè)計與運行

于文華　朱生青　呂成武

摘要：首鋼通鋼集團板石礦業(yè)公司鏈篦機回轉(zhuǎn)窯球團生產(chǎn)線是與首鋼大高爐生產(chǎn)配套的重要生產(chǎn)線。球團廠環(huán)冷機三冷段外排煙氣余熱回收利用工程主要是通過在煙囪末端增加一套余熱回收工藝系統(tǒng)，回收熱量用于生活、生產(chǎn)工藝中。文章介紹了該工程的工藝流程、設(shè)計參數(shù)及特點、運行情況和技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：球團環(huán)冷機；余熱回收利用；工藝流程；設(shè)計參數(shù)；設(shè)計特點；技術(shù)指標(biāo) 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TF046 文章編號：1009-2374（2016）03-0087-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.044

1 工程概況

1.1 工程背景

首鋼通鋼集團板石礦業(yè)公司球團鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯-環(huán)冷機生產(chǎn)線是與首鋼大高爐生產(chǎn)配套的重要生產(chǎn)線，生產(chǎn)規(guī)模120萬噸/年，2011年初工程開始籌備，2012年9月建成投產(chǎn)。隨著國家全面落實節(jié)能減排的目標(biāo)和加快能源環(huán)保項目建設(shè)、提高能源綜合利用水平戰(zhàn)略規(guī)劃的發(fā)展，環(huán)冷機三冷段工業(yè)余熱回收利用項目作為一種“新能源工程”，節(jié)能潛力巨大，具有重大意義。

1.2 球團余熱回收利用現(xiàn)狀

球團廠采用先進、成熟的鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯-環(huán)冷機生產(chǎn)工藝，環(huán)冷機共9個風(fēng)箱，每臺鼓風(fēng)機對應(yīng)3個風(fēng)箱，環(huán)冷機煙罩分3個區(qū)域：一冷段1100℃熱氣流通過受料斗上部窯頭罩和平行管道直接返回回轉(zhuǎn)窯，用于提高窯內(nèi)氣氛的溫度，改變噴煤管火焰形狀；二冷段760℃熱氣流直接通過熱風(fēng)管道返回鏈篦機預(yù)熱1段煙罩，用于球團的干燥和預(yù)熱；三冷段90℃～105℃廢氣通過環(huán)冷機上的煙囪直接排放，排放濃度<100mg/Nm3。鏈篦機預(yù)熱Ⅰ段和抽風(fēng)干燥段風(fēng)箱的廢煙氣匯集后，經(jīng)靜電除塵器除塵，在主引風(fēng)機的抽引下，通過煙囪達標(biāo)外排。

1.3 球團余熱回收利用現(xiàn)存不足

（1）環(huán)冷機三冷段廢氣直接通過煙囪外排，余熱浪費，能耗高；（2）主引風(fēng)機煙氣直接通過煙囪外排，余熱浪費，能耗高；（3）用于冷卻球團的三冷段氣流及鏈篦機預(yù)熱、干燥的廢氣所產(chǎn)生的熱量沒有被有效地利用到球團生產(chǎn)工藝中，能源綜合利用率低；（4）煙氣外排，形成溫室氣體效應(yīng)，致使生態(tài)環(huán)境壓力大。

2 余熱回收利用工程工藝及流程

2.1 工藝確定

在環(huán)冷機三冷段及主引風(fēng)機煙囪末端，增加一套余熱回收系統(tǒng)回收原來直接通過煙囪外排的煙氣熱量。余熱回收設(shè)備本體安裝在煙囪末端，原直接外排煙氣經(jīng)設(shè)備換熱后排入大氣溫度降低?；厥蘸鬅崃拷?jīng)冷水換熱，達到一定溫度的熱水再用到生活、生產(chǎn)工藝中。工藝系統(tǒng)包括生活加熱系統(tǒng)、生產(chǎn)加熱系統(tǒng)及煙氣排量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

2.2 工作原理

生活用水與生產(chǎn)用水加熱系統(tǒng)交替運行。生活用水加熱系統(tǒng)運行時，當(dāng)生活水箱水溫達到需要值時，系統(tǒng)停泵，啟動生產(chǎn)用水加熱系統(tǒng)；當(dāng)生產(chǎn)用水箱水溫達到需要值時，系統(tǒng)停泵，啟動生活用水加熱系統(tǒng)。

煙氣排量調(diào)節(jié)系統(tǒng)是在主煙囪底部增加一個副煙囪，副煙囪風(fēng)門與余熱回收設(shè)備本體上超溫報警裝置連接，控制通過主煙囪內(nèi)余熱回收設(shè)備的煙氣量。正常運行時，副煙囪風(fēng)門關(guān)閉；超溫報警時，自動開啟副煙囪風(fēng)門，富余煙氣量通過副煙囪排放。

2.3 工藝流程圖

工藝流程圖如圖1所示：

3 工藝設(shè)計參數(shù)

3.1 環(huán)冷機三冷段出口處原始參數(shù)

風(fēng)量：80000m3/h（經(jīng)推算，折合60165.2Nm3/h標(biāo)態(tài)風(fēng)量）

風(fēng)溫：90℃～105℃

含塵：<100mg/Nm3

3.2 環(huán)冷機三冷段排放煙氣余熱回收計算數(shù)據(jù)

由表1可見，設(shè)備每小時可回收熱量438.2kW，超過一臺0.5噸鍋爐可回收熱量（0.5噸鍋爐額定熱功率350kW）。一小時內(nèi)可將12.5噸25℃水加熱到55℃。

4 主要設(shè)計特點

第一，工業(yè)余熱充分回收，能耗降低，項目運轉(zhuǎn)的同時取消了浴池水箱蒸汽加熱方式，降低煤耗380.16噸/年，達到了節(jié)能減排的目的，符合吉林省節(jié)能環(huán)保指標(biāo)約束

條例。

第二，外排氣流所產(chǎn)生的熱量被有效地利用到球團生產(chǎn)、生活中，能源綜合利用率提高；工業(yè)余熱回收利用是一種“新能源”，充分回收這部分熱量，減少資源與能源消耗，達到發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟目的和解決能源利用效率低問題。

第三，煙氣排放溫度降低，溫室氣體排放強度下降，主要污染物的排放總量下降，減輕生態(tài)環(huán)境壓力。項目在球團正常生產(chǎn)情況下運轉(zhuǎn)，將環(huán)冷機三冷段煙氣排放溫度由110℃降溫到80℃，減輕了工業(yè)廢氣對大氣環(huán)境的熱污染，對整體空氣環(huán)境治理起到了積極的作用。

第四，回收熱量用于球團生活、生產(chǎn)工藝中，生產(chǎn)成本降低。項目建設(shè)改善了礦業(yè)公司蒸汽供熱的發(fā)展現(xiàn)狀，余熱回收后用于浴池冷水加熱、造球機用熱水、建筑物供暖，具有一定的效益，降低球團的生產(chǎn)輔助費用支出及噸球生產(chǎn)成本，達到提質(zhì)降耗的目的。

第五，余熱回收工藝系統(tǒng)是在環(huán)冷機三冷段煙囪末端增加，設(shè)備本體安裝在煙囪檢查口法蘭蓋內(nèi)，對環(huán)冷機三冷段風(fēng)機排風(fēng)量、風(fēng)壓均無影響。浴池加熱系統(tǒng)水箱利舊，原有洗浴、供水、排水系統(tǒng)不變，僅增加余熱回收供回管道，工程投資較低。

第六，余熱回收系統(tǒng)采用開式循環(huán)設(shè)計，水箱水位始終保持在回水管道所在標(biāo)高位置以下，煙氣排量通過超溫報警裝置調(diào)節(jié)，系統(tǒng)可以控制壓力、溫度，無安全隱患。

5 主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)

本工程經(jīng)濟技術(shù)分析見表2：

6 運行情況及存在的問題

本工程自建成投產(chǎn)以來，運行狀況良好，表3為2015年9月后工程運行時各類數(shù)據(jù)匯總，從運行情況看，工藝系統(tǒng)回收熱量充足。目前存在的主要問題是夏季回收熱量不能完全用到生產(chǎn)工藝中，需進一步考慮處置措施。

7 結(jié)語

首鋼通鋼集團板石礦業(yè)公司球團廠環(huán)冷機三冷段余熱回收利用工程是吉林省推進技術(shù)進步、實施節(jié)能減排項目的重點工程之一。該工程的投入運行，每年可回收大量的工業(yè)余熱，同時，該項目填補了球團外排煙氣余熱回收利用領(lǐng)域的空白，對國內(nèi)同類型的球團廠、吉林省及東北地區(qū)的區(qū)域鋼鐵市場均有影響，達到國內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先的水平，具有顯著的社會效益和環(huán)境效益。

參考文獻

[1] 任澤霈，蔡睿賢.熱工計算手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[2] 國家節(jié)能減排發(fā)展規(guī)劃[S].

（責(zé)任編輯：秦遜玉）