燒結(jié)機(jī)煙氣余熱利用技術(shù)的應(yīng)用分析

摘 要：熱管余熱回收利用技術(shù)在冶金企業(yè)中具有較大的應(yīng)用空間，根據(jù)鋼廠企業(yè)燒結(jié)機(jī)大煙道實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)，對熱管煙氣余熱利用技術(shù)進(jìn)行了介紹和經(jīng)濟(jì)效益分析，通過分析發(fā)現(xiàn)鋼廠企業(yè)燒結(jié)機(jī)大煙道可以利用熱管技術(shù)對煙氣余熱進(jìn)行回收利用并可以獲得較可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)機(jī)；煙氣；余熱；回收利用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.002

0 引言

鋼鐵企業(yè)是我國典型的能耗大戶，其總能耗約占全國總能耗的15%。隨著國內(nèi)能源與環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，鋼鐵企業(yè)在提高鋼鐵產(chǎn)量與質(zhì)量的同時，必須對余熱余能利用技術(shù)的開發(fā)和利用加大重視[1]。通過節(jié)能降耗技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用，提高鋼鐵生產(chǎn)過程中的能源利用率，降低噸鋼綜合能耗，這對鋼鐵企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

目前，國內(nèi)的鋼鐵企業(yè)已普遍對燒結(jié)機(jī)的環(huán)式冷卻機(jī)煙氣余熱進(jìn)行了回收利用[2]，但對于燒結(jié)機(jī)大煙道產(chǎn)生的煙氣余熱一直未重視，而一般燒結(jié)大煙道煙氣量較大，煙氣溫度較高，是非常大的余熱資源，若對此煙氣余熱進(jìn)行回收利用，鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排，降本增效工作會有顯著效果。

承德建龍?zhí)厥怃撚邢薰臼且患壹療Y(jié)、球團(tuán)、煉鐵、煉鋼、軋鋼、釩制品為一體的特鋼企業(yè)，在鋼鐵冶煉的整個過程中會產(chǎn)生很多的余熱余能，目前，有一部分余熱能源已經(jīng)回收利用，但仍有很大一部分余熱余能未被利用直接放散，造成了能源的浪費(fèi)。

1 概況

承德建龍?zhí)厥怃撚邢薰粳F(xiàn)有1臺265m2燒結(jié)機(jī)，該燒結(jié)機(jī)有兩個煙道，每個煙道有18個風(fēng)箱，總煙氣量約85萬Nm3/h，靠近機(jī)尾的4個煙箱內(nèi)總煙氣量約為200000Nm3/h，平均溫度可達(dá)320℃，具有較大的潛能，目前尚未利用，造成了能源的浪費(fèi)。

燒結(jié)機(jī)煙道氣實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)見下圖。

經(jīng)過承德建龍專業(yè)人員調(diào)研，發(fā)現(xiàn)可以可通過熱管余熱利用裝置將燒結(jié)機(jī)大煙道機(jī)尾4個煙箱內(nèi)的煙氣進(jìn)行回收，將回收的余熱轉(zhuǎn)換為蒸汽，供公司其他工序使用。

2 余熱利用方案

2.1 熱管余熱利用技術(shù)

熱管余熱利用技術(shù)是利用熱管中導(dǎo)熱介質(zhì)的熱活性和熱敏感性來實(shí)現(xiàn)氣水之間的熱量傳遞的技術(shù)，具有導(dǎo)熱性強(qiáng)、換熱效率高、安全可靠和應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。

熱管余熱鍋爐裝置由熱管過熱器、蒸發(fā)器、省煤器、汽包、外部連接管路、汽包附件、供水系統(tǒng)、自控系統(tǒng)等組成，其工作原理為：高溫?zé)釤煔鈿獠粩嗟亓鬟^熱管蒸汽發(fā)生器換熱管束一端的表面，將熱量傳遞給熱管管束，另一端換熱管束外的水吸熱變成汽水混合物，由上聯(lián)箱通過總上升管進(jìn)入汽包，通過汽水分離裝置后，飽和水通過下降管返回至下聯(lián)箱，再次受熱蒸發(fā)，如此反復(fù)循環(huán)，將煙氣熱量傳給水側(cè)產(chǎn)生蒸汽。為確保設(shè)備安全可靠，蒸發(fā)器采用水夾套熱管結(jié)構(gòu)（見下圖），實(shí)現(xiàn)煙氣與水側(cè)完全隔離，即使出現(xiàn)換熱管腐蝕、磨損等現(xiàn)象，也不會造成設(shè)備漏水及裝置緊急停車狀況。

2.2 余熱回收技術(shù)方案

經(jīng)過與多個余熱鍋爐廠家交流討論，最終考慮采用江蘇中天科技股份有限公司設(shè)計(jì)的內(nèi)置式余熱利用方案。燒結(jié)機(jī)內(nèi)置式余熱鍋爐占地面積小，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，內(nèi)部阻力小，投資相對外置式低，壽命長，應(yīng)用范圍廣。

在保證燒結(jié)機(jī)順行、高效生產(chǎn)前提下，設(shè)計(jì)在燒結(jié)機(jī)兩個大煙道的前4個風(fēng)箱內(nèi)增設(shè)一套余熱利用裝置，包括兩套過熱器、蒸發(fā)器、省煤器，一套汽包和除氧系統(tǒng)以及相應(yīng)的附屬系統(tǒng)。經(jīng)專業(yè)人員考察，現(xiàn)場條件完全符合設(shè)計(jì)條件及要求，根據(jù)燒結(jié)機(jī)大煙道煙氣參數(shù)，經(jīng)技術(shù)部門專業(yè)測算，可保證正常工況下生產(chǎn)過熱蒸汽約9t/h，蒸汽壓力不低于1.6MPa，蒸汽溫度不低于270℃，經(jīng)過利用后的煙氣溫度降到210℃左右，經(jīng)除塵后排至大氣。

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2.3 系統(tǒng)布置

余熱回收裝置的煙風(fēng)系統(tǒng)直接布置在燒結(jié)機(jī)南北兩側(cè)的大煙道內(nèi)，從煙道機(jī)尾依次布置過熱器、蒸發(fā)器、省煤器，利用后的煙氣與其它風(fēng)箱內(nèi)煙氣混合后經(jīng)除塵排至大氣。

余熱回收裝置的汽水系統(tǒng)由過熱器、蒸發(fā)器、省煤器、汽包、除氧器、下降管、集箱、給水泵、水箱以及必要的汽水管道、閥門等構(gòu)成。余熱設(shè)備中的蒸發(fā)器、過熱器、省煤器可以布置在燒結(jié)機(jī)大煙道平臺，分別直接安裝在煙道中，汽包布置在燒結(jié)機(jī)一側(cè)外建平臺上，鍋爐給水泵等布置在汽包平臺下部的地基上。

基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)采用與燒結(jié)機(jī)控制系統(tǒng)相同的PLC，將過程檢測信號送入控制系統(tǒng)，完成鍋爐工藝單元過程參數(shù)的集中監(jiān)視和控制，以保證鍋爐能夠安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。相關(guān)熱控控制系統(tǒng)全部接入燒結(jié)主控室統(tǒng)一控制。

3 效益分析

此余熱回收裝置產(chǎn)生的蒸汽計(jì)劃與燒結(jié)機(jī)環(huán)冷機(jī)余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽共同補(bǔ)入發(fā)電廠汽輪機(jī)，以提高發(fā)電產(chǎn)量。整套余熱回收裝置包括鍋爐本體、汽包、除氧器、給水箱、給水泵、電氣、自動控制儀表等設(shè)備，總投資約650萬元，其中設(shè)備投資約565萬元，設(shè)備安裝調(diào)試費(fèi)用約85萬元。

（1）增加余熱蒸汽效益：年回收余熱蒸汽9*24*330/10000=7.13萬t。蒸汽單價按60元/t計(jì)算（取自公司最新標(biāo)準(zhǔn)單價明細(xì)），年增加效益7.13*60=427.8萬元/年。

（2）增加電耗：裝機(jī)容量35kw/h，運(yùn)行按裝機(jī)容量的80%計(jì)，年耗電為28*24*330*0.52/10000=11.53萬元/年（電單價取自公司最新分配電月累計(jì)單位成本）。

（3）增加除鹽水消耗：除鹽水循環(huán)使用，年增加除鹽水消耗量約為4500t，單價按19.08元/t計(jì)算（除鹽水單價取自公司最新月累計(jì)單位成本），年增加鹽水費(fèi)用4500*19.08=8.59萬元/年。

（4）增加維修費(fèi)用4萬元。

（5）增加鍋爐操作人員4人，年工資4.5萬元/人/年，總?cè)斯べM(fèi)用18萬元。

按以上方法估算，本熱管煙氣余熱回收裝置年效益合計(jì)385.68萬元，項(xiàng)目總投資650萬元，一年多即可收回投資成本，可見燒結(jié)機(jī)大煙道的煙氣余熱利用具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。該項(xiàng)目于2015年6月完成可研性設(shè)計(jì)，目前，此項(xiàng)目正在籌備當(dāng)中，計(jì)劃2016年啟動建設(shè)。

4 結(jié)語

鋼鐵企業(yè)燒結(jié)機(jī)大煙道煙氣排放量大，煙氣溫度較高，具有較大的利用潛力，可以利用熱管余熱裝置將此煙氣余熱進(jìn)行回收，用于生產(chǎn)蒸汽，供其他工序使用。此余熱回收裝置的利用一方面可以節(jié)能減排，生產(chǎn)二次能源，產(chǎn)生非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益，另一方面，可以降低排煙溫度并降低排煙中的粉塵含量，具有較大的環(huán)保效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]李冰.余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用及前景[J].中國鋼鐵業(yè)，2009（07：25-27.

[2]于樹斌，王正嚴(yán).燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)討論[N].世界金屬報(bào)，2010，8（17）：22.

作者簡介：范菲（1985-），女，碩士研究生，能源工程師，主要從事能源介質(zhì)及節(jié)能技術(shù)方面的管理工作。