淺談燒結(jié)礦顯熱高效回收技術(shù)

高文濤，呂 萍，魏政沖

（新興鑄管股份有限公司動控部，河北 邯鄲 056300）

目前，鋼鐵企業(yè)中采用燒結(jié)礦石出窯后冷卻產(chǎn)生的熱量，進(jìn)行部分回收利用，一部分內(nèi)耗，用于回轉(zhuǎn)窯二次加熱；一部分放散，造成了能源的極大浪費。在設(shè)備的正常運行模式下，若能夠?qū)⑹Ｓ嗥錈崃窟M(jìn)行余熱回收。對企業(yè)來說，不僅符合節(jié)能減排環(huán)保形式，同時能夠創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

1 燒結(jié)礦顯熱冷卻回收現(xiàn)狀

燒結(jié)工序中燒結(jié)礦的冷卻及后續(xù)處理和余熱回收利用極為重要，我國目前鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工序生產(chǎn)過程中，一般運用到兩種燒結(jié)機冷卻工藝：一種采用機上冷卻工藝，另一種采用機外冷卻工藝。

1.1 機上冷卻

一般多見于中小型步進(jìn)式平面燒結(jié)機（簡稱平燒），但總體余熱回收量小，品質(zhì)低。

1.2 機外冷卻

燒結(jié)礦熱破碎后進(jìn)入環(huán)冷（或帶冷）機上冷卻。500℃左右的高溫?zé)Y(jié)礦從燒結(jié)機尾部經(jīng)破碎后落入環(huán)冷機臺車上，臺車沿環(huán)冷機軌道運動，同時冷卻空氣通過風(fēng)室由臺車下部進(jìn)入，與高溫?zé)Y(jié)礦叉流換熱，換熱后的空氣由臺車上部排出，臺車在環(huán)冷機軌道上運行一周后將燒結(jié)礦冷卻至80℃以下。

現(xiàn)有的兩種冷卻回收工藝在生產(chǎn)過程中也存在較多問題：①換熱效果差。冷卻空氣與熱燒結(jié)礦間叉流換熱時間短，換熱不充分。若增加料層厚度又會帶來增加冷卻電耗、冷卻不充分等新問題。②受結(jié)構(gòu)限制。傳統(tǒng)冷卻工藝中，高漏風(fēng)的密封問題難以徹底解決，因廢氣量大且平均溫度較低，這直接決定了余熱回收效能。③余熱利用效率低。熱燒結(jié)礦溫度高達(dá)550℃，而余熱發(fā)電一般僅抽取煙溫比較高的前2段熱風(fēng)：I段煙溫約400℃，II段煙溫約300℃，低溫段熱風(fēng)外排，回收熱風(fēng)量僅占總風(fēng)量的35%左右。④冷卻電耗偏高。漏風(fēng)嚴(yán)重約30%冷風(fēng)量沒有參加熱交換，加之換熱效果差，噸礦所需冷卻風(fēng)量大。⑤煙氣排放等環(huán)保問題，環(huán)冷機檢修維護(hù)量大等問題。⑥余熱煙氣波動影響設(shè)備發(fā)電問題。燒結(jié)機短時（≤30min）停機，對燒結(jié)機作業(yè)率影響不大，但對余熱發(fā)電機組影響卻大。如不采取措施，停10 min以上就將致發(fā)電機組停機，嚴(yán)重影響發(fā)電量及設(shè)備壽命。這些問題使得余熱發(fā)電運行，甚至達(dá)不到設(shè)計指標(biāo)的50%。

在目前燒結(jié)作業(yè)中，現(xiàn)有兩種燒結(jié)機冷卻工藝都存在一定的不足。若能夠在完成燒結(jié)礦冷卻同時，實現(xiàn)燒結(jié)礦余熱的的高效回收，減少污染物的排放，就成為當(dāng)今一個很有必要解決的問題。

2 熱能回收技術(shù)分析

（1）燒結(jié)礦立式冷卻熱能回收技術(shù)工藝。

鑒于目前國內(nèi)外現(xiàn)有金屬化冷卻設(shè)備的缺陷，根據(jù)轉(zhuǎn)底爐及其它直接還原鐵生產(chǎn)的實際需要，本文提供一種可進(jìn)行熱量回收、防止金屬化氧化、具有排礦連續(xù)性及維修方便的金屬化燒結(jié)礦冷卻技術(shù)。本工藝提供了一種高溫立式冷卻裝置，以解決現(xiàn)有冷卻方式所存在的能源浪費問題。為達(dá)到上述目的，提供如下技術(shù)方案：一種高溫?zé)Y(jié)礦冷卻余熱回收裝置，燒結(jié)礦立式冷卻產(chǎn)蒸汽裝置。本設(shè)備主要部件有正方形或長方形的爐體、均勻出料器、蛇行管式的省煤器、蒸發(fā)器、過熱器及汽包。

采用新型立式冷卻產(chǎn)蒸汽裝置,本裝置是一種以空氣為載熱體,全面回收燒結(jié)礦顯熱的冷卻設(shè)備。燒結(jié)礦熱料出口經(jīng)分料槽進(jìn)入網(wǎng)格篩，分篩合格熱料由高溫鏈斗機送到熱料回收鍋爐，熱料回收鍋爐回收熱量產(chǎn)生1.9MPA、350℃蒸汽，每小時可產(chǎn)蒸汽10.8t，可并入蒸汽管網(wǎng)彌補蒸汽缺口。把燒結(jié)礦溫度降到80℃以下送入料場，分篩出的大塊熱料，用礦車運出。

熱料鍋爐爐體劃分為多級冷卻區(qū),每級冷卻區(qū)內(nèi)面對面安裝多組板式鼓風(fēng)器和板式吸風(fēng)器,板式鼓風(fēng)器與每級的鼓風(fēng)室連通,板式吸風(fēng)器與每級的吸風(fēng)室連通,每級的吸風(fēng)室通過熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機與鼓風(fēng)室連通；工作時,高溫礦料從上部進(jìn)入,堆積在爐膛內(nèi),將換熱管埋在其中,緩慢均勻下移,在熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機的作用下,每級冷卻區(qū)內(nèi)的熱風(fēng)在板式鼓風(fēng)器與板式吸風(fēng)器之間循環(huán),無外排廢氣。

板式鼓風(fēng)器與板式吸風(fēng)器之間安裝蛇行管式的省煤器、蒸發(fā)器、過熱器及汽包構(gòu)成一臺固體余熱鍋爐,直接生產(chǎn)過熱蒸氣。

在熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機的作用下,每級冷卻區(qū)內(nèi)的高溫氣體在板式鼓風(fēng)器與板式吸風(fēng)器之間循環(huán),埋在高溫?zé)Y(jié)礦中的換熱管中的水吸收熱量,逐級冷卻高溫?zé)Y(jié)礦,同時生產(chǎn)蒸汽,無外排廢氣。

（2）燒結(jié)礦立式冷卻熱能回收技術(shù)優(yōu)勢。

可有效提高燒結(jié)礦冷卻質(zhì)量，降低返礦率。

本裝置設(shè)計有預(yù)存段，有利于燒結(jié)礦溫度均化及殘存揮發(fā)分析出，從而提高燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強度，減少未燒結(jié)生礦含量。熱燒結(jié)礦在冷卻爐內(nèi)為緩慢冷卻，冷卻時間長，冷卻更為充分，可避免熱燒結(jié)礦因急冷而易破裂，減少5㎜以下返礦量，提高燒結(jié)機產(chǎn)量。

可顯著提高余熱煙氣品質(zhì)，大幅提高燒結(jié)礦余熱利用率。

傳統(tǒng)技術(shù)僅有不足50%的燒結(jié)礦顯熱被冷卻空氣吸收，在一體機中燒結(jié)礦與換熱管中的水對流、輻射換熱，其換熱效果遠(yuǎn)好于環(huán)冷機及其它立式冷卻窯，燒結(jié)礦由500℃左右冷卻至80℃的過程中，95%以上的燒結(jié)礦顯熱被換熱管中的水吸收，可輕松生產(chǎn)中溫中壓蒸汽，效率比傳統(tǒng)燒結(jié)余熱發(fā)電提高30%左右，發(fā)電量是傳統(tǒng)技術(shù)的2倍以上。

可明顯降低燒結(jié)礦冷卻電耗，高溫氣體在各級冷卻區(qū)內(nèi)的板式鼓風(fēng)器與板式吸風(fēng)器之間循環(huán),穿透的料層薄、循環(huán)風(fēng)量小而且完全解決漏風(fēng)問題，大大降低了燒結(jié)礦冷卻電耗，又消除了煙塵排放，間接節(jié)省了除塵設(shè)備的投資。

提高了余熱發(fā)電系統(tǒng)安全性及相對燒結(jié)系統(tǒng)的適應(yīng)性，與現(xiàn)有的環(huán)冷系統(tǒng)互為備用，避免因冷卻系統(tǒng)故障而造成的燒結(jié)機生產(chǎn)線停機，提高燒結(jié)機的年運轉(zhuǎn)率。本工藝中設(shè)有預(yù)存段，能夠避免因燒結(jié)機短時停機而造成的蒸汽參數(shù)波動，提高了蒸汽參數(shù)的穩(wěn)定性，從而提高了發(fā)電系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)率和設(shè)備安全性。

無外排廢氣，同時進(jìn)出料系統(tǒng)采用密封裝置，可實現(xiàn)零排放。在燒結(jié)工藝中，能夠大幅度減少污染物的排放。

本工藝中設(shè)備可根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整，在高空方向布置，占地面積小，有利于在現(xiàn)有環(huán)境下改造。設(shè)備簡單總量少，操作方便，生產(chǎn)維護(hù)量小。

3 結(jié)束語

現(xiàn)今運行的燒結(jié)礦冷卻機普遍存在著漏風(fēng)率高、熱廢氣品位低和余熱資源回收率低等問題。該回收系統(tǒng)不僅能夠貫徹國家的節(jié)能減排要求，減少對能源的消耗，顯著提高余熱煙氣品質(zhì)，大幅提高燒結(jié)礦余熱利用率；對燒結(jié)礦石進(jìn)行有效冷卻，降低返礦率，提高燒結(jié)機的產(chǎn)量。而且還能將熱能回收利用，產(chǎn)生大量富裕蒸汽，與生產(chǎn)對接，產(chǎn)生效益。此外，還能提高了余熱發(fā)電系統(tǒng)安全性及相對燒結(jié)系統(tǒng)的適應(yīng)性，減少設(shè)備維修更換費用。

本文提出的燒結(jié)礦熱能回收技術(shù)順利實施，可產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益，該項目可廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)礦余熱回收方面,是鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工序節(jié)能領(lǐng)域深層次研究的重要課題。