燒結(jié)機(jī)大煙道外置式煙氣余熱回收工程實(shí)踐

何 飛

（山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司，江蘇 蘇州 215600）

我國目前的燒結(jié)機(jī)在回收大煙道余熱時(shí)，所采用的回收余熱的鍋爐主要為內(nèi)置式，然而由于燒結(jié)系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)置式系統(tǒng)的切出，因此難以對(duì)其進(jìn)行檢修，同時(shí)，由于鍋爐布置在了大煙道內(nèi)，因此會(huì)存在大量安全隱患，但是部分企業(yè)在大煙道內(nèi)，采用此類方式回收利用煙氣余熱。國內(nèi)已經(jīng)有部分大型鋼鐵企業(yè)在回收余熱時(shí)采用了外置式鍋爐，通過對(duì)部分已經(jīng)采用外置式鍋爐來回收大煙道余熱的廠家的調(diào)研得知，其蒸氣產(chǎn)能平均值比其設(shè)計(jì)值更低，并且無法保持穩(wěn)定的產(chǎn)量，同時(shí)由于余熱鍋爐是外置的，因此無法進(jìn)行停爐檢修，如果此類鍋爐發(fā)生了故障，就會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)機(jī)無法正常生產(chǎn)，對(duì)于目前出現(xiàn)的問題，本工程生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)原理方面，通過與燒結(jié)機(jī)的結(jié)合，對(duì)目前燒結(jié)機(jī)在大煙道余熱回收中，所應(yīng)用的外置式鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，并將其應(yīng)用到了某大型鋼鐵企業(yè)中。

1 大煙道燒結(jié)機(jī)余熱回收技術(shù)

1.1 內(nèi)置式鍋爐

在采用余熱熱管時(shí)所采用的內(nèi)置式鍋爐，是一種新興的余熱回收技術(shù)，由于大量雜質(zhì)、有害氣體、水分以及腐蝕物在燒結(jié)機(jī)煙道內(nèi)的存在，大煙道內(nèi)置式余熱鍋爐最大的弊端就是換熱管束漏水無法檢修，必須等到燒結(jié)機(jī)停產(chǎn)時(shí)才可以檢修，并且鍋爐內(nèi)換熱管束的壓力非常高，本技術(shù)在燒結(jié)時(shí)直接將受熱管布置到了鍋爐的大煙道內(nèi)，在進(jìn)行換熱的過程中對(duì)內(nèi)部熱管和外部汽水管道進(jìn)行了應(yīng)用，在煙道內(nèi)布置了熱管蒸發(fā)器，檢修難度較大，不過目前大多數(shù)廠家已經(jīng)在回收大煙道余熱時(shí)應(yīng)用了此類方式，此類技術(shù)在回收余熱時(shí)，得到了比外置式鍋爐更加普遍的應(yīng)用。

1.2 外置式余熱鍋爐

在進(jìn)行燒結(jié)的過程中，只有部分尾部風(fēng)箱內(nèi)會(huì)存在較高的溫度，通常來說，只需要將溫度較高的煙氣，從燒結(jié)機(jī)尾部的3～5個(gè)風(fēng)箱內(nèi)，向同一取風(fēng)管道內(nèi)引入即可，在煙道上通過對(duì)單個(gè)取風(fēng)管道的引出，能夠由取風(fēng)管道線輸送到沉降室中進(jìn)行除塵處理，然后用于外置式鍋爐內(nèi)部進(jìn)行余熱換熱，高溫?zé)煔庠诮?jīng)過鍋爐的余熱換熱后，會(huì)再次向大煙道前半部分輸送，余熱回收階段所應(yīng)用的外置式燒結(jié)機(jī)中，并沒有對(duì)增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行設(shè)置。此類方式不僅減少了引風(fēng)機(jī)所需消耗的電能，并且由于外置式鍋爐在整個(gè)余熱回收階段的阻力低于600Pa，因此，無需對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行設(shè)置，避免了磨損引風(fēng)機(jī)，此類方式被應(yīng)用到了大部分工程中[1]。

在余熱回收階段所應(yīng)用的另一種外置方式，與其基本有著一致的流程，區(qū)別在于在進(jìn)行余熱回收時(shí)，將引風(fēng)機(jī)增設(shè)到了外置式鍋爐出口處，卻沒有將大閥門設(shè)備安裝于大煙道上，在鍋爐中應(yīng)用此類方案控制余熱煙氣量時(shí)，需要結(jié)合運(yùn)行階段的燒結(jié)機(jī)工況，由于采用了串聯(lián)的方式運(yùn)行引風(fēng)機(jī)和主抽風(fēng)機(jī)，因此燒結(jié)系統(tǒng)和余熱系統(tǒng)的運(yùn)行無法獨(dú)自進(jìn)行，并且需要更高水平的系統(tǒng)控制技術(shù)。

1.3 兩種余熱回收方式存在的問題

在實(shí)際進(jìn)行余熱回收時(shí)，所應(yīng)用的這兩種外置式方案，有兩個(gè)最為主要的問題：1.蒸汽產(chǎn)能平均值無法達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能值，在余熱回收階段所應(yīng)用的部分外置式鍋爐，無法達(dá)到額定產(chǎn)能，部分甚至僅達(dá)到了1/2的設(shè)計(jì)產(chǎn)能同時(shí)，由于漏風(fēng)的燒結(jié)系統(tǒng)會(huì)影響燒結(jié)和燒結(jié)生產(chǎn)的進(jìn)行，進(jìn)而導(dǎo)致余熱鍋爐一直無法運(yùn)行；2.大煙道外置式余熱鍋爐最大的優(yōu)勢(shì)就是通過煙氣閥門切斷，保證余熱鍋爐出故障不影響燒結(jié)生產(chǎn)。

表1 兩種方案各指標(biāo)對(duì)比

2 工程實(shí)例

2.1 設(shè)計(jì)工藝流程

某鋼鐵廠在結(jié)合以上問題后，在大煙道余熱回收階段，提出了具有實(shí)用性、創(chuàng)新性的一種新興的燒結(jié)大煙道外置式余熱鍋爐系統(tǒng)。從工藝和原理方面，通過與燒結(jié)生產(chǎn)的結(jié)合，決定采用多點(diǎn)式進(jìn)行取煙，各支路上所設(shè)置的開度閥門為可調(diào)節(jié)型的，此類方式能夠從溫度和煙氣量方面，有效的對(duì)進(jìn)口處的煙氣進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，并且不會(huì)對(duì)正常燒結(jié)造成影響[2]。

（1）該新型的具有實(shí)用性的技術(shù)方案主要是為了實(shí)現(xiàn)以下目的：利用一種外置式余熱鍋爐。

來回收利用大煙道余熱，其具有以下特征：在大煙道所連接的燒結(jié)機(jī)風(fēng)箱內(nèi)，為了取煙接出不少于兩路的支管，用于取煙的所有支管，都在同一取煙管中進(jìn)行了匯集，并在余熱回收階段，在鍋爐進(jìn)風(fēng)口匯集了所有取煙支管的總管。

（2）鍋爐在余熱回收階段的出風(fēng)口，需要與回?zé)熆偣苤械钠渲幸还艿囊欢讼噙B，另一端需要分出兩路支管用于回?zé)?，用于回?zé)煹膬陕分Ч艿牧硪欢耍枰c大煙道再次連接。

（3）在大煙道余熱回收階段，將用于取煙和回?zé)煹闹Ч芎涂偣?，設(shè)置到了鍋爐外側(cè).

在取煙時(shí)所采用的新型多點(diǎn)式方案，與目前回收大煙道余熱時(shí)所采用的各類方式都不一樣。并且在所有用于取煙和回?zé)煹闹Ч芎涂偣苌希瑢?duì)用于調(diào)節(jié)的開度閥門進(jìn)行了設(shè)置，此類方式能夠從溫度和煙量方面，有效的對(duì)進(jìn)口煙氣進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，并且不會(huì)對(duì)正常燒結(jié)造成影響。出于實(shí)用性和創(chuàng)新性的目的，兩路回?zé)熤Ч苌蠈?duì)可調(diào)式開度閥門進(jìn)行了單獨(dú)的設(shè)置，以此來對(duì)大煙道風(fēng)量進(jìn)行平衡。該鍋爐所吸收的高溫?zé)煔庥酂醽碜杂?～5個(gè)燒結(jié)機(jī)末端的風(fēng)箱中，煙氣在風(fēng)箱內(nèi)的溫度為350℃～400℃。煙氣余熱在鍋爐出口處能夠降低為150℃～180℃，能夠?qū)Υ鬅煹罒煔庥酂徇M(jìn)行有效的利用。

大部分鋼鐵企業(yè)在大煙道余熱回收階段所采用的余熱鍋爐，蒸汽產(chǎn)能平均值無法與所設(shè)計(jì)的產(chǎn)能值相符，其主要是由于在燒結(jié)大煙道余熱回收階段，進(jìn)入鍋爐中的煙氣存在不穩(wěn)定的溫度，通常不到280℃，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)這以問題的解決，本工程在余熱鍋爐中應(yīng)用了改進(jìn)設(shè)計(jì)后的取煙口，由于目前在大煙道余熱回收階段所應(yīng)用的余熱鍋爐，通常將鍋爐一端的取風(fēng)口設(shè)置到了燒結(jié)機(jī)末端，在設(shè)計(jì)的過程中，通過燒結(jié)工藝以及以往在大煙道余熱回收階段，所設(shè)計(jì)的外置式鍋爐的經(jīng)驗(yàn)得知，取風(fēng)口過于單一更易導(dǎo)致大量抽取外界冷風(fēng)，進(jìn)而導(dǎo)致煙氣溫度平均值在余熱鍋爐進(jìn)口處，出現(xiàn)過低的情況，無法在機(jī)尾抽取到高溫眼球，本工程在余熱回收階段改進(jìn)了外置式鍋爐，并對(duì)取風(fēng)口進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，采用了多點(diǎn)取風(fēng)法。將小閥門設(shè)置到了各取風(fēng)口，能夠自由調(diào)節(jié)各閥門開度，如此，能夠通過與燒結(jié)終點(diǎn)或變化的燒結(jié)工藝的結(jié)合，對(duì)小閥門開度進(jìn)行改變，進(jìn)而從煙氣和煙氣溫度方面，對(duì)各位置的取風(fēng)道進(jìn)行調(diào)節(jié)[3]。

在余熱回收階段將引風(fēng)機(jī)設(shè)置到了鍋爐出口處，以此來結(jié)合實(shí)際的燒結(jié)生產(chǎn)情況，對(duì)所引入的風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如，如果大煙道溫度并不高時(shí)，從頻率方面通過對(duì)引風(fēng)機(jī)的調(diào)低，能夠使余熱回收階段的鍋爐減少所吸入的風(fēng)量，相反的，通過對(duì)頻率的調(diào)高，能夠使引風(fēng)量得到增加，在進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，引入引風(fēng)機(jī)后，為生產(chǎn)階段對(duì)燒結(jié)機(jī)的調(diào)整增加了一種新的方式。

2.2 對(duì)比鍋爐停爐前后余熱數(shù)據(jù)

2015年6月正式在余熱回收階段使用該鍋爐，通過統(tǒng)計(jì)分析6月份的生產(chǎn)數(shù)據(jù)能夠得知，在該月進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，進(jìn)出口平均煙氣值分別為321.2℃、171℃，鍋爐在煙氣余熱回收階段的進(jìn)出口溫度差為150.2℃，鍋爐給水和汽包補(bǔ)水的溫度分別為16.7℃、139.3℃，過熱蒸汽的平均溫度為260℃，蒸汽壓力和平均流量為1.0Mpa、12.4t/h，通過對(duì)相關(guān)表格的查詢，能夠得知，過熱蒸汽在該條件下的焓值為2964.8 kJ/kg。

蒸汽吸熱的平均值為：

根據(jù)上式能夠得知，由于受到管道散熱以及鍋爐利用率等的影響，在進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，蒸汽相比最初所設(shè)計(jì)的鍋爐，能夠帶走低12.5℃左右的大煙道熱量，也能夠以此來判斷前期是否對(duì)鍋爐進(jìn)行了正確的設(shè)計(jì)和計(jì)算。

根據(jù)兩天數(shù)據(jù)的平均值能夠得知，停機(jī)前后的余熱鍋爐所吸收的大煙道煙氣溫度平均值相差11.95℃，由于煙氣存在著負(fù)壓變化等影響因素，因此，根據(jù)相應(yīng)的公式能夠得知，大煙道熱量的實(shí)際變化值，與實(shí)際運(yùn)行階段鍋爐所吸收的熱量值，沒有太大差異[4]。

由于在余熱回收階段沒有應(yīng)用外置式鍋爐之前，在大煙道溫度過高的情況下，為了避免高溫對(duì)后續(xù)除塵脫硫的影響，就需要通過對(duì)野風(fēng)的吸入，來實(shí)現(xiàn)對(duì)大煙道溫度的降低，在投入使用余熱鍋爐后，能夠?qū)Υ鬅煹罍囟冗M(jìn)行降低，不再需要吸入野風(fēng)來降低大煙道溫度，使主抽風(fēng)機(jī)所受到的負(fù)載得到了降低。

在余熱鍋爐運(yùn)行過程中，大煙道煙氣平均溫度都超過了130℃，使燒結(jié)機(jī)尾的煙氣溫度滿足了除塵以及脫硫操作。

3 結(jié)語

（1）在煙道內(nèi)布置了熱管蒸發(fā)器，檢修難度較大，不過目前大多數(shù)廠家已經(jīng)在回收大煙道余熱時(shí)應(yīng)用了此類方式，此類技術(shù)在回收余熱時(shí)，得到了比外置式鍋爐更加普遍的應(yīng)用。

（2）外置式鍋爐在整個(gè)余熱回收階段的阻力低于600Pa，因此，主抽風(fēng)機(jī)能夠克服整個(gè)系統(tǒng)阻力，無需對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行設(shè)置，避免了磨損引風(fēng)機(jī)，此類方式被應(yīng)用到了大部分工程中。

（3）采用多點(diǎn)式進(jìn)行取煙，各支路上所設(shè)置的開度閥門為可調(diào)節(jié)型的，此類方式能夠從溫度和煙氣量方面，有效的對(duì)進(jìn)口處的煙氣進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，并且不會(huì)對(duì)正常燒結(jié)造成影響。

（4）在進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，引入引風(fēng)機(jī)后，為生產(chǎn)階段對(duì)燒結(jié)機(jī)的調(diào)整增加了一種新的方式。

（5）在對(duì)改進(jìn)后的余熱鍋爐進(jìn)行使用的過程中，大煙道煙氣平均溫度都超過了130℃，使燒結(jié)機(jī)尾的煙氣溫度滿足了除塵以及脫硫操作。