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燒結(jié)冷卻低溫廢氣的余熱利用

文檔作者：宋憲平鄭東明　黎曉峰文檔來源：鞍鋼設(shè)計研究院邯鄲鋼鐵股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月11日
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收稿日期:2001 - 04 - 29 　聯(lián)系人:鄭東明(114002)
遼寧　鞍山鋼鐵公司設(shè)計研究院
燒結(jié)冷卻低溫廢氣的余熱利用
宋憲平
(鞍鋼設(shè)計研究院) 　
鄭東明　黎曉峰
(邯鄲鋼鐵股份有限公司)
　　摘　要　燒結(jié)礦冷卻低溫廢氣(溫度200 ℃左右) 品質(zhì)低、廢氣量大。鞍鋼開發(fā)的低溫廢
氣直接利用技術(shù)用于解凍原料、熱風(fēng)燒結(jié)日趨完善,經(jīng)濟效益顯著。本文介紹這項技術(shù)的開
發(fā)應(yīng)用。
關(guān)鍵詞　低溫廢氣　余熱利用　新技術(shù)開發(fā)
1 　前　言
1991 年,鞍鋼利用燒結(jié)環(huán)式冷卻機二段廢氣
解凍原料,其后又用于燒結(jié)工藝, 這標(biāo)志著低溫
廢氣(200 ℃左右) 的余熱回收用于工業(yè)生產(chǎn)取得
實用性的進展。
2 　低溫廢氣成為余熱資源
冷卻廢氣屬于中低溫?zé)嵩? 其中中溫廢氣
(溫度在300 ℃左右,大至是1 號煙囪排放的廢
氣) 的開發(fā)技術(shù)比較成熟,在燒結(jié)廠中用來作為
點火器的助燃風(fēng)、生產(chǎn)蒸汽或用于余熱發(fā)電。低
溫廢氣(溫度在200 ℃左右,大至是2 號煙囪排放
的廢氣) 一般排入大氣。按規(guī)范, 溫度低于
250 ℃的廢氣不計入余熱資源。低溫廢氣回收利
的難點在于它的品質(zhì)低、熱效率低。如果用加熱
來提高其溫度,經(jīng)濟上不合算,因此難于用于工
業(yè)生產(chǎn)。低溫廢氣雖然溫度低, 但是風(fēng)量巨大,
總顯熱量巨大。以鞍鋼新三燒1 臺280m2 鼓風(fēng)環(huán)
式冷卻機為例,小時排氣量大約在30～40 萬m3 ,
廢熱量為80～100GJ / h , 相當(dāng)于標(biāo)煤12～15kg/ h
或3～4kg/ t 燒結(jié)礦。鞍鋼開發(fā)低溫廢氣解凍原
料和熱風(fēng)燒結(jié)的成功,使低溫廢氣成為余熱資
源。
3 　低溫廢氣直接利用技術(shù)的開發(fā)
鞍鋼設(shè)計研究院在用燒結(jié)礦冷卻低溫廢氣
作解凍物料熱源(簡稱廢熱解凍) 的研究中,開發(fā)
出低溫廢氣直接利用技術(shù),其含義有兩點,其一
是低溫廢氣不經(jīng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換, 直接用作工藝能源,
因此, 熱效率高, 用于解凍原料的熱效率大于
50 %;其二,低溫廢氣不加熱、不除塵,直接送用
戶,其阻損小、能耗小、成本低,經(jīng)濟上合算。
解凍的工藝有兩種:一是紅外線式,使用高
熱值煤氣;二是熱風(fēng)式,使用中低熱值煤氣。根據(jù)
鞍鋼的生產(chǎn)經(jīng)驗, 熱風(fēng)解凍對熱風(fēng)的要求是:熱
風(fēng)量( 20～ 40) ×104m3/ h ,風(fēng)溫為150～200 ℃,
熱風(fēng)含塵量< 100mg/ m3 ,有害氣體含量低于國家
排放標(biāo)準(zhǔn)。新三燒環(huán)冷機低溫廢氣實測數(shù)據(jù)表
明(見表1) 每臺環(huán)冷機二段廢氣(2 號煙囪排放
的) 的風(fēng)量、風(fēng)溫、含塵濃度及有害氣體量,不經(jīng)
處理即可滿足解凍工藝要求。老三燒解凍庫距
離環(huán)冷機為100～180m ,管道保溫后溫度下降5
～10 ℃,進入解凍庫的廢氣溫度仍可達到150 ℃
以上。
根據(jù)燒結(jié)熱平衡計算,環(huán)冷機低溫廢氣的熱
量為012～013GJ / t , 老三燒解凍庫原料需要的熱
量為0102GJ / t ,即只要利用環(huán)冷機排出的低溫廢
氣熱量的10 %就可滿足解凍的熱量要求。實際
生產(chǎn)中,熱風(fēng)式解凍工藝的熱效率一般在30 %左
右,因此,低溫廢氣直接作為解凍物料的熱源是
可能的。1991 年,鞍鋼實施廢熱凍工程。設(shè)計方
案中提出過設(shè)計除塵方案,該方案整個回收系統(tǒng)
風(fēng)的阻力損失、管路長度、風(fēng)機功率、技改投資、
生產(chǎn)經(jīng)營費用都比沒有除塵方案增加一倍,而廢
氣溫度降低更多,使本來溫度不高的低溫廢氣回
收利用成為不可能。采用直接利用技術(shù),正確選
擇風(fēng)機參數(shù),生產(chǎn)中通過閥門調(diào)節(jié)實現(xiàn)抽風(fēng)點微
負壓(50～70Pa) ,即保持冷卻風(fēng)鼓風(fēng)參數(shù)不變,
23
第26 卷　第4 期
2001 年7 月
燒結(jié)球團
SINTERING AND PELLETIZING
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不影響燒結(jié)礦冷卻工藝,又可以不用除塵,直接
將環(huán)冷機二段廢氣用Á2000mm 的保溫管用引風(fēng)
機引入解凍庫,解凍后的廢氣由解凍的煙囪排入
大氣。
表1 　新燒環(huán)冷機廢氣參數(shù)
取樣位置取樣時間
廢氣溫度/
℃
廢氣流量/
m2·h - 1
CO 含量/
mg·m- 3
含塵濃度/
mg·m- 3
O2/
%
1 號機2 號煙囪19911918 180 256000 體積01034 % — 19
　　1991110131 280 184000 3157 62 20
　　1991112116 70 243000 無— —
　3 號煙囪1991110131 200 169000 4127 12 —
2 號機2 號煙囪1991110131 226 155000 10170 22 20
　3 號煙囪1991110131 128 261000 13132 13 —
　　廢熱解凍工程投資462 萬元,于1991 年12
月一次投產(chǎn)成功,至今運行良好,節(jié)能效益顯著。
年節(jié)省天然氣800 萬m3 ,年創(chuàng)經(jīng)濟效益278 元。
1997 年鞍鋼煉鐵廠煤粉解凍庫采用這項技
術(shù),年節(jié)能效益為195 萬元。2000 年鞍鋼三燒增
建一條到解凍庫的線路,采用這項技術(shù),年節(jié)能
效益為180 萬元。
4 　低溫廢氣直接利用技術(shù)的推廣
把低溫廢氣直接利用技術(shù)用于燒結(jié)工藝,就
是低溫廢氣熱風(fēng)燒結(jié)。熱風(fēng)燒結(jié)可以克服抽風(fēng)法
燒結(jié)能耗高、質(zhì)量差的缺點,但長期來沒有在生
產(chǎn)中得到應(yīng)用,主要原因是沒有找到經(jīng)濟的熱風(fēng)
風(fēng)源及利用技術(shù)。低溫廢氣的成本極低,含氧量
高達20 % , 參加燒結(jié)有利于獲得優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦。
試驗室試驗表明,熱風(fēng)燒結(jié)的熱效率隨熱風(fēng)
溫度的升高而降低, 適宜的熱風(fēng)風(fēng)溫為200 ～
300 ℃,適宜的送風(fēng)時間占燒結(jié)時間的1/ 3 。據(jù)
此,編制了鞍鋼新三燒1 號燒結(jié)機(265m2 ) 廢熱
燒結(jié)方案(見圖1) 。
圖1 　廢氣熱風(fēng)燒結(jié)工藝流程
1 —鋪底料槽;2 —給料器;3 —點火器;4 —熱風(fēng)罩;5 —燒結(jié)機;
6 —引風(fēng)機;7 —環(huán)冷機;8 —鼓風(fēng)機;9 —熱風(fēng)管道;10 —吸風(fēng)罩;11 —主風(fēng)機
　　引風(fēng)機(Q = 30 萬m3/ h ,P = 2800Pa) 從冷卻
風(fēng)機二段引入廢氣,通過Á2400 保溫管道送入燒
結(jié)機點火器后臺車上部22m 長的熱風(fēng)罩內(nèi),向燒
結(jié)臺車料面供應(yīng)熱風(fēng)。燒結(jié)主風(fēng)機將熱風(fēng)抽入料
層中進行燒結(jié),既避免了冷空氣進入,又帶進了
大量物理熱, 補充上層熱量的不足,使燒結(jié)餅上
下層溫度趨于均勻,改善燒結(jié)礦質(zhì)量。1992 年3
月,采用150～250 ℃熱風(fēng)進行了一系列試驗。熱
風(fēng)溫度在200 ℃時,焦粉配比降低10 % , 上層燒
結(jié)礦強度提高1134 % ,下層增加214 % ,粒度組成
24 燒結(jié)球團第26卷
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改善。1992 年9 月, 廢熱燒結(jié)方案在新三燒1 號
燒結(jié)機實施。1993 年3 月12 日～4 月15 日,在
1 號燒結(jié)機上進行風(fēng)溫為250 ℃的廢熱燒結(jié)工業(yè)
試驗,其結(jié)果表明,固體燃料消耗降低8171kg/ t ,
燒結(jié)礦品位提高01 19 個百分點,FeO 含量降低1
個百分點,年創(chuàng)效益889 萬元,1996 年又在新三
燒2 號燒結(jié)機(265m2) 上推廣。
廢熱燒結(jié)的關(guān)鍵技術(shù)是: 收氣罩內(nèi)為負壓(
實現(xiàn)不影響燒結(jié)冷卻工藝和抽出的廢氣不除塵
直接利用) ,熱風(fēng)罩內(nèi)微正壓(實現(xiàn)抽入熱風(fēng)不抽
入空氣) 。為此, 試驗研究了大風(fēng)量(數(shù)十萬立方
米) 、熱風(fēng)(200～300 ℃) 介質(zhì)的局部阻力系數(shù),以
正確選擇風(fēng)機,實現(xiàn)了低溫廢氣直接利用。
1 號燒結(jié)機廢熱燒結(jié)工程投資200 萬元,投產(chǎn)
后設(shè)備出現(xiàn)的問題是,選用的普通風(fēng)機,運轉(zhuǎn)幾個
就月就出現(xiàn)變形;選用的伸縮式膨脹器收縮量小,
管網(wǎng)變形。1996 年投產(chǎn)的2 號廢熱燒結(jié),選用了
耐熱風(fēng)機和90 年代波紋管補償器,投資370 萬元,
風(fēng)機壽命和膨脹問題仍然沒有完全解決。
5 　低溫廢氣直接利用技術(shù)的發(fā)展
廢氣燒結(jié)在燒結(jié)廠推廣應(yīng)用中,直接利用技
術(shù)又得到發(fā)展。1999 年2 月,柳鋼2 臺50m2 燒
結(jié)機在實施700mm 厚料層燒結(jié)中, 利用冷卻機
鼓風(fēng)系統(tǒng)能力和熱廢氣的熱壓差,不用風(fēng)機, 通
過最短風(fēng)路輸送廢氣, 實行廢熱燒結(jié)獲得成功。
固體燃料單耗由60kg/ t 降低到57kg/ t ,投資僅為
有風(fēng)機的1/ 3 ,生產(chǎn)運行用也大大降低。
鞍鋼三燒現(xiàn)有4 臺90m2 燒結(jié)機。改冷礦
后,配有4 臺108m2 鼓風(fēng)帶冷機。改造中, 曾設(shè)
計有廢熱燒結(jié),相鄰2 臺鼓風(fēng)機中心距僅10m ,風(fēng)
系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜, 投資達540 萬元。由于資金缺
乏,廢氣燒結(jié)在改造中沒有實施。柳鋼的無風(fēng)機
廢氣燒結(jié)成功后,對三燒風(fēng)系統(tǒng)重新進行核算,
得出無風(fēng)機的廢熱燒結(jié)是可行的。燒結(jié)工藝是由
燒結(jié)機主風(fēng)機組成的燒結(jié)風(fēng)系統(tǒng),冷卻工藝是由
帶冷機鼓風(fēng)機組成的冷卻風(fēng)系統(tǒng)。熱風(fēng)燒結(jié)就是
用熱風(fēng)管網(wǎng)將燒結(jié)、冷卻兩個風(fēng)系統(tǒng)串聯(lián)起來,
新風(fēng)系統(tǒng)示于圖2 。
鼓風(fēng)系統(tǒng)由6 臺L4 - 73 №11D 風(fēng)機組成, 每
臺風(fēng)機風(fēng)量Q = 71000m3/ h , 風(fēng)壓P = 3406Pa 。
三燒廢熱燒結(jié),需要熱風(fēng)風(fēng)量為80000m3/ h ,其熱
風(fēng)是由帶冷機2 號煙囪供給,基本上是2 臺風(fēng)機
的鼓風(fēng)范圍,風(fēng)量大于熱風(fēng)風(fēng)量,為了回收溫度
較高的二段廢氣,在帶冷機2 號、3 號煙囪段密封
罩中部設(shè)隔板,這樣可抽出較高溫度的廢氣。
圖2 　廢熱燒結(jié)風(fēng)系統(tǒng)示意圖
1 —消音器;2 —鼓風(fēng)機;3 —冷卻機燒結(jié)礦層;
4 —吸風(fēng)罩;5 —熱風(fēng)閥;6 —熱風(fēng)管網(wǎng);7 —熱風(fēng)罩;
8 —燒結(jié)機料層;9 —除塵器;10 —主風(fēng)機
新風(fēng)系統(tǒng)由冷卻鼓風(fēng)機、冷卻機、管網(wǎng)、燒結(jié)
機、除塵器、主抽風(fēng)機組成。鼓風(fēng)機系統(tǒng),從進風(fēng)
口到熱風(fēng)罩內(nèi)這一系統(tǒng)的阻力,就是原鼓風(fēng)系統(tǒng)
阻力損失加熱風(fēng)系統(tǒng)阻力損失。原鼓風(fēng)系統(tǒng)阻
力為燒結(jié)礦層(1200mm 時) 阻力、篦條阻力、管網(wǎng)
阻力之和,經(jīng)計算為1109Pa 。熱風(fēng)系統(tǒng)阻力經(jīng)計
算為869Pa ,系統(tǒng)阻力為1109 + 869 = 1978Pa。由
于冷卻鼓風(fēng)機的全壓大于系統(tǒng)阻力,滿足風(fēng)系統(tǒng)
要求,即冷卻鼓風(fēng)機的能力滿足熱風(fēng)燒結(jié)系統(tǒng)的
要求。這里要說明的是,熱風(fēng)系統(tǒng)中熱風(fēng)罩與臺
車間有空隙,存在漏風(fēng)。熱風(fēng)燒結(jié)要求熱風(fēng)罩內(nèi)
為微正壓(新三燒為40～70Pa) ,應(yīng)通過風(fēng)機調(diào)節(jié)
來實現(xiàn)。根據(jù)新三燒結(jié)經(jīng)驗,熱風(fēng)罩內(nèi)為微正
壓,臺車料面風(fēng)速為0174m/ s ,這時室內(nèi)空氣進入
熱風(fēng)罩內(nèi)僅為5 %左右,此時,熱風(fēng)燒結(jié)效果最
佳,室內(nèi)環(huán)境不受污染。
三燒廢熱燒結(jié)投資180 萬元,比有風(fēng)機的廢
熱燒結(jié)降低60 % ,該項目于2000 年投產(chǎn),年增產(chǎn)
節(jié)能效益達140 萬元。
5 　結(jié)　語
　　1) 低溫廢氣直接利用技術(shù)用于(下轉(zhuǎn)第54頁)
2001年第4 期宋憲平等:燒結(jié)冷卻低溫廢氣的余熱利用25
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3 　結(jié)　語
經(jīng)過幾年的技改, 南鋼二燒的各項技術(shù)經(jīng)濟
指標(biāo)有了大幅度提高, 主要體現(xiàn)在:設(shè)備作業(yè)率
提高,工序能耗下降,產(chǎn)量翻番,質(zhì)量穩(wěn)定,見表
1 。
表1 　南鋼二燒技改前后的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)
年份
產(chǎn)量/
萬t
利用系數(shù)/
t·m- 2·h - 1
合格率/
%
日歷作業(yè)率/
%
工序能耗/
kg·t - 1
固體燃耗/
kg·t - 1
煤氣消耗/
GJ·t - 1
電耗/
kWh·t - 1
1993 (技改前) 47118 1143 80132 78132 84114 59176 01173 35160
1999 (技改后) 88180 2132 93185 91105 61100 45184 01148 24192
2000 94154 2147 96129 90178 59112 44194 01143 27166
　注:2000 年電耗上升主要是三臺電除塵器改造后增容所致。
　　總之, 南鋼二燒的技術(shù)改造經(jīng)歷了一個穩(wěn)
定、充實和提高的過程。1996 年以前,技改工作
的重點在于理順生產(chǎn)環(huán)節(jié), 穩(wěn)定生產(chǎn)過程。1996
年以后, 則將技改工作的重點放在提高燒結(jié)礦質(zhì)
量和產(chǎn)量方面。經(jīng)過幾年來堅持不懈的努力,取
得了顯著的效益。
MODIFICATION OF 24M2 SINTERING
PLANT IN NANJING I&amp;amp;S CO1
Li Kewei
　　Abstract 　Since the commissioning of 2 ×24m2 sintering plants in Nanjing I &amp;amp;S Co1 , the modifications were conducted con2
tinuously1 So that the sinter output was increased , running of the equipments became more smoother ,the energy consumption was
decreased year after year and the obvious benefit was obtained1
Key words 　modification , running of equipment , benefit
(上接第25 頁) 解凍原料和熱風(fēng)燒結(jié),在鞍鋼燒
結(jié)廠獲得成功,表明低溫廢氣成為新的余熱資
源。
2) 燒結(jié)冷卻廢氣的顯熱和可能回收的部分
是鋼鐵企業(yè)排放廢熱中最大的部分,因此,廢熱
燒結(jié)的開發(fā)和普遍推廣具有重要的節(jié)能意義。
3) 低溫廢氣直接利用技術(shù)已日趨完善,節(jié)能
效益顯著,據(jù)測算,廢熱燒結(jié)的投入為1～3 元/ t ,
效益為3～5 元/ t 。
RECOVERY OF LOW TEMPERATURE WEASTE GAS
Zheng Dongming et al1
　　Abstract 　The characteristics of low temperature (200 ℃) waste gasfrom sinter cooling process are poor quality and abound2
ent quanyity1 Technique of directly utilizing the low temperature waste gasd eveloped by Angang has been used in unfreezing mate2
rials and hot air sintering successfully ,the remarkable economic benefit is attained1 This paper introduces development and applica2
tion of the technique1
Key words 　low temperature waste gas , recovery of waste heat ,new technique development
54 燒結(jié)球團第26卷
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