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燒結(jié)工序是鋼鐵生產(chǎn)工藝的重要組成部分，燒結(jié)廠是各個(gè)鋼鐵企業(yè)的耗能大戶，其所排放的熱廢氣中顯熱占有很大的比例。多年以來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)燒結(jié)余熱的回收利用進(jìn)行了大量的研究。數(shù)據(jù)顯示，燒結(jié)過(guò)程中可供利用的余熱占鋼鐵廠總熱耗的12%，其中燒結(jié)礦的余熱占8%，燒結(jié)廢氣余熱占4%，而冷卻機(jī)廢氣和燒結(jié)煙氣的顯熱約占燒結(jié)過(guò)程全部熱支出的50%。若能把這些氣體的余熱加以利用，無(wú)疑是燒結(jié)工序節(jié)能的重要途徑和發(fā)展趨勢(shì)。
在全國(guó)大力發(fā)展燒結(jié)余熱回收的現(xiàn)階段，利用現(xiàn)有技術(shù)對(duì)冷卻機(jī)的余熱進(jìn)行回收，主要集中在冷卻機(jī)廢熱煙氣的回收，采用的是單壓余熱鍋爐或者回?zé)崾诫p壓余熱鍋爐。而燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)機(jī)大煙道部分煙氣量較大、溫度高，但由于其灰塵較大，硫含量較高，導(dǎo)致回收難度較大，對(duì)這部分余熱進(jìn)行回收利用的企業(yè)較少。若可以對(duì)燒結(jié)工序兩個(gè)部分的余熱都進(jìn)行回收利用，可以實(shí)現(xiàn)更高的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。
燒結(jié)余熱聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備特點(diǎn)
采用回?zé)崾诫p壓余熱鍋爐和大煙道熱管換熱器進(jìn)行聯(lián)產(chǎn)，可有效對(duì)燒結(jié)機(jī)冷卻機(jī)廢熱煙氣余熱和主抽風(fēng)機(jī)大煙道煙氣余熱進(jìn)行回收利用。
與常規(guī)余熱鍋爐相比，回?zé)崾诫p壓鍋爐有更高的換熱效率，可生產(chǎn)更多的蒸汽，同時(shí)降低鍋爐排煙溫度;回?zé)犸L(fēng)機(jī)的使用可以提高余熱鍋爐入口溫度，提高廢熱煙氣的熱值，可替換掉部分冷卻鼓風(fēng)機(jī);分段式梯度煙氣入口可以將不同溫度的熱廢氣分段利用，將余熱回收得更徹底;獨(dú)立的控制系統(tǒng)將余熱鍋爐系統(tǒng)與燒結(jié)主系統(tǒng)獨(dú)立分開(kāi)，對(duì)燒結(jié)主工藝的影響降到最低;鍋爐的熱風(fēng)循環(huán)、給水系統(tǒng)和鍋爐主體的集中布置，減少了鍋爐的占地，塔式布局更節(jié)省了燒結(jié)機(jī)側(cè)的安裝空間;環(huán)冷罩上的二次加熱裝置可以進(jìn)一步提高蒸汽的品質(zhì)。
大煙道熱管換熱器的結(jié)構(gòu)采用了熱管形式，箱體采用模塊和插排方式，方便安裝和更換;采用單片式拼接組裝，可避免熱管的放熱段漏水對(duì)大煙道的影響。
大煙道熱管換熱設(shè)備比常規(guī)換熱設(shè)備更安全、可靠，可長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行;傳熱效率高，熱管受熱段根據(jù)需要采用纏繞翅片來(lái)增加傳熱面積;每根熱管都是相對(duì)獨(dú)立的密閉單元，冷、熱流體均在管外流動(dòng)，并由中間密封結(jié)構(gòu)將冷、熱流體完全隔開(kāi)，可有效避免冷、熱流體的串流;可有效防止露點(diǎn)腐蝕，通過(guò)調(diào)整熱管根數(shù)或調(diào)整熱管冷、熱側(cè)的傳熱面積比，使熱管壁溫提高到露點(diǎn)溫度以上;可有效防止積灰，換熱器設(shè)計(jì)時(shí)能夠采用變截面形式，保證流體通過(guò)熱管換熱器時(shí)等流速流動(dòng)，達(dá)到自清灰的目的;單根熱管的損壞不影響其他熱管，同時(shí)對(duì)整體換熱效果的影響也可忽略不記。
燒結(jié)余熱聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例
在技術(shù)指標(biāo)方面，雙壓余熱鍋爐的循環(huán)風(fēng)機(jī)在冷卻機(jī)臺(tái)車(chē)底部可形成4000Pa的風(fēng)壓，可以替代部分冷卻鼓風(fēng)機(jī)，二次加熱裝置采用不銹鋼制造能夠耐受500℃的熱風(fēng)和料礦的輻射烘烤。雙壓工藝的好處是可以分別生產(chǎn)2.06MPa和0.5MPa的過(guò)熱蒸汽，方便汽輪機(jī)的發(fā)電和廠內(nèi)生產(chǎn)自用。
作為換熱組件的熱管耐高溫可以達(dá)到450℃，長(zhǎng)期工作可以承受400℃的溫度。熱管換熱器的壽命在3年以上，可將煙氣的溫度有效降低到200℃左右，對(duì)燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)的引風(fēng)機(jī)影響較小。
在性能指標(biāo)方面，雙壓余熱鍋爐所生產(chǎn)的余熱蒸汽壓力可以達(dá)到2.06MPa和0.5MPa，過(guò)熱蒸汽的溫度可以分別達(dá)到約340℃和200℃。余熱蒸汽的有效產(chǎn)量可以達(dá)到每百噸成品礦生產(chǎn)中、低壓蒸汽分別為10噸和4噸。
熱管換熱器所生產(chǎn)的余熱蒸汽的壓力可以達(dá)到2.06MPa，過(guò)熱蒸汽溫度可以達(dá)到約340℃，余熱蒸汽有效產(chǎn)量可以達(dá)到每百噸成品礦生產(chǎn)5噸蒸汽。
以220平方米燒結(jié)機(jī)為例，冷卻機(jī)雙壓余熱鍋爐和熱管換熱器所生產(chǎn)的中壓蒸汽分別為26t/h和14t/h，可并入燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)，投產(chǎn)發(fā)電。合計(jì)其生產(chǎn)中壓余熱蒸汽發(fā)電量約為每噸成品礦26千瓦時(shí)。另外，生產(chǎn)的低壓蒸汽約10噸可留作燒結(jié)車(chē)間自用。
燒結(jié)余熱聯(lián)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益顯著
目前，節(jié)能減排項(xiàng)目是我國(guó)重點(diǎn)推廣的項(xiàng)目，燒結(jié)余熱回收技術(shù)已被大多數(shù)鋼鐵企業(yè)認(rèn)可和重視。一般鋼鐵企業(yè)都只是將冷卻機(jī)余熱回收作為主要回收項(xiàng)目，在燒結(jié)機(jī)大煙道采用余熱回收裝置進(jìn)行余熱利用的企業(yè)較少。主要是因?yàn)榇颂幱酂崂玫募夹g(shù)條件比較苛刻，大顆粒粉塵、高含硫的煙氣回收比較困難，密封條件要求較高。在這部分進(jìn)行余熱回收，其投入的資金僅為余熱回收項(xiàng)目總投資的20%，卻可以增加近50%的蒸汽產(chǎn)量，更能減少燒結(jié)機(jī)的高溫?zé)煔饫速M(fèi)。因此，將燒結(jié)機(jī)和冷卻機(jī)的余熱聯(lián)產(chǎn)作為一個(gè)整體回收系統(tǒng)，其推廣前景非常廣闊。該系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中除了水泵和風(fēng)機(jī)之外，基本上沒(méi)有其他的功率消耗，操作、維修簡(jiǎn)便，所產(chǎn)蒸汽既可以并入蒸汽管網(wǎng)又可以發(fā)電。
回?zé)崾綗犸L(fēng)循環(huán)的使用可以提高生產(chǎn)蒸汽的壓力和溫度，能大幅提高蒸汽的產(chǎn)量，可以增大余熱的發(fā)電總量。同時(shí)，雙壓鍋爐的設(shè)計(jì)方案可以將單壓鍋爐不能夠利用的較低溫度的熱風(fēng)也進(jìn)行回收。該部分蒸汽除了供給發(fā)電裝置使用，還可以用來(lái)加熱燒結(jié)料礦，減少煤氣消耗。
燒結(jié)大煙道熱管換熱器的使用，可以將原來(lái)廢棄的大煙道高含塵熱煙氣進(jìn)行回收，增加近50%的蒸汽產(chǎn)量，并可以降低主抽風(fēng)機(jī)的入口溫度，保護(hù)后續(xù)的除塵器和脫硫設(shè)備，減緩設(shè)備老化。
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