張中中

( 柳州鋼鐵股份有限公司燒結廠)

摘要：燒結機尾風箱煙氣溫度可達300 ～ 420℃，有較高的回收利用價值。為提高燒結煙氣余熱回收效率，柳鋼于2013 － 2017 年先后在3 號、1 號和2 號360m² 燒結機上應用大煙道內置式翅片熱管鍋爐余熱回收技術，并通過優化配礦、專家系統、漏風治理、鍋爐汽包、聯箱等多項工藝、設備技改優化，取得了很好的應用效果，合計每年可有效回收余熱162000GJ，發電4500 萬kWh。有效地利用了柳鋼1 號、2 號余熱發電機組裝機容量，全面地回收利用了燒結煙氣余熱，年可創造效益2700 萬元。

關鍵詞：燒結；大煙道；余熱；翅片熱管

在燒結生產中，燒結機尾燒結終點處的風箱煙氣溫度一般可達300 ～ 420℃，具備較高的回收利用價值。為進一步提高燒結煙氣余熱回收效率，降低工序能耗及生產成本，柳鋼燒結在原有環冷余熱回收發電的基礎上，在3 臺360m² 燒結機大煙道內設置了內置式翅片熱管鍋爐余熱回收系統。并分別與1 號、2 號發電機組并網發電成功，不但很好地回收了燒結機大煙道煙氣余熱，有效地利用了燒結兩套余熱發電機組發電能力的余量，而且適當地降低了燒結機大煙道廢氣溫度，保護了風機除塵設備。

1 燒結機及余熱發電機組概況

柳鋼1 號、2 號和3 號360m² 燒結機設計產量為400 萬t /a，有效燒結面積360m²，各配置兩臺主抽風機，與燒結機南北大煙道進行連接。應用大煙道余熱回收前，大煙道煙氣溫度為160～ 180℃，在高FeO 生產時，煙氣溫度甚至達180 ～ 200℃，不利于風機除塵設備的運行保護，且熱量損失巨大。其中大煙道18 ～ 22 號風箱風溫最高，廢氣溫度300 ～ 420℃，具有較高的回收利用價值。

柳鋼1 號、2 號燒結余熱發電機組為雙壓補汽凝汽式汽輪發電機組，設計裝機容量分別為22MW、20MW， 可利用的最低煙氣溫度為300℃，燒結礦理想發電量達22 ～ 23kWh /t。原設計僅對環冷機煙氣余熱進行回收發電，汽輪機裝機容量存在一定的富余。

針對上述情況，為提高燒結煙氣余熱的利用率，柳鋼于2013 年開始在3 號360m² 燒結機上應用大煙道余熱回收利用技術。在燒結機尾18～ 22 號風箱大煙道內設置內置式翅片熱管鍋爐余熱回收系統，對大煙道余熱進行回收，產生的蒸汽送至余熱發電機組進行發電，成功后又陸續應用于1 號、2 號360m² 燒結機。該技術投用后燒結余熱發電量可增加3. 5 ～ 4. 2kWh /t，同時大煙道廢氣溫度降至130 ～ 140℃，很好地保護風機除塵等設備。

2 燒結機大煙道內置式翅片熱管鍋爐余熱回收技術的應用

2. 1 技術特點

對燒結機大煙道煙氣余熱進行回收的內置式翅片熱管鍋爐的結構主要包括煙風系統、汽水系統及其它配套輔助設備，該熱管鍋爐具有占地小、投資少、安裝方便的優點。同時大煙道內部無需閥門設備調控，可以減少執行機構、清灰、輸灰系統的設置，保證余熱鍋爐不受上述因素影響檢修甚至停爐。鍋爐系統運行穩定，設備故障時，不會影響燒結工藝的正常生產。

雖然熱管式吸熱方式較水管式在成本方面有所上升，但對低溫余熱的吸收效率高。針對大煙道尾部煙氣溫度波動大、平均溫度低的運行環境，熱管有利于提高余熱回收效率，且運行安全性好，熱管受熱面被腐蝕及磨損時，不會影響燒結機的正常運行。

煙氣中含有S 等腐蝕性成分，且粉塵含量高，設置于煙道內鍋爐受熱面會受到較大的腐蝕及磨損，翅片式熱管結構形式傳熱面積大，耐磨性能好，有利于提高設備的運行穩定性，降低故障率。

2. 2 系統布置

燒結南北兩個大煙道，各布置一套組合內置式鍋爐模塊，兩套鍋爐模塊共用一個汽包，一套除氧設備及給水設備( 見圖1) 。南側煙道分段設計安裝鍋爐模塊有: 蒸汽過熱器、蒸汽發生、二級水預熱器、一級水預熱器; 北側煙道分段設計安裝蒸汽過熱器、一段蒸汽發生器，二段蒸汽發生器、二級水預熱器。燒結大煙道內置式翅片熱管鍋爐參數為: 蒸汽正常工作壓力1. 1MPa，蒸汽產量12t /h，蒸汽過熱溫度310℃。

2. 3 優化措施

( 1) 燒結終點的穩定控制

內置式翅片熱管鍋爐設置于燒結機大煙道尾部的18 ～ 22 號風箱段，為保證余熱回收效率，生產上必須將燒結終點穩定控制在20 ～ 21 號風箱，才能確保熱管鍋爐區處于燒結機大煙道煙氣最高溫區，實現高效回收。針對這一問題，一是研發應用基于原料燒結基礎性能( 同化性溫度、液相流動性、粘結相強度) 的優化配礦模型，優化和穩定燒結原料準備; 二是開發應用燒結專家系統，優化工藝參數，穩定燒結過程、終點控制，并率先在3 號360m² 燒結機應用，實現燒結過程的自動化控制。

( 2) 降低燒結漏風率

燒結漏風會使系統電耗上升，大煙道煙氣溫度下降，最終導致余熱回收效率變差。為降低燒結漏風率，對燒結機各部件密封進行了多項技術改造，對燒結機應用雙螺桿帶密封槽式密封，頭尾應用水冷式磁性密封，同時臺車組件改用耐高溫耐磨損的新合金構件，有效地降低了燒結漏風率。

（3）優化設備結構、消除故障隱患

鍋爐初期運行時，鍋爐結構設計不合理使鍋爐低壓汽包水汽隔板壽命低、過熱器聯箱疏水管道頻繁被拉裂，嚴重影響鍋爐、燒結主線設備正常運行。為此結合生產實際，通過改造水汽隔板整體結構、延長過熱器聯箱至鍋爐本體外部、重新設計結構等一系列措施徹底根除故障隱患、優化設備結構，設備作業率大幅提高。

3 結語

柳鋼2013 年10 月利用年修在3 號360m² 燒結機安裝大煙道內置式鍋爐，11 月投用，經多年的應用優化，證明該系統高效穩定，發電量1500萬kWh /a，噸礦發電量提高3. 5 ～ 4. 2kWh /t。

并分別于2014 年、2017 年推廣應用到1 號、2號360m² 燒結機，合計每年可有效回收余熱162000GJ，發電4500 萬kWh，有效地利用了柳鋼1 號、2 號余熱發電機組裝機容量，全面地回收利用了燒結煙氣余熱，年創造效益2700 萬元。

通過燒結大煙道余熱回收發電技術在柳鋼1號、2 號和3 號360m² 燒結機的應用，有效降低了燒結工序能耗，利用了1 號、2 號余熱發電機組現有的裝機容量，確保了機組的滿負荷運行，降低了熱排放，控制了燒結機大煙道煙氣溫度，優化了生產工藝，保護了設備安全運行，降低了成本，改善了環境，進而達到了節能減排、降本增效的預期效果。