郭海濤  趙建軍  楊東鋒

（河鋼股份有限公司承德分公司煉鐵事業(yè)部  河北 承德 067001）

摘要：燒結(jié)生產(chǎn)具有煙氣溫度高、廢氣量較大的特點(diǎn)，很適合對燒結(jié)機(jī)主煙道進(jìn)行余熱回收，利用廢蒸汽帶動發(fā)電機(jī)可以產(chǎn)生電能，降低燒結(jié)機(jī)自身電力消耗，降低燒結(jié)機(jī)的能耗。

關(guān)鍵詞：工礦條件；風(fēng)箱煙氣溫度；余熱回收

 0前言

在鋼鐵生產(chǎn)過程中，燒結(jié)工序的能耗約占總能耗的10％，位居第二。在燒結(jié)工序總能耗中，有近50％的熱能以燒結(jié)機(jī)煙氣和冷卻機(jī)廢氣的顯熱形式排入大氣。目前國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工序?qū)χ械蜏赜酂崂么蟛糠滞Ａ粲跓犸L(fēng)燒結(jié)及產(chǎn)生低品位蒸汽或熱水利用，也有不少的企業(yè)根本沒有采用任何余熱回收技術(shù)，直接排放不僅造成二次能源浪費(fèi)，而且嚴(yán)重污染環(huán)境。從能源利用的有效性和經(jīng)濟(jì)性角度，利用燒結(jié)系統(tǒng)的中溫廢氣通過余熱鍋爐將低品位的熱能轉(zhuǎn)化為高級能源——電能，實(shí)現(xiàn)變廢為寶的能源再利用，是促進(jìn)河鋼承鋼實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的有效途徑，也是未來中低溫余熱利用的發(fā)展方向。

1 傳統(tǒng)工藝

   燒結(jié)產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^翅片管式蒸發(fā)器帶動汽輪機(jī)做功發(fā)電，由于翅片對流體的擾動使邊界層不斷破裂，因而具有較大的換熱系數(shù)；通知由于隔板、翅片很薄，具有高導(dǎo)熱性，所以使得翅片管式蒸發(fā)器可以到達(dá)很高的效率。但是由于其使用壽命短，熱利用率低，造成能源浪費(fèi)，故采用新型熱管式蒸發(fā)器。

2 裝備技術(shù)革新

由于熱管比較適合于低溫差傳熱，且沿管長的等溫性能較好，因此熱管式蒸發(fā)器的換熱效率要略高于翅片管式蒸發(fā)器，這種換熱器由熱管蒸發(fā)器和汽包組成。但熱管式蒸發(fā)器受熱管工作溫度的限制，即：當(dāng)熱廢氣溫度超過420℃時就會有爆管的危險，影響熱管的正常工作。因此，我們在大、小煙道的端部均設(shè)置了冷空氣補(bǔ)充裝置，當(dāng)煙氣溫度超過臨界值時，自動打開補(bǔ)氣閥門。蒸汽發(fā)生的整個過程如下：熱管換熱器安置在19#、20#、21#風(fēng)箱之間的大、小煙道上，高溫?zé)煔?大于350℃)將熱量傳給熱管蒸發(fā)段內(nèi)的工作介質(zhì)，使其汽化后流向熱管換熱器的冷凝段；在冷凝段將熱量傳給熱管外的水，使其汽化；熱管內(nèi)的工作介質(zhì)在冷凝段放出熱量后凝結(jié)，并在重力作用下，沿?zé)峁軆?nèi)壁返回蒸發(fā)段，如此循環(huán)。環(huán)行空間內(nèi)的汽液混合物，通過連接管送至汽包內(nèi)進(jìn)行汽液分離；汽包內(nèi)的飽和水由下降管送至熱管束，構(gòu)成汽水系統(tǒng)循環(huán)。

圖1 水夾套換熱管示意圖

2.1熱管式蒸發(fā)器的組成

2.1.1 汽包

由于需要產(chǎn)生過熱蒸汽，故要求汽包產(chǎn)生的蒸汽干度達(dá)到99％左右，為蒸汽過熱創(chuàng)造條件。因此，設(shè)計(jì)好汽包內(nèi)部裝置，是獲得高品質(zhì)蒸汽的關(guān)鍵。由于進(jìn)入汽包的汽水混合物蒸汽含量不大，蒸汽干度通常小于10％，故設(shè)計(jì)時采用了三級分離。

2.1.2 過熱器

過熱器的作用是將蒸汽從飽和溫度加熱到額定的過熱溫度。過熱器安裝在熱管蒸發(fā)器的前面，采用蛇形管結(jié)構(gòu)，與熱管蒸發(fā)器共同組成蒸汽發(fā)生器本體。高溫?zé)煔庀攘鹘?jīng)過熱器，將1.3 MPa、195℃的飽和蒸汽加熱變成1.3 MPa、250℃的過熱蒸汽，然后才進(jìn)入熱管蒸發(fā)器。

2.1.3 卸灰裝置

在熱管換熱器前的煙道下部和熱管換熱器下部均設(shè)有積灰斗。由于煙道處于-17kPa左右的高負(fù)壓狀態(tài)，密封要求高，不能有漏氣現(xiàn)象，因此，灰斗下方設(shè)有電動雙層卸灰閥，控制定期排灰。

3 改進(jìn)工藝操作

由于我廠為釩鈦燒結(jié)礦，產(chǎn)能相對其他普通礦較低，又由于我廠燒結(jié)機(jī)產(chǎn)能大于高爐需求，有時燒結(jié)機(jī)產(chǎn)量保持在較低水平。當(dāng)燒結(jié)機(jī)產(chǎn)量降低時，機(jī)尾3個風(fēng)箱的溫度較低，大大降低了煙氣的溫度。煙氣溫度降低導(dǎo)致發(fā)電量下降，為保證發(fā)電量保持在較高的水平，我們采取了一系列措施，通過控制風(fēng)箱的執(zhí)行器開度，控制通過料層的空氣，保證21#風(fēng)箱溫度保持在350℃以上。

表1 燒結(jié)過程控制

3.1 降低停機(jī)時間

在運(yùn)行中大煙道余熱發(fā)電要求較高，發(fā)電蒸汽要求在280℃以上，由于我廠的臺車轱轆在長期的高溫運(yùn)行后，臺車轱轆產(chǎn)生了卡死、脫落等現(xiàn)象的出現(xiàn)。為解決此種問題，降低停機(jī)時間，我廠采用了在線更換燒結(jié)機(jī)臺車。在臺車機(jī)尾移動架上設(shè)計(jì)了新型的固定液壓移動裝置，此種液壓裝置能夠快速的撐開移動架，比人工手動液壓千斤頂?shù)臅r間降低了約20分鐘。在更換臺車時，使用鋼絲繩來起吊臺車，此種方式穩(wěn)定性較差，臺車在水平位置容易出現(xiàn)偏差，不能很好的起吊和放落臺車。我廠采用新型吊裝工具，在天車上安裝新型的起落架，此種起落架有一個平衡梁下安裝了兩個掛鉤如下圖：

圖2 新型吊裝工具

燒結(jié)低溫余熱發(fā)電項(xiàng)目由于能將廢氣中的熱能轉(zhuǎn)化為電能，有效減少燒結(jié)礦生產(chǎn)過程中的能源消耗，具有顯著的節(jié)能效果。同時，廢氣通過余熱鍋爐降低了排放的溫度，減輕了燒結(jié)礦生產(chǎn)對環(huán)境的熱污染，具有顯著的環(huán)保效果。因此，這種具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的項(xiàng)目，必將具有很好的推廣價值和應(yīng)用前景。

4 總結(jié)

（1）通過以上兩個改進(jìn)，在線跟換臺車時間大大縮短，更換時間有前期的35分鐘降低為6分鐘。

（2）大大提高了煙道溫度的利用效率，保證了發(fā)電量平穩(wěn)。該系統(tǒng)投產(chǎn)后，運(yùn)行良好，節(jié)能效果與經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（3）其投資少，見效快，安全可靠。

（4）在已采用煙氣脫硫的燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)中，還能降低并穩(wěn)定進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的廢氣溫度，減少脫硫系統(tǒng)冷卻水的消耗。

參考文獻(xiàn)

[1]  王政民.煙氣直接入爐循環(huán)的節(jié)能作用.冶金能源，1999（3）：24-28.

[2]  陸萍.燒結(jié)低溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電技術(shù)應(yīng)用分析.現(xiàn)代冶金，2009（1）.