周銀光
（南京鋼鐵股份有限公司 江蘇南京210035）
摘要：隨著工業(yè)生產(chǎn)對能源利用效率的要求越來越高，余熱回收利用成為轉(zhuǎn)底爐節(jié)能減排的重要途徑之一。通過余熱鍋爐對轉(zhuǎn)底爐高溫廢氣進(jìn)行余熱回收，再將除塵凈化后的低溫?zé)煔饣烊霟犸L(fēng)爐進(jìn)行煤氣預(yù)熱與生球干燥烘干，可以有效減少熱損失，提高轉(zhuǎn)底爐熱利用效率。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)底爐；余熱回收；高溫?zé)煔猓谎h(huán)利用
1 概況
鋼鐵廠的生產(chǎn)過程中總會伴隨著產(chǎn)生一些對于生產(chǎn)有不利影響的有害元素，因此，在各工序的冶金塵泥中具有極大的含鋅量。其中主要以煉鋼除塵灰、高爐干法灰、煉鋼OG泥為主。轉(zhuǎn)底爐法處理鋼鐵廠含鋅塵泥是世界上較為先進(jìn)的處理工藝，該工藝將含鋅塵泥配碳后制成球團(tuán)，還原成DRI的同時將其中的Zn、Pb等有害元素脫除，有效的減輕了高爐內(nèi)堿金屬的富集。
經(jīng)理論計算在轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程中，主煙道排煙帶走的物理熱約占轉(zhuǎn)底爐總熱支出的30%，若是對這部分高溫?zé)煔獾幕厥绽茫寝D(zhuǎn)底爐節(jié)能降耗重要途徑。
南鋼轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔庀冉?jīng)余熱鍋爐余熱利用后，溫度降至約180℃，再進(jìn)入凈化設(shè)備回收氧化鋅粉塵，凈化后的煙氣回用至鏈篦機(jī)處作為干燥煙氣使用。
2 余熱鍋爐余熱利用
轉(zhuǎn)底爐高溫?zé)煔馔ㄟ^煙道進(jìn)入余熱鍋爐。
余熱鍋爐位于沉降室之后、收粉系統(tǒng)之前。作用是回收煙氣熱量，生產(chǎn)蒸汽，并且除去一部分煙塵。其生產(chǎn)的蒸汽并入廠區(qū)蒸汽管網(wǎng)，因生產(chǎn)蒸汽而消耗的軟水由廠區(qū)軟水管網(wǎng)補(bǔ)給。余熱鍋爐主要由以下子系統(tǒng)組成：循環(huán)水系統(tǒng)、給水除氧及補(bǔ)水系統(tǒng)、清灰系統(tǒng)等。依據(jù)轉(zhuǎn)底爐煙氣的特性，將余熱鍋爐分為輻射段和對流段，采用直通臥式結(jié)構(gòu)。為保證水循環(huán)的可靠及穩(wěn)定并利于清灰，余熱鍋爐整體采用強(qiáng)制循環(huán)。余熱鍋爐強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置2臺電動熱水循環(huán)泵。正常工作時電動熱水循環(huán)泵1臺運(yùn)行1臺備用，當(dāng)運(yùn)行水泵出現(xiàn)故障時備用泵將自動啟動，確保余熱鍋爐安全運(yùn)行。在余熱鍋爐本體設(shè)置清灰裝置，有效清除受熱面的粉塵附著，既保證管壁與煙氣的有效換熱，也實(shí)現(xiàn)煙塵的有效收集。在余熱鍋爐下方均設(shè)置有集灰斗，收集的粉塵作為富氧化鋅成品外售。
鍋爐系統(tǒng)由膜式壁蒸發(fā)器、過熱器、蒸發(fā)管束和省煤器等部件組成。轉(zhuǎn)底爐出口約1050℃的高溫爐氣（煙氣量為50000Nm³/h）經(jīng)余熱鍋爐吸熱后，冷卻約200℃。余熱鍋爐利用轉(zhuǎn)底爐煙氣的顯熱，平均外送1.6MPa，300℃的蒸汽約16.7t/h。
（一）余熱鍋爐布置
余熱鍋爐本體為露天布置,本余熱鍋爐為臥式直通強(qiáng)制循環(huán)鍋爐，汽包布置在余熱鍋爐本體頂部。
采用直通式通道使煙氣均勻、平穩(wěn)地通過煙道，煙氣流動順暢，沒有轉(zhuǎn)彎，不易形成偏流和渦流，輻射冷卻室利于粉塵自重沉降；對流區(qū)采用橫向沖刷與縱向沖刷相比，大大提高了煙氣的傳熱系數(shù)；在保證相同的傳熱系數(shù)的前提下，橫向沖刷采用較低的煙氣流速，從而有利于粉塵的自然沉降和防止?fàn)t管的磨損。
鍋爐清灰采用彈性振打裝置、倉壁振打、激波吹灰，灰渣運(yùn)輸采用埋刮板運(yùn)輸機(jī)、星型排灰閥輸送方式。
汽包布置在余熱鍋爐本體右側(cè)（順氣流方向）鋼結(jié)構(gòu)平臺上。
余熱鍋爐的電動給水泵、定排、連排及加藥裝置等輔機(jī)布置在余熱鍋爐下方。
（二）鍋爐汽水系統(tǒng)
從廠區(qū)總管來的軟水首先進(jìn)入軟水箱，然后由除氧泵送至除氧器，脫除水中的氧氣后貯存在除氧水箱。除氧水由給水泵送入水預(yù)器的進(jìn)口集箱，在水預(yù)器中加熱后進(jìn)入鍋筒，在鍋筒中與爐水混合后通過下降管進(jìn)入熱水循環(huán)泵。
蒸發(fā)受熱面管束由一根爐水循環(huán)總管供水,爐水依次進(jìn)入余熱鍋爐各部分蒸發(fā)器進(jìn)口集箱；各蒸發(fā)區(qū)由各自獨(dú)立的上升管與汽包相接,所有管束(包括過熱器管束)的支吊管也是水循環(huán)回路的一部分。經(jīng)各蒸發(fā)區(qū)管束支吊管出來的汽水混合物進(jìn)入汽包。
鍋爐采用強(qiáng)制循環(huán)，在每根蒸發(fā)受熱面的進(jìn)口都裝有節(jié)流圈，節(jié)流圈的開孔孔徑由回路阻力和吸熱量來確定，這使各回路流量分配均勻，保證回路的水動力穩(wěn)定；一般鍋爐的循環(huán)倍率大于8，每一根受熱面管的循環(huán)流速均不小于0.5m/s。
因采用強(qiáng)制循環(huán)，余熱鍋爐對于煙氣的劇烈波動具有良好的適應(yīng)性，可以滿足余熱鍋爐快速啟停的要求。同時，余熱鍋爐受熱面可以采用具有良好的防腐蝕性和抗機(jī)械損傷能力的厚壁小管徑鍋爐鋼管制造，使余熱鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊，便于振打除灰。
在強(qiáng)制循環(huán)鍋爐中，熱水循環(huán)泵是鍋爐的心臟，為確保水循環(huán)系統(tǒng)的可靠性，設(shè)置兩臺熱水循環(huán)泵，一臺運(yùn)行，一臺備用，當(dāng)循環(huán)泵發(fā)生故障時可自動進(jìn)行切換。從汽包出來的飽和蒸汽通過低溫過熱器，經(jīng)噴水減溫器再進(jìn)入高溫過熱器變?yōu)檫^熱蒸汽經(jīng)管道送出界區(qū)。汽包上設(shè)有連續(xù)排污和定期排污裝置。
3 轉(zhuǎn)底爐廢棄循環(huán)利用
在熱風(fēng)爐系統(tǒng)中，通常使用高爐煤氣作為燃料。廢煙氣的溫度通常可達(dá)250~350℃。如果高溫?zé)煔庵苯优欧诺酱髿庵校瑢?dǎo)致氣溫升高，污染環(huán)境，并造成嚴(yán)重能源浪費(fèi)。轉(zhuǎn)底爐除塵后的低溫?zé)煔饪梢曰烊霟犸L(fēng)爐中，用于煤氣預(yù)熱與生球烘干。
熱風(fēng)爐通過燃燒高爐煤氣產(chǎn)生高溫?zé)煔猓a(chǎn)生1000℃煙氣，為了充分利用余熱，通過煙氣引風(fēng)機(jī)直接將轉(zhuǎn)底爐廢氣（150℃）引入熱風(fēng)爐腔體，混風(fēng)后，熱風(fēng)爐出口煙氣溫度為650～700℃。
650℃～700℃的煙氣通過熱交換器預(yù)熱轉(zhuǎn)底爐助燃空氣，助燃空氣預(yù)熱至400℃，轉(zhuǎn)爐煤氣預(yù)熱至250℃，送往轉(zhuǎn)底爐，煙氣溫度降至350℃。
混合煙氣用來干燥生球，干燥煙氣量約80000Nm³/h。生球干燥后的煙氣經(jīng)鏈篦機(jī)除塵系統(tǒng)凈化后達(dá)標(biāo)排放。熱風(fēng)爐系統(tǒng)圖詳見下圖。
圖1 熱風(fēng)爐系統(tǒng)圖
4 總結(jié)
轉(zhuǎn)底爐余熱回收利用是一項重要的節(jié)能減排措施，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。未來應(yīng)進(jìn)一步加大對余熱回收利用技術(shù)的研究和推廣，不斷完善回收系統(tǒng)，提高能源利用效率，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。
通過對轉(zhuǎn)底爐余熱的回收利用進(jìn)行深入研究和實(shí)踐，不僅可以為工業(yè)節(jié)能減排提供技術(shù)支持，還能促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)向更加環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的方向邁進(jìn)。
參考文獻(xiàn)
[1] 秦潔,劉功國,吳秋廷,等.轉(zhuǎn)底爐高溫?zé)煔庥酂峄厥绽梅治鲅芯縖J].礦冶,2011,20(04):86-90.
[2] 陳長景,張?zhí)m芳.轉(zhuǎn)底爐余熱鍋爐設(shè)計探討[J].工業(yè)鍋爐,2014,(06):37-39.DOI:10.16558/j.cnki.issn1004-8774.2014.06.009.
[3] 張敏.余熱回收技術(shù)在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用及節(jié)能潛力分析［J］.資源節(jié)約與環(huán)保，2015（8）：8-9.
[4] 刁小東． 熱風(fēng)爐煙氣余熱資源測定與利用研究［J］． 銅業(yè)工程，2011，(6) : 41 ～ 44.