谈谈冷却机余热利用

谈谈冷却机余热利用

刘雅超

中钢石家庄工程设计研究院有限公司河北省石家庄市050000

摘要：唐山港陆钢铁有限公司利用200m2烧结环冷机、100m2烧结带冷机冷却烧结矿过程中的废气余热，通过双压余热锅炉产生过热蒸汽发电，并将余热锅炉尾气引回环冷机冷却矿料，提高了成品矿的品质和产量，在有效缓解区域电网供电压力的同时，降低了烧结工序能耗，为企业带来明显的经济效益。

关键词：冷却机；余热；利用

1前言

粗钢生产主要工序中烧结工序的能耗仅仅逊位于高炉炼铁工序的能耗，而在烧结工序总能耗中，大量的热能变换为烧结烟气和烧结矿的显热及化学热排入大气。热平衡测试数据表明，烧结机热支出中烧结饼物理热占热收入总量的48.97％，其中冷却烧结矿的废气显热占热收入总量的28.38％、烧结机烟气显热和化学不完全燃烧热占热收入总量的23.06％。如何有效回收利用冷却废气显热和烧结烟气余热，是烧结工序节能降耗的重中之重。

随着国家节能减排约束性指标的制定，工业企业中低温余热回收利用得到普遍的重视，回收利用技术及设备取得了长足的发展，尤其是钢铁企业中低温余热回收项目的性价比大幅提高，特别是双温双压余热锅炉应用于烧结机余热回收的实践，为烧结工序余热回收展示了良好的前景。唐山港陆钢铁有限公司借鉴同行业烧结余热回收项目投运的经验，根据本企业的实际情况，将冷却机前部较高温度的废气余热加以回收，利用回收的余热发电供企业内部电网，部分减少了网购电量。

2余热回收利用系统

唐山港陆钢铁有限公司现运行的3#、4#烧结机为100m2带式冷却烧结机，5#、6#烧结机为200m2环式冷却烧结机。环（带）冷却机分为5段冷却烧结矿料，每段各配置1台鼓风机；经鼓风机鼓入的冷风与高温烧结矿料换热后，分别排放150～450℃的“中、低温废气”，废气中还含有一定数量的矿物粉尘。

利用2台烧结机环冷机1#、2#鼓风区段产生的275～450℃的废气各配置1台双温双压余热锅炉，利用2台烧结带冷机1#、2#鼓风区段产生的275～450℃的废气共用1台双温双压余热锅炉，3台锅炉产生的过热蒸汽，同时供1套15MW补汽凝汽式汽轮发电机组发电。

汽轮机排汽凝结水由凝汽器热井经总管引出，经凝结水升压后经轴封加热器换热后，再送入烧结余热锅炉尾部的凝结水加热器，然后送至烧结余热锅炉的除氧器（余热锅炉低压锅筒）。

根据现场情况，烧结带冷机余热锅炉出口烟气接回带冷机十分困难，所以采用开式系统。即将带冷机原来直接对空排放的烟气，通过引风机引入余热锅炉回收热量后，再通过新设的排气筒排入大气。

主要设备包括汽轮机、发电机、余热锅炉等，详见表1。

3烧结冷却机余热利用系统设计特点

3.1余热锅炉

余热锅炉采用双压双通道无补燃自然循环设计，分别将冷却机1#、2#冷却段排出的不同温度的废气通过锅炉内设两组换热元件进行热交换，产生1.96MPa和0.49MPa的过热蒸汽，对冷却机废气余热进行分级回收利用。锅炉的换热元件设计为螺旋鳍片管结构，有效增加了换热面积，提高余热锅炉的效率。

3.2烟气系统

经余热锅炉换热后的2台200m2烧结环冷机废气尚有140℃左右的温度，系统增设2台循环风机将锅炉排出的尾气并入环冷机入口风箱冷却烧结矿，减少了高温烧结矿因急冷破碎的现象，使烧结矿的品质及成品烧结矿的产量有所提高；余热锅炉尾气的回收利用将环冷机废气余热回收率提高到70％以上。

3.3汽轮机

选择补汽凝汽式汽轮机将锅炉产生的低压过热蒸汽由汽机的低压缸补入，与汽机内经中压缸作功降能后的蒸汽混合，使低品位热能在此继续做功，提升了汽轮机的能效。

4节能减排及经济效益

余热发电机组设计为15MW，按全年运行时间7920h，发电负荷95％，电厂自用电率18％统计计算，全年发电量为11.286×107kW•h，全年供电量9.255×107kW•h，节能量折标准煤3.054万t。将年供电量按常规燃煤发电机组平均供电煤耗及平均排放指标计算，每年可减少SO2排放量372t、减少CO2排放量7.30万t。

烧结冷却机余热发电全部电量并入唐山港陆钢铁有限公司厂内电网，全年减少网购电量9.255×107kW•h，按网购电平均电价0.6元/(kW•h)计算，每年为企业创造经济效益5553万元。

5结束语

与常规燃用化石燃料的火力发电机组相比，利用烧结冷却机废气余热的发电机组无需消耗燃料，因此不产生烧结工序以外的废气、废渣和粉尘；利用余热发电部分替代网购电量，起到了缓解区域电网的供电压力、减少区域内SO2、NOX、粉尘等大气污染物排放的作用。烧结冷却机余热发电按正常生产年运行时烧结工序能耗下降约2.0kgce/t矿；按供电量计算，年节能量折标准煤3.054万t，为企业节能增效、降低能源成本提供了强有力的保证。

参考文献：

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[2]闫为群，栾颖.烧结余热回收利用途径探讨[J].河南冶金.2017（01）：115-116.

[3]张玉柱，胡长庆.炼铁节能与工艺计算[M].北京:冶金工业出版社.2016（09）：88-89.