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宝钢烧结冷却废气余热回收现状与潜力

文档作者：周茂军鲁健应风晔张代华文档来源：宝钢股份有限公司炼铁厂		点击数：	更新时间： 2021年05月12日
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42
冶金能源
ENERGY FOR ME IIALLUR( CAL INDUsTRY
Vo1．3O No．4
July．2011
宝钢烧结冷却废气余热回收现状与潜力
周茂军 鲁健应风晔张代华
(宝钢股份有限公司炼铁厂)
摘要阐述了宝钢股份烧结工序冷却废气余热回收的发展和现状，介绍了宝钢烧结实行废
气余热回收的有效措施。为最大限度回收废气余热，降低烧结工序能耗，分析了进一步提高
烧结废气余热回收水平的潜力，提出了相应技术思路。
关键词烧结余热回收余热锅炉余热发电工序能耗
Status and potential of waste heat recovery from
sinter cooler exhaust in Baosteel
Zhou Maojun Lu Jian Ying Fengye Zhang Daihua
(Baoshan Iron and Steel Co．，Ltd．)
Abstract Describes the status and potential of sinter cooler exhaust waste heat recovery，as well as
the efectivemeasuresthathave alreadytakenforthat purposeinBaostee1．Tomaximizethe recovery of
waste heat and reduce the energy consumption in sintering process，the potential for a further heat l-ecovery
form sintering exhaust was analyzed and the corresponding technical strategies were presented．
Keywords sintering waste heat recovery waste heat boiler waste heat power generation total
energy consumption
长流程钢铁联合企业中，铁矿石烧结是必不
可少的一个工序。烧结生产过程中，从机尾经热
破碎卸下的烧结矿温度高达750—800％ ，为便
于烧结矿的整粒筛分和输送贮存需将其冷却至
150℃ 以下。烧结矿冷却过程中，烧结矿显热大
部分转变为冷却废气余热，即固态载体余热转化
为气态载体余热。烧结矿冷却废气中高温部分可
达350—400℃，这是钢铁企业内重要的余热资
源。日本为研究钢铁企业节能极限曾设定典型的
长流程钢铁厂，其中包括典型烧结厂。在典型烧
结厂标准值的热平衡中，烧结矿冷却废气余热与
烧结烟气余热占热支出的比例分别为29．3％和
23．6％ ，是热支出中比例最大的两部分⋯。国内
外一些钢铁企业的烧结机热平衡分析也显示，烧
收稿日期：2010—12—28
周茂军(1976一 )，高3"；200941上海市宝山区。
结矿冷却废气与烧结烟气带走了烧结生产过程大
约50％的热量，且前者一般都多于后者。宝钢
股份本部厂区内，余热显热资源存在于炼铁、炼
钢、轧钢与发电四个系统。其中，属于炼铁系统
的烧结工序余热资源约占总余热显热资源的
18．8％ ，其中烧结矿显热占10％ ，烧结烟气显
热占8．8％ 。而烧结矿冷却废气又带走了烧结矿
显热的90％ 以上 】。因此，为提高烧结能源利
用效率，通过余热回收降低烧结工序能耗与区域
环境负荷，需要对宝钢烧结余热资源回收利用进
行分析，这里重点分析宝钢烧结冷却废气余热资
源回收利用现状和潜力。
l 宝钢烧结冷却废气余热回收工艺的发展
宝钢股份本部共有三台烧结机，原面积均为
450m ，后历时三年依次扩容改造至495m 。目
前，三台烧结机的余热回收方式包括用作点火助
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冶金能源
ENERGY FOR METAULURGICAL INDUSTRY 43
燃空气、热风烧结和余热锅炉生产蒸汽三种途
径。
1．1 投产初期的余热回收工艺
宝钢一号烧结机投产于1985年8月，其环
冷机1号与2号两个风箱的余热废气被引至点火
炉与保温炉，作为助燃空气和热风烧结之用，其
时未设置余热锅炉。二号烧结机投产于1991年
6月，未设置回收余热废气至点火炉和保温炉的
工艺，而是随主线设置了两套余热回收锅炉系
统，分别为主排气余热锅炉和冷却机余热锅炉。
主排气锅炉回收非脱硫系主排气管后半段的废气
余热，冷却机余热锅炉回收环冷机l一7号七个
风箱的废气余热。三号烧结机投产于1998年4
月，环冷机余热空气回收工艺与一号机相同。
1．2 烧结余热回收的工艺改进
三台烧结机运行多年后，余热回收方面问题
逐渐显露。主要表现在： (1)一烧结和三烧结
环冷机3—7号风箱的320℃以上含尘废气均外
排，污染环境，浪费能源； (2)二烧结主排气
锅炉蒸汽发生量设计能力21～30t／h，实际长期
在15t／h水平，2005年已降至10t／h左右；(3)
二烧结主排气经余热锅炉后温度降低约20℃ ，
机头电除尘器受低温烟气腐蚀，除尘效率下降；
(4)二烧结点火炉与保温炉均使用常温空气，
烧结矿强度、成品率、固体燃耗与煤气单耗等指
标均逊于另两台。
为了加大余热回收力度，同时解决前述问
题，宝钢烧结经过数次改造和新建项目改进了余
热回收工艺。项目包括： (1)二烧结主排余热
锅炉改造。二烧结主排余热锅炉热源废气不再引
自二烧结非脱硫系烟道，而改为引自一烧结环冷
机2～6号风箱，使蒸汽产量由15t／h左右增至
30t／h。一烧结点火炉助燃热空气改为由环冷机1
号与7号两风箱供给，使主排余热锅炉人口废气
温度达350～4o0cI=。冷却废气经余热锅炉系统
后出口温度150～200℃，大部分供二烧结保温
炉和增设的保温罩，实行热风烧结以避免点火后
料层表面骤冷。(2)三烧结增设余热锅炉项目。
点火炉助燃空气原引自环冷机l号、2号风箱，
改为取自1号和7号风箱并汇聚于一根管道的排
气。在l号与2号风箱、6号与7号风箱之间分
别设置隔板。1号风箱气源由2号环冷风机排气
管提供。2～6号风箱气源由1号环冷风机提供，
其排气烟囱连通后接人余热锅炉系统。设计余热
蒸汽产量42t／h，出口蒸汽温度270~C，压力
1．70MPa。改造和新建项目完成后，烧结环冷余
热废气回收利用途径有所拓展，余热回收能力也
大幅增加，详见表1。
表1 余热回收利用途径与参数
回收利用途径 一烧结 二烧绪 三烧结
点火助燃空气 余热废气供点火炉、保温炉(共二
段)和保温罩，设计流量l2．8万m3／
热风烧结 h。废气温度300—360~2。
无
二段保温炉+保温罩。可用一烧结
冷却机余热锅炉出口废气，温度约
200~C。流量约2—5万m’／h。
余热废气供点火炉和保温炉(共二
段)，无保温罩，设计流量12．8万
m’／h
，废气温度300—360~C。
1．3 余热锅炉设计参数
宝钢烧结冷却机余热锅炉型式均为强制循环
烟道式余热锅炉。因建造时期和烟气循环方案不
同，三套余热锅炉系统设计参数有所区别。详见
表2。
2 余热回收生产运行实绩
2．1 热风烧结影响
热风烧结工艺机理在于用冷却废气的物理热
替代部分气体燃料和固体燃料的燃烧放热，提高
点火后表层烧结料的氧位，延长高温保持时间，
促进铁酸钙的形成 引。宝钢烧结的余热回收工
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艺改进后，二烧结于2006年4月实现了热风烧
结，多项技术指标因此得到改善，详见表3。一
烧结的热风烧结因增设保温罩的投用也得以强
化。
表2 烧结机冷却废气余热锅炉主要设计参数
由表3可知，二烧结实现热风烧结后，成品
率、转鼓强度、折算焦比和COG单耗等指标均
有明显改善。其中，成品率提高1．98个百分点，
烧结矿转鼓强度提高0．40个百分点，COG单耗
减少1．01m’／t。折算焦比受含碳粉尘回收使用
与固体燃料结构变化等因素影响，扣除以上影响
因素，折算焦比减少约1．5—2kg／t。一烧结的成
品率与转鼓强度变化不大，但是其折算焦比与
COG单耗有小幅改善。
2．2 余热锅炉蒸汽发生量变化
二烧结主排余热锅炉于2006年改造为一烧
结环冷余热锅炉，以及三烧结增设了环冷余热锅
炉后，低压蒸汽发生量得以明显增加，详见图
l。回收的余热蒸汽折合标煤量因此大幅增加，
一6O
烧结工序能耗因此下降，见图2。与此同时，每
年回收含铁粉尘总量也由0．9～1万t增加至约2
万t。
64
62
o 60
餮
50
工序能耗
2004 2005 2O06 2007 2008 2009
2
●
蝼
蜷
轼
撼
壤
氓
图2 烧结工序能耗与余热蒸汽折标煤量
3 冷却废气余热回收的潜力
尽管宝钢烧结对冷却废气余热回收已有较大
进步，但是仍存在较大潜力。具体表现为：
(1)环冷机8一l2号风箱处仍有大量余热
可回收利用。烧结机扩容改造后，环冷机未同步
扩容，设备负荷增大。对三台机的环冷机人形罩
处热废气的温度进行测量，发现环冷机8一l2号
风箱排出的热废气平均温度可达260％ ，即尚有
大量低温余热可利用。
(2)现有余热锅炉系统主要设备状态不稳
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定。锅炉人口废气含尘量常超出设计值，导致循
环风机叶轮磨损严重，检修频度较高。一三烧结
余热锅炉系统的冷却废气烟囱电动蝶阀状态不
佳，影响余热回收效果。
对于第一个问题，宝钢烧结考虑将增设相应
余热回收装置，回收利用环冷机二段风箱处废气
余热来制备热水，供烧结混合料进行混匀制粒使
用。该装置可回收260c【=的热废气约3O一4o万
In ／h，生产8O℃的热水约55t／h，每年节约标准
煤将达480o余吨。
对于第二个问题，需要从改进循环风机叶
轮、机壳内部铺设耐磨衬板、改进蝶阀备件质量
并加强维护等设备技术改进与管理维护方面人
手，以减少余热锅炉系统故障停炉时间，提高余
热锅炉系统同步运转率。
4 烧结余热发电与现回收模式比较分析
利用烧结矿冷却所产生的大宗集中连续的余
热，通过余热锅炉生产蒸汽，然后相对集中发
电，是中国钢铁协会等组织和部门近期正在推广
的深层次节能和清洁又高效的余热利用新技术。
国内已有马钢、安钢、济钢、新抚钢等多家钢铁
企业建成了烧结余热发电系统，而宝钢股份本部
未建设该项目，这与宝钢拥有较为完善的低压蒸
汽管网有关。
宝钢股份本部的低压蒸汽管网经过三期建
设，已形成较大规模的热力环网。十一五规划和
后续项目的投产使得蒸汽用户增加，同时蒸汽负
荷可在多个汽源之间灵活分配，有多种手段对蒸
汽管网进行系统平衡调节，实现余热蒸汽零放
散，最终凭借规模优势来推进系统节能。在满足
厂区蒸汽用户需求的同时，还可回收高品质蒸汽
进行余热发电，实现热力系统高效运行，创造合
理和谐的热电循环，争取余热回收效益最大化。
宝钢烧结余热锅炉是低压蒸汽管网主要汽源之
一
， 对稳定蒸汽负荷、调节系统平衡和推进系统
节能起着重要作用。宝钢股份本部的烧结冷却废
气通过余热锅炉生产低压蒸汽予以回收，然后并
网使用，基本实现了烧结余热回收的最大化和最
优化。根据蒸汽平衡情况，公司还需要蒸汽锅炉
保证蒸汽管网的动态平衡和必要的补充。另一方
面，烧结工序余热回收系统如独立设置发电机
组，其运行效率没有集中发电高，而且运行易受
烧结机故障停机和检修等影响 J。因此，宝钢
烧结余热锅炉系统无需改造成余热发电系统。
5 结论
(1)宝钢很重视烧结余热回收技术进步。
从投产初期至今，宝钢烧结余热回收工艺有所发
展，烧结余热回收利用途径拓宽，回收能力大幅
增加。
(2)宝钢烧结余热回收运行实绩良好。三
台烧结机现均已实现热风烧结，相关能耗、质量
等技术指标得到改善。烧结余热锅炉蒸汽产量又
上新台阶，对降低烧结工序能耗起到显著作用，
同时还有大量粉尘得到回收利用。
(3)宝钢烧结环冷废气余热回收仍有较大
潜力。需要通过新增低温废气余热回收装置和加
强设备管理维护等方面予以挖掘。
(4)烧结余热发电系统的建设要结合公司
余热蒸汽的使用和管网平衡调节情况。宝钢股份
本部厂区蒸汽管网较为完善，烧结余热蒸汽并网
可通过规模优势实现系统节能，因此宝钢烧结余
热锅炉系统无需增设发电机组。
参考文献
[1]李键．现代烧结生产技术工艺流程、设备选型计
算与烧结效率实用手册[M]．北京：当代中国音
像出版社，2005．
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回收利用现状与潜力分析[J]．上海节能，2005，
(2)：2—3．
[3]徐国群．烧结余热回收利用现状与发展[J]．世界
钢铁，2009，9(5)：29．
[4]桂其林．宝钢节能技术的进步与创新[J]．冶金环
境保护，2008，(6)：44—45．
万雷编辑

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