王亞軒 杜曉康 晁雙雙

摘 要：通過燒結所產(chǎn)生的煙氣和冷卻設備所釋放的廢氣會附帶相當量的熱能，借助一定的技術手段對這部分熱能加以妥善處理應用，能很大程度上節(jié)省企業(yè)成本的投入，為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟利益。本論文著重闡述了燒結廢氣再次利用的四種方式，分析對比了國際社會和我國在燒結余熱再次使用方面所處階段和未來發(fā)展前景。分析介紹了各個企業(yè)是如何利用和處理燒結所產(chǎn)生的剩余熱量，這對燒結廠進一步降低能源耗費和科學改進技術手段都有很好的指引作用。

關鍵詞：燒結；余熱回收；煙氣

1 引言

權威數(shù)據(jù)表明，我國燒結2012年的產(chǎn)能約8.09億噸，叫上年增長了5.4%，但不可忽視的事實是單位投入的能源并未有質的改變，如何進一步降低能耗一直都是行業(yè)內長時間未能解決的難題。通過多年的實踐和研究，燒結所需的能源投入有所下降，約為54kgce/t，以2013年的數(shù)據(jù)為例，我國重點鋼鐵企業(yè)燒結能源投入為49.2kgce/t，較2012年有了一定的降低，但歐美先進國家的標準是47kgce/t，與他們相比，我國的能耗還處于較高的水平。燒結工序能耗的構成：共有四種耗能，分別是固體燃燒耗能、電力耗能、點火耗能、其他耗能等四種形式，這四種形式所占比例分別為80%、13%、6.5%、0.5%，因此，只有大幅度降低固體燃燒的能源投入，才能有效減少燒結工序能源的投入和消耗。

2 燒結余熱的特點

燒結工序中有兩種能量可以被回收再次使用，分別是燒結煙氣所產(chǎn)生的熱能和冷卻機廢氣所釋放的熱量。燒結煙氣的最高溫度約為150℃，它所蘊含的熱量是總熱能的24%，機尾煙氣最高溫度可達400℃，而冷卻機廢氣溫度的變化值是300℃～450℃，它在總熱量中占了很大的比重，這些總熱量具有以下幾種特征：

2.1 廢氣溫度波動大

燒結工序中，由于燒結礦在燒結機上的燃燒狀況各有差異，燒結廢氣和冷卻中釋放的廢氣溫度要不一致。燒結礦燃燒不充分時，釋放的廢氣溫度過高，燃燒激烈時，冷卻環(huán)節(jié)釋放的廢氣溫度較低。根據(jù)濟鋼第二燒結廠的數(shù)據(jù)可知，剩余熱量回收環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的廢氣溫度可達520℃，但最低溫度卻只有150℃。由于溫度波動幅度較大，非常不利于燒結剩余熱量的回收再利用，同時這也是燒結剩余熱量回收環(huán)節(jié)所要重點關注和化解的難題。

2.2 熱源的連續(xù)性難以保證

熱源是否具備持續(xù)性對剩余熱量開展回收再利用起著極為重要的作用。燒結剩余熱能的主要來源途徑是物理顯熱，在煙氣回收時有持續(xù)跟進的燒結礦，燒結剩余熱量才會持續(xù)不斷的供給。由于影響因素較多，燒結設備偶爾會出現(xiàn)短暫的停歇，熱源的持續(xù)供給也難以100%得到保障。

3 世界各國燒結余熱回收利用領域取得的成就

3.1 國內燒結余熱回收利用

我國眾多燒結廠在燒結冷卻廢氣回收再利用領域展開了大量研究，也取得了可喜的成果。

3.1.1 利用余熱生產(chǎn)蒸汽

南京化工學院成功研發(fā)了熱管技術，這項技術是用于剩余熱量回收再利用的新技術。其工作原理是通過氣化的過程來傳遞熱量，它的優(yōu)點是效率極高，性能穩(wěn)定，可短期內實現(xiàn)經(jīng)濟效益。為了更好的使用帶冷余熱，南京化工學院研發(fā)的熱管技術全面應用于武鋼一燒，將熱管蒸汽設備安裝在了武鋼一燒4號帶冷機上，這樣低壓蒸汽就源源不斷的產(chǎn)生了。因此蒸汽就取代了來自熱力廠的蒸汽，燒結礦產(chǎn)量得到了大幅增加。此種設備的優(yōu)點是安全系數(shù)高，與當初設計和預想的產(chǎn)能一致，1小時內的單位產(chǎn)能可達5噸，而1噸燒結礦可釋放的氣體為50～60千克，蒸汽的壓力值可達0.5MPa。馬鋼二燒、梅山鋼鐵公司燒結廠、武鋼一燒、安陽鋼鐵公司燒結廠及攀鋼燒結廠都先后將熱管技術運用在燒結工序中，均取得了令人滿意的效果。

3.2 國外燒結余熱回收利用

世界先進發(fā)達國家在對燒結余熱回收再利用方面已走在我國前面。上世紀70年代末，日本住友公司將燒結機冷卻器用廢熱鍋爐回收蒸汽，80年代，余熱回收利用技術在日本各個燒結廠被廣泛利用，其中以冷卻機排氣利用的利用率最高，達到26%左右。

3.2.1 引入余熱預熱燒結點火助燃空氣

將冷卻機廢氣余熱燒結點火助燃空氣技術第一次進行實際應用的歐洲公司是位于德國境內的德國蒂森鋼鐵公司施韋爾根廠。具體的操作措施是于3號燒結機的卸礦地帶和冷卻機排氣裝置上設置三級循環(huán)冷卻器，將電除塵與出口連在一起。除塵器的功率達到285000m3/h，溫度可達到200℃，粉塵濃度小于30mg/m3。冷卻機釋放的廢氣可借助通風管導入2、3、4號燒結機點火器，可以用作空氣的助燃劑。

因而，一臺燒結機沒燃燒一頓燒結礦就可以節(jié)省約30MJ的熱能。4號燒結機的特點是不僅與點火器相銜接，而且和廢氣脫硫設備相聯(lián)通，這樣設置的優(yōu)點是每燃燒一噸礦節(jié)省的熱量達20MJ，利用此系統(tǒng)，每燃燒一噸礦釋放的熱量為40GJ，與3號燒結機總熱量的6%相持平。

3.2.2 利用燒結廢氣發(fā)電

日本是一個資源非常稀缺的國家，因此對資源節(jié)約十分在行，日本國內燒結廠在余熱回收利用方面取得了令其他各國無法比擬的成績。20世紀50年代，日本燒結廠在余熱回收再利用技術得以全面推廣和運用。而最先使用冷卻機廢氣釋放蒸汽從而用來產(chǎn)生電力的就是日本鋼管公司的扇島廠和福山廠，它是利用廢氣釋放蒸汽從而用來發(fā)電技術的鼻祖。此系統(tǒng)運轉的原理是在環(huán)形燒結礦冷卻的高溫階段導入溫度為100℃的空氣，導入的空氣進入冷卻器后溫度可以上升到350℃，再把350℃的空氣傳送到經(jīng)過特別設置的鍋爐，就能釋放出蒸汽壓力為14kg/cm2的蒸汽，再把蒸汽轉化為電力。

4 新型燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)

經(jīng)過最近幾年的發(fā)展和革新，我國燒結機實現(xiàn)了從小型到大型的轉變和跨越，而大型機器中占地面積為265m2，360m2和435m2的占了主導，數(shù)據(jù)表明，2007～2012年這5年時間內行業(yè)內的大企業(yè)共新增了98臺燒結機，占地面積為130m2以上的新增了150臺，而90m2以下燒結機減少了92臺。當前，我國燒結余熱回收再利用的體量僅僅達到9.6kgce/t鋼，將來可開發(fā)利用的體量達到23.0kgce/t鋼，縱觀我國燒結余熱發(fā)電的發(fā)展狀況，目前已投入使用和還處于建設階段的發(fā)電站只占到了燒結機總數(shù)很少的比例，大約為10%，利用燒結機余熱發(fā)電未來的發(fā)電功率可達3000MW以上，開發(fā)前景無限，同時燒結余熱發(fā)電的發(fā)展路勁與我國當下產(chǎn)業(yè)政策的規(guī)劃是相輔相成的，所以，我國在未來幾十年內，必須進一步擴充和廣泛推廣利用燒結余熱進行發(fā)電項目，這也是我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)降低能耗和排放量的可行方法。

5 結語

鋼鐵企業(yè)能有效節(jié)省能源消耗、降低廢氣排放、提高經(jīng)濟效益的有效途徑是充分回收利用燒結產(chǎn)生的余熱，只有這樣鋼鐵經(jīng)濟才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。鋼鐵行業(yè)的特點是能源投入大、環(huán)境污染嚴重，同時鋼鐵行業(yè)降低能耗、減少污染方面大有作為，在我國能源領域不斷革新的今天，對燒結廠進行節(jié)能減排，加大對余熱收集裝置的投入，對企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著極為關鍵的作用。

參考文獻

[1] 徐國群. 燒結余熱回收利用現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 世界鋼鐵， 2009， 9（5）.

[2] 陳剛. 環(huán)冷機余熱回收系統(tǒng)分析與數(shù)值模擬[D]. 中國艦船研究院， 2014.

[3] 鄧文宗. 燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)設計與應用[D]. 南昌大學， 2013.

[4] 陳春霞. 鋼鐵生產(chǎn)過程余熱資源的回收與利用[D]. 東北大學， 2008.

[5] 周翔. 我國燒結余熱發(fā)電現(xiàn)狀及有關發(fā)展建議[J]. 燒結球團， 2012， 37（1）： 57-59.