張仲勛，袁冬根，李 嚴(yán)

（大冶特殊鋼有限公司，湖北 黃石 435000）

大冶特殊鋼有限公司現(xiàn)有一臺(tái)265m2燒結(jié)機(jī)和一臺(tái)220m2燒結(jié)機(jī)。其中220m2燒結(jié)為2020年8月份投產(chǎn)，220m2燒結(jié)機(jī)配套280m2環(huán)冷機(jī)。同步配套實(shí)施回收環(huán)冷機(jī)第一、第二冷卻段熱廢氣余熱，利用高效余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽，并設(shè)置熱廢氣循環(huán)系統(tǒng)，提高蒸汽產(chǎn)量，用于發(fā)電提升能源回收，降低整體工序能耗。該環(huán)冷機(jī)采用上、下水密封，整體密封效果好。我廠兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)采用“二爐一機(jī)”。其中220m2燒結(jié)機(jī)配套余熱鍋爐于2020年10月15日開始調(diào)試，并將蒸汽送至265m2燒結(jié)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，調(diào)試期間蒸汽量一直偏低，發(fā)電效率偏低，發(fā)電量存在上升空間。經(jīng)過優(yōu)化環(huán)冷余熱回收工藝設(shè)計(jì)，對余熱循環(huán)煙氣管道及風(fēng)箱隔斷等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，集中取熱等多項(xiàng)措施并舉提升回收煙氣溫度，有效的提升了發(fā)電量?；诖?，本文提出煉鐵生產(chǎn)線燒結(jié)機(jī)環(huán)冷余熱回收工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)，并在此次基礎(chǔ)上，分析其實(shí)施效果。

1 煉鐵生產(chǎn)線燒結(jié)機(jī)環(huán)冷余熱回收工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1 環(huán)冷機(jī)余熱循環(huán)煙氣管道現(xiàn)狀

在煉鐵生產(chǎn)線燒結(jié)機(jī)環(huán)冷余熱回收工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)中，預(yù)先針對環(huán)冷機(jī)與余熱循環(huán)煙氣管道展開現(xiàn)狀分析，環(huán)冷機(jī)與余熱循環(huán)煙氣回風(fēng)管道設(shè)計(jì)圖，如圖1所示。

圖1 環(huán)冷機(jī)與余熱循環(huán)煙氣管道設(shè)計(jì)圖

結(jié)合圖1所示，為環(huán)冷機(jī)與余熱循環(huán)煙氣管道設(shè)計(jì)圖。

鼓風(fēng)環(huán)式冷卻機(jī)有效冷卻面積為280m2，攔板高1600mm，料層厚度1500mm。配置3臺(tái)G4-73No25D離心風(fēng)機(jī)（1臺(tái)風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行），全壓～3000Pa，流量308000～352000m3/h。在風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口設(shè)有消音器。取熱段冷卻利用余熱利用系統(tǒng)循環(huán)風(fēng)機(jī)，可保證在余熱利用系統(tǒng)停機(jī)時(shí)，該循環(huán)風(fēng)機(jī)可接大氣，做取熱段的冷卻風(fēng)機(jī)用。

余熱鍋爐煙氣系統(tǒng)采用煙氣再循環(huán)方式，在不影響燒結(jié)料冷卻工藝前提下，盡量提高余熱鍋爐進(jìn)口廢氣溫度，提高熱能利用率。循環(huán)風(fēng)機(jī)采用高壓變頻調(diào)速方式?？梢愿鶕?jù)實(shí)際工況進(jìn)行調(diào)整，確保煙氣取熱上罩微正壓狀態(tài)，避免過量冷風(fēng)吸入降低煙氣溫度。

環(huán)冷余熱鍋爐采用雙進(jìn)煙氣自然循環(huán)雙壓余熱鍋爐。余熱鍋爐換熱面積有足夠的容量，以確保獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。

鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)密封方式采用風(fēng)箱復(fù)合密封結(jié)構(gòu)即回轉(zhuǎn)框架下部連續(xù)平面與風(fēng)箱之間新穎的復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，用液態(tài)水作為密封介質(zhì)，解決了原接觸式密封件撕裂嚴(yán)重，更換頻繁的弊端；附加的一道柔性材料密封結(jié)構(gòu)進(jìn)一步防止了冷卻風(fēng)的泄露，也阻斷了風(fēng)箱內(nèi)散料進(jìn)入密封槽的通道。

余熱循環(huán)熱風(fēng)管道對接的循環(huán)煙氣取熱上罩也采用液密封結(jié)構(gòu)即上罩與欄板之間采用液體密封，減少了粉塵外溢和熱量散失，既改善了周邊環(huán)境，又提升了余熱回收效率。上下水密封有效的降低了漏風(fēng)造成的熱量損失。

余熱煙氣再循環(huán)管道一共四根，其中環(huán)冷一段（高溫段2軸至6軸）2根，分別連接環(huán)冷機(jī)3#風(fēng)箱和4#風(fēng)箱，環(huán)冷二段（高溫段6軸至9軸）2根，分別連接環(huán)冷機(jī)5#風(fēng)箱和7#風(fēng)箱，環(huán)冷三段（低溫段）：9軸至11軸。主要用于燒結(jié)機(jī)熱風(fēng)助燃，連通助燃風(fēng)機(jī)。下部風(fēng)箱隔斷僅在10軸進(jìn)行了隔斷，風(fēng)箱煙道閥門在6軸和9軸。改造前僅關(guān)閉9軸風(fēng)箱煙道閥門。與此同時(shí)，為盡可能將高溫和低溫?zé)煔獬浞址指衾茫_(tái)車取熱上罩，分別在2軸、6軸和9軸設(shè)置了隔板。

1.2 220m2燒結(jié)改造前與265m2燒結(jié)環(huán)冷余熱煙氣回收相關(guān)參數(shù)對比

表1 主要參數(shù)對比表

因煙氣溫度較低，換熱效果較差，余熱鍋爐提供的蒸汽在優(yōu)化工藝實(shí)施前每天發(fā)電量僅為3萬KW·h。

2 優(yōu)化余熱循環(huán)煙氣分布設(shè)計(jì)與生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整

2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)余熱循環(huán)煙氣回風(fēng)煙道風(fēng)箱和隔斷

因220m2燒結(jié)與265m2燒結(jié)原燃料一致，工藝配料生產(chǎn)基本一致，燒結(jié)礦比熱容不一致導(dǎo)致發(fā)電量低的因素較小。于是將重點(diǎn)集中在循環(huán)煙氣回風(fēng)穿透環(huán)冷機(jī)燒結(jié)礦層無法充分進(jìn)行熱交換，導(dǎo)致取熱管道無法將高溫?zé)煔忭樌胗酂徨仩t[1，2]。于是將整個(gè)取熱煙道上下結(jié)構(gòu)可分為四層。 第一層為臺(tái)車上罩，上罩與余熱送風(fēng)管連通，高溫?zé)煔饧咸帯?第二層為臺(tái)車，高溫?zé)Y(jié)礦由燒結(jié)機(jī)進(jìn)入臺(tái)車，下方煙氣通過臺(tái)車后，熱量隨煙氣進(jìn)入上罩。第三層為風(fēng)箱隔斷， 位于臺(tái)車底部與風(fēng)箱隔斷之間，尺寸為1470mmx3200mm[3]。第四層為風(fēng)箱煙道，風(fēng)箱與風(fēng)箱之間，環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)及余熱回風(fēng)管道與風(fēng)箱相連。實(shí)施后煙道分布示意圖，如圖2所示。

圖2 實(shí)施后煙道分布示意圖

通過設(shè)計(jì)圖紙分析，結(jié)合實(shí)際情況，煙道各層設(shè)計(jì)如下：臺(tái)車上部取熱煙罩：在原有2軸線、6軸線、9軸線隔斷的基礎(chǔ)上增加10軸隔斷。 風(fēng)箱隔斷在10軸線基礎(chǔ)上增加9軸線和6軸線隔斷。并將風(fēng)箱煙道的蝶閥關(guān)閉即6軸線與9軸線的蝶閥關(guān)閉。通過上述風(fēng)箱隔斷和風(fēng)箱煙道蝶閥關(guān)閉，有效的將一段（高溫段2軸至6軸）與二段（中溫段6軸至9軸）隔開。

增加隔斷和關(guān)閉相應(yīng)閥門，余熱循環(huán)回風(fēng)經(jīng)過下部風(fēng)箱時(shí)在風(fēng)箱煙道內(nèi)有效的將一段、二段的進(jìn)風(fēng)煙氣分開。 進(jìn)入風(fēng)箱隔斷進(jìn)一步隔開，直至進(jìn)入環(huán)冷機(jī)燒結(jié)礦層，穿透料層到達(dá)臺(tái)車熱煙氣上罩。為避免循環(huán)風(fēng)機(jī)抽風(fēng)量過大，導(dǎo)致熱風(fēng)取熱煙氣管道抽入冷風(fēng)，1#環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)所鼓自然風(fēng)，通過燒結(jié)礦層后，可以對二段高溫段煙氣量進(jìn)行補(bǔ)充。有效降低上罩漏風(fēng)導(dǎo)致冷風(fēng)被抽入取熱管道。

同時(shí)11軸線增加上罩隔斷，并將臺(tái)車上部熱煙氣集氣罩1、11軸線上罩下部300mm隔斷做成可調(diào)節(jié)的活動(dòng)擋板隔斷，減少熱風(fēng)流量損失。另將9軸線上部集氣罩隔斷下部1/3割除，將熱風(fēng)集氣罩二段和三段打通，擴(kuò)大熱風(fēng)集氣罩體積，從三段給一段二段補(bǔ)充部分熱風(fēng)，降低了系統(tǒng)吸入冷風(fēng)降低整體煙氣溫度。

2.2 生產(chǎn)工藝參數(shù)及檢測設(shè)備改善

降低熱量損失可適當(dāng)提高進(jìn)入環(huán)冷燒結(jié)礦礦溫，降低大煙道溫度，控制至130-140℃，提升燒結(jié)礦進(jìn)入環(huán)冷機(jī)臺(tái)車上的整體礦溫。保證生產(chǎn)的持續(xù)性，減少人為對皮帶機(jī)事故拉繩的誤動(dòng)作而引起的停機(jī)，可以減少混合料水分的波動(dòng)，保證料層透氣性穩(wěn)定，達(dá)到燒結(jié)生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。有利于余熱利用回收試驗(yàn)。加強(qiáng)崗位生產(chǎn)操作培訓(xùn)，控制燒結(jié)終點(diǎn)至15號風(fēng)箱靠近16號風(fēng)箱。特別是減少布料厚度的波動(dòng)，達(dá)到料層阻力穩(wěn)定。同時(shí)穩(wěn)定配料固體燃料配比和均勻下料，避免外圍因素影響試驗(yàn)判斷。環(huán)冷取熱一段、二段熱煙氣集氣罩上方無熱電偶檢測溫度和壓力，利用檢修機(jī)會(huì)加裝了2支熱電偶和2支壓力表，進(jìn)一步驗(yàn)證環(huán)冷臺(tái)車一段、二段煙氣溫度和壓力，避免吸入冷風(fēng)。

3 實(shí)施效果分析

3.1 實(shí)施改造前后對比

改造通過改造實(shí)施后，對改造實(shí)施前后的參數(shù)進(jìn)行對比分析。主要參數(shù)對比，如表2所示。

表2 主要參數(shù)對比表

結(jié)合表2所示，為主要參數(shù)對比表。本次實(shí)施效果主要分析指標(biāo)為日發(fā)電量，日發(fā)電量越高證明其煉鐵生產(chǎn)線燒結(jié)機(jī)環(huán)冷余熱回收效果越好。

3.2 實(shí)施結(jié)果與分析

得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在優(yōu)化工藝實(shí)施前每天發(fā)電量為3（萬KW·h）；在優(yōu)化工藝實(shí)施后每天發(fā)電量為11（萬KW·h）。由此可見，本文優(yōu)化設(shè)計(jì)的工藝，能夠提高煉鐵生產(chǎn)線燒結(jié)機(jī)環(huán)冷余熱回收量。

通過實(shí)施效果分析，總結(jié)建議為：

因兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)熱量來源相當(dāng)（焦粉配比相同），降低熱量損失可適當(dāng)提高燒結(jié)礦礦溫，降低大煙道溫度，控制至130℃，提升燒結(jié)礦在燒結(jié)機(jī)上的整體礦溫。

燒結(jié)終點(diǎn)按照15號風(fēng)箱控制，靠近16號風(fēng)箱，即倒數(shù)第2-3個(gè)風(fēng)箱，保證燒結(jié)礦質(zhì)量，降低大煙道溫度從160℃降低至140℃，最終穩(wěn)定至130℃左右。有效的提升了環(huán)冷熱煙氣一段煙氣溫度。同時(shí)穩(wěn)定燒結(jié)生產(chǎn)參數(shù)，對燒結(jié)礦溫度也起到的積極作用。增加一段與二段風(fēng)箱隔斷、同時(shí)關(guān)閉煙蝶閥隔板，可以有效的強(qiáng)化一段進(jìn)風(fēng)量，標(biāo)況進(jìn)風(fēng)量達(dá)到13萬-15萬標(biāo)況（設(shè)計(jì)20萬），壓力達(dá)到3-3.1MPa，有利于穿透料層換熱，使得熱煙氣集氣罩形成微正壓。

封閉三段天窗至14軸線，并在11軸線增加上罩隔斷，同時(shí)將1、11軸線上罩隔斷做成可調(diào)節(jié)的活動(dòng)擋板隔斷，主要為了通過1#環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)給上罩補(bǔ)充熱煙氣，促進(jìn)煙氣回收罩內(nèi)形成正壓，避免一段二段形成負(fù)壓，導(dǎo)致抽入冷風(fēng)致使煙氣溫度降低。

4 結(jié)語

燒結(jié)余熱利用在生產(chǎn)條件相當(dāng)?shù)那闆r下，環(huán)冷機(jī)余熱利用的提升，即為提升煙氣循環(huán)系統(tǒng)中煙氣溫度，利用降低大煙道溫度，提升燒結(jié)礦冷卻前整體溫度利于余熱的充分利用。充分利用好一段（高溫段）燒結(jié)礦熱量，有效增強(qiáng)循環(huán)熱風(fēng)通過一段風(fēng)量，將熱量集中取出送至余熱鍋爐換熱。同時(shí)盡可能避免冷風(fēng)吸入，控制熱風(fēng)取熱集氣罩氣體流速，形成微正壓狀態(tài)。如生產(chǎn)實(shí)際中出現(xiàn)負(fù)壓狀態(tài)情況下，可將熱風(fēng)集氣罩二段和三段打通，擴(kuò)大熱風(fēng)集氣罩體積，從三段給一段二段補(bǔ)充部分了部分熱風(fēng)風(fēng)量，降低系統(tǒng)吸入冷風(fēng)而降低整體煙氣溫度。同時(shí)穩(wěn)定生產(chǎn)參數(shù)可以保持燒結(jié)礦溫度的穩(wěn)定性，最終實(shí)現(xiàn)提升循環(huán)煙氣溫度來提升余熱發(fā)電。以此，證明本文優(yōu)化設(shè)計(jì)工藝在實(shí)際應(yīng)用中的有效性。