黃亞蕾 李慧敏 楊 帆 王 姝

(中冶北方(大連)工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116600)

0 引言

2020年習(xí)近平總書記提出“2030年前碳達(dá)峰，2060年前碳中和”的國家戰(zhàn)略目標(biāo)?！笆奈濉睍r(shí)期，我國生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)入了以降碳為重點(diǎn)戰(zhàn)略方向、推動(dòng)減污降碳協(xié)同增效的關(guān)鍵時(shí)期，且《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》要求工業(yè)領(lǐng)域要以節(jié)能降碳為導(dǎo)向，力爭(zhēng)率先實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。我國鋼鐵工業(yè)年排放CO2超過18億t，占碳排放總量的15%，其碳減排面臨巨大挑戰(zhàn)。因此，推動(dòng)鋼鐵行業(yè)綠色低碳發(fā)展，是我國“雙碳”戰(zhàn)略的重要組成部分。

世界上技術(shù)先進(jìn)的鋼鐵企業(yè)余熱資源利用率已達(dá)90%以上，根據(jù)日本新日鐵2021發(fā)布的年度可持續(xù)報(bào)告，新日鐵自身生產(chǎn)的電力占其鋼鐵廠總用電量的91%，其余熱余能回收利用率為92%，而我國余熱利用率最高的寶鋼也只達(dá)到68%，其他鋼鐵企業(yè)普遍低于50%。我國噸鋼能耗高出工業(yè)發(fā)達(dá)國家20%～40%，鋼鐵工業(yè)余熱回收率低，是導(dǎo)致我國鋼鐵生產(chǎn)能耗水平與世界先進(jìn)水平產(chǎn)生差距的主要原因之一。

燒結(jié)工序能耗在鋼鐵企業(yè)中僅次于煉鐵而居第二位，排放的廢氣量居鋼鐵工業(yè)首位。我國燒結(jié)每年消耗燃料達(dá)5 000萬t，排放CO2超過2億t，其中大部分熱量隨低溫冷卻廢氣放散而被浪費(fèi)。此外，燒結(jié)礦冷卻過程排放的廢氣量達(dá)2×104億m3，廢氣中含有細(xì)粒粉塵等污染物，是鋼鐵企業(yè)無組織排放的重要源頭。因此燒結(jié)余熱的高效回收利用是鋼鐵工業(yè)節(jié)能低碳的重要途徑，被認(rèn)為是當(dāng)前最具潛力大幅降低鋼鐵生產(chǎn)能耗的可行路徑，對(duì)國家“雙碳”戰(zhàn)略的實(shí)施具有重要推動(dòng)作用。同時(shí)，國家發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》中，要求控制鋼鐵生產(chǎn)過程的無組織排放，明確要求燒結(jié)環(huán)冷機(jī)熱廢氣應(yīng)全面加強(qiáng)集氣能力建設(shè)，確保無可見煙粉塵外逸。因此，燒結(jié)余熱回收及廢氣排放控制對(duì)減污降碳也意義重大。

1 高溫?zé)Y(jié)礦余熱分析

燒結(jié)工序是典型的高能耗、高污染工序，其化石能源消耗量大，廢氣排放量大。燒結(jié)熱平衡測(cè)試表明(見圖1)，燒結(jié)余熱資源占燒結(jié)工序熱量總支出的71.5%，其中燒結(jié)礦顯熱、煙氣顯熱分別占42.3%、29.2%。其中在燒結(jié)礦冷卻環(huán)節(jié)，溫度在300～450 ℃之間的廢氣占整個(gè)余熱量的30%～40%，低于300 ℃的中低溫?zé)煔庹妓杏酂崃康?0%以上。由于中低溫?zé)煔獾挠酂崞肺惠^低，回收系統(tǒng)投資大、回收期長(zhǎng)，導(dǎo)致相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間里中低溫余熱資源沒有引起足夠重視，回收比例較低。

圖1 燒結(jié)-冷卻環(huán)節(jié)熱量平衡圖

目前，我國燒結(jié)礦產(chǎn)量超過10億t，如果通過技術(shù)攻關(guān)，將余熱回收利用率提高20%以上，則鋼鐵行業(yè)每年可節(jié)約能源超過1 000萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，減少碳排放可達(dá)3 500萬t以上，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益十分顯著。

2 現(xiàn)有高溫?zé)Y(jié)礦余熱回收手段

2.1 余熱發(fā)電研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，環(huán)冷機(jī)高溫段廢氣多采用余熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)行利用。

國外燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)的研究和應(yīng)用比較早，日本鋼管公司建成了世界上第一臺(tái)燒結(jié)低溫余熱回收發(fā)電站；之后，住友金屬公司的小倉廠、和歌山廠、新日鐵君津廠分別建成了余熱發(fā)電系統(tǒng)；目前，日本燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)日趨成熟[1]。

國內(nèi)燒結(jié)廠低溫余熱發(fā)電技術(shù)起步較晚，2004年馬鋼與日本川崎重工合作建立了我國第一套利用燒結(jié)冷卻機(jī)余熱發(fā)電的系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。隨后，我國大部分鋼鐵企業(yè)均建設(shè)了燒結(jié)余熱發(fā)電項(xiàng)目。但根據(jù)已投運(yùn)的余熱發(fā)電工程調(diào)研分析，燒結(jié)余熱發(fā)電工程實(shí)際出力普遍只有設(shè)計(jì)能力的60%～70%。

為提高發(fā)電效率，開發(fā)了梯級(jí)送風(fēng)技術(shù)，將均勻送風(fēng)改為送風(fēng)量由大到小，余熱鍋爐產(chǎn)汽量和發(fā)電量也有較大幅度提高。同時(shí)，采用熱風(fēng)循環(huán)技術(shù)，將余熱鍋爐出口130 ℃左右的廢氣經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)全部送入環(huán)冷機(jī)風(fēng)箱，替代空氣作為冷卻燒結(jié)礦的介質(zhì)，提高了余熱鍋爐段的廢氣溫度，增加了凈發(fā)電量。

此外，還開發(fā)了直聯(lián)爐罩式余熱鍋爐技術(shù)，充分利用冷卻機(jī)上燒結(jié)礦的輻射熱和廢氣顯熱，減少廢氣余熱的散熱損失，提高了進(jìn)入余熱鍋爐的廢氣溫度20～30 ℃，增加產(chǎn)汽量7%以上。

2.2 蒸汽驅(qū)動(dòng)主抽風(fēng)機(jī)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

環(huán)冷機(jī)高溫段廢氣也可利用余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)，替代電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

2010年在燕山鋼鐵有限公司2×300 m2燒結(jié)機(jī)工程設(shè)計(jì)中嘗試了采用汽輪機(jī)拖動(dòng)燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)。2018年江陰華西鋼鐵有限公司對(duì)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)主抽風(fēng)機(jī)技術(shù)做了改進(jìn)，開發(fā)了SHRT技術(shù)，其主要利用余熱鍋爐將燒結(jié)余熱轉(zhuǎn)化成蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，最后將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而機(jī)組內(nèi)部的汽輪機(jī)以及主抽風(fēng)機(jī)則是通過一個(gè)變速離合器進(jìn)行連接。湘鋼單臺(tái)360 m2燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)機(jī)配置為2×6 500 kW同步電機(jī)，2×360 m2燒結(jié)余熱發(fā)電量驅(qū)動(dòng)單臺(tái)360 m2燒結(jié)機(jī)的兩臺(tái)主抽后，還有9 MW左右的富余，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都十分明顯[2]。中冶北方工程技術(shù)有限公司在濟(jì)源300 m2燒結(jié)機(jī)工程中主抽風(fēng)機(jī)配置為1臺(tái)7 500 kW同步電機(jī)，其采用的燒結(jié)余熱推動(dòng)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)的工藝不僅完全能夠滿足燒結(jié)生產(chǎn)，甚至能達(dá)到反送電1 000 kW的效果。

汽輪機(jī)的正常運(yùn)行對(duì)蒸汽參數(shù)有嚴(yán)格的要求。汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)蒸汽溫度為370 ℃，最低為360 ℃，最高為390 ℃，蒸汽壓力波動(dòng)范圍不允許超過±0.2 MPa。但是由于燒結(jié)過程波動(dòng)，蒸汽溫度和壓力難以達(dá)到汽輪機(jī)的要求，從而導(dǎo)致機(jī)組頻繁停機(jī)，對(duì)生產(chǎn)造成影響。

另外，目前多數(shù)燒結(jié)生產(chǎn)線均采用主抽風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)，更加靈活的調(diào)節(jié)風(fēng)量風(fēng)壓，并達(dá)到節(jié)省電耗的效果。在燒結(jié)生產(chǎn)線建成運(yùn)行的前幾年，系統(tǒng)漏風(fēng)率較低，主抽風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)的效果得到的充分發(fā)揮，而汽輪機(jī)運(yùn)行無法調(diào)節(jié)風(fēng)量、風(fēng)壓，對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)造成了影響。

2.3 熱風(fēng)燒結(jié)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

我國是較早進(jìn)行熱風(fēng)燒結(jié)試驗(yàn)研究并投入工業(yè)應(yīng)用的國家之一，其工藝特點(diǎn)是將環(huán)冷機(jī)中溫段冷卻廢氣輸送到點(diǎn)火爐后的熱風(fēng)罩內(nèi)用于燒結(jié)。

廣鋼最早將冷卻機(jī)廢氣應(yīng)用于熱風(fēng)燒結(jié)，隨后鞍鋼新燒兩臺(tái)265 m2燒結(jié)機(jī)，將250 ℃左右的熱廢氣通過引風(fēng)管送至燒結(jié)機(jī)上方的熱風(fēng)罩內(nèi)進(jìn)行熱風(fēng)燒結(jié)。寶鋼在燒結(jié)建成時(shí)就配備環(huán)冷機(jī)余熱回收和熱風(fēng)燒結(jié)系統(tǒng)，熱風(fēng)來源為一燒余熱鍋爐系統(tǒng)出口150 ℃～200 ℃煙氣。熱風(fēng)燒結(jié)實(shí)施后，成品率、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提升，燒結(jié)礦燃料配比由48.17 kg/t下降至44.86 kg/t。唐山國豐230 m2燒結(jié)機(jī)為利用低溫環(huán)冷余熱資源，設(shè)計(jì)兩級(jí)取風(fēng)，取風(fēng)溫度分別為200～350 ℃、100～200 ℃，在采取熱風(fēng)燒結(jié)后，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)由1.48 t/(m2·h)提高至1.55 t/(m2·h)，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提升，燒結(jié)礦FeO含量下降0.6%，固體燃耗由原來54～56 kg/t下降至51～52 kg/t。

2.4 冷卻廢氣的其他利用方式

目前，燒結(jié)冷卻廢氣常見的利用方式還有預(yù)熱混合料或熱風(fēng)點(diǎn)火的技術(shù)。其工藝特點(diǎn)是利用中低溫段熱廢氣，先經(jīng)多管除塵器除塵，再采用一臺(tái)引風(fēng)機(jī)引至燒結(jié)混合料礦槽內(nèi)提高混合料溫度，或引至燒結(jié)點(diǎn)火爐助燃風(fēng)機(jī)入口提高助燃風(fēng)溫度。

還有引燒結(jié)冷卻廢氣做原料解凍庫熱源的利用方式，但季節(jié)性強(qiáng)，在原料無需解凍的季節(jié)需要為此部分冷卻廢氣另尋他用。采用冷卻熱廢氣烘干高爐塊礦的工藝則可能存在熱廢氣輸送距離遠(yuǎn)，熱利用率大幅降低的問題。

3 冷卻廢氣余熱利用發(fā)展趨勢(shì)

3.1 余熱梯級(jí)利用技術(shù)研究及應(yīng)用進(jìn)展

針對(duì)目前我國燒結(jié)余熱回收存在的回收區(qū)域過窄、利用形式單一、回收利用率低等問題，依據(jù) “溫度對(duì)口、梯級(jí)利用”原則，采用分級(jí)回收與梯級(jí)利用技術(shù)。寶鋼本部3號(hào)燒結(jié)機(jī)配套700 m2環(huán)冷機(jī)是較為典型的余熱綜合回收工藝，其沿臺(tái)車運(yùn)轉(zhuǎn)方向，環(huán)冷機(jī)熱廢氣共分余熱鍋爐產(chǎn)蒸汽、熱風(fēng)點(diǎn)火燒結(jié)、ORC低溫余熱發(fā)電、串級(jí)利用四部分進(jìn)行利用。環(huán)冷機(jī)高溫段1號(hào)、2號(hào)煙囪熱廢氣采用余熱鍋爐來回收熱能產(chǎn)生蒸汽，平均煙風(fēng)溫度約350 ℃，鍋爐排氣溫度約133.5 ℃，約78%排氣經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)直接返回環(huán)冷機(jī)母管，其余經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入原2#環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)提高進(jìn)口風(fēng)溫。300℃左右高溫廢氣送到燒結(jié)機(jī)平臺(tái)用于點(diǎn)火助燃及熱風(fēng)保溫5～6 min。中溫段3號(hào)煙囪廢氣的熱量采用ORC發(fā)電技術(shù)回收熱能，回收前煙氣溫度約為180 ℃，余熱回收后的廢氣(溫度約115℃)匯合環(huán)冷機(jī)4號(hào)煙囪低溫段煙氣(溫度約75 ℃)，送到燒結(jié)機(jī)臺(tái)車面上的熱風(fēng)循環(huán)煙氣罩內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)。剩余的低溫段煙氣通過5號(hào)排氣筒上的旁路管道引入4#、5#環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)循環(huán)利用[3]。

采用以上的余熱回收利用技術(shù)后：余熱鍋爐約產(chǎn)生1.8 MPa、280 ℃的高參數(shù)過熱蒸汽60～80 t/h及0.5 MPa、180 ℃的低參數(shù)過熱蒸汽15～20 t/h；環(huán)冷機(jī)熱風(fēng)循環(huán)直接助燃可降低燃?xì)鈫魏?%～11%。

3.2 ORC低溫余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用

對(duì)于環(huán)冷機(jī)中后段溫度小于300 ℃的中低溫?zé)嵩矗瑐鹘y(tǒng)的以水蒸汽為循環(huán)工質(zhì)的發(fā)電系統(tǒng)由于產(chǎn)生的蒸汽壓力低，導(dǎo)致發(fā)電效率較低，無法產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。隨著技術(shù)不斷改進(jìn)，效率更高的ORC發(fā)電技術(shù)被應(yīng)用于冶金行業(yè)。ORC發(fā)電是利用有機(jī)工質(zhì)低沸點(diǎn)的特性，在低溫情況下即可產(chǎn)生較高壓力的有機(jī)工質(zhì)蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)做功。日本君津500 m2燒結(jié)機(jī)率先安裝了一套利用F85低沸點(diǎn)有機(jī)介質(zhì)循環(huán)的余熱發(fā)電系統(tǒng)，透平機(jī)發(fā)電裝機(jī)容量14.8 MW，發(fā)電量可達(dá)12.5 MW。寶鋼三燒ORC發(fā)電示范項(xiàng)目于2019年投產(chǎn)，成為我國鋼鐵行業(yè)燒結(jié)工序中首個(gè)兆瓦級(jí)有ORC發(fā)電應(yīng)用示范案例和國內(nèi)單機(jī)最大的ORC發(fā)電機(jī)組機(jī)組。其年可發(fā)電量可達(dá)1 191 萬kWh，折合標(biāo)煤3 811 t，實(shí)現(xiàn)減排二氧化碳9 528 t。

目前ORC低溫余熱發(fā)電技術(shù)仍存在投資大，占地面積大的劣勢(shì)，是今后相關(guān)研究需要克服的主要問題。

4 燒結(jié)礦余熱利用的攻關(guān)方向

在“雙碳目標(biāo)”和“超低排放”雙重約束的新背景下，對(duì)燒結(jié)礦余熱的高效利用提出了更高的要求，因此燒結(jié)礦余熱利用的攻關(guān)方向應(yīng)在高效環(huán)冷機(jī)大幅推廣應(yīng)用的前提下，深入開展理論研究，并結(jié)合現(xiàn)有余熱回收利用的研究基礎(chǔ)和工程實(shí)踐項(xiàng)目，以實(shí)現(xiàn)余熱極致利用和廢氣零排放的目標(biāo)。

4.1 寬粒級(jí)大溫差燒結(jié)礦冷卻過程氣-固傳質(zhì)傳熱基礎(chǔ)理論

1)環(huán)冷機(jī)燒結(jié)礦床層氣-固傳熱特性。研究環(huán)冷機(jī)床層燒結(jié)礦的粒度分布、表觀密度、堆積密度、當(dāng)量直徑、形狀系數(shù)、定壓比熱容等基礎(chǔ)物性參數(shù)；研究冷卻風(fēng)量、燒結(jié)礦粒度分布、形狀系數(shù)、初始溫度對(duì)料層內(nèi)氣流壓力降和熱廢氣溫度分布的影響規(guī)律，查明料層氣體流動(dòng)狀態(tài)及流動(dòng)阻力特性、氣-固傳熱特性。

2)環(huán)冷機(jī)冷卻過程數(shù)值模擬模型?；诙嗫捉橘|(zhì)理論，采用CFD模擬，分別建立描述燒結(jié)礦冷卻床層內(nèi)氣體阻力特性的Ergun方程關(guān)聯(lián)式，以及描述床層內(nèi)氣-固對(duì)流換熱特性的Nusselt數(shù)關(guān)聯(lián)式；建立燒結(jié)礦磁鐵礦氧化和殘?zhí)咳紵姆磻?yīng)速率模型，確定燒結(jié)礦床層內(nèi)的流動(dòng)和傳熱控制方程及其求解方法。

3)燒結(jié)礦冷卻過程傳質(zhì)傳熱理論。針對(duì)燒結(jié)礦寬粒級(jí)、大溫差的特點(diǎn)，采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)檢測(cè)與模擬模型計(jì)算所得的床層內(nèi)溫度分布、壓力分布以及出口氣體溫度和流量，對(duì)模型進(jìn)行修正，建立燒結(jié)礦冷卻過程傳質(zhì)傳熱基礎(chǔ)理論。

4.2 氣-固高效傳熱環(huán)冷機(jī)及廢氣余熱提質(zhì)技術(shù)

1)燒結(jié)礦偏析布料技術(shù)及新型環(huán)冷機(jī)布料裝置。采用試驗(yàn)和模型模擬研究高溫?zé)Y(jié)礦在環(huán)冷機(jī)上粒度分布對(duì)燒結(jié)礦冷卻過程氣-固換熱效率的影響，揭示燒結(jié)礦的合理偏析規(guī)則。根據(jù)研究結(jié)果開發(fā)新型環(huán)冷機(jī)布料裝置，設(shè)計(jì)環(huán)冷機(jī)布料裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使燒結(jié)餅各粒級(jí)在環(huán)冷機(jī)臺(tái)車斷面上合理偏析分布，提高冷卻過程的氣-固換熱效率。

2)環(huán)冷機(jī)冷/熱風(fēng)強(qiáng)化混合技術(shù)及供風(fēng)裝置。研發(fā)環(huán)冷機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)口混風(fēng)裝置，使循環(huán)熱風(fēng)與吸入自然空氣在有限的空間內(nèi)強(qiáng)化氣流的混合效果，減少冷/熱兩股氣流分層現(xiàn)象，避免風(fēng)機(jī)及管道產(chǎn)生過多噪聲和振動(dòng)，防止因溫差造成風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)件變形不均對(duì)風(fēng)機(jī)的使用壽命產(chǎn)生的負(fù)面影響；通過CFD軟件對(duì)混風(fēng)裝置進(jìn)行模擬分析，優(yōu)化供風(fēng)裝置的結(jié)構(gòu)。

3)基于高效傳熱環(huán)冷機(jī)的余熱提質(zhì)技術(shù)。整體設(shè)計(jì)環(huán)冷機(jī)布料結(jié)構(gòu)、排料結(jié)構(gòu)、供風(fēng)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化環(huán)冷機(jī)的流場(chǎng)分布，提升環(huán)冷機(jī)的傳熱效率，提高廢氣余熱的整體品質(zhì)。

4.3 環(huán)冷機(jī)熱廢氣串級(jí)循環(huán)利用零排放技術(shù)及其裝備

1)環(huán)冷機(jī)串級(jí)循環(huán)模式及其物熱平衡。以實(shí)際的燒結(jié)環(huán)冷機(jī)為研究對(duì)象，研究燒結(jié)礦初始溫度、床層高度、各段入口氣體流量與溫度對(duì)床層內(nèi)氣固相溫度場(chǎng)以及氣體流場(chǎng)的影響規(guī)律，構(gòu)建環(huán)冷機(jī)的能量流和火用流分析方法，建立不同串級(jí)循環(huán)模式的物質(zhì)平衡、熱量平衡、壓力平衡模型。

2)環(huán)冷機(jī)熱廢氣循環(huán)工藝優(yōu)化。以燒結(jié)環(huán)冷機(jī)零排放為基礎(chǔ)條件，根據(jù)環(huán)冷機(jī)各段的氣固相邊界條件，以及能量流、火用流的耦合關(guān)系確定約束關(guān)系，從燒結(jié)礦冷卻效率、能量利用效率等角度提出目標(biāo)函數(shù)，建立合理廢氣循環(huán)模式優(yōu)化模型。

3)環(huán)冷機(jī)廢氣零排放工藝技術(shù)。研究熱風(fēng)循環(huán)燒結(jié)容許的最大循環(huán)風(fēng)量，綜合冷卻效率、燒結(jié)消納最大的冷卻廢氣量以及風(fēng)熱平衡，獲得最優(yōu)的零排放廢氣循環(huán)模式，確保燒結(jié)礦的冷卻效率、冷卻空氣消耗最小化，實(shí)現(xiàn)環(huán)冷廢氣零排放。

4.4 復(fù)雜工況下汽輪機(jī)自適應(yīng)變頻驅(qū)動(dòng)主抽關(guān)鍵技術(shù)

1)主抽風(fēng)量與燒結(jié)穩(wěn)定性模型。通過采集燒結(jié)指標(biāo)與對(duì)應(yīng)工況下的主抽風(fēng)量數(shù)據(jù)，分別評(píng)判燒結(jié)穩(wěn)定性以及與主抽風(fēng)量之間的聯(lián)系，以燒結(jié)指標(biāo)、能量利用效率等角度提出目標(biāo)函數(shù)，建立主抽風(fēng)量與燒結(jié)穩(wěn)定性優(yōu)化模型，確定不同工況下的適宜主抽風(fēng)量，從而調(diào)整主抽風(fēng)機(jī)的輸出功率，減小能量損失與浪費(fèi)。

2)汽電雙驅(qū)主抽變頻反送電技術(shù)研究。采用主抽風(fēng)汽電雙驅(qū)供電模式，優(yōu)化汽輪機(jī)與電動(dòng)機(jī)匹配方式，通過模型來確定合適的汽輪機(jī)規(guī)模以及汽輪機(jī)輸出效率，對(duì)不同狀況下的余熱蒸汽(過量或不足)所帶來的工況進(jìn)行分析，研究不同汽輪機(jī)輸出功率對(duì)電動(dòng)機(jī)輸出功率的影響，明確總功率與燒結(jié)風(fēng)量的聯(lián)系，同時(shí)通過DCS控制技術(shù)調(diào)整汽輪機(jī)與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜狀況下的四象限變頻驅(qū)動(dòng)。打破目前燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)和主抽風(fēng)機(jī)變頻兩者只能選其一的困境。

3)基于汽電雙驅(qū)的低能耗技術(shù)。研究不同雙驅(qū)供電模式下燒結(jié)燃料以及所用蒸汽/電力帶來的燒結(jié)用電變化，建立燒結(jié)工序能耗的目標(biāo)函數(shù)，其中包括蒸汽價(jià)格以及電力價(jià)格波動(dòng)產(chǎn)生的修正項(xiàng)，通過不同工況下的燒結(jié)工序變化確定最佳汽電雙驅(qū)模式，在最低的燒結(jié)工序能耗下達(dá)到能量的高效利用。

4 結(jié)語

綜上所述，目前國內(nèi)外冷卻廢氣的余熱回收利用方式主要有：①熱風(fēng)燒結(jié)；②余熱鍋爐產(chǎn)蒸汽用于發(fā)電；③蒸汽驅(qū)動(dòng)主抽；④預(yù)熱混合料或熱風(fēng)點(diǎn)火等。其中第一種途徑較為簡(jiǎn)單，但余熱利用量有限，一般不超過廢氣量的10%，且熱能回收率低。相比而言，熱風(fēng)燒結(jié)和余熱鍋爐蒸汽發(fā)電是更為有效的且能級(jí)更高的余熱利用途徑。

針對(duì)高溫?zé)Y(jié)礦冷卻廢氣，通過深入理論及技術(shù)研究，爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)以下研究目標(biāo)：

1)針對(duì)燒結(jié)礦冷卻廢氣余熱利用率低、無組織排放難控制等制約燒結(jié)減污降碳的瓶頸，建立環(huán)冷機(jī)冷卻過程傳質(zhì)傳熱數(shù)值模擬模型，確立合理的廢氣串級(jí)循環(huán)利用模式，建立余熱品質(zhì)提質(zhì)、梯級(jí)綜合利用及廢氣高效循環(huán)回用的基礎(chǔ)理論。

2)開發(fā)蒸汽余能高效利用、中低溫?zé)釓U氣溫度提質(zhì)及多樣化余熱回收關(guān)鍵技術(shù)，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、與余熱品質(zhì)適配的利用技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)環(huán)冷機(jī)廢氣零排放、環(huán)冷機(jī)余熱資源全回收的目標(biāo)。

3)針對(duì)大型燒結(jié)機(jī)，形成新型高效傳熱環(huán)冷機(jī)及廢氣串級(jí)循環(huán)新工藝，推進(jìn)配套核心關(guān)鍵裝備開發(fā)及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)余熱高效回收耦合廢氣零排放的示范工程。