烧结环冷机余热发电技术的应用

烧结余热发电电气控制系统应用发布时间：2021-05-17T02:45:07.305Z 来源：《电力设备》2021年第1期作者：任冬[导读] 烧结环冷机余热发电技术是近年来出现的一种新的余热利用技术，这一技术是将大量来自环冷机冷却矿料后的高温热空气通过余热锅炉进行换热，余热锅炉内的水吸热后产生一定量的蒸汽，蒸汽推动汽轮发电机进行发电，从而实现了将热能转化为电能的过程。

（北京佰能蓝天科技股份有限公司北京 100096）摘要：烧结环冷机余热发电技术是近年来出现的一种新的余热利用技术，这一技术是将大量来自环冷机冷却矿料后的高温热空气通过余热锅炉进行换热，余热锅炉内的水吸热后产生一定量的蒸汽，蒸汽推动汽轮发电机进行发电，从而实现了将热能转化为电能的过程。

在烧结余热发电过程中，与传统火电厂对比，电气控制系统仍面临诸多问题，如何解决现有问题是企业发展建设的当务之急。

关键词：烧结；余热发电；电气控制系统；应用分析前言随着中国现代化建设的进程钢铁工业也迅速发展，与此同时相关产业的发展也在加快，其中烧结余热发电技术的进步尤为突出。

烧结余热发电是利用热结热烟（空）气余热进行的清洁和无害环境的绿色发电技术，符合国家清洁能源和节能工业政策，具有广阔的发展潜力和前景。

一、余热发电概述1.余热发电简介在钢铁企业生产过程中，烧结过程的能耗约占总能耗的10%，仅次于炼铁，居钢铁冶炼过程耗能的第二位。

烧结过程总能耗近50%以烟气和冷却气体的高温形式排放到大气中。

由于废气温度范围一般在150℃至450℃之间，受以往的热回收技术限制，钢铁工业将此部分高温热烟（空）气直接排放，造成了能源的极大浪费。

烧结发电过程包括三个部分:烟气余热回收系统、余热锅炉系统、汽轮机和发电机系统。

烟气余热回收系统主要由烟囱、烟气输出管道、烟气流量控制阀和烟囱截止阀组成，将空气吹至环形冷却器进行冷却，当来自底部的冷空气通过热的烧结矿料时被加热，被加热的热空气通过余热锅炉时，便会再次发生冷却，冷却的空气继续冷却烧的矿料，形成循环系统，这些高温废气通过引风机引入锅炉，锅炉受热面里的水被加热产生蒸汽，推动汽轮机转动，带动发电机发电。

烧结冷却机余热回收热力计算及应用烧结冷却机是烧结过程中常用的设备，用于冷却和降温烧结矿石。

烧结冷却机的操作产生大量的余热，如果这些余热得不到回收利用，不仅会造成能源浪费，还会增加环境污染。

因此，对烧结冷却机余热的回收热力计算及应用显得尤为重要。

首先，我们来计算烧结冷却机的余热。

烧结冷却机的工作原理是通过气体或液体对烧结矿石进行冷却，使其从高温状态降至合适的温度。

在这个过程中，烧结气体以及冷却介质都会产生余热。

我们可以通过测量每小时烧结冷却机的燃料消耗量，来计算余热产量。

假设每小时燃料消耗量为Q，烧结冷却机的热效率为η，燃料的热值为H，那么烧结冷却机的余热产量为Q*(1-η)*H。

这个余热的温度通常较高，需要进行进一步的处理和利用。

对于烧结冷却机余热的应用，可以考虑以下几个方面：1.发电：利用余热发电是一种常见的回收方式。

烧结冷却机产生的高温余热可以用来加热工质，通过蒸汽或有机工质驱动发电机组发电。

这种方法可以实现能源的再利用，同时减少对外部电力的需求。

2.热水供应：将余热用于热水供应是另一种常见的应用方式。

可以借助余热设备，将高温余热通过换热器传热给水，提供洗浴、采暖等生活和工业用水。

这种方式可以减少对其他能源的依赖，实现节能环保。

3.废气处理：烧结冷却机在运行过程中会排放大量的烧结气体，这些气体中含有一定的有害物质。

通过余热回收，可以将烧结气体中的热量转运给应用用途，同时降低烧结气体的温度，减少有害物质的排放，保护环境。

4.节能改造：对烧结冷却机进行节能改造也是一种常见的应用方式。

可以利用余热对冷却机进行预热，减少外部能源的投入。

例如，通过在冷却介质进入冷却机前进行预热，可以提高热效率，减少能源消耗。

总结起来，对于烧结冷却机余热的回收热力计算及应用，需要考虑烧结冷却机的燃料消耗量、热效率以及燃料的热值等因素。

根据余热的特点和温度，可以选择合适的应用方式，如发电、热水供应、废气处理和节能改造。

利用余热的回收可以实现能源的再利用，减少环境污染，同时实现节能效益。

36!"工程Mining Engineering第15卷第6期2017年12月•烧结球团！烧结环冷机余热回收利用技术的应用吴天月(中冶北方工程技术有限公司，辽宁大连116600)摘要：环冷机余热回收利用技术的应用可将烧结环冷机一、二段风箱排出的气体作为余热锅炉的热源进行回收利用，产生蒸汽推动汽轮机做功达到作为主抽风机动力的目的，实现了机械能#机械能直接转化的过程。

通过S H R T系统从而提高钢铁企业能源利用率，节约了大量的能源，项目的经济效益十分可观。

关键词：余热回收；汽轮机；烧结主抽风机（节能中图分类号：T F321.4 文献标识码：B文章编号：1671 —8550 (017)06 —0036 —020引言现有环冷机余热回收利用技术多为产生蒸汽或发电并网，而烧结主抽风机电机功率高，电耗高达烧结厂总用电量的50R%若将二者有机结合，环冷机余热回收利用产生蒸汽，推动汽轮机做功，作为主抽风机的动力，则可实现机械能#机械能直接转化的过程，可节约大量的能源。

1技术特点—布置合理，废气利用范围及热力系统技术可靠实用，利用率高，运行安全可靠，成本低，投资省，效率高。

—余热锅炉烟气系统采用烟气再循环方式，在不影 响烧结料冷却工艺前提下，尽量提高余热锅炉进口废气温度，提高热能利用率。

循环风机具有可靠的耐磨措施，且 采用高压变频调速方式。

—环冷余热锅炉采用双进烟气自然循环双压余热锅炉。

余热锅炉换热面积有足够的容量，以确保获得较大的经济效益。

SHRT机组是烧结余热能量回收与电动机联合驱动烧结主抽风机的新型能量回收机组，由烧结余热汽轮机、变速离合器、烧结主抽风机、同步电动机组成。

它将 钢铁企业烧结余热回收的能量直接作用的烧结主抽风机轴系 ，通过 电机 电到节 的的，通过系统集成提高能量回收效率，节省投资及运行成本。

汽轮机 组采用补汽式纯凝汽轮拖动机组，选用技术先进、成熟、可靠的国产定型设备。

—采用机力通风冷却塔的循环供水系统，提高水的重复利用率。

300平米烧结环冷机烟气余热综合利用1 、烧结余热利用意义烧结工序中有50％左右的热能被烧结烟气和冷却机热风带走，烧结矿冷却过程中排出的热量约占烧结能耗的28％，回收利用好这部分余热对实现钢铁企业节能降耗具有重要意义。

烧结过程生产的余热主要集中在烧结烟道废气与环冷机热风，烧结废气由于脱硫工艺要求不便利用，因此利用好冷却机热风是一个重要课题。

2 、烧结余热利用方式目前国内环冷机热风余热利用主要有以下几种方式：①热风烧结。

将环冷机热风引到烧结机头，以降低能耗，改善烧结矿性能，一般热风温度在200～300℃。

②蒸汽预热烧结料。

利用低压蒸汽预热烧结料，提高料温，降低烧结能耗，同时改善料层透气性，提高烧结矿质量。

所用蒸汽压力一般为～0.4MPa。

③余热发电。

将中低温烟气通过余热锅炉产生蒸汽，然后推动汽轮发电机组发电。

此种利用方式技术已经成熟，经济效益较好。

④其他。

比如热烟气用于解冻原料库，锅炉产汽供生活用汽、浴室和食堂等等。

如果将前三种利用方式通过一个系统来实现，就能实现环冷机热风最大效率的利用。

3、余热综合利用系统3.1、热源及需求某钢铁厂300m2烧结机及环冷鼓风机参数如表1所示。

落到环冷机上的烧结矿温度约为600～750℃，根据热力学分析，得到可利用的热风参数为：450000Nm3／h，380℃。

按照工艺要求，用于热风烧结的风量为15万Nm3／h、250℃；烧结生产所用预热蒸汽及其它用蒸汽为21t／h，压力0.4MPa。

3.2、工艺流程根据热源情况以及需求，设计了一套由双重供热余热锅炉和抽汽补汽凝汽式汽轮发电机组成的余热发电利用系统。

双重供热余热锅炉既可产生蒸汽又可提供热风烧结所需的热风，抽汽补汽凝汽式汽轮机提供烧结生产用蒸汽。

余热锅炉烟气“一进两出”，立式布置，其额定参数：过热蒸汽40t／h、330℃、1.7MPa。

汽轮机进汽参数：40t／h、330℃、1.6MPa，抽气21t／h，补汽10t／h，额定功率5300kW。

试析钢铁企业烧结余热发电应用摘要：钢铁生产过程中，烧结工序的能耗约占总能耗的10%，仅次于炼铁工序而位居第二。

由于以前余热回收技术的局限在烧结工序总能耗中，有近50%的热能以烧结机烟气和冷却机废气的显热形式排入大气，既浪费了热能又污染了环境。

因此，采用新技术对余热余能进行利用就显得势在必行，而烧结余热发电就是一项利用烧结废气余热能源转变为电能的余热回收利用技术，该技术不需要消耗一次能源，不产生额外的废气、废渣、粉尘以及其它有害气体。

随着近几年来余热回收技术的发展，钢铁行业的余热回收项目造价也大幅降低，同时余热回收效率大大提高，特别是闪蒸汽发电技术和补汽式凝汽式汽轮机在技术上的突破，为钢铁行业余热回收创造了条件。

关键词：钢铁企业；烧结余热；发电应用1钢铁工业余热回收利用概况钢铁工业烧结余热回收主要有两部分：一部分是烧结机尾部废气余热，另一部分是热烧结矿在冷却机前段空冷时产生的废气余热。

这两部分废气所含热量约占烧结总能耗的50%，充分利用这部分热量是提高烧结工艺的效率，显著降低烧结工序能耗的途径之一。

目前，国内烧结废气余热回收利用主要有三种方式：一是直接将废烟气经过净化后作为点火炉的助燃空气或用于预热混合料，以降低燃料消耗，这种方式较为简单，但余热利用量有限，一般不超过烟气量的10%；二是将废烟气通过余热锅炉或热管装置产生蒸汽，并入全厂蒸汽管网，替代部分燃煤锅炉；三是将余热锅炉产生蒸汽用于驱动汽轮机组发电。

从实现能源梯级利用的高效性和经济性角度来看，最为有效的余热利用途径是余热发电，对烧结矿产生的烟气余热回收，平均每吨可发电20kWh，折合每吨钢综合能耗可降低8kg标准煤。

2烧结余热回收中出现得较为普遍的问题2.1漏风現象在余热回收系统中的漏风问题主要是通过台车与烟罩之间的密封以及台车与风箱之间的密封体现出来的。

因为烟气系统属于全闭路式循环，台车与烟罩、台车与风箱都是在实际运转过程中进行相互配合的，风箱中一般为正压3000PA-4000PA之间，眼罩中为负压-100PA-400PA。

武钢3×450m2烧结环冷机低温烟气余热的开发应用1前言随着能源的日趋紧张，节能成为烧结工序的又一主题，烧结工序能耗约占钢铁企业总能耗的10%，仅次于炼铁而居第二位，冷却机废气带走的显热约占总能耗20%～28%。

可见，回收利用冷却机废气带走的余热成为降低烧结工序能耗的一个重要环节。

武钢炼铁总厂共有5台烧结机，分别为一烧（450m2）、二烧（280m2）、三烧（360m2）、四烧（450m2）、五烧（450m2）。

总所周知，在烧结矿的生产过程中，烧结机结尾下料温度为700～800℃，鼓风环冷机冷却过程中会排出大量温度为280～400℃的低温烟气，该部分低温烟气带走的热量不能回收，不仅浪费了宝贵的能源，而且也污染了环境。

因此，对烧结环冷机废气余热进行有效回收利用，对武钢推行节能降耗、改善环境、拓展循环经济、实现可持续发展具有十分重要的现实意义。

从能源利用的有效性和经济性来看，将余热用来发电或作为动力直接拖动机械是最为有效的利用方式，因此武钢选择了余热发电方式来回收3台450m2烧结环冷机低温烟气余热。

该工程由中国设备公司总承包，于2007年9月9日正式开工，2008年11月28日热负荷试车成功。

2低温烟气余热发电的可行性研究2.1武钢烧结低温烟气余热利用情况国内烧结低温余热回收利用从产气原理上可归纳为两大类：一类是热管式蒸汽发生器装置，另一类是翅片管式蒸汽发生器装置。

两者相比，翅片管式余热锅炉较之热管，其换热效率、产气量等都大大胜出。

武钢集团非常重视节能降耗，早在1993年就在老一烧车间（现已拆除，原址上建起了炼铁总厂8#高炉）3#带冷机上安装了热管式蒸汽发生器；2003年5月，又在三烧“四改一”工程396m2环冷机的高温段上安装了翅片管式余热锅炉，投产至今已6年有余，运行良好，产生了巨大的经济和环境效益。

2.2余热发电情况调研随着近年来低温烟气余热锅炉技术和低参数补气式汽轮发电机组技术参数不断发展和日益完善，使低温烟气余热回收发电成为可能，为此我们分别考察了马钢300m2（2005年9月投产，年发电量约6100万KWh）烧结带冷机余热发电系统和海螺集团宁国水泥厂回转窑余热发电设施（98年投产，年发电量约5500万KWh），通过与上述两家的烟气情况进行对比，武钢烧结环冷机所产生的烟气温度及烟气量完全具备发电条件，而且一烧、四烧和五烧三个车间的现有场地，能够满足余热发电工艺设施及管道布置需要。

烧结环冷机烟气余热发电技术应用与创新摘要：本文介绍了烧结余热发电技术及该技术在邯钢烧结余热回收的应用，分析了余热机组存在的问题，提出了改造方案并实施，优化了烟气进回风系统布置，提高了烟气余热利用效果，为钢铁企业烧结余热回收提供了应用典范。

关键词：余热发电；布置；节能；效果1 引言烧结余热发电技术是一项将烧结废气余热转化电力的节能技术，是国家重点节能推广项目，随着钢铁工业节能利用的发展，烧结余热回收也大幅度提高，如何有效的回收利用烧结生产过程中的这部分热量引起了人们的高度重视。

邯钢435㎡烧结余热回收采用双压式冷凝汽轮发电技术,2012年建成投产，投产后由于设计存在部分缺陷，烟气温度比原设计温度低，余热锅炉运行工况与原设计出入较大，烟气含尘量大，锅炉换热管组与循环风机部件磨损严重，回风管道积灰情况严重，严重影响回风量与环冷机冷却效果，对发电量造成较大影响。

2 烧结原理及工艺介绍邯钢435㎡烧结余热发电机组设计满负荷为15MW，是中船重工703研究所设计施工，主要利用冷却环冷机高温区和低温区烧结矿的废气余热，分高温烟气、低温烟气进入余热锅炉换热做功。

本锅炉为双压、自除氧、立式、自然循环余热锅炉，采用双模块塔式布置，与邯钢炼铁部435㎡烧结环冷机配合使用。

汽轮机采用青岛汽轮机厂BN13-1.96/0.33补汽凝汽式汽轮机，做功蒸汽分为中压主蒸（2.0MPa）和补汽（0.35MPa）。

高温烟气设计为400℃，低温烟气设计为300℃，高温烟气经由中压过热器换热后与低温烟气混合，自上而下与各换热管组换热后经由循环风机加压后，分别进入环冷机高温区与低温区冷却风箱循环利用，设计烧结2#鼓风机（1000KW）全停，1#鼓风机小负荷运行，节电约1600KW/h，以达到节能减排的效果。

3 运行状态及存在的问题1、高温烟气采样点在环冷机高温烟囱上直接取样，低温烟气在低温烟囱直接取样（详见图一），高温烟气采样点比较靠后，不在环冷机烧结矿的最适合采样高温区。