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快乐10分钟任3技巧:【技術】大型燒結設備余熱整體利用方案

下载云南快乐10分钟基本走势图 www.ryopp.com 北極星節能環保網訊:摘要:根據燒結余熱特點和余熱品質分析,提出了將余熱進行分段回收、有效利用、優化用能的技術方案,即同時采用余熱發電和熱風點火、熱風燒結以及料礦加熱等多種有效的回收形式對燒結余熱加以綜合利用的整體解決方法,可將大型燒結設備產生的余熱最大限度地加以回收利用。

關鍵詞:燒結余熱 分區回收 有效利用 優化用能

1前言

隨著冶金生產規?;牟歡俠┐?燒結設備也不斷向大型化發展,該流程所伴有的工藝余熱量也將大量產生。在帶冷工藝過程中,成礦顯熱所帶走的熱量可占全部燒結機熱平衡的40%左右,這部分熱量在燒結礦冷卻過程中大部分轉變為熱廢氣而排入大氣。以300m2級的燒結機為例,溫度為200~450℃的工藝冷卻風量在1.26×106m3/h以上,余熱排放量可達5.0×105MJ/h之多,這部分余熱資源數量極大,僅采用以往單一的余熱回收利用方式已遠遠不能適應當今燒結設備大型化生產的節能需要。因此,研究其整體利用技術并加以綜合回收利用,對冶金生產的節能降耗具有重要的現實意義。

傳統的燒結帶冷廢氣余熱利用,國內大都是采用余熱鍋爐產生蒸汽的方法來加以回收。由于蒸汽品質等各種原因,真正并網使用的不多,大部分是就地自用。而對于燒結工序來說,工藝本身蒸汽需要量并不大,因此,除冬季采暖使用以外,蒸汽的季節性飽和問題十分突出,以致造成蒸汽資源和軟水的二次浪費,實際節能效果并不太好。

2燒結余熱整體利用方案

對于大型燒結機數量龐大的余熱資源來說,僅靠以往單一的余熱回收利用方式是根本無法滿足當今燒結設備大型化生產的節能需要。因此,必須根據燒結余熱資源特性和工藝過程,采取多種技術方法加以整體解決,以將大型燒結設備產生的余熱最大限度加以回收利用。根據已應用的項目實踐和余熱利用方式的現有技術水平,在此提出如下的大型燒結設備余熱整體利用解決方案。具體做法是:將帶冷機余熱不同的溫區分為高、中、低三個回收段,根據不同溫區余熱品質和熱工特性,分別采取不同的技術手段加以分區回收,回收方案如表1,從而達到能源的有效利用和優化用能的目的。

(1)利用高溫段廢氣換熱效率較高的熱工特性,通過余熱鍋爐產生溫度375℃、壓力2.06MPa的過熱蒸汽,帶動蒸汽輪機發電;

(2)利用中溫段廢氣經保溫和高溫除塵后直接用于燒結機熱風點火助燃和料層的熱風燒結與保溫;

(3)利用低溫段品質較低的余熱廢氣進行工藝溫度要求相對較低的料礦預熱和原料解凍。

2.1高溫段余熱發電

在高溫段,因余熱廢氣換熱效率相對較高,故以動力回收形式即將熱廢氣轉換成能級較高的電能的回收方式應該為首選。通過蒸汽輪機和發電機組,可將該段余熱有效地轉化為電力自用或并入企業電網。作為國內首座全國產化的燒結余熱發電機組(表2),濟鋼二燒320m2燒結機的回收裝置于2006年開始實施,計劃2007年上半年投入生產運行,總裝機容量10MW,預計年發電量為7085萬kWh。由此可將近三分之一的燒結帶冷余熱回收利用。

2.2中溫段熱風點火和熱風燒結

由于帶冷廢氣余熱是沿帶冷機長度方向自機頭處由高向低梯級分布的,對于300℃以上高溫區的熱量可用換熱法加以回收,而帶冷機中后部的低于300℃的中低溫余熱再采用鍋爐回收就不一定合適了。因為隨著該區內廢氣溫度的降低,鍋爐的換熱效率也普遍降低,要獲得較好的換熱效果,就必須加大換熱面積,由此會使回收裝置重量大幅增加,不僅增大了成本而且給設備安裝也帶來了很多實際困難,所以,在中溫段采取非換熱的直接利用方式加以回收利用更為合理。應用表明,將300℃左右的帶冷廢氣用于熱風助燃可將燒結點火溫度提高100℃;而熱風燒結適宜的溫度也是在250℃左右〔1〕,故該段余熱采用將高含氧量的熱廢氣作為燒結點火助燃空氣和熱風燒結等直接利用的方式加以回收。

具體工藝是將帶冷機中溫段的熱廢氣用分流集氣罩抽出,經保溫和高溫除塵后用熱風機輸送到點火爐直接供點火助燃,或廢氣抽出后經保溫直接用于點火后的熱風燒結。實踐證明,直接利用余熱廢氣點火助燃是提高點火溫度和改善點火質量的最為有效的方法。助燃空氣溫度的提高,不僅因帶入部分物理熱而使燃燒溫度得以提高,節約了能源,還可使點火過程中空煤氣混合后的點火濃度極限范圍變寬,從而改善了燃燒,強化和穩定了點火過程。這對于使用高爐煤氣等低熱值燃氣點火的燒結機顯得尤為重要。同時,由于助燃空氣溫度的提高,提高了燒嘴的混合噴出速度,增加了火焰的出口動能,增強了燒嘴火焰的穿透能力,使高溫區更加貼近或侵入點火料面,加快了垂直點火過程,提高了上層料面保溫蓄熱能力,而后序的熱風燒結又保持和延續了前期熱風點火的料層保溫和蓄熱條件,正是由于燒結料層的點火和保溫是緊密聯系的兩個熱工過程,所以,“熱風點火”和“熱風燒結”兩項技術同時應用,則由于前后兩熱工過程的相互促進和溫度疊加,其綜合效果會更加顯著,這對于促進鐵酸鈣的生成和厚料層操作是十分有利的,節能效果十分明顯。濟鋼生產應用表明,燒結余熱直接利用技術由于沒有中間換熱過程,是一種比傳統熱交換方式更高效的余熱回收利用方法。統計表明,該技術的應用,年節省煤氣價值即可達457.6萬元,提高成品率的年效益1674.4萬元,由此可取得年經濟效益2000多萬元的顯著效果〔2〕。

2.3低溫段預熱料礦等

在燒結過程中,適宜的混合料水分含量為7%~8%左右,當混合料溫度低于露點時(55~65℃)時,抽風燒結過程中所產生的水蒸氣從氣態變為液態,使燒結斷面的下層混合料水分增加,含水增加所形成的過濕帶使混合料料層的透氣性變壞,惡化燒結過程,因而提高混合料溫度至65℃以上,可以減輕燒結過程中的冷凝作用,消除過濕層,有利于燒結過程,加快垂直燒結速度,提高燒結機利用系數,從而提高燒結礦產量。另外,混合料整體溫度的降低,將造成燒結過程中固體燃料的消耗增加。因而提高燒結混合料溫度,既有利于燒結過程又可以降低固體燃料的消耗,大幅度降低生產成本。濟鋼燒結廠在2004年實施的預熱混合料項目,明顯提高了混合料溫度,提高了燒結礦產量,優化了經濟技術指標,降低了固體燃料單耗,取得了顯著的經濟效益。

對于中溫段后部低于200℃的熱廢氣,由于其溫度低,無法采用換熱法回收或用于助燃,可采用熱廢氣代替蒸汽預熱燒結料的方法回收利用。方法是將熱廢氣引至二次混合機和機頭布料前混合料礦槽,對燒結前的混合料進行預熱,使其達到65℃的露點以上,以提高混合料溫度,可顯著減少料層過濕現象,改善透氣性,為料層內熱交換創造有利條件,還可節約大量的蒸汽。研究表明,料礦溫度提高每10℃,燒結機利用系數可提高5%左右,燒結固體燃料消耗減少2~3kg/t〔3〕。

對于帶冷機后部最后剩余的150℃左右的廢氣,可用作解凍庫的熱源對原料進行解凍,由此替代原來所用的高品質燃氣,可節約大量能源,效果十分顯著,年經濟效益近300萬元〔4〕。

3綜合分析

綜上所述,本文結合生產實際和現有成功技術,根據燒結余熱特點和余熱品質應用分析,所提出的對帶冷余熱進行分區回收、有效利用、優化用能的整體方案,能將70%以上的余熱廢氣量和近80%的可用余能加以有效地回收利用,可大量節約能源消耗,提高產品質量和降低生產成本,具有較高的推廣實用價值。其中的燒結余熱直接利用技術由于沒有中間的換熱過程,可將廢氣熱量全部直接用于工藝本身,熱轉化效率高,節能效果尤為顯著。


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