摘要：烧结过程余热资源回收利用是清洁生产中非常重要的一项环节，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SHRT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
前言：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50%。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。烧结工艺过程中，冷却机中的废气与烧结废气，能够产生占总耗能50%的热量，充分回收利用这两部分产生的余热，能够显著降低烧结工艺的能源消耗。一是在烧结矿冷却系统中安装余热锅炉，利用余热生产蒸汽进行发电、供热等。二是积极推广余热废气烧结技术。该技术可以充分利用余热进行热风烧结，热风烧结能够降低消耗固体燃料，提高烧结矿质量。
1技术特点
烧结是钢铁生产工艺中的重要环节，是将铁矿粉、石灰和燃料（无烟煤、焦粉）等原材料按照一定的比例混合均匀后，经过烧结而形成的有足够的强度和粒度的烧结矿作为炼铁的熟料。所谓烧结，就是粉状物料加热到熔点以下而粘结成固体的现象。简单来说，就是把品味满足要求，但粒度却不满足的精矿与其它辅助原料混合后在烧结机上点火燃烧，重新造块，以满足高炉的要求。利用烧结熟料炼铁能够提高高炉利用系数、降低焦比、提高高炉透气性，以保证高炉正常运行。正确使用钢铁厂烧结工艺能够达到提高产品质量以及节能环保的目的。
（1）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。
（2）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上，通过降低电机动电流而达到节能的目的，即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。
（3）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。排水系统采用生产､生活及雨水合流制系统，特殊生产排水及生活排水经处理达标后，排水接入现场指定位置。
2应用实例
2.1烧结工艺
240m2烧结机，采用新型密封环冷机，配套建设环冷机余热利用系统。烧结机参数：利用系数1.3t/m2•h，烧结系统为连续工作制，每天3班，每班8小时，主机累计年工作330天，即7920小时，年日历作业率为93%，年产冷烧结矿247.1万t。
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2.2工艺配置特点
余热锅炉热废气来自多功能高效环冷机第一冷却段和第二冷却段的高温废气，取消第一冷却的冷却风机，改为循环风机，变频运行，将锅炉换热后的150度热废气引回至环冷机第一冷却段底部风箱内，替代冷却风机进行物料冷却。循环风机与环冷机其余3台鼓风机均随烧结生产线连续运行。循环风机可有效利用热风，提高锅炉蒸汽产量，节约第一冷却段冷却风机的一次性投资及运行成本，节能效果可观。环冷机一段热烟气从一段烟筒引出，二段热烟气从二段烟罩预留余热接口直接引出，二段烟囱独立设置。一段烟囱中部与一段风罩预留余热接口间设联通管联通，二段热烟气引出管与附近烟罩预留余热接口设联通管联通，保证环冷机一段､二段温度较高的热废气尽可能多的被余热锅炉利用回收。在环冷机6号与7号风箱间的冷却风道内设置一个电动调节阀门，用来调节一段热风回风冷却风量。在循环风机入口设置补风门，当锅炉事故时开启，直接室外吸风保证环冷机的冷却风量。循环风机设补风管道及阀门，锅炉正常时，利用循环风进行环冷机第一冷却段物料冷却；锅炉异常时，切除余热锅炉系统，直接接大气，保证环冷机正常冷却。余热锅炉采用双烟道供风系统，有利于能量梯级利用，提高过热蒸汽的温度，有利于高参数过热蒸汽温度的稳定。高参数过热器布置在高温烟道中，当低温烟气温度发生变化时，对高参数过热蒸汽温度基本没有影响。产生的过热蒸汽直接送至主抽风机室SHRT系统，代替主抽风机传动电机工作。
SHRT系统工作原理是主抽风机功率由电动机及汽轮机输出功率共同组成，当锅炉启机前，电动机输出功率为主抽风机全部功率；当汽轮机转数达到5600r/min时，变速离合器自动投入工作，将5600r/min转化为1000r/min，这时汽轮机输出功率占主抽风机绝大部分；当锅炉或汽机有事故或需检修时，汽轮机转数低于5600r/min，变速离合器自动断开，同步电机正常工作，不影响主抽风机工作。汽轮机采用带低压补汽的凝汽式工业汽轮机，汽轮机转数为5600r/min，电动机转数为1000r/min，变速离合器数比为5600/1000。
2.3装机方案
当240m2烧结环冷机一段和二段高温端热风的风量分别选取152000Nm3/h､254000Nm3/h，按照最小工况，余热锅炉可产中压蒸汽20t/h，低压蒸汽8.5t/h，输出功率可达4755kW；按照设计工况，余热锅炉可产中压蒸汽27.3t/h，低压蒸汽7.9t/h，输出功率合计可达6015kW。装机方案为：一台240㎡烧结环冷机余热锅炉､一台内置式烧结大烟道余热锅炉，配两套3MW汽轮拖动机组。余热回收利用蒸汽损失按3%考虑，全年运行时间7920h。
3经济效益
以240m2烧结机为例。烧结主抽风机进气流量12500m3/min，进气温度140℃（最低80℃最高200℃），进口负压-17000Pa，出口正压500Pa，风机轴功率4500kW。采用汽轮机拖动技术，机组年运行小时7920h，按设计工况，SHRT系统年发电当量4763.88万kWh，每年可节省标准煤约1.147万t，每年减少CO2的排放量为2.867万t。根据中冶北方所做类似工程测算，单位产品耗电量约为37.79kWh/t，按照设计工况SHRT发电当量为19.27kWh/t，企业直接降低用电成本达51%。该技术充分利用了现有的能源，实现了能量的直接转换，使其产品的成本降低，增强市场的竞争能力。
结语：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动力，实现了机械能→机械能直接转化的过程，可节约能源，发展前景可观。
参考文献：
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[3]刘蓓，杨东伟，郁鸿凌，等.环冷机烧结矿余热回收性能分析与优化[J].能源工程，2017（6）.
论文作者:杨东锋,王玉民
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/23
标签：余热论文; 锅炉论文; 抽风机论文; 汽轮机论文; 蒸汽论文; 冷机论文; 废气论文; 《基层建设》2018年第6期论文;