烧结余热利用现状和趋势

我国烧结余热利用现状及趋势

摘要：我国烧结余热回收利用率与日本等先进国家相比有很大差距，为此国家制定烧结余热回收相关标准和给予经济政策支持非常重要。分析了国内烧结余热利用现状及其回收方法，并把余热回收发电作为未来发展的方向。

关键词：烧结余热利用；现状；趋势

前言

钢铁企业烧结工序的能耗仅次于炼铁工序，·一般为钢铁企业总能耗的10％一20％。我国烧结工序的能耗与先进国家相比有较大差距。在烧结工序总能耗中。有近50％的热能转化为烧结机烟气和冷却机废气的显热排人大气，既浪费了热能又污染了环境¨J。据热平衡测试数据表明。烧结机的热收人中烧结矿显热占28．2％、废气

显热占31．8％。可见，烧结厂余热回收的重点为烧结废(烟)气余热和烧结矿(产品)显热回收。烧结余热也是目前我国低温余热资源应用的重点。我国烧结工序余热利用率还不足30％，与发达国家相比差距非常大，每吨烧结矿的平均能耗要高20kgce，由此可见，我国钢铁企业烧结工序的节能潜力很大。

钢铁工业是国民经济的重要基础产业，是国家经济水平和综合国力的重要标志。我国己成为世界钢铁生产大国。2008年全国的钢产量首次突破5亿t，达到了创记录的5.02亿t，钢铁产量连续12年保持世界第一，并且遥遥领先于其他国家。同时，钢铁产业作为一个高耗能、高污染的产业，也是节能减排的重点对象之一。

多年以来，国内外对烧结余热的回收利用进行了大量的研究。烧结过程中可供利用的余热占钢铁厂总热耗的12%，其中烧结矿的余热占8%；烧结废气余热占4%；而冷却机废气和烧结烟气的显热约占烧结过程全部热支出的50%。若能把这些气体的余热加以利用，无疑是烧结节能的重要途径和发展趋势。

据统计，日本新日铁公司余热回收率已达92％以上，能耗费用占产品成本的14％。我国先进企业，如宝钢余热余能回收率为68％，其能源费用占产品成本的21．3％；邯郸钢铁公司能源费用占成本的26．55％。而大多数钢铁企业余热余能回收率低于50％，能源费用占产品成本30％以上。这说明，我国钢铁工业节能降耗的潜力还很大。

烧结工序能耗约占冶金总能耗的12％，是仅次于炼铁的第二大耗能工序。我国烧结生产的能耗指标和先进国家相比，差距较大，烧结工序余热利用率还不足30％，平均每吨烧结矿能耗要高出20kg标煤。国内先进企业烧结工序的燃气单耗一般为0．065 GJ／t，而先进国家的指标已达0．025～0．03GJ／t。日本20世纪80年代中期烧结厂冷却机废气余热利用普及率就已达57％，而烧结机主烟道烟气余热利用的普及率也达到了26％。

随着我国烧结机的大型化，烧结矿在冷却过程中产生的高温废气越来越多，如马钢每台带式冷却机面积为336 m2，每台带冷机前三个烟罩排烟温度平均可达380℃，总排气量近40万m3／h。回收和利用这些余热是节约能源、加强二次能源回收利用最有效措施，同时减少排往大气的烧结废气量也降低了烧结废气除尘及脱硫等设施的费用。余热回收系统是通过吸收利用烧结矿的废气温度增加蒸汽附加产品，再将蒸汽利用到生产中。蒸汽的毛利率远高于烧结矿的毛利率，至少在50％以上，另外也可以用于发电，从而摊薄烧结矿的成本，提高烧结的利润率。因此，余热回收系统已经成为烧结工艺中不可缺少的重要部分。

一、烧结余热回收市场现状

烧结余热的产生

(1)烧结机废气

烧结烟道出来的烟气温度不高，余热热源品质低．一般在100—160℃之间，其粉尘含量大，有害气体多，湿度高，腐蚀性强，回收困难。但其温度分布却是一个逐步升温，到机尾再降温的过程．对尾几个高温风箱内的烟气余热完全可以回收利用。以福建三钢180 m2烧结机为例，其废气温度分布见图l。

(2)冷却机废气

烧结工序中，与烧结矿进行热交换的空气，通过在冷却机上方设置的多个排气孔排出。烧结矿冷却器内排气温度的实测值如图2所示。烧结矿进入冷却器时的实测温度为750℃。多年以来，国内外对烧结余热的回收利用进行了大量的研究。烧结过程中可供利用的余热占钢铁厂总热耗的12％，其中烧结矿的余热占8％，烧结废气余热占4％；冷却机废气和烧结烟气的显热约占烧结过程全部热支出的50％。若能把这些气体的余热加以利用，无疑是烧结节能的重要途径和发展趋势。

1 烧结余热利用工艺及发展

烧结余热回收大致分为四大类：A)冷却机余热回收系统；B)冷却机+烧结烟气回收系统；C)冷却机+烧结机气体循环余热回收系统；D)新型机冷式烧结机余热回收系统。其中A类只能回收冷却机排出气体的49％；烧结机余热回收系统是从烧结机尾部的高温废气中回收热量，通过余热锅炉出口的蒸汽温度大约为200℃；烧结气体循环余热回收系统是将烧结段和烧结矿冷却后的高温废气引入锅炉，余热锅炉所排出的气体再送入烧结料层，由于循环气体送入烧结，大约可回收输入总热量的23％，从而降低了焦粉消耗。以上三种系统的联合体为新型的机冷式烧结工艺。

2、梯级取热进行烧结余热回收

根据实践，余热回收可采用梯级取热方式，即将带冷机余热不同的温区分为高、中、低三个回收段，根据不同温区余热品质和热工特性，分别采取不同的技术手段加以分区回收。对于带冷机后部最后剩余的150℃左右的废气，可用作解冻库的热源对原料进行解冻，由此替代原来所用的高品质燃气，可节约大量能源。

采用梯级取热方法能将70％以上的余热废气量和近80％的可用余能加以有效地回收利用，可大量节约能源消耗，提高产品质量和降低生产成本。

3、热管式余热回收技术

热管作为一种高效的传热元件与传统换热器相比，有传热效率高、阻力损失小、结构简单等优点。烧结生产中余热属中、低品位余热，利用热管式余热回收装置可以使回收效率大大提高，它是中温(300℃左右)气-气热交换最理想的换热装置。例如，在环冷烧结机上热管换热器大多用于回收300℃左右的中温余热；在机冷烧结机上因烟气流量较大，温度低，含尘高，使余热回收利用困难。首钢采用气-汽热管换热器回收机冷烧结机上烟气余热用以产生蒸汽，供给二次混料机预热烧结混合料，(要求过热蒸汽温度达到180℃左右)实现了烧结系统生产用汽自给有余。

4、烧结余热发电

我国与先进国家相比，利用烧结低温余热发电技术起步较晚，但是发展速度很快。成功的有马钢2台300 m2带式烧结机低温余热利用发电、唐钢低温余热蒸汽发电项目、武钢435 m2烧结环冷机低温烟气余热发电项目、济钢320 m2烧结机余热发电、安钢360 m2和400 m2烧结机和承钢360 m2烧结机余热利用技术改造等。通过余热回收系统，在得到蒸汽的同时，还可以获得电能，一举两得。最重要的是电能要比蒸汽创造的价值更大，对降低烧结矿成本的贡献率更高。甚至可能成为主导产品，利润高于烧结矿本身。其次电能比蒸汽的利用率更高，商品化的程度更强。电能可以储存，蒸汽却无法实现。

纯低温余热发电技术以充分利用工业余热，近几年得到了迅速发展。统计数据表明，一个年产钢铁500万t的企业仅烧结及饱和蒸汽两项余热发电，即可全年发电约2．8亿度，可为企业增收1亿多元。

二、烧结余热回收市场前景

根据目前烧结余热回收的现状，我国烧结余热发电与梯级取热进行烧结余热回收装置将有良好的发展前景。截止2011年年底，我国现有烧结机约1200余台，其中在建和投产的180~660m²烧结机有120余台，其烧结面积达38590m²。目前已经建成和在建烧结余热发电项目共涉及33个钢铁企业77台烧结机（包括《钢铁企业烧结余热发电技术推广实施方案》中计划2012年以前建成的均视为在建