烧结烟气余热利用

烧结烟气余热利用

4.3 400m2烧结环冷机尾部冷却风余热利用

4.3.1 环冷机烟气系统

400m2烧结机余热发电工程也是较早建成的同类项目，具备一定代表性。它采用双压、双进气、一体化除氧器、自然循环余热锅炉；烟气侧采用开式系统+串级冷却方式，余热锅炉排出的烟气直接经引风机排至大气，环冷机高温段采用从低温段烟罩收集的热废气作为烧结矿的冷却风。

由于400m2烧结机规模较大，余热锅炉排出的烟气量约60万Nm3/h，温度130℃，仍有可观的可利用热量。如果直接排放将造成很大的资源浪费。

本工程拟改变原环冷机烟气循环系统的循环方式，用原余热锅炉排放的烟气代替环冷机3#烟囱收集的低温烟气，作为环冷机1区的冷却风；重新核算风机能力，原1区的循环风机利旧。3#烟囱收集的低温烟气进入新建设的热水锅炉产生热水进行采暖供热。

环冷机的烟罩第三区段已经进行了绝热、密封的设计，本工程不在对第三区段的烟罩进行改造，通过环冷机的3#烟囱收集的高温烟气引出至余热热水锅炉。

3#烟囱上设置四通管道，配置电动切换蝶阀，热水锅炉正常工作时，打开新增的烟气管道阀门，关闭烟囱阀门及原循环管道阀门，将烟气导入热水锅炉烟道；在热水锅炉停止运行时，关闭烟气进入余热锅炉的阀门，打开烟囱阀门，将烟气直接排入大气；或者打开原循环管道阀门进行原设计的烟气循环冷却。

从环冷机3#烟囱收集的高温烟气进入锅炉，在锅炉内充分换热，产生高温热水。换热后的烟气降至90℃左右，经引风机后排放烟囱

排入大气。

在原余热锅炉后烟囱上设置三通管道，配置电动切换蝶阀，如采用烟气循环方式时，关闭烟囱阀门将余热锅炉换热后的热废气，通过循环风机及烟气管道将烟气引入环冷机一区。如采不用烟气循环方式时，打开锅炉后烟囱阀门，将烟气直接排空。

4.3.2环冷机烟气量分配

在保证不影响原400m2烧结余热利用系统的情况下，采用合理的分区方法，尽可能多的利用环冷机三段的高温烟气及余热锅炉排放的烟气。

烧结矿的热力学数据模型

热烧结矿平均比热经验公式为：CP=[0.115+0.257×10-3（T-373）-0.0125×10-5（T-373）2]×4.1868

式中CP—烧结矿的平均比热，单位：kJ/(kg·℃)

T—绝对温度，单位：K。

本工程计算以大气温度20℃时作为基础，废热气收集结果见表4-1。

表4-1 废烟气收集特性

项目单位数值用途

高温烟气收集区域烟气温度℃420 用于原余热锅

炉产蒸汽发电烟气流量KNm3/h 275.0

中温烟气收集区域烟气温度℃320 用于原余热锅

炉产蒸汽发电烟气流量KNm3/h 295.0

低温烟气收集区域烟气温度℃170 用于热水锅炉

产热水

烟气流量KNm3/h 284.0

4.3.3 余热收集的主要措施

主要技术措施有如下几个方面：

（1）烟罩与台车间的密封（收集区域）

采用专有的刚柔性密封技术改造烟罩与台车上缘之间的密封装置。

（2）烟罩及烟囱设置保温层，以减少辐射热损失和对流热损失。

（3）其它漏风点的密封。

4.3.4 流场优化技术

合理设计环冷机烟气收集烟罩，消除死角，压力均等，避免烟罩压力偏差过大，导致局部热风大量外漏，冷风大量内侵，造成热损和温损两种并存的缺陷。

4.3.5 余热收集系统

如前所述，现有的400m2烧结冷却余热发电系统烟气侧采用串级冷却，余热锅炉排出的大量烟气余热未得到利用。

本次拟将串级冷却系统改造为部分循环系统。具体流程见图4-1。

图4-1：400m2烧结环冷机余热利用流程图该环冷机未设置1#鼓风机，而是采用的循环风机。该风机正常生产时自环冷烟罩3#烟囱吸取热风，非正常情况可自大气吸风。

本次拟将现有的3#烟囱增设一个旁路，将该区段的热废气引至余热水水锅炉，设置电动蝶阀，以便操作切换。非采暖季节恢复原有的串级冷却方式运行。

余热锅炉烟囱增设两个电蝶阀，一路至循环风机冷风吸入口，一路排至大气。至大气的蝶阀正常情况下部分关闭，允许余热锅炉排烟一部分排空、一部分至循环风机。该方式与320m2烧结冷却余热发电现有烟气系统相同，在生产上完全可行。

经测算，废气收集成果见表4-2。

表4-2 余热收集特性表

烟囱

烟气流量

（kNm3/h）

烟气温度

（℃）

1＃烟囱330.6 440

2＃烟囱270.3 320

3＃烟囱284.0 170

4.3.6 余热回收装置

该系统余热回收装置与320m2结构、类型相同，只是供热量不同，在此不再赘述。

设计压力 1.6MPa，供回水温度66.5/49℃，热水循环流量约390.0t/h，供热功率8.0MW。

余热锅炉烟气阻力约450Pa，排烟温度91.5±3℃。

余热热水锅炉放水接入现有的余热锅炉排污扩容系统。

4.3.7 废气排放系统

由余热锅炉排出的烟气被引风机抽吸，经烟囱排至大气。风机入口配置电动调节风门，风机采用变频调速电机拖动。

风机后设置钢制烟囱一座，直径2.6m，高度暂定40m。

4.4 320 m2烧结环冷机尾部冷却风余热利用

4.4.1带冷机烟气系统

320m2烧结机余热发电工程建成较早，为国内第二套同类项目、国内第一套独立知识产权的烧结矿冷却余热发电装置。它采用双压、单进气、强制循环余热锅炉，烟气采用部分循环。

目前320m2烧结冷却余热发电系统仅利用了带冷机的1#烟囱高温段烟气及2#烟囱部分中温段烟气，其余的高温烟气处于放空状态，造成能源浪费和大气的热污染。经实地调研和现场数据核算，带冷机3#烟囱的排放的年平均温度在220℃左右，该处高温烟气可作为优质采暖热源加以利用。

本工程拟对带冷机的烟罩第三区段进行绝热、密封、隔断改造，收集的高温烟气通过带冷机的3#烟囱引出至余热热水锅炉。3#烟囱上设置三通管道，配置电动切换蝶阀，正常工作时，打开烟气管道阀门，关闭烟囱阀门，将烟气导入热水锅炉烟道；在热水锅炉停止运行时，关闭烟气进入余热锅炉的阀门，打开烟囱阀门，将烟气直接排入大气。

从带冷机3#烟囱收集的高温烟气进入锅炉，在锅炉内充分换热，产生高温热水。换热后的烟气降至90℃左右，经引风机后排放烟囱排入大气。具体流程见图4-2。