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烧结冷却低温废气的余热利用

文档作者：宋宪平郑东明　黎晓峰文档来源：鞍钢设计研究院邯郸钢铁股份有限公司		点击数：	更新时间： 2021年05月11日
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收稿日期:2001 - 04 - 29 　联系人:郑东明(114002)
辽宁　鞍山钢铁公司设计研究院
烧结冷却低温废气的余热利用
宋宪平
(鞍钢设计研究院) 　
郑东明　黎晓峰
(邯郸钢铁股份有限公司)
　　摘　要　烧结矿冷却低温废气(温度200 ℃左右) 品质低、废气量大。鞍钢开发的低温废
气直接利用技术用于解冻原料、热风烧结日趋完善,经济效益显著。本文介绍这项技术的开
发应用。
关键词　低温废气　余热利用　新技术开发
1 　前　言
1991 年,鞍钢利用烧结环式冷却机二段废气
解冻原料,其后又用于烧结工艺, 这标志着低温
废气(200 ℃左右) 的余热回收用于工业生产取得
实用性的进展。
2 　低温废气成为余热资源
冷却废气属于中低温热源, 其中中温废气
(温度在300 ℃左右,大至是1 号烟囱排放的废
气) 的开发技术比较成熟,在烧结厂中用来作为
点火器的助燃风、生产蒸汽或用于余热发电。低
温废气(温度在200 ℃左右,大至是2 号烟囱排放
的废气) 一般排入大气。按规范, 温度低于
250 ℃的废气不计入余热资源。低温废气回收利
的难点在于它的品质低、热效率低。如果用加热
来提高其温度,经济上不合算,因此难于用于工
业生产。低温废气虽然温度低, 但是风量巨大,
总显热量巨大。以鞍钢新三烧1 台280m2 鼓风环
式冷却机为例,小时排气量大约在30～40 万m3 ,
废热量为80～100GJ / h , 相当于标煤12～15kg/ h
或3～4kg/ t 烧结矿。鞍钢开发低温废气解冻原
料和热风烧结的成功,使低温废气成为余热资
源。
3 　低温废气直接利用技术的开发
鞍钢设计研究院在用烧结矿冷却低温废气
作解冻物料热源(简称废热解冻) 的研究中,开发
出低温废气直接利用技术,其含义有两点,其一
是低温废气不经介质转换, 直接用作工艺能源,
因此, 热效率高, 用于解冻原料的热效率大于
50 %;其二,低温废气不加热、不除尘,直接送用
户,其阻损小、能耗小、成本低,经济上合算。
解冻的工艺有两种:一是红外线式,使用高
热值煤气;二是热风式,使用中低热值煤气。根据
鞍钢的生产经验, 热风解冻对热风的要求是:热
风量( 20～ 40) ×104m3/ h ,风温为150～200 ℃,
热风含尘量< 100mg/ m3 ,有害气体含量低于国家
排放标准。新三烧环冷机低温废气实测数据表
明(见表1) 每台环冷机二段废气(2 号烟囱排放
的) 的风量、风温、含尘浓度及有害气体量,不经
处理即可满足解冻工艺要求。老三烧解冻库距
离环冷机为100～180m ,管道保温后温度下降5
～10 ℃,进入解冻库的废气温度仍可达到150 ℃
以上。
根据烧结热平衡计算,环冷机低温废气的热
量为012～013GJ / t , 老三烧解冻库原料需要的热
量为0102GJ / t ,即只要利用环冷机排出的低温废
气热量的10 %就可满足解冻的热量要求。实际
生产中,热风式解冻工艺的热效率一般在30 %左
右,因此,低温废气直接作为解冻物料的热源是
可能的。1991 年,鞍钢实施废热冻工程。设计方
案中提出过设计除尘方案,该方案整个回收系统
风的阻力损失、管路长度、风机功率、技改投资、
生产经营费用都比没有除尘方案增加一倍,而废
气温度降低更多,使本来温度不高的低温废气回
收利用成为不可能。采用直接利用技术,正确选
择风机参数,生产中通过阀门调节实现抽风点微
负压(50～70Pa) ,即保持冷却风鼓风参数不变,
23
第26 卷　第4 期
2001 年7 月
烧结球团
SINTERING AND PELLETIZING
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
不影响烧结矿冷却工艺,又可以不用除尘,直接
将环冷机二段废气用Á2000mm 的保温管用引风
机引入解冻库,解冻后的废气由解冻的烟囱排入
大气。
表1 　新烧环冷机废气参数
取样位置取样时间
废气温度/
℃
废气流量/
m2·h - 1
CO 含量/
mg·m- 3
含尘浓度/
mg·m- 3
O2/
%
1 号机2 号烟囱19911918 180 256000 体积01034 % — 19
　　1991110131 280 184000 3157 62 20
　　1991112116 70 243000 无— —
　3 号烟囱1991110131 200 169000 4127 12 —
2 号机2 号烟囱1991110131 226 155000 10170 22 20
　3 号烟囱1991110131 128 261000 13132 13 —
　　废热解冻工程投资462 万元,于1991 年12
月一次投产成功,至今运行良好,节能效益显著。
年节省天然气800 万m3 ,年创经济效益278 元。
1997 年鞍钢炼铁厂煤粉解冻库采用这项技
术,年节能效益为195 万元。2000 年鞍钢三烧增
建一条到解冻库的线路,采用这项技术,年节能
效益为180 万元。
4 　低温废气直接利用技术的推广
把低温废气直接利用技术用于烧结工艺,就
是低温废气热风烧结。热风烧结可以克服抽风法
烧结能耗高、质量差的缺点,但长期来没有在生
产中得到应用,主要原因是没有找到经济的热风
风源及利用技术。低温废气的成本极低,含氧量
高达20 % , 参加烧结有利于获得优质烧结矿。
试验室试验表明,热风烧结的热效率随热风
温度的升高而降低, 适宜的热风风温为200 ～
300 ℃,适宜的送风时间占烧结时间的1/ 3 。据
此,编制了鞍钢新三烧1 号烧结机(265m2 ) 废热
烧结方案(见图1) 。
图1 　废气热风烧结工艺流程
1 —铺底料槽;2 —给料器;3 —点火器;4 —热风罩;5 —烧结机;
6 —引风机;7 —环冷机;8 —鼓风机;9 —热风管道;10 —吸风罩;11 —主风机
　　引风机(Q = 30 万m3/ h ,P = 2800Pa) 从冷却
风机二段引入废气,通过Á2400 保温管道送入烧
结机点火器后台车上部22m 长的热风罩内,向烧
结台车料面供应热风。烧结主风机将热风抽入料
层中进行烧结,既避免了冷空气进入,又带进了
大量物理热, 补充上层热量的不足,使烧结饼上
下层温度趋于均匀,改善烧结矿质量。1992 年3
月,采用150～250 ℃热风进行了一系列试验。热
风温度在200 ℃时,焦粉配比降低10 % , 上层烧
结矿强度提高1134 % ,下层增加214 % ,粒度组成
24 烧结球团第26卷
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改善。1992 年9 月, 废热烧结方案在新三烧1 号
烧结机实施。1993 年3 月12 日～4 月15 日,在
1 号烧结机上进行风温为250 ℃的废热烧结工业
试验,其结果表明,固体燃料消耗降低8171kg/ t ,
烧结矿品位提高01 19 个百分点,FeO 含量降低1
个百分点,年创效益889 万元,1996 年又在新三
烧2 号烧结机(265m2) 上推广。
废热烧结的关键技术是: 收气罩内为负压(
实现不影响烧结冷却工艺和抽出的废气不除尘
直接利用) ,热风罩内微正压(实现抽入热风不抽
入空气) 。为此, 试验研究了大风量(数十万立方
米) 、热风(200～300 ℃) 介质的局部阻力系数,以
正确选择风机,实现了低温废气直接利用。
1 号烧结机废热烧结工程投资200 万元,投产
后设备出现的问题是,选用的普通风机,运转几个
就月就出现变形;选用的伸缩式膨胀器收缩量小,
管网变形。1996 年投产的2 号废热烧结,选用了
耐热风机和90 年代波纹管补偿器,投资370 万元,
风机寿命和膨胀问题仍然没有完全解决。
5 　低温废气直接利用技术的发展
废气烧结在烧结厂推广应用中,直接利用技
术又得到发展。1999 年2 月,柳钢2 台50m2 烧
结机在实施700mm 厚料层烧结中, 利用冷却机
鼓风系统能力和热废气的热压差,不用风机, 通
过最短风路输送废气, 实行废热烧结获得成功。
固体燃料单耗由60kg/ t 降低到57kg/ t ,投资仅为
有风机的1/ 3 ,生产运行用也大大降低。
鞍钢三烧现有4 台90m2 烧结机。改冷矿
后,配有4 台108m2 鼓风带冷机。改造中, 曾设
计有废热烧结,相邻2 台鼓风机中心距仅10m ,风
系统相当复杂, 投资达540 万元。由于资金缺
乏,废气烧结在改造中没有实施。柳钢的无风机
废气烧结成功后,对三烧风系统重新进行核算,
得出无风机的废热烧结是可行的。烧结工艺是由
烧结机主风机组成的烧结风系统,冷却工艺是由
带冷机鼓风机组成的冷却风系统。热风烧结就是
用热风管网将烧结、冷却两个风系统串联起来,
新风系统示于图2 。
鼓风系统由6 台L4 - 73 №11D 风机组成, 每
台风机风量Q = 71000m3/ h , 风压P = 3406Pa 。
三烧废热烧结,需要热风风量为80000m3/ h ,其热
风是由带冷机2 号烟囱供给,基本上是2 台风机
的鼓风范围,风量大于热风风量,为了回收温度
较高的二段废气,在带冷机2 号、3 号烟囱段密封
罩中部设隔板,这样可抽出较高温度的废气。
图2 　废热烧结风系统示意图
1 —消音器;2 —鼓风机;3 —冷却机烧结矿层;
4 —吸风罩;5 —热风阀;6 —热风管网;7 —热风罩;
8 —烧结机料层;9 —除尘器;10 —主风机
新风系统由冷却鼓风机、冷却机、管网、烧结
机、除尘器、主抽风机组成。鼓风机系统,从进风
口到热风罩内这一系统的阻力,就是原鼓风系统
阻力损失加热风系统阻力损失。原鼓风系统阻
力为烧结矿层(1200mm 时) 阻力、篦条阻力、管网
阻力之和,经计算为1109Pa 。热风系统阻力经计
算为869Pa ,系统阻力为1109 + 869 = 1978Pa。由
于冷却鼓风机的全压大于系统阻力,满足风系统
要求,即冷却鼓风机的能力满足热风烧结系统的
要求。这里要说明的是,热风系统中热风罩与台
车间有空隙,存在漏风。热风烧结要求热风罩内
为微正压(新三烧为40～70Pa) ,应通过风机调节
来实现。根据新三烧结经验,热风罩内为微正
压,台车料面风速为0174m/ s ,这时室内空气进入
热风罩内仅为5 %左右,此时,热风烧结效果最
佳,室内环境不受污染。
三烧废热烧结投资180 万元,比有风机的废
热烧结降低60 % ,该项目于2000 年投产,年增产
节能效益达140 万元。
5 　结　语
　　1) 低温废气直接利用技术用于(下转第54页)
2001年第4 期宋宪平等:烧结冷却低温废气的余热利用25
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3 　结　语
经过几年的技改, 南钢二烧的各项技术经济
指标有了大幅度提高, 主要体现在:设备作业率
提高,工序能耗下降,产量翻番,质量稳定,见表
1 。
表1 　南钢二烧技改前后的技术经济指标
年份
产量/
万t
利用系数/
t·m- 2·h - 1
合格率/
%
日历作业率/
%
工序能耗/
kg·t - 1
固体燃耗/
kg·t - 1
煤气消耗/
GJ·t - 1
电耗/
kWh·t - 1
1993 (技改前) 47118 1143 80132 78132 84114 59176 01173 35160
1999 (技改后) 88180 2132 93185 91105 61100 45184 01148 24192
2000 94154 2147 96129 90178 59112 44194 01143 27166
　注:2000 年电耗上升主要是三台电除尘器改造后增容所致。
　　总之, 南钢二烧的技术改造经历了一个稳
定、充实和提高的过程。1996 年以前,技改工作
的重点在于理顺生产环节, 稳定生产过程。1996
年以后, 则将技改工作的重点放在提高烧结矿质
量和产量方面。经过几年来坚持不懈的努力,取
得了显著的效益。
MODIFICATION OF 24M2 SINTERING
PLANT IN NANJING I&amp;amp;S CO1
Li Kewei
　　Abstract 　Since the commissioning of 2 ×24m2 sintering plants in Nanjing I &amp;amp;S Co1 , the modifications were conducted con2
tinuously1 So that the sinter output was increased , running of the equipments became more smoother ,the energy consumption was
decreased year after year and the obvious benefit was obtained1
Key words 　modification , running of equipment , benefit
(上接第25 页) 解冻原料和热风烧结,在鞍钢烧
结厂获得成功,表明低温废气成为新的余热资
源。
2) 烧结冷却废气的显热和可能回收的部分
是钢铁企业排放废热中最大的部分,因此,废热
烧结的开发和普遍推广具有重要的节能意义。
3) 低温废气直接利用技术已日趋完善,节能
效益显著,据测算,废热烧结的投入为1～3 元/ t ,
效益为3～5 元/ t 。
RECOVERY OF LOW TEMPERATURE WEASTE GAS
Zheng Dongming et al1
　　Abstract 　The characteristics of low temperature (200 ℃) waste gasfrom sinter cooling process are poor quality and abound2
ent quanyity1 Technique of directly utilizing the low temperature waste gasd eveloped by Angang has been used in unfreezing mate2
rials and hot air sintering successfully ,the remarkable economic benefit is attained1 This paper introduces development and applica2
tion of the technique1
Key words 　low temperature waste gas , recovery of waste heat ,new technique development
54 烧结球团第26卷
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