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1、生 产 实 践 收稿日期:2010 - 02 - 03 联系人:尹雄峰(250101) 山东 济南钢铁集团有限公司一铁厂 济钢烧结余热利用 尹雄峰1 秦大刚1 董法道1 朱 钧1 张述洪1 凌子愚2 李焕军2 (1 1 济南钢铁集团有限公司 21 山东省冶金科学研究院) 摘 要 济钢烧结采用分段回收的节能技术组合,即同时采用余热发电、 余热锅炉和热风点火、 热风 烧结以及混合料预热等多种有效的回收形式对烧结余热加以全面利用,取得了明显的节能效果。 关键词 烧结余热 分段回收 技术组合 1 前 言 济钢现有在产烧结机6台(320 m2一台、 120 m2三台、70 m2两台 ) , 日产烧结矿近
2、3万t , 全部为鼓风冷却。有资料表明,烧结矿在鼓风 冷却过程中,成矿显热所带走的热量约占全部 热支出的40 %左右,这部分热量在烧结矿冷却 过程中大部分转变为热废气而排入大气。此部 分余热资源数量极大,仅采用单一的余热回收 方式已远远不能适应当今烧结生产节能减排的 需要。因此,烧结余热的有效回收利用,对冶金 生产的节能降耗具有重要的现实意义。 近几年来,结合相关余热利用新技术的开 发和应用,济钢在烧结余热利用方面做了许多 有益的尝试。通过采用分段回收、 多种节能技 术组合的烧结余热利用方法,同时采取余热发 电(或余热锅炉)和热风点火、 热风烧结以及混 合料预热等多种有效的组合形式,对烧结余热
3、 加以全面回收利用,使烧结过程产生的余热最 大限度地得到了回收,取得了很好的效果。 2 烧结余热发电 对于带冷机高温段余热,采用换热效率相 对较高的动力回收形式(即热废气转换成能级 较高的电能)加以回收利用。320 m2烧结机系 统的带冷机上,温度为150450 的工艺冷却 风量通常在1104106Nm3/ h以上,余热排放 量可达4113105MJ/ h之多,其中温度为300 以上的废热风约占总量的三分之一,通过蒸 汽轮机和发电机组,可将该段余热有效地转化 为电力自用或并入企业电网。作为国内首座全 国产化的烧结余热发电机组,济钢二烧320 m2 烧结机的该套装置已于2007年投入生产运行,
4、系统总装机容量10 MW ,由一台Q390/ 400 - 3614(1014) - 2106 (0139)/ 375 (1411 1) 双压余 热锅炉和一台NZ910 - 20/ (014) + QFW - 10 - 2A补汽凝汽式汽轮发电机组成,年实际发电量 为63 750 MWh ,相当于年节约标准煤31 553 t。 该装置的技术参数列于表1。 表1 余热发电装置的技术参数 余热锅炉能力 / th - 1 蒸汽压力 / MPa 蒸汽温度 / 废气进口 温度/ 废气进口流量 / Nm3h - 1 出口废气 温度/ 发电机额定 输出功率/ MW 发电机额定 电压/ kV 发电机额定 电流/
5、A 361421063754003900001618121015685 3 余热锅炉 对于厂内其他120 m2和70 m2的小型烧结 机来说,因受发电设备容量规格、 作业率及蒸汽 品质等因素的影响,如一律采取发电的方法回 收余热,目前阶段尚不十分成熟,也不一定经 济,因此,仍采取原有的余热锅炉方法对高温段 余热进行回收。回收的蒸汽首先考虑用在烧结 工艺本身,其次才是外供使用,因为这种将余热 回收后工艺自用的方法是降低工序能耗最有效 74 第35卷 第2期 2010年4月 烧结球团 Sintering and Pelletizing 的手段。如利用自产蒸汽对烧结混合料进行预 热,可消除或减少过湿
6、层,改善料层透气性,减 少料层阻力,提高垂直烧结速度。实践证明,将 烧结余热回收的自产蒸汽用于工艺本身的混合 料制备和预热,也是降低烧结固体燃耗最简便 有效的措施,混合料层透气性的改善对烧结工 序能耗指标和质量的稳定作用明显1。目前, 济钢所有的烧结机全都安装了余热锅炉,回收 的大量余热有效地回用到了烧结工序。 4 热风点火和热风烧结 由于冷却废气余热是沿冷却机长度方向自 机头处由高向低梯级分布的,对于300以上 高温区的热量可用换热法加以回收,而冷却机 中后部的低于300 的中低温余热再采用锅炉 回收就不一定合适了。因为随着该区内废气温 度的降低,锅炉的换热效率也普遍降低,要获得 较好的换热
7、效果,就必须加大换热面积,由此会 导致回收装置重量大幅增加,不仅增大了成本, 而且设备安装也有很多困难。所以,对中温段 废气余热采取非换热的直接利用方式加以回收 利用更为合理。应用表明,将300左右的带 冷废气用于热风助燃,可使烧结点火温度提高 100;而热风烧结适宜的温度也是在250 左 右2,故该段余热可采用将高含氧量的热废气 作为烧结点火助燃空气和热风烧结等直接利用 的方式加以回收。 具体工艺是将带冷机中温段的热废气抽 出,经保温和高温除尘后用高温风机输送到点 火炉直接供点火助燃和废气抽出后经保温直接 用于点火后的热风烧结。实践证明,直接利用 余热废气点火助燃和热风烧结是提高烧结点火 温
8、度和改善点火质量的最直接有效的方法。助 燃空气温度的提高,不仅因带入部分物理热而 使燃烧温度得以提高,节约了能源,还可使点火 过程中空煤气混合后的点火浓度极限范围变 宽,从而改善燃烧,强化和稳定了点火过程。同 时,由于助燃空气温度的提高,使烧嘴喷出的混 合燃气速度提高,增加了火焰的出口动能和穿 透能力,使高温区更加贴近或深入点火料面,加 快了垂直点火过程,提高了上层料面的保温蓄 热能力,而后续的热风烧结又保持和延续了前 期热风点火的料层保温和蓄热条件。正是由于 烧结料层的点火和保温是紧密联系的两个热工 过程,“热风点火” 和 “热风烧结” 两项技术同时 应用,由于前后两热工过程的相互促进和温度
9、 叠加,其综合效果会更加显著,所以节能效果十 分明显。济钢烧结生产应用表明,烧结余热直 接利用技术由于没有中间换热过程,是一种比 传统热回收方式更高效的余热回收利用方法, 工序综合节能效果显著3。而同时采用热风点 火和新型无动力热风烧结技术后,烧结矿转鼓 强度平均提高了0136 % ,固体燃耗降低了218 kg/ t ,利用系数提高01112 t/ (m2 h) 4。 5 混合料预热技术 烧结过程中,适宜的混合料水分为7 % 8 %。当混合料温度低于露点时 (55 65)时, 抽风烧结过程中所产生的水蒸汽从气态变为液 态,使烧结台车断面的下层混合料水分增加,形 成过湿带,导致料层透气性变坏,恶
10、化烧结过 程。而提高混合料温度至65 以上,可以减轻 烧结过程中的冷凝作用,消除过湿层,有利于提 高垂直烧结速度、 烧结料层厚度或机速,从而提 高烧结机利用系数和烧结矿产量。另一方面, 混合料整体温度低,会造成烧结过程中固体燃 料消耗增加。因而,利用余热锅炉回收的蒸汽 来提高烧结混合料温度,既有利于烧结工艺操 作,又可以降低固体燃料消耗,大幅度降低生产 成本。 现济钢所有烧结机均采用了混合料预热技 术,明显提高了混合料温度,减轻了料层过湿现 象,料层透气性得到改善,为料层内热交换创造 了有利条件,同时减少了燃料消耗。有资料介 绍,混合料温度提高每10,烧结机利用系数 可提 高5 %左 右,烧
11、结 固 体 燃 料 消 耗 减 少 2 kg/ t5。 6 结 论 济钢结合生产实际,采用多种有效的节能 84 烧结球团 第35卷 第2期 技术组合,在现有生产条件下将烧结矿冷却余 热的可用部分最大限度地加以回收利用,节约 了大量能源,烧结工序能耗由改造前的4915 kgce/ t降低到45 kgce/ t ,固体燃料消耗降低了 近5 kg/ t ,同时提高了产品质量,降低了生产成 本,获得了显著的经济效益和社会效益。 参考文献 1 唐贤军等 1 烧结料蒸汽预热技术及应用J 1 山东冶金, 2008(3) :16 - 171 2 张军红等 1 宝钢热废气烧结的实验研究J 1 宝钢技术, 199
12、9(2) :17 - 211 3 凌子愚等 1 余热直接利用技术的开发与应用J 1 山东冶 金,2006(4) :20 - 211 4 孙德民等 1 济钢热风烧结工艺技术改进J 1 山东冶金, 2009(2) :16 - 171 5 宋秀臣 1 南钢新建烧结机工程节能降耗措施J 1 烧结球 团,2003 ,28(5) :20 - 221 Jisteel Sintering Waste Heat Utilization Technology Yin Xiongfeng et al1 Abstract Based on the combination of energy saving techno
13、logies of stage recovery in Jisteel , manifold recovery methods for comprehensive utilization sintering waste heat such as waste heat generation , waste heat boiler and hot air ignition , hot air sintering and mixture preheating were adopted simultaneously , and remarkable energy saving effect was o
14、btained1 Keywords sintering waste heat ,stage recovery ,technology integration 全球直接还原铁生产现状及发展趋势 全球直接还原铁产量占铁产量的6 %7 % ,其余均为高炉生铁。2009年全球直接还原铁产量下降916 % ,但预计 2010年全球直接还原铁产量有望显著增长。最近竣工投产的直接还原铁厂的产量远未达产。2009年上半年,全球钢 材需求大幅减弱,热压块铁价格快速下跌,直接还原铁厂也不得不相应压缩产量。委内瑞接SIDOR公司和印度埃萨钢 铁公司直接还原铁减产幅度较大。进入下半年后,一些直接还原铁生产商开始提升产
15、量,包括:沙特钢铁公司和安赛乐 米塔尔集团。然而,尽管最近生产有所好转,但全年直接还原铁产量将从2008年的6700万t降6060万t。展望未来, 2009 - 2019年全球直接还原铁产量的复合年增长率将达到613 % ,到2019年产量升至1126亿t ,并且直接还原铁增产 的40 %都是来自中东(伊朗、 沙特阿拉伯和阿联酋)和印度。 直接还原铁大都用于电炉炼钢,极易受到长材需求减弱的影响,而此次爆发的全球金融危机首先冲击的就是各国 的建筑业。目前直接还原铁新建扩建项目主要集中在建筑用钢需求快速增长的地区,以及低成本天然气供应充足的地 区。钢铁企业增加直接还原铁扩建项目投资,主要是由于生产
16、高级长材和特殊钢产品的需要,以及规避废钢价格大幅 波动和废钢供应不足风险的需要,希望使用直接还原铁替代废钢作为炼钢原料。 尽管众多钢铁企业都看好直接原铁和直接冶炼技术,但无论是过去10年,还是今后10年,高炉炼铁仍将是主导炼 铁生产的主要技术。与高炉炼铁相比,其他冶炼技术还不成熟,生产能力也远远小于高炉。相对其他直接还原铁生产 技术,米德雷克斯法和气基直接还原铁生产技术较为成熟,是新建产能的首选技术。能否在本地获得低价优质铁矿石 是直接还原铁厂确保盈利的关键因素,保证生产厂能够平稳运行。直接还原铁厂的布局较为集中,印度国内拥有铁矿 石和天然气资源,因此,印度直接还原铁厂产量位居世界第一。伊朗和委内瑞拉也能获得廉价天然气,未来也将成为直 接还原铁主要生产国。除此之外,独联体国家、 埃及、 特立尼达和多巴哥、 中东国家也在积极扩大直接还原铁产能。然 而直接还原铁产量和产能扩建都对天然气价格十分敏感。 天然气价格持续高涨,使得一些直接还原铁生产商将闲置产能转向天然气资
