2×116m2烧结带冷机余热利用发电项目的实践

衢州元立金属制品有限公司 郑祖强

1 2×116m2烧结机及带冷机技改前生产状况

衢州元立金属制品有限公司（以下简称元立公司）现有2台116m2烧结机及两台120m2带冷机,烧结矿由配置鼓风机的带冷机冷却,每台带冷机配置4台鼓风机，每台鼓风机风量为21×104Nm3/h，风压约为3200Pa，上述鼓风机的送风穿透带冷机上矿料料层，矿料被冷却到150～200℃后送入下一道工序。冷风和矿料换热后变为150～400℃的热废气，排向大气，上述热废气中含有的一定数量的矿物粉尘也随之排向空中。烧结及带冷机参数如表1、表2所示：

2 余热利用发电项目方案选择

为了积极响应国家节能减排政策号召，降低企业成本、各钢铁企业纷纷上马烧结冷却机余热发电项目，烧结余热主要分为以下两种：

表1 烧结生产线技术参数

表2 带冷机废气参数汇总表

第一种：以烧结矿在带冷机或环冷机冷却过程中产生的废气的余热为热源。

第二种：以烧结机主排大烟道尾部温度较高的烟气的余热为热源。

由于第一种热源的温度品位较高，高温段废气温度一般达300～400℃，配套的余热利用设备也已经很成熟，成为目前国内大部分钢铁企业烧结工序余热回收的主流方案；在第二种热源的温度品位较低，烟气温度一般为250～350℃，较难产生高温蒸汽，且烟气中含有较多的硫，一般在1000-3000mg/Nm3[2]，容易造成锅炉及管道的腐蚀，使这种热源在国内的钢铁企业中较少运用。

综合考虑公司烧结机的技术参数、国内相关锅炉及发电机组的技术水平和同行业烧结机余热利用的运行情况，元立公司此次烧结机余热利用发电项目只对2条带冷机Ⅰ段、Ⅱ段冷却烧结矿过程产生的烟气进行利用。

3 项目工艺及热能平衡计算

3.1 工艺原理

烧结带冷余热利用发电项目工艺示意图见图1。

该项目利用145℃左右的循环烟气将高温烧结矿在带冷机Ⅰ段、Ⅱ段进行冷却，使循环烟气的温度提升到350～400℃，然后将烟气引入至双温双压余热锅炉进行热交换，烟气经沉降室除尘后重新由循环风机送至带冷机Ⅰ段、Ⅱ段对烧结矿进行冷却，形成烟气闭路循环。双温双压余热锅炉利用循环烟气的热量将锅炉给水加热成两种不同品质的蒸汽，中压蒸汽送至双温双压补汽凝汽式汽轮作为主蒸汽，低压蒸汽作为双温双压补汽凝汽式汽轮的补汽用，两股蒸汽共同驱动双温双压补汽凝汽式汽轮发电机组发电。经汽轮机做功后的蒸汽由冷凝器冷凝后重新作为锅炉给水。

带冷烟气的利用方案，拟采用烟气循环系统，即：带冷机排出的烟气进入余热锅炉回收热量，余热锅炉排出的约145℃烟气再由增设的循环风机送入带冷机冷却矿料。循环风机采用高压变频装置，减少自用电量。

图1 烧结带冷余热利用发电项目工艺示意图

余热锅炉蒸汽参数为31t/h、1.96MPa、350℃+13t/h、0.35MPa、215℃的双压双温余热锅炉，锅炉采用双通道烟气进气系统，高温烟气经高压受热面换热，低温烟气经低压受热面换热，高温烟气烟温降至与低温烟气相当后，两种烟气混合再与其余的受热面换热，充分利用烟气的不同品质，实现烟气热能的梯级利用。

3.2 余热锅炉及汽轮机发电机组技术参数

依据废气实测数据和蒸汽设计参数，本项目选用的余热锅炉和汽轮机技术参数如下表3和表4。

表3 余热锅炉技术参数

表4 汽轮发电机组技术参数

4 项目工艺先进性

该项目技术先进性主要体现在以下几点：

1）采用双压低温余热锅炉可以大幅提高余热锅炉的能量回收效率；

2）锅炉采用的除尘系统可以大幅度减少废气中矿尘直接排空带来的环境污染；

3）采用循环风机鼓风，使风温提高了45℃，回收余热量增加，发电量得到提高，并且热风冷却烧结矿可减少高温矿料的急冷破碎现象，提高烧结矿料品质；

4）锅炉烟道采用了特殊的保温材料保温，减少了进入锅炉废气的热损失；

5）采用新型补汽凝汽式汽轮机，提高了机组的热效率；

6）锅炉采用新型膜式壁机构，减少了废气粉尘对锅炉的损伤，延长锅炉使用寿命的同时，提高了锅炉热效率。

7）停止使用原烧结带冷机Ⅰ、Ⅱ的冷却风机，由锅炉循环风机将锅炉利用后的烟气进行重新鼓入带冷机Ⅰ、Ⅱ段，并对循环风机和循环水泵进行高压变频改造，大大降低了厂用电耗。

5 经济分析

根据项目实际运行的情况分析，该余热发电项目正常运行时发电负荷达6049kW，厂用电率平均约为1087 kW，则年经济效益测算如下：

年经济效益=（发电量-厂用电量）×年工作时间×外网购电单价

其中：年工作时间7200h，外网购电单价0.7元/kW.h

年经济效益=（6049-1087）×7200×0.7=2500.85万元

6 结束语

本项目根据烧结机的生产情况，合理的选择余热利用设备的参数，并对项目自身的重点用电设备做变频改造工作，使项目的取得吨矿发电量达20.06kW/t矿、年对外供电量达3572.64万kW.h的成绩，为同行业在烧结余热利用方面提供了借鉴的经验。

[1]林金柱，三钢烧结机余热利用现状及技术进展探讨[J].节能，2010，(03)∶31-33

[2]余志杰.福建三钢180m2烧结机烟气循环流化床干法脱硫装置[J].能源与环境，2008，（04）：66-68

[3]汪保平;吴朝刚;顾云松.马钢300m2烧结机带冷烟气余热发电工程[J],烧结球团 2007（02）：9-10