李兆甲  翟玉兵  劉占平

（河北新金鋼鐵有限公司  燒結廠）

摘要：本文主要介紹新金鋼鐵燒結廠在環(huán)冷煙氣排放方面采取的一些舉措，其中高溫段煙氣進行發(fā)電，低溫段煙氣進行周邊村莊供暖，環(huán)冷煙氣自循環(huán)，基本實現了環(huán)冷煙氣零排放。

關鍵詞：環(huán)冷煙氣、環(huán)保壓力、余熱發(fā)電、煙氣換熱

1前言

鋼鐵行業(yè)作為能源密集型行業(yè)，在消耗大量能源的同時也產生大量廢氣進行排放，隨著習近平總書記的“兩山理論”和“碳達峰碳中和”的概念提出，國家對環(huán)境的保護力度越來越大。燒結工序由最開始的粗放式生產逐步加強環(huán)保方面的投入。燒結工序的污染物排放中，燒結機和環(huán)冷機排放的煙氣占約近50%的份額。前期對燒結機排放的煙氣治理已經進入瓶頸，環(huán)保對燒結環(huán)冷機的要求也開始逐步加碼，目前要求燒結環(huán)冷機煙氣零排放。

2現狀分析

目前國內環(huán)冷機基本上采用鼓風式環(huán)冷機。鼓風環(huán)冷機利用冷卻風機的強制鼓風作用，通過風箱從臺車底部將冷空氣鼓入燒結礦層，通過冷空氣與熱燒結礦層的熱交換達到冷卻的目的，形成的高溫熱廢氣回收進行余熱利用，低溫熱廢氣通過排氣煙囪排入大氣。隨著環(huán)保管控加嚴，環(huán)冷熱廢氣要求對空零排放，環(huán)冷煙氣需想辦法解決。

3攻關方案

3.1環(huán)冷密封改造

原有的環(huán)冷機是機械式密封，且設備到后期，漏風率高，區(qū)域環(huán)境惡劣，為改善環(huán)境降低漏風率，把原來的機械式密封改成水密封，漏風率由原來的20%降低到5%。燒結面積200㎡，配套采用220㎡鋸齒傳動水密封環(huán)冷機，設計漏風率在5%左右。環(huán)冷機配置5臺環(huán)冷風機，為降低成本，風機利舊原風機，每臺環(huán)冷風機風量為33.2萬Nm³/h。燒結餅經單輥破碎機破碎成＜150mm塊狀燒結礦，破碎后的熱燒結礦經過鏈板機輸送到環(huán)冷機，此時燒結礦溫度在700-800℃，環(huán)冷機臺車欄板高度1.6m，料層最高可布到1.5m，冷卻時間在43-130min，傳動方式采用鋸齒傳動，環(huán)冷機正常處理量為500t/h，排料溫度＜120℃。冷卻后的燒結礦經輸送帶輸送到篩分系統。

圖1  水密封環(huán)冷

3.2高溫段煙氣余熱發(fā)電

高溫段煙氣溫度最高能達到400℃左右，對空排放嚴重浪費熱能，經過論證，決定投資建造余熱發(fā)電項目對環(huán)冷高溫段煙氣進行余熱回收發(fā)電，為充分利用熱能，計劃將環(huán)冷機的高、中溫廢氣用于生產蒸汽，后將高壓蒸汽分別引入汽輪發(fā)電機組進行發(fā)電生產。將轉爐飽和蒸汽30t/h進入余熱鍋爐低壓段進行過熱，過熱后蒸汽用于燒結和汽輪機補氣。燒結余熱采用循環(huán)的煙氣系統，在提高余熱利用效能的同時，減少工藝粉塵的排放。

圖2  余熱發(fā)電裝備

為達到煙氣循環(huán)利用的標準，對燒結環(huán)冷機進行合理化區(qū)分，將燒結環(huán)冷機臺車上部分成2個冷卻段：第1區(qū)段設置1個封閉式煙罩；第2區(qū)段設置1個封閉式煙罩。利用環(huán)冷機兩個區(qū)段的封閉式煙罩，對環(huán)冷機冷卻燒結礦產生的熱廢氣進行高效的收集。通過煙罩上部的高溫、中溫煙氣收集管道，將收集的高溫煙氣送至余熱鍋爐入口。

為了確保燒結鍋爐蒸汽產量、質量對煙氣溫度、煙氣流量等進行多因素動態(tài)控制，消除燒結生產不穩(wěn)定帶來的燒結鍋爐產汽的影響及波動，將從環(huán)冷機煙罩收集的兩路煙氣分別進入余熱鍋爐，熱煙氣由余熱鍋爐換熱排除后，全部通過循環(huán)風機送回至第一冷區(qū)，第一冷區(qū)燒結礦采用熱風冷卻，其余冷區(qū)采用原有環(huán)冷鼓風機送來的冷空氣冷卻。為保證余熱最大限度發(fā)電，循環(huán)風機設計為風量33萬Nm³/h。

將從環(huán)冷機煙罩收集到的煙氣分為兩路，一為高溫煙氣，二為中溫煙氣，兩路煙氣分別進入余熱鍋爐，以提高余熱鍋爐蒸汽參數。針對余熱載熱體總體溫度較低的特點，余熱鍋爐采用雙壓系統，產生兩種不同參數的蒸汽，以便提高余熱利用率。

余熱發(fā)電投用后，噸礦發(fā)電量達到19kw·h，數據匯總如表1所示，合理地利用了環(huán)冷高溫段廢氣熱量，減少了熱污染，并且煙氣在環(huán)冷和余熱鍋爐之間進行良性循環(huán)，使高溫段煙氣達到了零排放。

表1 改造后余熱發(fā)電量

3.3低溫段煙氣周邊村莊供暖

低溫段煙氣因煙氣溫度偏低，一般在130-150℃之間，不能滿足發(fā)電所需負荷，可以增加換熱器，提高水溫，對周邊村莊進行供暖。換熱器選用2臺6MW的換熱器，單臺設計熱風流量為12萬Nm³/h，確保在燒結環(huán)冷機現有工況條件下保證換熱器溫升≥25℃。改造成功后經過試驗單臺換熱器每小時可以供270m³水進行換熱升溫，并且水溫一般能達到65℃左右。滿足了周邊村莊冬季供暖需求。為降低改造費用，循環(huán)風機利舊環(huán)冷5#風機（在環(huán)冷中間位置），環(huán)冷機煙罩收集的低溫段煙氣進入換熱器，熱煙氣經換熱排除后全部通過5#循環(huán)風機送回至環(huán)冷臺車下部，燒結礦進行熱風冷卻。在進出口管道留有三通閥門，采暖季結束后，產生的熱水可以流通到二混進行補水提高料溫。

圖3  低溫段換熱器

4結語

經過改造，環(huán)冷機高溫段和低溫段煙氣完全實現了自循環(huán)，環(huán)冷煙氣實現零排放，完全達到了國家環(huán)保部的要求。并且在循環(huán)過程中經過鍋爐和換熱器把環(huán)冷余熱進行了充分利用，產生了良好的經濟效益，在目前燒結產能下，每天發(fā)電量能達到13萬～14萬千瓦時，噸礦發(fā)電量能穩(wěn)定在19kw·h，噸度電按0.65元計算，每天產生直接效益可達9萬元左右。燒結礦基本實現熱風冷卻，避免了燒結礦急冷，對燒結礦提質起到了間接作用。

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