李兆甲  翟玉兵  劉占平

（河北新金鋼鐵有限公司  燒結(jié)廠）

摘要：本文主要介紹新金鋼鐵燒結(jié)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(jìn)行發(fā)電，低溫段煙氣進(jìn)行周邊村莊供暖，環(huán)冷煙氣自循環(huán)，基本實(shí)現(xiàn)了環(huán)冷煙氣零排放。

關(guān)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(shí)也產(chǎn)生大量廢氣進(jìn)行排放，隨著習(xí)近平總書(shū)記的“兩山理論”和“碳達(dá)峰碳中和”的概念提出，國(guó)家對(duì)環(huán)境的保護(hù)力度越來(lái)越大。燒結(jié)工序由最開(kāi)始的粗放式生產(chǎn)逐步加強(qiáng)環(huán)保方面的投入。燒結(jié)工序的污染物排放中，燒結(jié)機(jī)和環(huán)冷機(jī)排放的煙氣占約近50%的份額。前期對(duì)燒結(jié)機(jī)排放的煙氣治理已經(jīng)進(jìn)入瓶頸，環(huán)保對(duì)燒結(jié)環(huán)冷機(jī)的要求也開(kāi)始逐步加碼，目前要求燒結(jié)環(huán)冷機(jī)煙氣零排放。

2現(xiàn)狀分析

目前國(guó)內(nèi)環(huán)冷機(jī)基本上采用鼓風(fēng)式環(huán)冷機(jī)。鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)利用冷卻風(fēng)機(jī)的強(qiáng)制鼓風(fēng)作用，通過(guò)風(fēng)箱從臺(tái)車(chē)底部將冷空氣鼓入燒結(jié)礦層，通過(guò)冷空氣與熱燒結(jié)礦層的熱交換達(dá)到冷卻的目的，形成的高溫?zé)釓U氣回收進(jìn)行余熱利用，低溫?zé)釓U氣通過(guò)排氣煙囪排入大氣。隨著環(huán)保管控加嚴(yán)，環(huán)冷熱廢氣要求對(duì)空零排放，環(huán)冷煙氣需想辦法解決。

3攻關(guān)方案

3.1環(huán)冷密封改造

原有的環(huán)冷機(jī)是機(jī)械式密封，且設(shè)備到后期，漏風(fēng)率高，區(qū)域環(huán)境惡劣，為改善環(huán)境降低漏風(fēng)率，把原來(lái)的機(jī)械式密封改成水密封，漏風(fēng)率由原來(lái)的20%降低到5%。燒結(jié)面積200㎡，配套采用220㎡鋸齒傳動(dòng)水密封環(huán)冷機(jī)，設(shè)計(jì)漏風(fēng)率在5%左右。環(huán)冷機(jī)配置5臺(tái)環(huán)冷風(fēng)機(jī)，為降低成本，風(fēng)機(jī)利舊原風(fēng)機(jī)，每臺(tái)環(huán)冷風(fēng)機(jī)風(fēng)量為33.2萬(wàn)Nm³/h。燒結(jié)餅經(jīng)單輥破碎機(jī)破碎成＜150mm塊狀燒結(jié)礦，破碎后的熱燒結(jié)礦經(jīng)過(guò)鏈板機(jī)輸送到環(huán)冷機(jī)，此時(shí)燒結(jié)礦溫度在700-800℃，環(huán)冷機(jī)臺(tái)車(chē)欄板高度1.6m，料層最高可布到1.5m，冷卻時(shí)間在43-130min，傳動(dòng)方式采用鋸齒傳動(dòng)，環(huán)冷機(jī)正常處理量為500t/h，排料溫度＜120℃。冷卻后的燒結(jié)礦經(jīng)輸送帶輸送到篩分系統(tǒng)。

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(dá)到400℃左右，對(duì)空排放嚴(yán)重浪費(fèi)熱能，經(jīng)過(guò)論證，決定投資建造余熱發(fā)電項(xiàng)目對(duì)環(huán)冷高溫段煙氣進(jìn)行余熱回收發(fā)電，為充分利用熱能，計(jì)劃將環(huán)冷機(jī)的高、中溫廢氣用于生產(chǎn)蒸汽，后將高壓蒸汽分別引入汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電生產(chǎn)。將轉(zhuǎn)爐飽和蒸汽30t/h進(jìn)入余熱鍋爐低壓段進(jìn)行過(guò)熱，過(guò)熱后蒸汽用于燒結(jié)和汽輪機(jī)補(bǔ)氣。燒結(jié)余熱采用循環(huán)的煙氣系統(tǒng)，在提高余熱利用效能的同時(shí)，減少工藝粉塵的排放。

圖2  余熱發(fā)電裝備

為達(dá)到煙氣循環(huán)利用的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)燒結(jié)環(huán)冷機(jī)進(jìn)行合理化區(qū)分，將燒結(jié)環(huán)冷機(jī)臺(tái)車(chē)上部分成2個(gè)冷卻段：第1區(qū)段設(shè)置1個(gè)封閉式煙罩；第2區(qū)段設(shè)置1個(gè)封閉式煙罩。利用環(huán)冷機(jī)兩個(gè)區(qū)段的封閉式煙罩，對(duì)環(huán)冷機(jī)冷卻燒結(jié)礦產(chǎn)生的熱廢氣進(jìn)行高效的收集。通過(guò)煙罩上部的高溫、中溫?zé)煔馐占艿溃瑢⑹占母邷責(zé)煔馑椭劣酂徨仩t入口。

為了確保燒結(jié)鍋爐蒸汽產(chǎn)量、質(zhì)量對(duì)煙氣溫度、煙氣流量等進(jìn)行多因素動(dòng)態(tài)控制，消除燒結(jié)生產(chǎn)不穩(wěn)定帶來(lái)的燒結(jié)鍋爐產(chǎn)汽的影響及波動(dòng)，將從環(huán)冷機(jī)煙罩收集的兩路煙氣分別進(jìn)入余熱鍋爐，熱煙氣由余熱鍋爐換熱排除后，全部通過(guò)循環(huán)風(fēng)機(jī)送回至第一冷區(qū)，第一冷區(qū)燒結(jié)礦采用熱風(fēng)冷卻，其余冷區(qū)采用原有環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)送來(lái)的冷空氣冷卻。為保證余熱最大限度發(fā)電，循環(huán)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)為風(fēng)量33萬(wàn)Nm³/h。

將從環(huán)冷機(jī)煙罩收集到的煙氣分為兩路，一為高溫?zé)煔猓橹袦責(zé)煔猓瑑陕窡煔夥謩e進(jìn)入余熱鍋爐，以提高余熱鍋爐蒸汽參數(shù)。針對(duì)余熱載熱體總體溫度較低的特點(diǎn)，余熱鍋爐采用雙壓系統(tǒng)，產(chǎn)生兩種不同參數(shù)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(dá)到19kw·h，數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?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(jìn)行良性循環(huán)，使高溫段煙氣達(dá)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(fù)荷，可以增加換熱器，提高水溫，對(duì)周邊村莊進(jìn)行供暖。換熱器選用2臺(tái)6MW的換熱器，單臺(tái)設(shè)計(jì)熱風(fēng)流量為12萬(wàn)Nm³/h，確保在燒結(jié)環(huán)冷機(jī)現(xiàn)有工況條件下保證換熱器溫升≥25℃。改造成功后經(jīng)過(guò)試驗(yàn)單臺(tái)換熱器每小時(shí)可以供270m³水進(jìn)行換熱升溫，并且水溫一般能達(dá)到65℃左右。滿足了周邊村莊冬季供暖需求。為降低改造費(fèi)用，循環(huán)風(fēng)機(jī)利舊環(huán)冷5#風(fēng)機(jī)（在環(huán)冷中間位置），環(huán)冷機(jī)煙罩收集的低溫段煙氣進(jìn)入換熱器，熱煙氣經(jīng)換熱排除后全部通過(guò)5#循環(huán)風(fēng)機(jī)送回至環(huán)冷臺(tái)車(chē)下部，燒結(jié)礦進(jìn)行熱風(fēng)冷卻。在進(jìn)出口管道留有三通閥門(mén)，采暖季結(jié)束后，產(chǎn)生的熱水可以流通到二混進(jìn)行補(bǔ)水提高料溫。

圖3  低溫段換熱器

4結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)改造，環(huán)冷機(jī)高溫段和低溫段煙氣完全實(shí)現(xiàn)了自循環(huán)，環(huán)冷煙氣實(shí)現(xiàn)零排放，完全達(dá)到了國(guó)家環(huán)保部的要求。并且在循環(huán)過(guò)程中經(jīng)過(guò)鍋爐和換熱器把環(huán)冷余熱進(jìn)行了充分利用，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益，在目前燒結(jié)產(chǎn)能下，每天發(fā)電量能達(dá)到13萬(wàn)～14萬(wàn)千瓦時(shí)，噸礦發(fā)電量能穩(wěn)定在19kw·h，噸度電按0.65元計(jì)算，每天產(chǎn)生直接效益可達(dá)9萬(wàn)元左右。燒結(jié)礦基本實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)冷卻，避免了燒結(jié)礦急冷，對(duì)燒結(jié)礦提質(zhì)起到了間接作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王國(guó)遙 燒結(jié)環(huán)冷煙氣余熱梯級(jí)利用技術(shù)的探索；《燒結(jié)球團(tuán)》，2018，43(4):72-77

[2] 山西興達(dá)科技出版《現(xiàn)代燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)用技術(shù)》馮二蓮  李飛  劉繼強(qiáng) 編著2018.9

[3] 徐啟明；蘭軍鵬；石偉麗；等.環(huán)冷機(jī)密封對(duì)燒結(jié)余熱回收效率影響的研究[J]；《冶金設(shè)備》，2014,36(4):47-49

[4] 史保東；劉業(yè)；袁偉飚 燒結(jié)環(huán)冷余熱回收發(fā)電技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用；《冶金動(dòng)力》，2011(1):53-55

[5] 李圭文；雷建伏；可開(kāi)智 韶鋼燒結(jié)環(huán)冷余熱回收效率提升實(shí)踐；《燒結(jié)球團(tuán)》，2017,42(8):58-61