烧结烟气余热利用.docx

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烧结烟气余热利用

4.3400m2烧结环冷机尾部冷却风余热利用

4.3.1环冷机烟气系统

400m2烧结机余热发电工程也是较早建成的同类项目，具备一定代表性。

它采用双压、双进气、一体化除氧器、自然循环余热锅炉；烟气侧采用开式系统+串级冷却方式，余热锅炉排出的烟气直接经引风机排至大气，环冷机高温段采用从低温段烟罩收集的热废气作为烧结矿的冷却风。

由于400m2烧结机规模较大，余热锅炉排出的烟气量约60万Nm3/h，温度130℃，仍有可观的可利用热量。

如果直接排放将造成很大的资源浪费。

本工程拟改变原环冷机烟气循环系统的循环方式，用原余热锅炉排放的烟气代替环冷机3#烟囱收集的低温烟气，作为环冷机1区的冷却风；重新核算风机能力，原1区的循环风机利旧。

3#烟囱收集的低温烟气进入新建设的热水锅炉产生热水进行采暖供热。

环冷机的烟罩第三区段已经进行了绝热、密封的设计，本工程不在对第三区段的烟罩进行改造，通过环冷机的3#烟囱收集的高温烟气引出至余热热水锅炉。

3#烟囱上设置四通管道，配置电动切换蝶阀，热水锅炉正常工作时，打开新增的烟气管道阀门，关闭烟囱阀门及原循环管道阀门，将烟气导入热水锅炉烟道；在热水锅炉停止运行时，关闭烟气进入余热锅炉的阀门，打开烟囱阀门，将烟气直接排入大气；或者打开原循环管道阀门进行原设计的烟气循环冷却。

从环冷机3#烟囱收集的高温烟气进入锅炉，在锅炉内充分换热，产生高温热水。

换热后的烟气降至90℃左右，经引风机后排放烟囱排入大气。

在原余热锅炉后烟囱上设置三通管道，配置电动切换蝶阀，如采用烟气循环方式时，关闭烟囱阀门将余热锅炉换热后的热废气，通过循环风机及烟气管道将烟气引入环冷机一区。

如采不用烟气循环方式时，打开锅炉后烟囱阀门，将烟气直接排空。

4.3.2环冷机烟气量分配

在保证不影响原400m2烧结余热利用系统的情况下，采用合理的分区方法，尽可能多的利用环冷机三段的高温烟气及余热锅炉排放的烟气。

烧结矿的热力学数据模型

热烧结矿平均比热经验公式为：

CP=[0.115+0.257×10-3（T-373）-0.0125×10-5（T-373）2]×4.1868

式中CP—烧结矿的平均比热，单位：

kJ/（kg·℃）

T—绝对温度，单位：

K。

本工程计算以大气温度20℃时作为基础，废热气收集结果见表4-1。

表4-1废烟气收集特性

项目

单位

数值

用途

高温烟气收集区域

烟气温度

℃

420

用于原余热锅炉产蒸汽发电

烟气流量

KNm3/h

275.0

中温烟气收集区域

烟气温度

℃

320

用于原余热锅炉产蒸汽发电

烟气流量

KNm3/h

295.0

低温烟气收集区域

烟气温度

℃

170

用于热水锅炉产热水

烟气流量

KNm3/h

284.0

4.3.3余热收集的主要措施

主要技术措施有如下几个方面：

（1）烟罩与台车间的密封（收集区域）

采用专有的刚柔性密封技术改造烟罩与台车上缘之间的密封装置。

（2）烟罩及烟囱设置保温层，以减少辐射热损失和对流热损失。

（3）其它漏风点的密封。

4.3.4流场优化技术

合理设计环冷机烟气收集烟罩，消除死角，压力均等，避免烟罩压力偏差过大，导致局部热风大量外漏，冷风大量内侵，造成热损和温损两种并存的缺陷。

4.3.5余热收集系统

如前所述，现有的400m2烧结冷却余热发电系统烟气侧采用串级冷却，余热锅炉排出的大量烟气余热未得到利用。

本次拟将串级冷却系统改造为部分循环系统。

具体流程见图4-1。

图4-1：

400m2烧结环冷机余热利用流程图

该环冷机未设置1#鼓风机，而是采用的循环风机。

该风机正常生产时自环冷烟罩3#烟囱吸取热风，非正常情况可自大气吸风。

本次拟将现有的3#烟囱增设一个旁路，将该区段的热废气引至余热水水锅炉，设置电动蝶阀，以便操作切换。

非采暖季节恢复原有的串级冷却方式运行。

余热锅炉烟囱增设两个电蝶阀，一路至循环风机冷风吸入口，一路排至大气。

至大气的蝶阀正常情况下部分关闭，允许余热锅炉排烟一部分排空、一部分至循环风机。

该方式与320m2烧结冷却余热发电现有烟气系统相同，在生产上完全可行。

经测算，废气收集成果见表4-2。

表4-2余热收集特性表

烟囱

烟气流量

（kNm3/h）

烟气温度

（℃）

1＃烟囱

330.6

440

2＃烟囱

270.3

320

3＃烟囱

284.0

170

4.3.6余热回收装置

该系统余热回收装置与320m2结构、类型相同，只是供热量不同，在此不再赘述。

设计压力1.6MPa，供回水温度66.5/49℃，热水循环流量约390.0t/h，供热功率8.0MW。

余热锅炉烟气阻力约450Pa，排烟温度91.5±3℃。

余热热水锅炉放水接入现有的余热锅炉排污扩容系统。

4.3.7废气排放系统

由余热锅炉排出的烟气被引风机抽吸，经烟囱排至大气。

风机入口配置电动调节风门，风机采用变频调速电机拖动。

风机后设置钢制烟囱一座，直径2.6m，高度暂定40m。

4.4320m2烧结环冷机尾部冷却风余热利用

4.4.1带冷机烟气系统

320m2烧结机余热发电工程建成较早，为国内第二套同类项目、国内第一套独立知识产权的烧结矿冷却余热发电装置。

它采用双压、单进气、强制循环余热锅炉，烟气采用部分循环。

目前320m2烧结冷却余热发电系统仅利用了带冷机的1#烟囱高温段烟气及2#烟囱部分中温段烟气，其余的高温烟气处于放空状态，造成能源浪费和大气的热污染。

经实地调研和现场数据核算，带冷机3#烟囱的排放的年平均温度在220℃左右，该处高温烟气可作为优质采暖热源加以利用。

本工程拟对带冷机的烟罩第三区段进行绝热、密封、隔断改造，收集的高温烟气通过带冷机的3#烟囱引出至余热热水锅炉。

3#烟囱上设置三通管道，配置电动切换蝶阀，正常工作时，打开烟气管道阀门，关闭烟囱阀门，将烟气导入热水锅炉烟道；在热水锅炉停止运行时，关闭烟气进入余热锅炉的阀门，打开烟囱阀门，将烟气直接排入大气。

从带冷机3#烟囱收集的高温烟气进入锅炉，在锅炉内充分换热，产生高温热水。

换热后的烟气降至90℃左右，经引风机后排放烟囱排入大气。

具体流程见图4-2。

图4-2：

320m2烧结环冷机余热利用流程图

4.4.2带冷机烟气量分配

在保证不影响原320m2烧结余热利用系统的情况下，采用合理的分区方法，尽可能多的利用带冷机三段的高温烟气。

烧结矿的热力学数据模型

热烧结矿平均比热经验公式为：

CP=[0.115+0.257×10-3（T-373）-0.0125×10-5（T-373）2]×4.1868

式中CP—烧结矿的平均比热，单位：

kJ/（kg·℃）

T—绝对温度，单位：

K。

本工程计算以大气温度20℃时作为基础，废热气收集结果见表4-3。

表4-3废烟气收集特性

项目

单位

数值

用途

高温烟气收集区域

烟气温度

℃

400

用于原余热锅炉产蒸汽发电

烟气流量

KNm3/h

393

中温烟气收集区域

烟气温度

℃

220

用于热水锅炉产热水

烟气流量

KNm3/h

230

4.4.3余热收集采取的主要措施和流场优化技术同400m2烧结机余热回收。

4.4.4320m2余热收集系统

如前所述，现有的320m2烧结冷却余热发电仅利用了废气温度较高烟罩区段，其余处于放空状态，经实地调研和测算，该废气可作为优质采暖热源。

本次拟对烟罩第三区段进行绝热、密封、隔断改造，收集的热废气通过3#烟囱引出至余热热水锅炉，作为载热体。

3#烟囱增设电动蝶阀两套，一路去大气，一路去余热锅炉。

非采暖季节废气直接排至大气，余热热水锅炉停用。

新增的系统对现有的余热发电系统无任何不利影响，在工艺上近乎独立。

结合现有余热发电系统，测算余热收集成果见表4-4。

表4-4余热收集特性表

烟囱

烟气流量

（kNm3/h）

烟气温度

（℃）

1＃烟囱+

2＃烟囱

393.0

400

3＃烟囱

230.0

220

4.4.5320m2余热回收装置

采用双集箱、立式烟道、螺旋翅片管热水锅炉，设计压力1.6MPa，供回水温度66.5/49℃，热水循环流量约515.0t/h，供热功率10.6MW。

余热锅炉烟气阻力约450Pa，排烟温度91.5±3℃。

锅炉设置燃气脉冲吹灰装置，与烧结发电余热锅炉吹灰装置相同，保证余热锅炉性能长期稳定。

余热锅炉设有安全阀、排气阀、放水阀等必要的附属设施，配有完善的检测仪表。

余热热水锅炉放水接入现有的余热锅炉排污扩容系统。

4.4.6废气排放系统

由余热锅炉排出的烟气被引风机抽吸，经烟囱排至大气。

风机入口配置电动调节风门，风机采用变频调速电机拖动。

风机后设置钢制烟囱一座，直径2.4m，高度暂定40m。

4.5供热系统

4.5.1系统构成

本次拟将深度利用的热废气合建成一个供热站，分成两个系统。

每套系统均设置开一备一的热水循环泵两台，变频驱动；每套系统均设开一备一的补水定压泵两台，变频驱动；两套系统合用一座补水定压水箱。

系统补水来自生产新水，送至补水箱，设置水位控制装置及流量测量计算装置。

4.5.2供热站

本工程建设一处供热站，分为水泵间和配电间；其中配电间设有控制室；采用单层结构。

水泵间布置有4台热水循环泵、4台补水定压泵、一座补水箱和两套加药装置；设有检修所需的起重设备。

4.5.3热力管网

供热站与热用户接口设在1750m3高炉冲渣水供热站处，采用母管制式，供热母管设有热量计；设有供回水管各一条，采用架空敷设。

供热站与热源之间采用双供单回方式，320m2和400m2分别供水，锅炉出水合并至一条母管，连接至泵站；管道选用螺旋焊接管，拟采用直埋方式敷设。

系统总循环水量约900m3/h，供回水温度设计值为65℃/50℃。

供水系统设计压力1.6MPa。

4.6工艺流程图

工艺流程图见图4-3。

图4-3工艺流程图

4.7主要设备表

序号

名称

规格、型号

单位

数量

备注

一

能源

1

热水锅炉

Q=230/220-10.6-1.6-65/50

50℃进水65℃出水，出口压力1.2MPa，出口流量515t/h

台

1

2

热水锅炉

Q=284/170-8.0-1.6-65/50

50℃进水65℃出水，出口压力1.2MPa，出口流量390t/h

台

1

3

吹灰装置

套

2

4

加药装置

1箱2泵

套

2

5

循环水泵

流量：

520m3/h扬程:

62mH2O

耐受温度：

70℃

台

2

6

循环水泵

流量：

390m3/h扬程:

72mH2O

耐受温度：

70℃

台

2

7

补水泵

流量：

25m3/h扬程:

55mH2O

台

2

8

补水泵

流量：

20m3/h扬程:

58mH2O

台

2

9

轴流风机

T35-11№2.8

台

2

二

烧结

1

引风机

风机型号：

Y4-73-14No28F

台

1

2

引风机

风机型号：

Y4-73-14No31F

台

1

3

电动蝶阀

DN3000300℃

台

3

4

电动蝶阀

DN3700300℃

台

1

5

电动蝶阀

DN4000300℃

台

1

6

烟气管道膨胀节

DN3000300℃

套

2

7

烟气管道膨胀节

DN3700300℃

台

1

三

电气

泵站区域

1

高压开关柜（含保护装置及后台监控）

KYN28-12

台

2

2

低压配电屏

GGD2型

低压元器件品牌为施耐德

台

11

3

干式变压器

SCB10-630/10/0.4

台

2

4

隔离开关

YFN18-10R/200AIr=100A

台

2

5

PLC柜

威图（800X600X2200）

台

1

6

PLC控制系统

西门子S7-300系列

套

1

7

照明箱

PZ30

台

4

8

电动葫芦开关箱

JXF3001

台

1

9

现场检修箱

台

2

10

现场操作箱

JXF3001

台

8

11

封闭母线

1250A

米

12

12

监控软件

WinCC，1024点

套

1

13

编程软件

Step75.4中文版

套

1

14

应用软件（编程人员所编程序）

套

1

15

上位监控设备

DELL：

CPU3.0GHz、内存4G、硬盘500G（带以太网卡）

套

1

16

打印机

HP

台

1

17

工程师站

IBMT62（双核1.8G/4G/320G）

台

1

18

操作台

1500X1100X650（长X宽X高）

个

1

19

显示器

飞利浦22''液晶

台

1

20

以太网交换机

台

1

21

UPS电源

（5KVA～380V/～220V）

台

1

22

通讯电缆及附件

套

1

23

11KW变频器

台

4

24

160KW软启动

台

4

320m2烧结区域锅炉系统

1

低压配电屏

GGD2型

低压元器件品牌为施耐德

台

2

2

现场操作箱

JXF3001

台

3

3

照明箱

JXF3001

台

1

4

现场检修箱

台

1

5

PLC控制系统

AB（罗克韦尔）系列

6

应用软件（编程人员所编程序，在现有程序上进行修改）

套

1

7

160KW变频器

台

1

400m2烧结区域锅炉系统

1

低压配电屏

GGD2型

低压元器件品牌为施耐德

台

2

2

现场操作箱

JXF3001

台

4

3

照明箱

JXF3001

台

1

4

现场检修箱

台

1

5

PLC控制系统

AB（罗克韦尔）系列

6

应用软件（编程人员所编程序，在现有程序上进行修改）

套

1

7

200KW变频器

台

1

四

仪表

1

热电阻

Pt100

支

9

2

压力变送器

台

6

3

差压变送器

台

2

4

标准孔板

D377x10

台

1

5

标准孔板

D325x8

台

1

6

热电阻输入模块

块

6

7

模拟量输入模块

块

4

8

模拟量输出模块

块

2

9

配电隔离器

块

22

10

压力表

块

3