引言我国钢铁工业中烧结工序生产能耗约占钢铁行业总能耗的10%，国内外研究人员针对烧结余热的回收利用进行了大量的探讨。研究结果表明，冷却机废气和烧结烟气的显热占烧结过程全部热支出的50%［1］，这部分热量均以显热的形式进入大气，污染环境，浪费了大量的能源。我国钢铁行业全年产能10多亿吨，有效回收利用烧结烟气的余热是钢铁行业节能减排的重点。本文以某钢厂烧结环冷机为例，探讨烧结环冷余热工艺的设计，为烧结环冷余热回收工艺的改进提供参考。1余热资源分析烟气余热是指烟气排出的、高于环境温度的热量和低位发热量。在进行烟气余热回收设计时，首先需要考虑系统的余热资源，余热资源须考虑热负荷的稳定性、烟气温度和流量、烟气成分及场地等条件【2】。某钢厂设有2台200㎡烧结机，对应配置2台248㎡环冷机对烧结矿进行冷却；单台烧结矿处理能力350 t/h，最大处理能力500 t/h；给料温度700～850 ℃；排料温度＜120 ℃。配套鼓风机5台，流量210 000 m³/h（单台风机、常温）全压3 500 Pa。 冷却系统采用上置固定槽式水密封环冷机，料层厚度1 200～1 500 mm。环冷机采用交流变频调速，板式给矿机卸料，板式给矿机采用变频调速。环冷机台车上部全程设有防护罩，以控制废气排放，降低粉尘污染，改善工作环境。环冷机高温段、次高温段排气筒烟气用于余热回收系统。高温段设计温度（400±30）℃，低温段设计温度（320±30）℃。本项目烟气为烧结环冷烟气，其热负荷稳定性较好，烟气温度偏低。烟气的主要成分为空气，含有烧结矿粉尘等烟尘。该项目场地较小，环冷机灰仓较小。2工艺设计2.1烟风系统根据有关文献和有关工程实践经验：在烧结矿温度700 ℃、层厚1 650 mm、介质初温度120 ℃的条件下，余热利用最适宜烟气量为700～750 m³/t，，带入冷却机的烧结矿显热回收率较高【3】。环冷余热回收采用烟气再循环工艺。从高温段排气筒和次高温段排气筒分别引出余热烟气，将烟气送回环冷机的风箱。高温段及次高温段设计流量均取225 000 m³/h。余热锅炉采用机下布置，从环冷机上方、高温段及次高温段排气筒分别引出1根烟气管道经过重力除尘器后，送入余热锅炉。通过余热锅炉换热后，从余热锅炉下部排出，通过管道接至循环风机，加压后将烟气鼓回环冷机的风箱，从而提高冷却风温：将环冷机第一段风罩出口废气温提至（400±30）℃，第二段风罩出口废气温提至（320±30）℃。为有效调节烟气流量，在循环风机入口和各回风烟气支管上设有调节阀。由于环冷机下部风箱较小，回风分四段分别进入，以进一步提高余热锅炉蒸汽品质和产量。进口烟道公称直径高温段及次高温段分别为DN3 200及DN3 000，出口烟气管道公称直径为DN3 600。在额定风量情况下，控制流速≤20 m/s，以控制沿程及局部阻力损失，使循环风机的运行更经济，有利于烟道及风机的防磨。为使烟气克服余热锅炉的阻力，在环冷机余热锅炉出口设置循环风机。循环风机采用变频控制，在正常生产中起到调节系统负压的作用。循环风机位于环冷余热锅炉边。锅炉风机采用循环离心式通风机，10 kV高压电机，变频调节；采用外置式稀油站+板式换热器冷却，油泵放置稀油站外置便于更换。为适应项目烟气工况，循环风机流通面采用进口耐磨材料。烟气系统流程图如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2020.12.028.F001图1烟气系统流程2.2汽水系统环冷机余热锅炉采用翅片管式双压余热锅炉，采用半露天布置，立式烟道。中压和低压均为单独系统，锅筒高位布置。双压结构可以将余热梯度利用，以提高锅炉效率，降低锅炉排烟温度。蒸发器及预热器为螺旋翅片管受热面，过热器为常规蛇形管。中压段出口额定蒸汽压力1.96 MPa， 低压段出口额定蒸汽压力0.4 MPa。主体及支架平台为全钢结构，模块化箱体组装，自然循环。余热锅炉采用箱式结构，按照锅炉换热温度梯度自上而下依次布置，蒸发器及过热器、预热器采用箱式模块化管箱制造。这些管箱均通过底座将自身重量传递至下部支撑架上。锅炉的汽水系统由高参数过热器、高参数蒸发器I、高参数蒸发器II、省煤器、低参数蒸发器、给水预热器管箱、高压汽包、低压汽包和过热器集汽箱等所组成。余热锅炉的给水来自厂区内发电项目的冷凝水。余热锅炉设置2台低压给水泵，1用1备。环冷锅炉低压汽包内的除氧水经中压给水泵，增压后通过锅炉给水母管，送至环冷锅炉的中压省煤器。余热锅炉配置2台锅炉给水泵，1用1备。环冷余热锅炉低压汽包内的炉水通过下降管进入除氧蒸发受热面，吸收热量后变为汽水混合物，并通过上升管回到低压汽包。经过汽水分离后产生的部分低压蒸汽0.4 MPa（运行压力）、饱和蒸汽，用于环冷锅炉的给水除氧。部分低压蒸汽0.4 MPa（运行压力），饱和蒸汽经低压过热器过热后产生0.4 MPa（运行压力），200 ℃过热蒸汽，低压过热蒸汽接入低压集汽缸供外部使用。余热锅炉汽包内的炉水通过下降管进入蒸发受热面，吸收热量后变为汽水混合物，并通过上升管回到汽包。经过汽水分离后的产生的蒸汽经过热器过热后生产出1.96 MPa（运行压力），380 ℃过热蒸汽。2台环冷余热锅炉中压蒸汽接入中压集汽缸汇合后供外部使用。3实施效果余热锅炉投产后，2台余热锅炉可产生：中压蒸汽64 t/h、压力1.9 6MPa、温度400 ℃；低压蒸汽16 t/h、压力0.4 MPa、温度200 ℃，作业时间7 200 h，年节约近62 300 吨标准煤。4改进措施的特点（1）提高烧结系统生产的稳定性和设备运行的可靠性，降低工艺参数波动及非正常停机对烟气品质的影响，保证烧结矿热源的稳定性。（2）在保证烧结矿质量的前提下，适当降低烧结终结点温度，提高烧结环冷烟气温度。（3）改善烟气系统的保温性， 对烟罩、风管、锅炉、蒸汽管路等加强保温措施 。（4）采取措施减少烧结机、环冷机上的漏风。对烧结机进行了漏风率测定， 并在生产中加大对漏风部位的点检力度。（5）合理选取风压，采用变频风机，生产中根据工艺生产负荷情况调整，降低烟气内的含尘量，减少烟风管道的磨损。在烟风管道弯头等处采用加厚等方式延长烟风管道适用寿命。（6）在烟气余热回收设计中要对余热烟气进行充分的调研和分析，针对余热回收利用的复杂性、多变性，选取合适的工艺方案与措施，使烟气余热得到充分的利用。5结语“十二五”期间，国家加大了余热再利用产业的政策扶持，余热再利用产业及余热回收技术得以快速发展阶段。企业为了努力寻求新的利润增长点，逐步认识到余热回收利用的重要性，烟气余热回收项目得到了普遍的实施。烧结余热回收钢铁企业烧结工艺内一部分的外排废烟气热能回收利用，有效降低了烧结工序能耗，减少了高温废气的排放，对节能减排、提高企业经济效益和社会效益具有重要意义。10.3969/j.issn.1004-7948.2020.12.028.F002