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
升级会员 