屈秀忠

（太原钢铁集团有限公司峨口铁矿，山西忻州 034207）

1 现状分析

太原钢铁（集团）有限公司峨口铁矿球团球厂于2004年年底建成投产，生产工艺为链篦机—回转窑—环冷机生产工艺。球团矿生产过程产生的大量高温气体排放于大气中，该气体不仅含有可以再加以利用的能量，而且含有大量的硫、磷、氮氧化物等易生成PM2.5的物质，对周边空气和环境产生一定污染。另外，环冷三段热废气（350～450）℃以上送到鼓干段，由于鼓干段风温要求250℃左右，期间采取兑冷风等措施降温。同时，峨口铁矿一直采用燃煤锅炉供暖，不仅浪费资源，而且还污染环境。如果将该能源回收产生饱和蒸汽，利用余热所产生蒸汽可用生活用汽、取代燃煤锅炉，可以达到节能增效的目的。因此，球团厂在回收利用所产生的高温气体、减少排放、改善环境等方面存在很大空间。

2 改造方案

翅片管式余热锅炉系统是为球团厂回收环冷机废气余热而设计。系统主要由翅片管式余热锅炉（包括余热锅炉、连接管路、烟气调节阀等）等组成，其中蒸发器受热面均采用螺旋翅片管，有强化传热的作用，因而整套装置传热效率高，工作安全稳定，寿命长，设备结构紧凑。全套设备运行可靠，操作简单，维修方便。

2.1 余热回收设计及锅炉布置

烧结球团是热工艺生产，生球经过链篦机—回转窑干燥及高温焙烧后，成品球进入环冷机，经过三段冷却后排出，环冷三段烟气进入鼓干风机循环利用。由于鼓干风机入口温度要求250℃左右，而环冷三段热废气温度（350～450）℃，以前采用兑冷风降温。本方案采用抽取系统的140000m3/h的（350～450）℃热废气，经过余热锅炉吸收部分热量产生饱和蒸汽后，废气温度降为250℃，送入链箅机鼓干段（图1）。

图1 工艺流程及余热锅炉布置

2.2 余热锅炉方案流程（图2）

翅片管式余热锅炉蒸发器的传热是空气通过管壁传导，将热量直接传递给饱和水，进行相态换热，属一次性换热。同时，由于管内是水汽混合物而管外是空气，管内的换热系数较管外大的多，因此总的传热系数主要决定于管外的换热系数。通过在光管外表面焊接翅片来增大管外表面积，强化管外的换热条件，达到强化传热的目的。翅片管式余热锅炉蒸发器由若干个联箱组构成，每个联箱组单独进出锅筒，形成若干个简单自然循环回路。水循环系统稳定可靠，热偏差小，安全性好，可达到7t/h产汽量。环冷三段烟道废气换热系统包括连接管道、膨胀节、烟气调节阀等，保证经换热系统后热废气到鼓干风机温度≥250℃。

图2 余热锅炉方案流程

2.3 软化水利用球团原20t锅炉软化水系统。

软化水系统软化后的软水，经除氧器除氧进入锅筒，锅筒内的饱和水经下降管流进蒸发器，蒸发器管程由冷却球团矿的热废气使管内的软水加热，产生的汽水混合物沿上升管到达锅筒，经二次分离后的比较纯净的饱和蒸汽送至用户（为了得到更纯净的蒸汽，该系统设有二次汽水分离装置）。锅筒由给水泵补水，蒸发器由下降管从锅筒内补水，蒸发器与锅筒之间可形成水汽的自然循环（经热力循环校核，该系统为自然循环锅炉，自身水动力足以克服系统阻力，将蒸汽送到分汽缸）。

经软化处理后，水质符合软水技术参数（低压锅炉水质GB 1576-2001）的要求：悬浮物≤5mg/L；总硬度≤0.03mg/L；pH值≥7（25 ℃）；含油量≤2mg/L；溶氧量≤0.1mg/L。

2.4 自动化控制设计

在改造过程中增加了采集余热锅炉水位、温度、压力、流量等参数。如果发生异常情况，系统会自动报警，当报警后未采取措施而达到其设置极限，整个系统将安全切换至原生产系统：余热锅炉停止运行，给水管道阀门自动关闭，放散阀自动打开。待故障排除后，锅炉水位正常后，系统方可正常生产。

考虑到鼓干风机入口温度≥250℃的要求，将余热锅炉设置在旁烟道上。当温度低于设置参数时，主烟道阀门和换热器烟道阀自动调节，降低系统换热能力，达到鼓干段风温的要求。

3 实施效果

2017年9月余热锅炉安装完成，10月进行试运行，产汽量7t/h，压力达到0.4MPa，满足了厂区采暖要求，取消了锅炉采暖，达到节能减排的效果（图3）。

图3 改造后的余热锅炉

改造完成后，该项目还在经济效益和社会效益方面取得收获。

（1）经济效益。项目建成可为太钢峨口铁矿回收余热（4 138200～6860700）kCal/h，可为（55000～91000）m2标准住宅供暖，节约燃煤（690～1143）kg/h（平均 916kg/h）。按 150d采暖期，煤650人民币元/t（包括储运、人工、排渣）计算，可节省214.34人民币万元。

（2）社会效益。该项目可以减少排放二氧化碳2482kg/h，二氧化硫及氮氧化物28.4kg/h。