竖炉余热发电新进展

      随着近几年我国钢铁工业的飞速发展，我国环境以及资源都受到了很大的考验。钢铁工业是我国的耗能大户，能源年消费量超过了3.5亿吨标煤，占全国能源消费总量的15％以上。据统计，目前我国吨钢能耗与国 际水平比，至少高出了20％。钢铁产品的竞争也日趋激烈，如何进行低成本生产、实现节能降耗、清洁生产成为广大钢铁企业必须面临的问题。解决这些问题，关键就是要靠余热的合理利用。

      铁前系统余热利用情况：铁前系统能耗占整体钢铁生产能耗的70％左右[1]，而烧结球团工艺又占了铁前系统能耗的约20%。目前为止，国内钢铁企业对铁前系统的炼焦、高炉炼铁都采取了余热发电措施（如干熄焦发电、高炉煤气发电、高炉炉顶压差发电等）以提高余热利用率；而能耗大户－烧结球团工艺，其余热利用还仅 限于做助燃风或干燥、预热等方面，热利用率不足50％，以竖炉生产为例，球团矿以900～1000℃的温度从竖炉排出，由于先前国内竖炉二次冷却技术不成熟，为了维持连续性生产，很多厂家选择自然冷却后再打水冷却的方法，这样不仅能耗浪费严重，还会造成厂区二次污染。出现这种情况，原因一方面是国内外烧结球团余热发电技术尚不太成熟，另一方面是为了达到冷却目的，冷却风机的风量大，排出的热废气温度相对不高（大部分低于600℃），而且尚无集中的废热回收装置，因此余热利用率不太理想。

     2001年，武汉科技大学团矿专 家彭志坚教授经多年研究，发明了竖炉球团三种形式的球团矿冷却器，其中PZ-B型竖炉球团炉内二次冷却器和PT-I型球团矿炉外冷却器2001年已批准为国家专利，专利号分别为ZL00266289.6和ZL00266190.X。2006年，济钢股份球团厂首 次将PT-I型球团矿炉外冷却器专利技术应用于1号竖炉。该二次冷却器不仅可实现对球团矿的快速冷却，大幅提高  强度；还能降低粉尘等污染，并有效回收废热，与发电装置对接，实现竖炉余热发电。该竖炉球团冷却－发电装置的应用，将会对我国竖炉的余热利用状况产生历史性变革。

      竖炉二次冷却后热废气条件：

      废气量             V= 110000Nm3/h

      废气温度           T1= 416℃

      废气含尘浓度       C< 15mg/Nm3

      经由竖冷器排出的热废气温度平均416℃，已不属于低温的范畴。因此发电机组的选择可分为以下三种：一、采用背压式汽轮机，如单进式低参数汽轮机。其进气参数为1.2～2.0MPa，280～300℃。其缺点是余热利用率不高，250℃以下的废气余热不能回收利用，因此必须再增加纯低温余热发电系统。二、采用二级低温余热补燃发电系统。废气温度由320～350℃提高到550～650℃后，热综合利用率高，发电能力大，但该技术适用于煤矸石等劣质煤或其它廉价燃料丰富的地区。三、采用纯低温发电系统。该发电系统可充分利用416～120℃的热废气，热利用率效果好，发电效率高（参考马钢烧结余热发电项目）。

    热废气所携带的29.68 GJ/h能量，如用余压锅炉全部回收，可产饱和蒸汽约14t/h，参照装机方案（见表3），可选用额定功率为3000KW的汽轮机进行发电