铸造厂烧结竖冷机节能技术应用

冯建英， 张红旭， 杨小胜

（1.山西省节能监察总队， 山西 太原 030001；2.山西建邦集团有限公司， 山西 曲沃 043000）

山西建邦集团铸造炼铁厂现有1 台150 m2步进式烧结机，冷却段有10 个风箱60 m2、烧结段25个风箱150 m2。采用机上机外带冷机（机后带冷60 m2）进行烧结矿冷却，烧结矿余热没有回收，大量的余热资源白白浪费。同时，由于现有冷却工艺的特性及能力不足，导致生产现场伴有大量的粉尘产生，烧结矿产量也满足不了生产需要。

为满足生产及环保需求，进一步挖掘烧结能源潜力，提高企业效益，公司派出专业人员在节能监察总队的协调下外出学习，吸取国内外烧结工序节能新技术，对烧结机进行节能改造，采用最新型“竖式烧结矿冷却工艺技术”对现有烧结机进行节能减排升级改造。改造后烧结矿产能可达到6 000 t/d，同时解决环保问题，最终实现烧结矿显热的高效利用。

1 工艺技术对比

1.1 传统烧结余热回收工艺

烧结余热回收主要是回收烧结矿的显热，传统环冷机热平衡比例分配如图1 所示。

图1 烧结机热平衡比例分配图

传统环冷烧结机余热回收仅考虑了烧结矿的1段和2 段余热，3 段以后的热空气没有得到有效利用，大约有35%的热量白白损失；同时，环冷烧结的自耗电比较大，环冷风机功率普遍较高，导致了烧结电耗的升高。

表1 环冷机冷却烧结矿热平衡表

1.2 竖冷机烧结余热回收工艺

竖冷机烧结余热回收的烧结矿显热量大大提高，由于竖冷机的密封性好，90%的烧结矿显热均可得到有效回收，同时该技术的先天优势，可以取消机上冷却，单辊破碎后热烧结矿直接进入竖冷机内，使设备的占地面积大减少，相比传统环冷烧结余热回收量提高了至少30%。

竖冷机余热回收系统具有的优点：

1）漏风率很低。由于采用了密闭的腔体，使烧结矿没有漏风，显热回收率大大提高，烧结粉尘量也很容易得到控制。

2）冷却设备气固换热效率提高。在竖冷机中，烧结矿与空气的换热方式为逆流换热，换热时间短，热效率高。

3）烧结矿质量提高。烧结矿在竖冷机中缓慢冷却，有利于提高烧结矿转鼓强度、成品率，烧结矿的冶金性能不低于传统环冷烧结矿。

2 设计技术方案

2.1 设计条件及要求

1）规模：年烧结矿成品产量达200 万t/a；进料温度：600～650 ℃；出料温度：≤150 ℃；4）竖冷机出口风温：380～480 ℃；余热锅炉产汽量：22.8 t/h；蒸汽压力：3.5 MPa；蒸汽温度：435 ℃；年发电量：4800 万kW·h。

“竖式烧结矿冷却工艺技术”在国际上已经有数十年的研究历程，我国最早于1993 年提出了“竖式烧结矿冷却机”的构想，国内也已经成功投入工业生产并取得了较好的节能和环保效果，但通过学习对比，国内目前投产的几条生产线均存在这样那样的问题，运行的效果并不理想，我公司正是在此基础上与业内专家合作，解决了同类生产线存在的问题后改造建设。

2.2 工艺系统建设方案

在烧结破碎机之后新建一套烧结矿竖冷机冷却及余热回收系统，停用现有的机上冷却及机外冷却，冷却后的烧结矿通过新建的输送皮带返回链板机；竖冷机冷却风采用空气冷却，出口热烟气则经过余热锅炉换热和除尘后送至烧结机热风烧结。竖冷机可以高效地回收烧结矿显热并通过余热锅炉产生中温中压蒸汽，蒸汽推动汽轮机进行拖动烧结主抽风机。

改造后的工艺流程如下：

1）烧结矿工艺流程：烧结机→卷扬料车上料→竖冷机顶部料仓→竖冷机→竖冷机底部出料装置→皮带输送装置。

2）冷却风工艺流程。风机供风→竖冷机配风系统→冷却机内腔→竖冷机上部风室→粗除尘→余热锅炉→精除尘→引风机→热风烧结

按照生产工艺的要求，该项目改造完成后，要实现烧结生产率的大幅提升，配套有相应的物料运输系统、配料及混合系统、布料精除尘系统、排料系统，以及相对应的供风系统、供电自动化系统、供水系统、监测和控制系统，同时还要考虑例外情况出现时的旁通装置。

3 主要经济技术指标分析

3.1 改造后要实现的主要经济技术指标

竖冷机项目改造完成后，烧结矿的各项经济技术指标有明显提升，充分回收了烧结矿的显热资源，回收蒸汽用于烧结的主抽风机拖动，大大降低了烧结的工序能耗，成为国内同类型烧结机的节能典范。

表2 主要经济技术指标

3.2 改造后竖冷机与环冷机的指标对比（见表3）

4 经济效益分析

表3 主要经济技术指标

铸造烧结机日产烧结矿4 000 t，年产烧结矿140 万t，竖冷机项目投用以后，烧结矿发电量可达到28 kWh/t，每度电0.6 元/kWh，每年增加发电效益2 350 万元，投资2 年可回收成本。

5 结语

相比传统烧结环冷技术，竖冷机冷却烧结矿有着先天的优势，冷却效果好，余热回收量大，克服了传统环冷漏风率高、余热回收量少的缺点，而且对于烧结环保除尘有良好的效果。采用竖冷机冷却技术，能够使烧结工序能耗大大降低，同时让烧结工序的生产变得更加清洁高效。

但作为烧结工序余热回收的一项新技术，仍然存在一些问题，该技术更适合中小型烧结机，对于大型烧结机存在冷却不均匀，投资较大的问题，这都需要科技工作者继续深入研究，把竖冷机冷却技术全面推广。