链篦机-回转窑-竖冷窑球团生产技术设想

链篦机•回转窑•竖冷窑球团生产技术设想目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument".引言1.球团工艺概述11.球团生产工艺的对比1\o"CurrentDocument"2.球团矿冷却方式的对比2\o"CurrentDocument"3.竖冷窑技术的应用现状33.链篦机-回转窑-竖冷窑生产工艺特点41.链篦机•回转窑•环冷机热工工艺4\o"CurrentDocument"2.链篦机•回转窑一竖冷窑热工工艺5\o"CurrentDocument"3.链篦机•回转窑一竖冷窑工艺余热价值及效益预期6\o"CurrentDocument"结论6.引言随着高炉炼铁对于炉料结构的要求越来越高，球团矿由于其品位高、渣铁比低、利于节能减排等特点，且生产球团矿工序能耗仅为球团矿的50%,球团矿将成为高炉炼铁的主要原料。目前，我国存量球团矿生产线主要以链篦机-回转窑工艺为主，生产中50%以上热量是随着热球团矿和冷却空气带走，将球团矿余热进行回收利用，对球团生产节能具有重要意义。本文提出链篦机-回转窑-竖冷窑工艺技术设想，以望有效减少热量损失，达到优化工艺、节能减排的目的。球团矿显热竖式回收工艺是国内学者借鉴干熄焦技术，采用竖式冷却炉体，使高温球团矿和冷却气体发生逆流换热，从而实现球团矿显热高效回收的一种新型球团余热回收工艺。该工艺能够显著降低冷却废气量和粉尘排放量并提高球团矿显热回收率，因此受到了一业内的广泛关注，成为球团余热回收工艺的研究热点。.球团工艺概述球团生产工艺的对比球团矿作为良好的高炉炉料，与高碱度球团矿搭配，可以组成高炉合理的炉料结构，使高炉达到增产、节能，提高经济效益的目的，是钢铁生产中重要一环。欧洲和北美受环保因素的影响，高炉炉料结构已发展为高比例球团矿,球团矿入炉比例普遍在80%以上，尤其是瑞典和芬兰的钢铁企业，取消球团机，使用全球团冶炼。欧美部分钢铁公司高炉炉料结构如表1所示。目前世界上球团生产工艺主要有竖炉、带式焙烧机和链篦机-回转窑三种,其中竖炉具有投资省、维护简单、运行费用低等优点，但由于技术投入使用较早，早些年对环保和余热回收不够重视，造成了环保差、能耗高等不利印象,并且被国家发改委《产业结构调整指导名录》列为限制类生产工艺。带式焙烧机技术源自于奥图泰等跨国企业，具有对原料适应性强、规模大等优点，但投资较大，因此国内存量球团矿生产线还是以链篦机•回转窑工艺为主。表2为带式焙烧机和链篦机回转窑工艺技术特点的对比。表1炉料结构和重点指标生产费用电耗高.热耗低•操作维护量小•费用低电耗低.热耗高.操作维护量大.费用高对原料适应性强.对于全赤铁矿等均可生产费用电耗高.热耗低•操作维护量小•费用低电耗低.热耗高.操作维护量大.费用高对原料适应性强.对于全赤铁矿等均可国家企业炉料结构/%烧结矿球团矿冷压块（1利用系数/•m3-d')入炉品位/%焦比/(kg•1煤比/1)(kg-t-'燃料比/渣铁比/)(kg•t1)(kg•t1)ArcelorMittal7号20 80 02.463.3335120455 275USASTEEL4号20 80 02.461.8300160460 250SSAB3号0 92 82.665.6300150450 166SSAB4号0 97 32.965.235290442 153DOFASCO0 100 03.265.1—480 194表2球团焙烧工艺比较项目带式焙烧机链篦机■回转窑主体设备全部工艺过程在一个设备上进行.设备简单可靠、作业率高，但设备费高干燥预热、焙烧和冷却需分别在三个设备上完成，烯烧设备较简单，焙烧均匀球团质讨对燃料适应件稍差强.可完全使川煤为燃料对燃料适应件稍差强.可完全使川煤为燃料厂区环境工序能耗〜24.8kgcel/t•其中电耗〜厂区环境工序能耗〜24.8kgcel/t•其中电耗〜32kwh/t〜25.8kgcel/t,其中电耗〜28kwh/t产品种类碱性、酸性、自熔性均可酸性为主,碱性、自熔性较困堆略差于带式焙烧机投资额略低于带式焙烧机投资额2.球团矿冷却方式的对比球团矿的冷却是对球团矿的强度至关重要。目前国内球团矿炉外冷却主要分环式冷却、带式冷却和竖式冷却三种，带式焙烧机目前以机上冷却技术为主，三种冷却方式对比如表3所示。环冷机、带冷机等传统的球团冷却设备均存在设备占地面积大、零部件复杂制造及安装周期长，设备配件较多维修工作量大，维护费用高，电耗高等问题；而且由于其结构特点，在运行过程中与风箱、烟罩等结构件存在大量的结合面，导致设备漏风率高，低温段烟气温度较低回收价值少，一般直接排放。因此导致球团冷却环节的余热回收效率偏低、能源浪费较大。3.竖冷窑技术的应用现状目前，球团矿和球团矿生产中竖冷窑的应用处于起步阶段，只有少数几家钢铁公司建设了球团和竖炉球团用竖冷窑，规模最大的是为360m2球团配套竖冷窑工程。国内球团竖冷窑技术普遍采用的原理为逆向流动原理（冷却空气流动方向与矿石移动方向相反），该原理源自于干熄焦技术，相比于环冷机使用效果，竖冷窑技术具有以下特点：1）全封闭工艺，漏风率较低，理论余热回收利用效率更高，可达90%；2）冷窑占地面积面积小，相比环冷机，同样处理能力，竖冷窑占地面积仅为环冷机的10〜20%；3）大大减少了冷却风量、降低了烟尘排放量，减少建设投资以及减排投资；4）扬尘少，污染小，环保效益更为显著；5）竖冷窑本体处于工作静态状态，设备故障率低，对比销齿传动的环冷机结构简单、重量更轻；因此，在易磨损部位采用合适的耐磨耐高温材质的情况下，竖冷窑的作业率更高、可靠性更强。据文献介绍，球团竖冷窑运行效果良好，天津某钢铁公司采用该技术实现吨球团矿发电27kWh,年余热发电0.66亿kWh,年余热回收效益4216万元（0.64元/kWh）,相当于年减少排放二氧化碳5.56万吨，经济效益和社会效益显著。表3120万吨/年球团配套三种冷却方式对比序号设备名称风机功率、运行电耗余热【可收效率及回收价值环保效益 设备维护量粉尘易外泄.带式冷3X255kw.电力消耗最大回收率20〜30%.中低温无法回收,不环保差•排放却机〜3500万度电/年 适合链筐机回转窑工艺 不符合环保要求序号设备名称风机功率、运行电耗余热【可收效率及回收价值环保效益 设备维护量粉尘易外泄.带式冷3X255kw.电力消耗最大回收率20〜30%.中低温无法回收,不环保差•排放却机〜3500万度电/年 适合链筐机回转窑工艺 不符合环保要求链条易损坏,设备作业率低72m2球团型环3X200kw.电力消耗保式环〜2800万度电/年冷却机最大同收率60〜70%.高中温用于网转窑和链篦机生产.低温无法㈣收竖冷窑3X200KW,电力消耗2800万度电/年最大回收率90%.高中温用于生产工艺.低温热风向收•风〜15万Nnf/h.风温350℃•可配套2800〜3000KW机组,13.2〜15.8t/h蒸汽产量，相当F2300KWh发电量漏风率10%左右,有粉尘设备本体无漏风•散热面积小，环保最好作业率高.与生产同步作业率高.与生产同步相比球团竖冷窑，由于球团矿比球团矿粒度均匀、强度高、流动性强，更不容易出现堵料、偏析等现象；而且球团矿粒度均匀、透气性好，热交换率高，因此球团采用竖冷窑技术冷却效果对比球团矿更为成熟。2018年底由我院参与设计的安徽某企业竖炉球团竖式冷却工程正式投产运行，采用新型竖式冷却技术，在球团排矿温度平均500C左右、排矿量70t/h的生产条件下，产生热废气平均风温330〜350℃,风量8〜9万Nn?/h,并成功并网供给球团余热发电，该项目运行一年多，设备本体无任何故障，球团冷却均匀性好。3.链篦机-回转窑-竖冷窑生产工艺特点链篦机-回转窑-环冷机热工工艺从回转窑出来的球团矿外表温度一般在1000~1100℃,内部温度更是达到1250C左右，传统冷却方式是采用球团型环冷机，配套多台鼓风机进行分段鼓风冷却，其热工流程如图1所示。中小型球团环冷机一般采用“三段三室式”冷却制度，即风箱设有一冷段、二冷段以及三冷段，每段设置有冷却风机。炉罩对应一冷室产生的〜1100℃高温风直接入窑，二冷室产生的〜700℃热风直接供链篦机预热1段，三冷室产生的〜230c热风直接排放，球团显热的回收利用率约60〜70%。目前，球团环冷机其最大弊端就是中低温段余热不能有效利用，国内常规球团冷却方式均存在冷却效果差、设备笨重、投资大、设备配件较多维修工作量、维护费用高、电耗高且环保问题无法解决等问题，运输过程中球团矿洒落严重，而且由于冷却设备漏风率高，排放的热废气温度低、风量小，严重制约了该部分余热回收的利用。这部分中低温段余热直接放散既污染环境又浪费能源，若如能对该部分球团显热进行回收利用，对球团生产节能具有重要意义。2.链篦机-回转窑-竖冷窑热工工艺球团矿竖式冷却窑采用自上而下室式冷却，根据生产规模可分为三段甚至四段。120万吨/年球团竖冷窑一般分为两室三段，每段风温及风量与链篦机热工需求进行匹配，其热工流程如图2所示。一段室产生的〜1100C高温风(约lOOOOONnf/h)直接入窑，二段室产生的600〜700℃热风(约90000Nm3/h)直接供链篦机预热1段，三段室产生的300〜400c热风(约150000Nm3/h),用于采暖等余热回收，可产生中低温蒸汽，经锅炉换热后废气用于可一段、二段风机循环使用。采用竖冷窑对球团矿进行冷却可有效利用球团生产过程产生的余热，高中温用于生产工艺，低温热风回收产生蒸汽，例如：120万吨/年球团生产线(小时产量按151t/h),进入竖冷窑第三段时，球团矿平均温度550〜600℃,进行热工计算，可产生热废气风量〜18万Nir?/%风温350〜380C,可配套3200〜3500kW机组，15.8~19皿蒸汽产量，相当于3000千瓦时发电量。以上回收利用的热量，占球团显热的90%以上，热回收利用率达90%。图1链篦机-回转窑-环冷机热工流程示意图图2链篦机-回转窑-竖冷窑热工流程示意图3.3.链篦机-回转窑-竖冷窑工艺余热价值及效益预期以球团小时产量为151t,球团矿排出温度约为100〜120℃为计算条件，三段室产生的350〜380℃热风量约180000Nm3/h,可配套锅炉的产生中低温蒸汽量为：蒸汽压力PN1.6MPa（绝压）,t=330℃,蒸汽的量为:15.8〜19t/h,平均17.5t/h,吨矿回收热量折算为标煤：1.16kgcel/to余热回收经济价值：按球团生产线年工作时间330天计算，每年可生产13.86万t蒸汽，若按照蒸汽价值每吨120元计算（不同区域价格有差异），即每年可产生直接效益约为：1663.2万元，平均每吨球团矿降成本13.86元。若采用环冷机则该部分收益为零。此外，除余热利用产生的直接经济效益外，竖冷窑在环保以及冷却方面的效益同样十分显著。由于无漏风，工