烧结生产工艺及余热发电简介

烧结生产工艺及余热发电简介,概要,第一部分烧结概述,钢铁工艺流程概述,钢铁工业是能源消耗最大的产业部门之一，烧结生产一般占吨钢能耗的1020%，仅次于炼铁。烧结节能在钢铁企业节能中占有十分重要的地位。,1、烧结概述,高炉炼铁生产前，将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，烧结成块的过程。主要包括烧结料的准备，配料与混合，烧结和产品处理等工序。富矿粉和贫矿富选后得到的精矿粉都不能直接入炉冶炼，必须将其重新造块，烧结是最重要最基本的造块方法之一。,通过烧结得到的烧结矿具有许多优于天然富矿的冶炼性能，如高温强度高，还原性好，含有一定的CaO、MgO，具有足够的碱度，而且已事先造渣，高炉可不加或少加石灰石。通过烧结可除去矿石中的S、Zn、Pb、As、K、Na等有害杂质，减少其对高炉的危害。高炉使用冶炼性能优越的烧结矿后，基本上解除了天然矿冶炼中常出现的结瘤故障；同时极大地改善了高炉冶炼效果。烧结中可广泛利用各种含铁粉尘和废料，扩大了矿石资源，又改善了环境。因此自上世纪50年代以来，烧结生产获得了迅速发展。,烧结意义,第二部分烧结反应过程,2、 烧结反应过程,目前世界各国90%以上的烧结矿由抽风带式烧结机生产，其他烧结方法有回转窑烧结，悬浮烧结，抽风或鼓风盘式烧结和土法烧结等。各法生产工艺和设备尽管有所不同，但烧结基本原理基本相同。这里着重介绍带式抽风烧结法。,烧结反应过程,抽风烧结过程是将铁矿粉、熔剂和燃料经适当处理，按一定比例加水混合，铺在烧结机上，然后从上部点火，下部抽风，自上而下进行烧结，得到烧结矿。取一台车剖面分析，抽风烧结过程大致可分为五层(图2-1)，即烧结矿层、燃烧层、预热层、干燥层和过湿层。这五层并不是截然分开的。点火烧结开始，各层依次出现，一定时间后，各层又依次消失，而最终剩下烧结矿层。,烧结反应过程,烧结反应过程,1.烧结矿层：从表面开始随着烧结过程的进行逐渐增厚。抽入的空气通过烧结矿层被预热供给燃烧，而烧结矿层则被冷却和氧化。在同燃烧层接近处，进行液相的冷却结晶(10001100)，使烧结物固结形成多孔的烧结矿。2.燃烧层：燃料被预热空气燃烧，产生13001500的高温，使烧结料局部熔化、造渣并进行还原、氧化，石灰石及硫化物的分解反应。3.预热层：已干燥的烧结料被燃烧层的高温气体迅速加热到燃料的着火点(一般为700左右，但在烧结层中实际为10501150)，并进行氧化、还原、分解和固相反应，出现少量液相。4.干燥层：烧结料中的水分在此大量蒸发，使料干燥。同时料中热稳定性差的一些球形颗粒可能破裂，使料层透气性变坏。5.过湿层：原始混合料层，水分凝聚，影响料层透气性，为避免过湿，应确保湿料层温度在露点以上。,烧结反应过程,烧结动画演示,烧结原、燃料及烧结矿,铁矿石种类及质量评价,我国铁矿石中贫矿多、富矿少。烧结厂的含铁原料特征是以精矿为主。,烧结原、燃料及烧结矿,各类铁矿石图,赤铁矿,磁铁矿,菱铁矿,褐铁矿,熔剂及粘结剂,各种熔剂入厂条件（1）作用：形成低熔点易流动的炉渣、脱S（碱性熔剂）（2）种类：,膨润土 烧结厂处理钢铁厂粉尘的办法之一是造小球，此种小球作为烧结原料进入二次混合，造小球时常用膨润土作为粘结剂。,燃料,1、固体燃料：焦粉、无烟煤2、气体燃料：焦炉煤气、高炉煤气、天然气,烧结矿质量评价,烧结矿质量对高炉冶炼效果具有重大影响。对烧结矿质量的要求是：品位高，强度好，成分稳定，还原性好，粒度均匀，粉末少，碱度适宜，有害杂质少。,第三部分烧结工艺流程,3、 烧结工艺流程简介,烧结机工艺流程,3、 烧结工艺流程简介,烧结机工艺流程,3、 烧结工艺流程简介,烧结机工艺流程图,130m2烧结工艺流程,烧结机工艺流程动画演示,3、 烧结工艺流程简介,第四部分烧结工艺过程及其设备,4、烧结工艺过程及其设备,1、烧结原、燃料及烧结矿 2、配料3、烧结 4、烧结饼破碎和筛分5、烧结矿冷却 6、烧结矿整粒和成品矿贮存,烧结前段工艺,烧结前段工艺流程,设备（料仓）,设备（混合机）,为使烧结的物料物性性质充分均匀，使烧结料内微粒物料造成适宜的小球，在配料后设置混合工序。一次混合的目的在于混匀，在沿混合机的长度方向均匀加水，二次混合主要作用是造球，给水位置设在混合机的给料端。,2.4.5 设备（梭式布料机）,1、采用铺底料可以保护台车、保证料层烧透、减少烧结烟气含尘量。2、对混合料布料的基本要求是：（1）沿台车宽度方向上布料量应均匀一致；（2）沿台车宽度方向同一高度的混合料粒度和水分应均匀分布；（3）从料面垂直向下方向混合料粒度分布逐渐变粗，燃料分布逐渐减少；（4）料面要求平整；（5）料层有良好的透气性。,烧结工艺设备环视,烧结工艺过程及其设备,设备（烧结机）,设备（烧结机）,烧结机模型图,设备（烧结机）,设备（烧嘴）,设备（烧嘴）,烧嘴动画演示,设备（烧结机烟风系统）,设备（烧结机烟风系统）,风箱,抽风系统,设备（烧结机）,主排气管动画演示,台车环视演示,设备（烧结机）,传动系统动画演示,星轮动画演示,设备（冷却机）,按冷却风流的通过方式，可分为抽风和鼓风两种形式。按冷却机的结构形式，又可分为带式、环式、格式、塔式和盘式。鼓风环冷是目前应用较普遍的一种方式。,设备（冷却机）,设备（冷却机）,第五部分烧结余热利用技术,烧结余热利用技术烧结机烟气余热利用冷却机废气余热利用烧结机烟气和冷却机废气余热发电技术,烧结余热回收利用,烧结的热源主要来自焦粉和煤气，其能耗由烧结烟气显热、冷却机废气显热、烧结矿显热、反应热以及辐射热等热耗和驱动设备正常运行的动力消耗两部分组成。 冷却机废气和烧结机烟气的显热约占全部热支出的50%，因此余热回收利用空间很大。,烧结厂热平衡图,典型烧结厂标准值的热平衡图,冷却机废气显热和烧结烟气显热占烧结过程热耗的50%以上，将这部分余热尽可能地加以有效利用是烧结节能的重要方面。,烧结余热回收利用,尽管烧结烟气和冷却机废气所含显热达总热耗的一半，但其平均温度比较低，仅在150左右，温度分布也不均匀。所以能经济有效地利用的仅是烧结机尾部风箱的高温烟气和冷却机给料部的高温废气。,烧结余热回收段,烧结机烟气余热利用,烧结过程是个热加工过程，烧结料层中温度变化随主排风机自上而下抽入空气、烧结台车不断前移而变化。其中温度最高烧结过程结束一般控制在接近烧结机尾的风箱位置。一般烧结机尾部倒数第二个风箱温度最高。 一般烧结烟气焓硫较高，为了确保非回收区的烟气流经机头电除尘器至烧结机主抽风机时，不至于结露，对回收的烟气和非回收的烟气都要严格测算，才能确保烧结机烟气余热回收利用合理。,烧结机烟气余热利用系统图,冷却机废气余热利用,冷却机废气余热利用系统图,冷却机废气余热利用方案,冷却机余热回收的途径烧结矿从烧结机尾经过热破碎后卸到冷却机上,卸出的烧结饼温度平均在500800之间。热烧结矿经过冷却机冷却，使得从冷却机排出的烧结矿温度在150 以下。热烧结矿在冷却过程中其热能变为废气显热，废气温度随冷却机部位的不同而不同，给矿部温度最高，在450 以上，排矿部温度最低。余热可以分为高、中、低三个温区分别利用。,高温段余热废气能量品味比较高，动力回收形式效率也比较高，将热废气的热能转换为能级较高的电能的回收方式为首选。通过余热锅炉将热废气余热转化成蒸汽，再通过汽轮发电机组有效的转化为电能供烧结厂自用或并入企业电网。,高温段余热利用,中温段余热利用中温段温度低于300，采用余热锅炉进行回收热效率比较低，经济性比较差。采用直接回收利用更为合理。该段废气为高含氧量的热空气，可以作为烧结点火助燃空气和热风烧结。热风助燃的优点：1、节约能源。高温度助燃空气的显热使燃烧温度得以提高，节省燃料；2、可以使点火浓度极限范围变宽，从而改善了燃烧，强化和稳定了点火过程；对于采用高炉煤气等低热值煤气点火的烧结机尤为重要；3、由于助燃空气温度的提高，提高了烧嘴的混合喷出速度，增加了火焰的出口动能，增强了烧嘴火焰的穿透能力，使高温区更加贴近或侵入点火料面，加快了垂直点火过程，提高了上层料面保温蓄热能力。热风烧结的优点：后序的热风烧结保持和延续了前期热风点火的料层保温和蓄热条件。热风点火和热风烧结同时应用，则前后两个热工过程的相互促进和温度叠加，对于促进铁酸钙的生成和厚料层操作十分有利，节能效果十分明显。,冷却机废气烧结点火助燃空气和热风烧结系统图,将冷却机中温段的热废气抽出经保温送至点火炉直接供点火助燃和点火后的热风烧结根据冷却机料层上方的压力和管道的阻力损失核算是否需要增加风机,对于低于200的热废气，可以引至二次混合机和机头布料前混合料矿槽，对烧结前的混合料进行预热，使其达到65 的露点以上，优点是：1、在烧结过程中，适宜的混合料水分含量为7%8%左右，当混合料温度低于露点时（55 65 ），抽风烧结过程所产生的水蒸气从气态变为液态，使烧结断面的下层混合料水分增加，含