1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1.1 前言

目前我国的有着非常丰富余热资源，它存在于各行各业的生产过程之中，尤其是在冶金工业，建材工业，化工工业，机械工业，轻工和食品工业等存在着非常庞大的余热资源，被认为是继煤，石油，天然气，水力之后的第五大常规能源，可利用的资源非常充足。

在我国能源消耗的结构中，工业生产是领头行业，占全国能源消耗的70％左右。而相较于日本的50%，德英法等国家的35%以下，美国的27.5%我国能源消耗的结构是不完善的。我国工业生产能源消耗如此之大的原因，除了结构本身，还有我国生产工业发展较为落后，综合能源利用率低，余热回收装置设备不完善或过于陈旧，热效率低等。 在工业生产中,烧结机的能耗仅次于炼制钢铁,约占全国钢铁产业的10%-20%。我国在烧结工艺上的能耗相较于发达国家还是有很大差距的，因此,在烧结节能的发展前景还是很大的。

1.2 工艺简介

目前,有四种形式的方法用于烧结机余热的回收:①直接利用余热锅炉所产生蒸汽或者直接提供热水;②将冷却机所排的废气直接用于空气的预热或者是直接点燃空气;③把余热转化成电力变化利用④将烧结机或冷却机排气直接用于混合料的预热。

一般余热回收装置大致可分为四类[5]:①冷却机系统回收装置;②冷却机 烧结机系统回收装置;③冷却机 烧结机气体循环系统回收装置;④新型机冷式烧结机系统回收装置。

冷却机系统回收装置大约可以回收50%从冷却机所排除的气体。烧结机系统回收装置是从系统末端的高温废气中回收热能,以此来提高余热锅炉出口蒸汽的温度。烧结气体循环系统回收装置是将系统冷却后的高温废气引入锅炉之中，再有锅炉送至烧结室，烧结混合料。这样的循环使用不进减少了焦粉的使用，还回收了小部分本来浪费了的热能，提高了工艺跟经济性。而将上述三种系统联合使用，即是新型机冷式烧结机系统回收装置。

1.2.1烧结机余热回收装置的工作原理

系统主要包括：烧结过程、环冷部分、余热锅炉部分、汽轮机部分。

烧结机早烧结过程中产生大量烟气;烟气经抽风机抽出，进入环冷部分,降低烧结矿的温度；经过余热锅炉通过热交换，将热能传递给汽轮机；高温高压的蒸汽经过汽轮机时，内能转化为电能，完成一部分的余热回收。

烧结机余热回收发电装置利用循环风机出口风通乳环冷机中与烧结矿直接换热，冷风冷却烧结矿并吸收热能进入沉降室除尘，再通过余热锅炉换热后进入循环风机，将烟气带入的热能传递给汽轮机，换热过后的烟气被引至循环风机，再进入环冷机，完成一个循环。而在锅炉完成换热后的热能，经过汽轮机转化为电能，重新利用。

在整个烧结过程中主要被回收的热能是烧结热气与冷却机废气，烧结热气的温度平均在150℃，烧结机尾气温度可以达到300-400℃，冷却机废气温度有100-450℃，其热量的比值占总值的50%，这些热源具有如下的特点。

1.2.2.1　烧结机余热热源品质整体较低

在烧结机的生产过程中，只有两端部为高温段，低温废气占大部分废气量，跟随者烧结矿的冷却过程，废气温服逐渐下降，从450℃的高温直降至150℃以下的低温，根据济钢的测量数据记载，整个烧结过程的高温废气占整个废气量的1/3-2/5，而低温废气占据了废气量的2/3。所以，从总量上来看，整个烧结机回收的废热品质较低。

1.2.2.2废气温度波动大

烧结过程中，随着烟气的移动，废气的温度也不等同。烧结时烟气温度高，而过冷时，烟气温度就明显下降。根据岑量结果表示，整个烧结过程的烟气最高温度可以达到500℃以上，最低时可以在280℃左右。如此大范围的温度波动，在工业生产中造成了很大的困难，这也是工业上重点解决的问题。

1.2.2.3　热源的连续性不稳定

在烧结过程中，余热主要来自于烧结矿所携带的热能，只有整个过程连续不断的进行，余热回收装置才能产生连续的电源。而由于各种原因，烧结过程中设备不可避免的会出现停车，这样会导致烧结烟气的温度改变，，烧结矿物的流失，从而导致余热热源的连续性不稳定。

1.3 烧结余热回收研究发展现状

1.3.1 国外研究现状与趋势

纵观烧结机余热回收装置的发展历程，余热回收装置与技术应用大致可以分为节约能源技术与环境保护技术。20世纪80年代初，烧结机余热回收装置技术才刚刚被各个发达国家重点着手发展德国蒂森钢铁公司施韦尔根钢厂、前苏联马凯耶夫钢铁厂根据不同的方式，首先改善了烧结机的余热回收，并且减少了初始能源的利用。随着能源的紧张与环境负载的双重压力，20 世纪末和本世纪初，各个国家开始大力发展能源回收与环境保护结合的余热回收装置与技术。荷兰Hoogovens Ijmuiden公司、奥地利Voes-Stahl烧结厂在这个方面骑着领头的作用。经过40余年的发展，国外烧结余热回收与利用已经取得了明显的进步。

1.3.2 国内发展现状与趋势

相较于国外烧结工艺的发展，我国与之存在着较大的差距。在20世纪末，我国的烧结工艺才开始步入正轨，对于烧结工艺的研究也仅仅是初窥门径。我国先后开展烧结余热资源回收与利用的研究工作、废气循环利用技术、节能与环境保护技术等等。21世纪初，我国就开始自主研发烧结机余热蒸汽回收系统，在烧结工艺上，也算是追上了发达国家。纵观我国的烧结工艺，不管是能源的重复利用或是环境的保护技术，这些我国都有着不小的发展空间。

1.4.结语

烧结机的余热回收是冶金工业减少能耗，提高效益的有效方法，同时它也实现了冶金工业的经济循环。我国当前的冶金工业能耗高、污染大，想要有更好的发展，无疑就要解决这个问题，并且在一次能源日益稀缺的今天，在烧结工作中，使用余热回收装置，对于国家将来的发展，对于企业未来的进步都有着不可小觑的影响。

热管式余热锅炉结构紧凑，传热过程得到强化是其特点之一热管式余热锅炉的特点之一。而其增加传热的方式有：增加传热面积、增大传热系数、增加传热温差。但是使用热管会使整个工艺流程的使用寿命缩短，并且一般热管的质量并不是很适合余热回收装置，这样导致整个系统的操作弹性会很小。

翅片式余热锅炉与热管式余热锅炉的传热方式都是通过管壁进行传热，而翅片管余热锅炉中有数个联结箱，且每一个箱体都有汽包单独进出从而形成了一个个简单的自然循环回路，这样的自然回路使得水循环稳定可靠，比较安全，减小了热偏差，降低了设备重量。根据调查报告显示在烧结机正常工作的前提下，第一段废气温度在300-400℃，而在二次烧结的是，废气温度就会达到500-600℃，这样回到是温度波动非常大。而翅片式热管就可以很好的解决这个问题，改变翅片的节距，大小可以改变烟气阻力，跟受热问题，这样就可以很好的避免爆管现象。

所以本次设计选择翅片管式余热回收装置，它的温度适应性好，在温度波动较大的时候不必担心故障发生，可操作弹性大。

参考文献

[1]赵欣新，周屈兰，谭厚章，惠世恩，.余热锅炉研究与设计[M].中国标准出版社.2010,(9)

[2]李红梅,. 翅片管余热锅炉设计[D]. 南京理工大学硕士毕业论文,2001,(10).[3]赵 桐,. 翅片管余热锅炉设计 [J]. 中国科技期刊数据库 ,2016,(1).[4]金盈利，王建志 ,. 烧结机多通道余热锅炉烟气流场优化研究 [D]. 中国舰船研究院硕士学位论文 ,2014,(6).

[5]刘红飞 ，刘延征 .，董清平 ，韩兆林. 余热锅炉的优化控制分析[J]. 山东电力技术,2007,(3).[6] 汪丽娟，刘瑞.武钢 3#215;450m2烧结环冷低温烟气余热的开发应用[C]. 烧结工序节能减 排技术研讨会文集, 2009,38-40.[7] T.M.I. Mahlia, M.Z.Abdulmuin, T.M.1. Alamsyah, et al. Dynamic Modeling and Simulation of a PalmWastes Boiler [J]. 2003, 28(8): 1235-1256.

[8] Tadashi Konishi, Susumu Akagi, Hironori Kikugawa. Flow Visualization of Waste-Heat Boiler Using 1/20 Scale Model and Numerical Simulation [J]. Springer Scienceamp;Business Media, 2008: 343-355.

[9] 洪荣华，屠传经.热管式余热锅炉的设计与应用[J] .能源工程,1990/09

[10] 项建伟 . 余热锅炉过热器鳍片管变形分析 .锅炉技术.2015/11(46)

[11] ]Zhe j i a ng El e ct r i c Power Zhenhai Chi na Ser vi c e Manual [R]． John Brown Engi neeri ng，1997，5(1)：1187

[12] 陶璐，赵伶玲，赵长遂，.余热锅炉入口烟道结构优化设计[J].锅炉技术.2015/07

[13] 谢泽民.宝钢1、3号烧结机设置余热回收装置. 钢铁.2003/11

[14]]VALDESM，RAPINJI.Optimization of Heat Recovery Steam Generat or sfor Combined Cycle Gas Tunbine PowerPlants[J ].Applied Thermal Engineering，2001，21;1149#8212;1159

[15] 杨兴聪，李建军，郭奠球. 国外烧结余热回收利用现状[J]. 烧结球团 , 1996,(05)

[16] 陈永国,郭森魁,王华. 钢铁企业烧结厂余热资源的回收利用.能源研究与利用.2001(5).

[17] 孙幼娟,译.钢铁工业的固体显热回收.国外钢铁节能新技术,64～ 81.

[18] 严建明,朱挺声.新型热管技术在烧结机环冷余热回收上的应用[J]

.江西能源.2003（2）.

[19] 陈先专,文学华.2号烧结机余热回收装置投产.宝钢技术.1992(05).

[20]金德刚，程国彪. 安钢烧结厂的余热利用.资源节约和综合利用.1997/12(4).

[21] 王常秋，刘云，方会斌，贺勇，金萍，曹阳.翅片管式余热锅炉在东烧360 m2烧结机上的应用.烧结球团， 2002/11：27-（06）

[22]王维兴,科学评价中国钢铁工业能耗现状与国内外对标, 四川冶金,2009/8；31#8212;（04）

[23]徐国群,烧结余热回收利用现状与发展[J],钢铁世界，2009（05）

[24]Iron and Steel Intern.1981,54,№ 1,48.

[25] Shah M.E. Haque , M.G. Rasul , A.V. Deev , M.M.K. Khan,Flow simulation in an electrostatic precipitator of a thermal power plant [J].Applied Thermal Engineering 29 (2009) 2037#8211;2042

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.1本课题解决的问题

烧结机的余热回收问题。

2.2拟采用的解决方法