1设备开发的目的、意义

　　烧结过程余热资源主要由两部分组成，一部分是来自于烧结机尾部、温度约为550-700℃烧结矿所携带的显热，这部分显热约占烧结过程余热资源总量的70%;另一部分来自于烧结机主排烟管道的烧结烟气显热，这部分约占余热资源总量的30%。比较而言，两种余热资源中，烧结矿显热数量较大，品质较高;而烧结烟气显热数量较小，品质较低(烧结烟气平均温度为150-200℃)，且成分比较复杂。因此，烧结矿显热的高效回收与利用是整个烧结余热回收与利用的重点。

　　目前，国内外大中型烧结机烧结矿冷却工艺大多采用带式冷却机或环形冷却机冷却。而国内的小型烧结机和部分中型烧结机还采用平烧生产烧结矿，少有烧结矿的高效余热回收设施。带式冷却机系统，漏风率达到30%-60%，冷却风量大，热交换方式为叉流换热，热废气品质低，且污染环境，国内吨烧结矿发电量为6-15kWh。环形冷却机系统，漏风率高达40%-50%，同样冷却风量大，热交换方式为叉流换热，仅能将温度较高的热废气进行回收，这一部分占烧结矿显热的40.29%，其余59.71%尚未回收，余热资源回收率较低，国内吨矿发电量约为8-18kWh。平烧生产工艺是将烧结矿的烧结过程和冷却过程在一台平式烧结设备上完成，因此产量和生产效率低，由于受设备结构和工艺要求限制，没有对烧结矿余热进行回收，热效率低。总之，由于设计之初没有特别考虑余热回收及设备结构的原因，导致目前的冷却机结构和操作参数很难适应烧结矿显热的高效回收与利用要求。

　　如何从改变传统工艺的角度，寻找一种既能冷却烧结矿、同时兼顾余热回收的不漏风、高效烧结矿冷却工艺装备，从根本上解决现有工艺装备存在的问题，是该领域的技术发展趋势。

　　基于此，北京中冶设备研究设计总院有限公司借鉴干法熄焦(CDQ)中干熄炉、直接还原铁竖炉、高炉、石灰窑的结构形式，独立进行了竖式逆流烧结余热回收工艺和设备开发，并申请了烧结矿竖式逆流余热回收装置、固体料流控制方法、自动加揭盖保温上料小车等专利。

　　同传统的冷却机余热回收系统相比，竖式逆流换热技术实现了烧结余热热风全部的高效回收利用，克服了传统冷却机漏风高，只回收温度较高的烧结余热资源等缺点，改变了冷却机仅限于烧结矿冷却而不能高效回收显热的局面，大大提高了携带烧结矿显热的热空气品质，克服了传统冷却机生产蒸汽品质较低且流量不稳定的弊端。该技术同成熟的循环烧结工艺技术相结合，可进一步提高余热回收的效率。

　　2工艺流程

　　2.1技术路线

　　竖式逆流换热系统的工艺流程和设备示意如图1、图2所示。

　　3.3设备特点及优势

　　1)带自动加揭盖功能的上料小车结构简单巧妙，制造、安装便利，可以使物料在运输过程中减少热量损失，达到保温效果，同时也减少了物料在运输过程中的粉尘污染，保温降尘一举两得，可广泛用于各行业物料上料系统。

　　2)顶部入料仓及多管下料装置，其特征在于顶部入料仓分两部分组成，上半部分是储料仓，下半部分是按圆周均匀分布的多个下料管道;上半部分储料仓起缓冲储存作用，下半部分多点供料可使竖式逆流换热装置本体内物料均匀分布。

　　3)上部分料器装置，安装于竖式逆流换热装置本体中上部，减缓中间下料速度，促使同一平面物料下料均匀。

　　4)冷却风再分布装置，安装于竖式逆流换热装置本体中下部(沿内壁环形风道);使边缘气流强行向炉体中间部位引导，减缓边缘效应。

　　5)中心布风器、十字梁及环形布风管装置，冷却空气由环形布风管吹入中心布风器;再由中心布风器吹入竖式逆流换热装置本体;冷却空气对烧结矿进行冷却。6)出料装置，竖式逆流换热装置本体设有多个出料口，其中中心位置设置一个下料口，其余下料口沿圆周均匀分布在炉体边部。每个下料口均设有独立的振动给料机，可以独立控制每个下料口的下料速度，有助于调节物料，使之均匀下料。7)下部接料仓装置，下部接料仓接受多个下料点及中间料流的下料，将料均匀送到出料皮带。

　　4结束语

　　生产1t烧结矿所携带的余热资源约为0.94-1.02GJ，烧结矿显热约占烧结过程余热资源总量70%，即0.658-0.714GJ，若烧结矿显热全部回收发电，吨矿发电量为54.8-59.5kWh。由于目前烧结矿余热利用技术的限制，实际行业平均吨烧结矿发电量为8-18kWh，烧结余热平均发电效率为24%。如果采用本课题所研究的竖式逆流烧结余热回收装置进行余热回收，根据烧结机的不同情况，吨烧结矿发电量不低于25-35kWh。

　　目前，我国拥有1200台以上的烧结机，2015年我国烧结矿产量约8.99亿吨。若采用本课题所研究的竖式逆流烧结余热回收装置进行余热回收，与传统技术相比每吨烧结矿多发电17kWh，按每度电0.6元计算，每吨烧结矿余热回收新增效益10.2元/吨，全年新增发电收入约为92亿元。如果考虑到目前国内仍然存在着占烧结总面积34%以上的90m2以下的中小型烧结机，未能采用高效回收烧结矿余热，因此该竖式逆流烧结余热回收装置的市场推广效益将更加显著。

　　竖式逆流余热回收装置是一种基本没有化学反应的高效逆流余热回收装置，根据烧结矿物料的特点设计，解决了固体物料的实际高效换热问题，也可应用到块状钢渣余热回收、红热铁合金铸块、渣量很大的镍铁冶炼渣等领域的高效余热回收，有较强的通用性，因此竖式逆流烧结余热回收装置潜在的推广技术领域和市场会更大。

　　综上所述，竖式逆流烧结余热回收工艺和装置具有广阔的市场推广前景，经济效益非常显著。在目前钢铁行业进入产能严重过剩、利润降低、节能减排压力增大的新常态下，这项技术的研发成功对钢铁企业降低生产成本，走出困境具有重要的意义。