采用热管技术回收烧结冷却机的余热

烧结矿料成品显热主要通过余热锅炉回收，目前热管技术主要应用在冷却机的排气显热回收上。烧结机生产时，热烧结矿从烧结机的尾部落下经破碎后，通过振动筛分经溜槽落到冷却机传送带上，在溜槽部分热矿料温度可达700～800℃，此时以辐射形式向外散热为主，落到冷却带上后料温仍在600℃以上。一般在烧结冷却机下布置有数台冷却风机，通过轴流风机或鼓风机，使冷却风强制穿过料矿层，经料矿加热后，在第一风罩内冷却风温提高到350～400℃，在第二风罩内冷却风温提高到250～300℃，这两个风罩内的冷却风都可以利用其余热。

    烧结冷却机余热回收系统的设计

虽然各个冶金企业的烧结冷却机的型号、规格、工艺参数以及余热资源都不完全相同，但余热回收系统的原理基本都是一致的。

现以某钢厂2×110ｍ2烧结冷却机为例，简介余热回收系统的设计。

该系统由两套完全相同的装置组成，每套都由热管蒸气发生器、水预热器、外连管路和控制仪表等组成，两套装置共用一个气包，并且互相独立。

    1　系统主要功能

    工业自来水经水处理软化后进热力除氧器除氧(水质指标按照一般锅炉水质标准)，由除氧水泵输入热管水预热器；经过预热后进入气包，水通过下降管进入热管蒸气发生器，水吸收热量变成蒸气，蒸气再经上升管进入气包，在气包里进行水气分离，形成0.8ＭＰａ的饱和蒸气，饱和蒸气经过过热器过热，温度达到200℃以上，最后再送至蒸气总管或用户。

    2　主要热管设备的性能

    1）　蒸气发生器的性能参数(表1)

蒸气发生器的原理为：热流体的热量由热管传给水套管内的水(水由下降管输入)，并使其气化，所产气、水混合物经蒸气上升管到达气包，经集中分离以后再经蒸气主控阀输出。这样由于热管不断将热量输入水套管内的水，并通过外部气———水管道的上升及下降完成基本的气———水循环，达到将热流体降温，并转化为蒸汽的目的。

表1　蒸汽发生器的性能参数(单套)

    2）　水预热器的性能参数(表2)

    水预热器的原理为：热流体的热量由翅片热管传给管内的水，水吸收热量，使热流体降温，达到预期的效果。

    表2　水预热器的性能参数(单套)

    热管设备结构的设计

热管蒸气发生器主要结构参数如下：热管管径42ｍｍ，管长5400ｍｍ，翅片高度20ｍｍ，管束布置成叉排，管子横向间距100ｍｍ，管子纵向间距150ｍｍ，热管束倾斜布置；夹套管的管径76ｍｍ，热管排数为12排。水预热器主要结构参数如下：热管管径42ｍｍ，管长3400ｍｍ，翅片高度19ｍｍ，管束布置成顺排，管子横向间距100ｍｍ，管子纵向间距160ｍｍ，翅片管水平布置，翅片管排数为5排，水流在管内折流次数为4次。

    热管设备的主要特点

    (1)传热系数高。废气和水及水蒸气的换热均在热管的外表面进行，而且废气热管外侧为翅片，这样换热面积增大，传热得到强化，因而使换热系数得到了很大的提高；

    (2)防积灰、堵灰、抗腐蚀能力强。通过调节热管冷热段受热表面的比例，可以调节管壁温度，使之高于烟气露点温度或最大腐蚀区。由于管壁温度始终高于烟气露点温度，附着热管外表面的积灰呈干燥疏松状态，积灰就容易脱落，一般烟气的流速设为8～12ｍ/ｓ，既可以避免堵灰，又能使热管磨损大大降低；

    (3)冷热流体完全隔开，有效防止水汽系统的泄漏。在运行时，由于废气的大量冲刷，即使管子受到一定的损坏，也不会造成冷侧的气水泄漏到热侧，确保了风系统的安全运行，这也是该类设备有别于一般烟道中设备的最大特点；

    (4)阻力损失小，可以适用于老机组的改造。一般情况下，增加了余热回收设备，热废气的阻力增加在250Ｐａ左右，这样低的阻力损失，可以不对原热风系统做多大调整，仅需在风罩处布置余热设备即可，有利于冶金企业已有烧结机组的改造；

    (5)单根或多根热管的损坏不影响设备整体使用。由于露点腐蚀或其他原因造成热管损坏，但这不影响整个设备的运行和系统的安全，只是随着热管的损坏，换热器的换热面积减少，余热回收的效率降低。

通过多年的设计和冶金企业的实际运行，证明采用热管技术回收烧结冷却机的余热是确实可行的，且回收的效果很明显。这不仅节省了能源，也为企业增加了经济效益，这种技术不仅在冶金企业得到了应用，而且在化工、石化等行业中具有广阔的应用前景。