一、研究背景

我国是以烧结矿为高炉炉料的主要国家之一。烧结工序能耗在吨钢可比能耗中约占10％～12％， 并且在烧结工序中，烧结矿的物理热约为22kgce/t，温度在600～800℃ 之间，占烧结过程热耗的1/3以上，在冷却过程中转化为冷却废气的显热。大型冷却机小时排气量在数十万至数百万立方米以上，是钢铁企业排放的废热中最大的部分，是回收利用的重点^[1]。余热利用有两种方式：一类是动力利用，即将余热转换为电能或机械能；另一类是热利用，即利用余热来预热空气、干燥产品、供应热水或蒸汽以及供暖和制冷等^[2]。目前国内烧结冷却机余热利用一般都采用热利用方式，主要有：将废气返回到烧结料层，作为烧结助燃空气用；预热助燃空气作为点火炉的助燃风；通入二次混料机内或点火炉前预热混合料；通过余热锅炉或热管技术产生蒸汽，送入管网。从能源利用的有效和经济性角度，利用余热发电或作为动力直接拖动机械是最为有效的利用方式^[3]。

二、烧结带冷机研究

2.1烧结过程

在烧结矿生产过程中,特别是烧结矿由鼓风式带冷机冷却过程中会排出大量温度为250～380℃ 的低温烟气,其能量大约为烧结矿烧成系统热耗量的30％左右。为了显著降低烧结工序能耗,研究烧结节能技术和开发余热利用新技术逐步成为烧结系统节能降耗的重点方向^[4]。目前,利用烧结矿冷却过程的余热发电是国内钢铁行业的一项主要技术,并在济钢、鞍钢、沙钢等大中型钢铁企业中应用,使大量热源得到了有效的利用,为钢铁企业降本增效提供了有利的支撑^[5]。

粗钢生产主要工序中烧结工序的能耗仅仅逊位于高炉炼铁工序的能耗，而在烧结工序总能耗中，大量的热能变换为烧结烟气和烧结矿的显热及化学热排人大气。热平衡测试数据表明，烧结机热支出中烧结饼物理热占热收入总量的48.97％，其中冷却烧结矿的废气显热占热收入总量的28.38％、烧结机烟气显热和化学不完全燃烧热占热收入总量的23.06％。如何有效回收利用冷却废气显热和烧结烟气余热，是烧结工序节能降耗的重中之重^[6]。

2.2技术工艺

利用烧结矿在烧成以后,在带冷机上进行鼓风冷却,随着带冷机往前移动,冷却过程产生的废气温度越来越低,当冷却到带冷机3号烟囱位置时,其产生的烟气温度已经不能用来加热余热锅炉发电了。为此,在余热回收过程中实际回收的余热不多,即余热回收效率低^[7]。因此,在有限的工况范围内,最大限度的提高可收集烟气的温度和增加可收集烟气的风量,就是一个提高带式烧结冷却机的关键工艺点。由于烧结余热的利用是烧结主工艺的附属工艺,余热的回收还要在不影响主工艺的前提,因此,提高烧结烟气的温度要结合烧结工艺的调整,所采用的技术方案是: