燒結(jié)礦料成品顯熱主要通過余熱鍋爐回收，目前熱管技術(shù)主要應(yīng)用在冷卻機(jī)的排氣顯熱回收上。燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)時(shí)，熱燒結(jié)礦從燒結(jié)機(jī)的尾部落下經(jīng)破碎后，通過振動篩分經(jīng)溜槽落到冷卻機(jī)傳送帶上，在溜槽部分熱礦料溫度可達(dá)700～800℃，此時(shí)以輻射形式向外散熱為主，落到冷卻帶上后料溫仍在600℃以上。一般在燒結(jié)冷卻機(jī)下布置有數(shù)臺冷卻風(fēng)機(jī)，通過軸流風(fēng)機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)，使冷卻風(fēng)強(qiáng)制穿過料礦層，經(jīng)料礦加熱后，在第一風(fēng)罩內(nèi)冷卻風(fēng)溫提高到350～400℃，在第二風(fēng)罩內(nèi)冷卻風(fēng)溫提高到250～300℃，這兩個(gè)風(fēng)罩內(nèi)的冷卻風(fēng)都可以利用其余熱。

    燒結(jié)冷卻機(jī)余熱回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

雖然各個(gè)冶金企業(yè)的燒結(jié)冷卻機(jī)的型號、規(guī)格、工藝參數(shù)以及余熱資源都不完全相同，但余熱回收系統(tǒng)的原理基本都是一致的。

現(xiàn)以某鋼廠2×110ｍ2燒結(jié)冷卻機(jī)為例，簡介余熱回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

該系統(tǒng)由兩套完全相同的裝置組成，每套都由熱管蒸氣發(fā)生器、水預(yù)熱器、外連管路和控制儀表等組成，兩套裝置共用一個(gè)氣包，并且互相獨(dú)立。

    1　系統(tǒng)主要功能

    工業(yè)自來水經(jīng)水處理軟化后進(jìn)熱力除氧器除氧(水質(zhì)指標(biāo)按照一般鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn))，由除氧水泵輸入熱管水預(yù)熱器；經(jīng)過預(yù)熱后進(jìn)入氣包，水通過下降管進(jìn)入熱管蒸氣發(fā)生器，水吸收熱量變成蒸氣，蒸氣再經(jīng)上升管進(jìn)入氣包，在氣包里進(jìn)行水氣分離，形成0.8ＭＰａ的飽和蒸氣，飽和蒸氣經(jīng)過過熱器過熱，溫度達(dá)到200℃以上，最后再送至蒸氣總管或用戶。

    2　主要熱管設(shè)備的性能

    1）　蒸氣發(fā)生器的性能參數(shù)(表1)

蒸氣發(fā)生器的原理為：熱流體的熱量由熱管傳給水套管內(nèi)的水(水由下降管輸入)，并使其氣化，所產(chǎn)氣、水混合物經(jīng)蒸氣上升管到達(dá)氣包，經(jīng)集中分離以后再經(jīng)蒸氣主控閥輸出。這樣由于熱管不斷將熱量輸入水套管內(nèi)的水，并通過外部氣———水管道的上升及下降完成基本的氣———水循環(huán)，達(dá)到將熱流體降溫，并轉(zhuǎn)化為蒸汽的目的。

表1　蒸汽發(fā)生器的性能參數(shù)(單套)

    2）　水預(yù)熱器的性能參數(shù)(表2)

    水預(yù)熱器的原理為：熱流體的熱量由翅片熱管傳給管內(nèi)的水，水吸收熱量，使熱流體降溫，達(dá)到預(yù)期的效果。

    表2　水預(yù)熱器的性能參數(shù)(單套)

    熱管設(shè)備結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

熱管蒸氣發(fā)生器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：熱管管徑42ｍｍ，管長5400ｍｍ，翅片高度20ｍｍ，管束布置成叉排，管子橫向間距100ｍｍ，管子縱向間距150ｍｍ，熱管束傾斜布置；夾套管的管徑76ｍｍ，熱管排數(shù)為12排。水預(yù)熱器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：熱管管徑42ｍｍ，管長3400ｍｍ，翅片高度19ｍｍ，管束布置成順排，管子橫向間距100ｍｍ，管子縱向間距160ｍｍ，翅片管水平布置，翅片管排數(shù)為5排，水流在管內(nèi)折流次數(shù)為4次。

    熱管設(shè)備的主要特點(diǎn)

    (1)傳熱系數(shù)高。廢氣和水及水蒸氣的換熱均在熱管的外表面進(jìn)行，而且廢氣熱管外側(cè)為翅片，這樣換熱面積增大，傳熱得到強(qiáng)化，因而使換熱系數(shù)得到了很大的提高；

    (2)防積灰、堵灰、抗腐蝕能力強(qiáng)。通過調(diào)節(jié)熱管冷熱段受熱表面的比例，可以調(diào)節(jié)管壁溫度，使之高于煙氣露點(diǎn)溫度或最大腐蝕區(qū)。由于管壁溫度始終高于煙氣露點(diǎn)溫度，附著熱管外表面的積灰呈干燥疏松狀態(tài)，積灰就容易脫落，一般煙氣的流速設(shè)為8～12ｍ/ｓ，既可以避免堵灰，又能使熱管磨損大大降低；

    (3)冷熱流體完全隔開，有效防止水汽系統(tǒng)的泄漏。在運(yùn)行時(shí)，由于廢氣的大量沖刷，即使管子受到一定的損壞，也不會造成冷側(cè)的氣水泄漏到熱側(cè)，確保了風(fēng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，這也是該類設(shè)備有別于一般煙道中設(shè)備的最大特點(diǎn)；

    (4)阻力損失小，可以適用于老機(jī)組的改造。一般情況下，增加了余熱回收設(shè)備，熱廢氣的阻力增加在250Ｐａ左右，這樣低的阻力損失，可以不對原熱風(fēng)系統(tǒng)做多大調(diào)整，僅需在風(fēng)罩處布置余熱設(shè)備即可，有利于冶金企業(yè)已有燒結(jié)機(jī)組的改造；

    (5)單根或多根熱管的損壞不影響設(shè)備整體使用。由于露點(diǎn)腐蝕或其他原因造成熱管損壞，但這不影響整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行和系統(tǒng)的安全，只是隨著熱管的損壞，換熱器的換熱面積減少，余熱回收的效率降低。

通過多年的設(shè)計(jì)和冶金企業(yè)的實(shí)際運(yùn)行，證明采用熱管技術(shù)回收燒結(jié)冷卻機(jī)的余熱是確實(shí)可行的，且回收的效果很明顯。這不僅節(jié)省了能源，也為企業(yè)增加了經(jīng)濟(jì)效益，這種技術(shù)不僅在冶金企業(yè)得到了應(yīng)用，而且在化工、石化等行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。