宝钢股份与东北大学通过产学研的紧密合作，协同创新，发挥高校基础研究理论创新优势与企业产线装备及工程技术优势，联合开展本项目科研攻关工作。 重点针对三大技术难题，提炼出环形断面均匀化冷却机制、约束断面温控-相变耦合与协调机制、高温形变细晶组织调控机制等三大科学问题，聚焦包括热轧无缝钢管控制冷却装备等在内的六大关键技术瓶颈，通过理论与实践相结合，率先取得“适于环形断面钢管的非对称冷却机制”等五大创新与技术突破，并最终实现理论、装备、工艺、产品的一体化创新。

钢铁行业是我国节能减排重点关注的行业，烧结厂烟气排放量占钢铁企业总排放量的一半以上，烧结烟气污染已成为制约我国钢铁行业持续协调发展的一个重要因素。然而烧结工艺以其优良的资源适应性为钢铁企业带来了显著的经济效益，它作为钢铁生产的重要原料处理环节还将长期存在。目前类似技术在处理烧结厂烟气的过程中存在装置投资大、运行费用高、效率低、副产品复杂、浪费热能等问题。 我公司自主研发的烧结烟气循环技术采用引入外部热风（冷却机三段）和切换取烟点以及优化改善核心设备等方式，合理解决了现存的问题，可以 有效减少烧结生产的外排烟气量达15-35%，大大降低烟气净化设施的处理负荷，回收烧结烟气的余热，提高烧结的热利用效率，降低燃料消耗，提高烧结矿产量。削减的烧结烟气排放量将会对行业减排、改善大气环境产生重大意义。

本产品集成力学冲击试验机、全自动冷却机、视觉定位、上料机器人、分拣收集装置及信息管理软件等系统，在人工进行批量试样的上料、组批及任务下达后，自动进行试样的降温保温、上料、冲击，完成实验后自动上传试验数据，实现冲击实验室的全自动冲击实验。

针对烧结余热回收及发电项目存在的主要问题及技术难点，依靠深厚的热能工程学理论知识及多年积累的烧结工艺与余热回收技术工程经验，本项目利用能量系统工程理论，对烧结工序烟气全余热回收集成研究，提高烟气余热回收率和系统稳定性。首次开发了烧结烟气恒温复合循环余热回收系统，提高余热回收率和系统安全稳定性；研发了烧结恒温复合循环余热锅炉，整合冷却机和烧结机两处余热资源，实现同步回收利用； 突破传统，研发冷却机随动密封组，采用随动密封原理，提高冷却机密封效果；针对烧结机烟气特点，研发了大负压自平衡启闭装置，确保生产安全。

我国炼铁系统能耗占钢铁工业总能耗高达70%，烧结工序是仅次于炼铁的第二大耗能工序，烧结工序中有50%左右的热能被烧结烟气和冷却机废气带走。进入冷却机的烧结矿温度在700~800℃，可利用的废气温度在250℃~500℃之间，可利用的余热资源巨大。然而，数据统计表明，我国烧结工序余热利用率还不足30%，与发达国家差距非常大，整个烧结工序能耗与先进国家差距也是非常大的。 对于大型烧结机数量庞大的余热资源来说，常规的冷却机外布置的余热锅炉技术，虽然已基本解决冷却机废气余热利用问题，但已投产的烧结余热发电项目中，很多发电机组面临的普遍问题是无法达到设计负荷，余热利用装置未能充分利用余热。而且，烧结余热利用大多对已建环冷机项目进行改造，工程用地非常紧张，加装的余热回收系统有诸多缺陷，如循环风机检修困难、烟风管道和余热锅炉布置难度大，而且受烧结生产情况影响，余热烟气温度波动较大，导致主蒸汽温度过低，甚至汽轮机解列，无法获得稳定的高温蒸汽，严重影响了余热利用效率和发电效能。 本专利技术的烧结冷却机废气的余热利用方法及其装置，创造性的将余热锅炉直接安装于烧结冷却机上方，使得取风口截面积增大、烟气输送管径减小，克服了现有余热利用系统稳定性差、烟气温降大、辐射热未利用的三大缺陷，从而最大程度的实现了余热资源的高效利用，余热利用率提高12%以上，循环风机能耗减少4%以上，占地面积减少35%，大大节约了工程投资。

针对现有烧结工序烟气余热回收技术：烟气余热回收利用率低和稳定性差等问题，研发烧结恒温复合循环烧结烟气余热回收装置对目前充分回收利用烧结工序烟气高、中、低温余热，实现能源梯级合理利用，提高余热回收指标和系统稳定性、保证蒸汽品质，具有重要意义，同时对减少企业占地、简化系统、降低投资、减轻劳动强度也很有意义，是十分必要的。 烧结恒温复合循环余热回收装置较传统冷却机余热回收装置相比，主要优势在于最大限度的回收了烧结工序烟气余热，平均每吨烧结矿产生的烟气余热回收可发电22~26kWh，折合吨钢综合能耗可降低约9~10千克标准煤，CO2减排22kg，从而促进钢铁企业实现节能降耗目标。该指标优于国内现有冷却机烧结余热回收发电技术（每吨烧结矿10~20kWh，折合降低约4~8千克标准煤）。显著的降低烧结能耗，促进国家倡导的低碳经济，具有广泛的应用前景。

（1）烧结余热回收利用技术 烧结余热回收大致分为四大类：A)冷却机余热回收系统；B)冷却机+烧结烟气回收系统；C)冷却机+烧结机气体循环余热回收系统；D)新型机冷式烧结机余热回收系统。其中A类只能回收冷却机排出气体的49％；烧结机余热回收系统是从烧结机尾部的高温废气中回收热量，通过余热锅炉出口的蒸汽温度大约为200℃；烧结气体循环余热回收系统是将烧结段和烧结矿冷却后的高温废气引入锅炉，余热锅炉所排出的气体再送入烧结料层，由于循环气体送入烧结，大约可回收输入总热量的23％，从而降低了焦粉消耗。 （2）梯级取热进行烧结余热回收 根据实践，余热回收可采用梯级取热方式，即将环冷机余热不同的温区分为高、中、低三个回收段，根据不同温区余热品质和热工特性，分别采取不同的技术手段加以分区回收。采用梯级取热方法能将70％以上的余热废气量和近80％的可用余能加以有效地回收利用，可大量节约能源消耗，提高产品质量和降低生产成本。 （3）热管式余热回收技术 热管作为一种高效的传热元件与传统换热器相比，有传热效率高、阻力损失小、结构简单等优点。烧结生产中余热属中、低品位余热，利用热管式余热回收装置可以使回收效率大大提高，它是中温(300℃左右)气-气热交换最理想的换热装置。

该技术采用双压余热锅炉的循环风机在冷气机台车底部形成4500Pa的风压，可替代部分冷却鼓风机；二次加热装置采用不锈钢制造，能耐受500℃的热风和料矿的辐射烘烤；双压工艺可分别生产2.06Mpa和0.5Mpa的过热蒸汽，方便汽轮机的发电和厂内生产自用；主要受热面可5年免维护。 作为换热组件的热管耐高温可达到450℃，长期工作可承受400℃的温度；热管换热器的寿命在3年以上，可将烟气温度有效降低到200℃左右，对烧结主抽引风机影响较小。 热管换热器所生产的余热蒸汽的压力可达到2.06MPa。过热蒸汽温度可达到约340℃。余热蒸汽有效产量可达到每百吨成品矿生产5吨蒸汽。