鋼鐵工業(yè)是一個高耗能、高污染的產(chǎn)業(yè)，也是節(jié)能減排潛力最大的行業(yè)之一。隨著中國經(jīng)濟快速增長，資源能源消費約束明顯顯現(xiàn)，能源供求矛盾日益突出，高污染、高能耗的特點也使鋼鐵工業(yè)在防污減排、節(jié)能降耗等方面承受著一定的壓力。近年來，中國鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排工作取得較大成績，噸鋼綜合能耗、各工序能耗連年下降。但在提高二次能源回收利用水平方面還有待進一步加強。提高加熱爐的余熱利用是節(jié)能減排的一項重要舉措。目前國內(nèi)加熱爐煙氣余熱利用率較低，煙氣量大且煙溫較高，有很大節(jié)能潛力。本文就韶鋼煉軋廠加熱爐的煙氣余熱回收利用技術(shù)應(yīng)用情況進行分析介紹。

1、加熱爐概況

韶鋼煉軋廠加熱爐設(shè)計能力冷裝200 t/h，加熱爐燃料采用高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣的混合氣體，煤氣熱值約7 540 kJ/m³。設(shè)計混合煤氣用量為2.9×104 m³/h。熱裝時加熱爐尾部空氣預(yù)熱器前煙氣溫度約650 ℃～850 ℃，空氣預(yù)熱器后煙氣溫度350 ℃～450 ℃，之后通過煙囪直接排放。

1.1加熱爐參數(shù)

燃料：高焦轉(zhuǎn)混合煤氣;燃料熱值：7 540 kJ/m³;煤氣流量：冷裝29 000 m³/h;熱裝18 000 m³/h;熱裝率/熱裝溫度：40%/550 ℃;排煙溫度：350 ℃～450 ℃;煙氣量：58 000 m³/h。

1.2煙氣量及溫度

加熱爐燃料為混合煤氣(高爐煤氣+焦?fàn)t煤氣+轉(zhuǎn)爐煤氣)，混合煤氣熱值：7 540 kJ/m³，根據(jù)混合煤氣的熱值進行計算，混合煤氣的高焦比約為72:28?；旌厦簹庥嬎愠煞菀姳?。

表1 混合煤氣成份表

COH2CH4N2CO2C2H6C2H4C3H6O2

17.519.27.23816.90.20.60.050.35

過量空氣系數(shù)按1.2取值，計算煙氣成分見表2。

表2 煙氣成份表

CO2H2ON2O2

15.7%13%69.3%1.9%

按表3計算，加熱爐年平均煤氣量為20950m³/h，從而得到平均煙氣量為58 030 m³/h。根據(jù)歷史運行資料，加熱爐排煙溫度范圍為350℃～450℃，按平均煙溫按400℃。

表3 加熱爐月度煤氣量消耗表 吉焦

項目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月

混合煤氣82067 89990 82704 95877 61267 98588 98257 91010 97371 99481 92290 85438

2、技術(shù)實施

2.1基本參數(shù)

表4 加熱爐余熱鍋爐參數(shù)表

序號項 目 名 稱單 位數(shù) 量

1最大煙氣流量m³/h80 000

2平均煙氣量m³/h58 000

3煙氣溫度℃400

4、鍋爐低壓蒸汽最大蒸發(fā)量t/h12

平均蒸發(fā)量t/h8.2

進管網(wǎng)平均蒸汽量t/h6.2

額定溫度℃280

額定壓力MPa1.25

5鍋爐給水溫度℃105

6排煙溫度℃160～180

7系統(tǒng)煙氣阻力Pa≤1 500

2.2工藝流程

2.2.1煙氣系統(tǒng)

從原加熱爐汽化冷卻蒸汽過熱器后，調(diào)節(jié)擋板前的主煙道上引出DN2 400 mm的旁通煙氣管道，在此旁通煙道管上設(shè)置余熱鍋爐。余熱鍋爐進出口及主煙道均新設(shè)煙道蝶閥。余熱鍋爐正常運行時，主煙道上的煙道蝶閥關(guān)閉，余熱鍋爐前后的煙道蝶閥打開，高溫廢氣將全部流經(jīng)余熱鍋爐進行換熱實現(xiàn)余熱回收。此時通過原系統(tǒng)爐壓變送器信號變頻控制余熱鍋爐引風(fēng)機克服余熱鍋爐阻力，保證加熱爐爐壓維持在改造前的負壓值，即可確保機組安全穩(wěn)定運行。當(dāng)余熱鍋爐出現(xiàn)故障時，先打開主煙道煙道蝶閥，再關(guān)閉余熱鍋爐進出口蝶閥，使余熱回收系統(tǒng)從原煙氣系統(tǒng)中完全切除(見圖1)。

圖1 加熱爐煙氣余熱回收煙氣流程圖

2.2.2汽水系統(tǒng)

來自廠區(qū)管網(wǎng)的軟水流入軟水箱，經(jīng)加壓泵增壓后進入除氧水箱，軟水在除氧水箱中被低壓蒸汽加熱至105 ℃。除氧后的鍋爐給水經(jīng)鍋爐給水泵增壓后分別送入余熱鍋爐，在鍋爐內(nèi)經(jīng)省煤器----蒸發(fā)器----汽包----過熱器，最后接至區(qū)域低壓蒸汽管網(wǎng)。除氧器自用蒸汽取至鍋爐進管網(wǎng)前主蒸汽管道。

2.2.3循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

引風(fēng)機、給水泵和取樣冷卻器等設(shè)備冷卻需要間接循環(huán)冷卻水，循環(huán)水壓力0.7 MPa。

2.2.4排污系統(tǒng)

余熱鍋爐設(shè)置1臺定期排污擴容器，來自廠區(qū)的工業(yè)水在定期排污膨脹器內(nèi)與鍋爐排污水混合冷卻后，排至區(qū)域排水溝。

2.3設(shè)備配置

2.3.1余熱鍋爐

加熱爐余熱鍋爐采用臥式自然循環(huán)快裝鍋爐，額定蒸汽參數(shù)為1.25 MPa、280 ℃,鍋爐最大蒸發(fā)量12 t/h;鍋爐主機分鍋爐本體、省煤器兩大件，受熱面包括過熱器、蒸發(fā)器、省煤器。蒸發(fā)器采用螺旋翅片管，省煤器室外布置防雨棚。

2.3.2煙道蝶閥

余熱鍋爐煙氣進、出口管道及主煙道分別新增1個電動蝶閥。主煙道新增的蝶閥及余熱鍋爐進口處蝶閥為高溫閥門，耐溫等級≥600 ℃。

當(dāng)余熱鍋爐投運時，余熱鍋爐進出口煙道上的閥門完全開啟，主煙道上的閥門完全關(guān)閉，使高溫?zé)煔馊窟M入余熱鍋爐進行換熱。當(dāng)余熱鍋爐發(fā)生故障不能滿足換熱功能時，開啟主煙道上的閥門，再關(guān)閉余熱鍋爐煙氣進出口管道上的閥門。主煙道上的煙道蝶閥為失電失氣常開型。

2.3.3引風(fēng)機

為克服余熱鍋爐及系統(tǒng)煙氣阻力，余熱鍋爐出口設(shè)置引風(fēng)機。引風(fēng)機采用變頻控制，在正常生產(chǎn)中起到調(diào)節(jié)系統(tǒng)負壓的作用。

2.3.4軟水箱

余熱鍋爐的補水首先進入軟水箱，材料為SUS304，水箱上設(shè)進出水口、溢流口、排污口及液位控制口等接口。水箱液位顯示采用磁翻板液位計，采用電磁閥控制水箱液位。

2.4 節(jié)能措施

a) 按照規(guī)程規(guī)范及工程經(jīng)驗，合理選擇輔機備用系數(shù)，避免大馬拉小車的浪費現(xiàn)象;

b) 選用低損耗變壓器;采用節(jié)能型電燈，節(jié)約電能;

c) 廠用電380 V/220 V按區(qū)域設(shè)電源點，就近供電，以節(jié)省電纜、減少電能輸送損耗;

d) 設(shè)計中進行供水系統(tǒng)優(yōu)化計算，以節(jié)約能源，提高綜合經(jīng)濟效益。

e) 電纜選擇時考慮到敷設(shè)方式、防火等因素，按熱穩(wěn)定合理選擇電纜截面，以節(jié)省電纜、減少電能損耗。

f) 將采用的水泵、風(fēng)機等動力設(shè)備，均進行仔細的選型計算，確保設(shè)備在最佳效率點運行。設(shè)備選用節(jié)能型產(chǎn)品。

3、效益分析

本項目是一項節(jié)能減排工程，利用原來沒有利用的加熱爐高溫?zé)煔獾娘@熱通過余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽，并網(wǎng)使用。項目建成投產(chǎn)后，在現(xiàn)有工況條件下，本項目投產(chǎn)后在正常生產(chǎn)情況下節(jié)能目標(biāo)預(yù)測如表5所示，項目年節(jié)能效益420×104 元。

表5 節(jié)能計算表

分類能源介質(zhì)單位介質(zhì)單耗年度總耗量

消耗能源電kW160 105.1×104

軟水m³6.47 4.25×104

回收能源蒸汽t6.22 4.08×104

合計折標(biāo)煤t—3 990.8

4 結(jié)語

推進節(jié)能減排工作是關(guān)系中國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要舉措,做好鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排工作對推動企業(yè)技術(shù)進步、合理利用資源、保護和改善環(huán)境等起著重要作用。通過煙氣余熱回收利用技術(shù)在煉軋加熱爐上的應(yīng)用，不僅符合國家產(chǎn)業(yè)政策，減少大氣熱污染排放，還給企業(yè)帶來明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。同時降低了噸鋼綜合能耗，提高市場競爭力。