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加热炉在不同余热回收方式下节能效果分析(附

  北极星环保网讯:本文通过对轧钢加热炉烟气回收技术中换热式技术、蓄热式技术以及余热锅炉技术的发展历程回顾,以及三项余热回收技术在鞍钢轧钢加热炉领域的应用实际,综合分析轧钢加热炉采用不同余热回收方式所取得的节能效果,同时通过三种回收方式的投资、效益分析,得出不同余热回收方式在轧钢加热炉系统中的的使用条件,为加热炉节能减排提供参考依据。

  轧钢加热炉是轧钢生产工序的能源消耗大户,占整个轧钢工序消耗的80%,高温烟气带走的热量占加热炉供热负荷的20~50%。如何最大限度地高效回收并利用好这部分余热资源,是工业炉节能降耗的关键技术之一。加热炉的节能方式大体分为两部分,其一为提高加热炉的效率,通过提高坯料带出热量、降低炉膛温度等方式降低煤气的负荷;其二为提高烟气的余热回收量,通过降低加热炉排烟损失的方式减少加热炉的热损失,进而降低燃料的消耗。

  现有加热炉烟气余热的主要方式有三种,其一为换热式技术,其二是蓄热式技术,其三是基于换热式技术之上的余热锅炉技术,三种方式各有利弊。本文通过某大型钢铁企业在三种余热回收方式上的尝试,研究轧钢加热炉采用不同余热回收方式取得的效果,为加热炉的节能减排提供参考依据。

  换热式技术为最早出现的加热炉烟气余热利用技术,70 年代我国锻造加热炉采用整体针状、块状对流换热器;80 年代初期在火焰炉上采用管式换热器,同时对辐射换热器开展深度研究,并在80年代末期开展喷流换热器的研究。1984 年鞍钢在9 号热风炉率先应用了大型热管换热器。近年为提高换热器的效率,螺旋扁管换热器、板式换热器等高效率换热器逐渐应用于余热回收领域。

  蓄热式技术通过蓄热体将烟气中的余热直接回用到炉内,将空、煤气预热温度提高到900℃以上,降低加热炉的单耗。国外从18 世纪开始采用蓄热式余热回收技术,包括高炉热风炉、初轧均热炉等;到20 世纪80 年代,英国两家公司协同完成了世界上第一座陶瓷小球蓄热式加热炉;20 世纪90 年代,日本工业炉株式会社完成了世界上第一座蜂窝状蓄热体加热炉改造;国内从1997 年开始,北岛工业炉公司首次在国内完成了高炉煤气、空气双蓄热(内置式)加热炉改造;2000 年北京神雾公司率先引进、开发了蜂窝体蓄热式加热炉。之后,新一代蓄热式加热炉在我国众多中、小型钢厂普遍推广,生产能力由小到大,加热品种由单一到多样。

  采用余热锅炉技术将加热炉的烟气余热通过余热锅炉转化为可用蒸汽,可以有效降低加热炉排烟温度,实现节能的目标。

  60 年代之前,我国只有少数大型工业企业在建设中引进了余热锅炉,鞍钢在“一五”期间,进口了前苏联的KY。70 年代至80 年代是我国余热锅炉快速发展时期。在有色冶金、钢铁、建材、轻工、石油化工等行业相继出现了我国自行开发的余热锅炉产品。1988 年至今,我国余热锅炉的发展进入了一个新阶段,新产品开发速度减缓,产品开发的技术难度提高、领域拓宽。国内自行开发了干熄焦余热锅炉、燃气一蒸汽联合循环余热锅炉、城市生活垃圾焚烧锅炉等,掌握了制作工艺要求较高的产品,如大型炼钢转炉余热锅炉部件等的制作技术。

  加热炉的余热锅炉技术作为该项技术的分支,在60 年代就有应用,但随着换热器技术的逐渐成熟,该技术被取代,现有余热锅炉技术指在换热器后进一步回收烟气余热的二次回收技术。

  鞍钢作为大型联合钢铁企业,具有从选矿到冷轧工艺的全部生产流程,因此具备齐备的能源动力条件,有独立的高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气系统,同时具备高、焦混合煤气及高、焦、转炉煤气混合加压系统。其中50%的高炉煤气被高炉自用,用于热风炉燃烧,5~10%的高炉煤气供给CCPP发电机组,其余高炉煤气进入混合煤气系统用于燃烧。焦炉煤气全部用于混合燃烧。转炉煤气少量用于耐火生产工艺,大部分用于混合燃烧。因此混合煤气的燃烧是鞍钢供热生产的主流。

  鞍钢现有多条轧钢生产线,具有大型步进式加热炉20 余台,其中绝大部分采用加压混合煤气为燃料,采用常规加热方式,即均热段+加热段+预热段的燃烧方式,余热利用采用空、煤气双预热方式回收烟气热量。常规换热器的热效率在30%左右,空气换热器温度效率不高于50%。

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