退火爐熱能回收系統的應用與管理

孟鋼

【摘 要】 熱能的回收和利用對企業來說意義重大，文章介紹了連退爐過熱水系統的組成和原理 ，分析了過熱水系統在實際應用過程中存在的問題和優化調整措施。

【關鍵詞】 熱回收 過熱水 應用 管理

1 過熱水系統簡介

連退機組在正常生產過程中，依靠控制連退爐內的燃氣燃燒設備，對帶鋼完成加熱作業，燃氣燃燒后形成的廢氣溫度高達600℃左右，根據節能和環保的要求，對廢氣具有的熱能進行了多種方式的回收和利用，比如對預熱段循環氣體的加熱，對過熱水系統的換熱等，對企業的節能減排意義重大。熱回收系統是利用回收的廢氣熱量，通過熱交換來產生過熱水，過熱水用于清洗段的熱水漂洗和干燥等設備的加熱，熱水的產生量根據爐子的產量和爐子的使用率不同而不同，而且不可能完全滿足整條機組的熱需求，因此一些設備由過熱水回路加熱，另外一些設備由其他的方法加熱，如用蒸氣加熱的輔助加熱器將安裝在過熱水回路中。

2 過熱水系統的工作原理

過熱水系統由對流式熱交換器加熱，它位于廢氣收集管后的廢氣煙道內，它還帶有關斷和調節碟閥以及旁通煙道（帶蝶閥）。此系統設計為在水循環流量一定的情況下運行，熱回收系統由中央控制單元來控制，它根據熱水的高溫來設定點操縱煙道和旁通煙道中的關斷和控制蝶閥。廢氣溫度過高時，會摻入冷風進行降溫，此時排煙風機全部打開，以保證流量足夠。當爐子運行功率不足以給清洗段提供熱量時，尤其加熱器是當全線停車或啟動生產線的時候，輔助蒸氣加熱器將用來加熱此回路，因此加熱器的功率必須按照清洗段或其他需要熱能的設備的加熱能力總和來設計，因為正常生產時基本不需要輔助加熱或需要的輔助熱量比較小。正常狀態下，過熱水的最小工作壓力為10bar。對流式熱交換器是整個系統的核心設備，屬于氣/水換熱器，是由經過預熱段后的廢氣的再回收利用。廢氣的溫度從470℃降到150℃，而過熱水溫度從90℃上升到140℃，廢氣管路上設有測溫元件（TE），并設有顯示和報警元件（TIA），如果溫度過高，就會產生相應的溫度過高信號，并傳送給熱回收控制序列，控制由電磁閥驅動的安全筏，減小流量，如果溫度過低，增大安全閥流量。廢氣通過換熱后進入廢氣排放系統水經過換熱器后變成熱水。管路上設有兩套測溫元件，進入熱水器的管路上裝有一套轉換成信號再傳送到TIA模塊，返回管路上也有一套，把實際溫度傳送給FIC（流量控制系統和調節），FIC把實際值和和操作者制定的設定值進行比較整理，輸出信號給廢氣回路的控制擋板，通過控制廢氣流量來達到控制水溫的目的。如果廢氣管路的流量增大，則旁通管路的流量減小，反之，增大。擋板有儀表氣源驅動。

3 過熱水系統的管理

過熱水系統的實際運行效果與各單體組成設備的能力和控制精度有著密切的聯系，能否保證達到生產需要的過熱水的溫度要求，這對設備的設計、安裝調試精度及設備管理提出了更高的要求，在實際生產過程中，過熱水系統存在的常見問題有如下幾個方面：

（1）在主換熱器投入時發現過熱水的水溫過高現象。其主要原因是其前后擋板閥的自動控制不能與過熱水溫度實現同步的精確調節，控制位置誤差超過規定要求，這時需要檢查確認擋板的開啟有無卡阻發生，儀表人員還要定期對擋板進行零位調節，并保證旁通管道的暢通，所以，整個擋板裝置的動作靈敏性和控制精度是保證過熱水水溫達到標準值的前提條件。主換熱器運行過程中，輸出的過熱水的溫度與廢氣的溫度及流量有直接的關系，在設備安裝調試期間基本上就能夠確定擋板閥的開啟范圍，現場設備管理人員需要對該設備的開啟位置進行認真確認和記錄，以便于在發生過熱水溫度過高等故障時，能夠及時地找出故障點。

（2）雖然過熱水系統屬于生產線的輔助設備，但該系統應該始終保持良好的運行狀態，盡量避免故障停機的發生。在生產過程中要注意，如果主換熱器長期不投入使用，高溫以及高壓將對換熱器本體的密封性能造成破壞，嚴重影響其使用壽命。同時，主換熱器不投入使用，僅僅依靠輔助蒸氣加熱裝置，則獲得的過熱水溫度很難達到設計要求，因此，對帶鋼表面殘余脫鹽水不能進行有效烘干，影響了連續退火爐預熱段的露點。使露點溫度升高，造成不良影響。所以，過熱水系統應該納入重點設備管理之中，需要對主泵和備用泵之間定期進行切換使用，保證備用泵的使用可靠性；對換熱器定期做打壓實驗，保證該設備氣密性；對系統過濾器及時清洗，避免因水系統存在異物而造成的系統堵塞；同時旁通管路的擋板系統的可靠性也特別重要。

（3）過熱水系統的壓力波動對熱回收效率影響較大。設備檢修過程中，往往為了便于檢修，需要將系統內的水部分或全部排放，檢修結束后再進行加水，這時管道內將存有一定量的空氣，所以轉車前必須用排氣閥將系統內的空氣進行排放，以預防系統內部壓力瞬間增大，造成法蘭等聯結處泄漏發生。根據實際需要，正確設定系統安全閥的壓力值，保證系統壓力突變時能夠及時打開，同時，通過系統減壓閥的開啟，將系統內的部分水釋放到儲存罐內，來實現降壓的過程。系統內的安全閥等各類閥體需要進行定期的檢測與保養，避免發生銹蝕卡阻現象的發生，它們功能的完好是系統安全穩定運行的必要條件。

（4）由于脫鹽水的腐蝕性嚴重，在補充水之前需要對水質進行處理，在這里安裝一套水處理設備，對水質進行必要的防腐和抗氧化處理，如加注N2H4等化學試劑。該系統一般由藥劑罐、定量泵等設備組成。在檢修狀態下，系統管路需要斷開作業時，要進行必要的包扎，盡量避免管路的敞口，預防灰塵等異物的進入，并防止長時間的敞口，造成管路內壁的氧化結垢。

4 結語

隨著國家對企業環保排放標準要求的逐年提高，過熱水系統已經成為退火爐廣泛采用的重要熱回收工藝設備，它能有效運行將對企業的節能、環保工作形成長遠影響，可以實現企業節能降耗、控制運行成本等指標得到最佳的效果和收益。這也是同類企業設備管理所追求的目標。

參考文獻：

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[2]吳振順.氣壓傳動與控制[M].哈爾濱工業大學出版社，1995.endprint