冷軋薄板連續(xù)退火爐余熱回收技術(shù)與節(jié)能量計(jì)算

朱 紅

（天津市節(jié)能中心 天津 300051）

冷軋薄板鍍鋅連續(xù)退火爐一般分為二段。一段為加熱段，安裝有輻射管燒嘴，將天然氣（或混合煤氣）與助燃空氣按一定比例輸送到輻射管燒嘴，混合燃燒。煙氣出加熱段后的煙氣溫度為614℃，高溫?zé)煔馕唇?jīng)任何余熱回收措施，兌入冷風(fēng)，從煙道中排掉。煙道溫度180℃以上，甚至在200℃~300℃之間，由于煙氣排量大，使能源白白損失。二段為快冷區(qū)，該區(qū)為冷軋薄板退火后的冷卻段。常用風(fēng)機(jī)循環(huán)冷卻爐氣，使鋼板冷卻到熱鍍鋅溫度，即用風(fēng)機(jī)把120℃左右的爐氣抽出，經(jīng)水冷卻到40℃后，再回爐內(nèi)，形成冷卻循環(huán)系統(tǒng)，冷卻水帶走大量的熱能。

1 連續(xù)退火爐余熱回收措施

為節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本，連續(xù)退火爐考慮實(shí)施余熱回收，在鋼鐵企業(yè)已有成功先例。(1)在排煙管道上安裝余熱回收裝置，如余熱鍋爐或換熱器，吸收煙道廢氣的余熱。加熱除鹽水，使之汽化，從而產(chǎn)生蒸汽。所產(chǎn)生的蒸汽可以并入全廠蒸汽管網(wǎng)，也可將蒸汽直接用于冷軋工序，如加熱酸軋乳化液、鍍鋅連退的脫脂劑。(2)可以在快冷區(qū)增加一套熱管換熱器，回收高溫?zé)崴ㄕ羝崃Α峁苁且环N高效熱傳導(dǎo)元件，熱管換熱器是一種高效率的余熱回收裝置，余熱回收效率可達(dá)50%~70%。其構(gòu)造簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便，使用壽命長(zhǎng)。采用熱管換熱器回收高溫?zé)崴ㄕ羝┛晒┯酂徨仩t及清洗用水等。如供余熱鍋爐可提高余熱鍋爐效率。

加熱段爐氣空氣系數(shù)往往＜1，出爐高溫?zé)煔庵泻蠧O、H2等可燃?xì)怏w，經(jīng)煙道中兌入冷空氣使之燃燒，兌入冷空氣即可降低煙氣溫度，又可將兌入冷空氣改為預(yù)熱助燃空氣至350℃以上，以節(jié)約燃料，回收的廢熱能預(yù)熱空氣至100℃作為熱風(fēng)干燥帶鋼以節(jié)約能源。

2 案例分析

2.1 案例一

某公司冷軋薄板鍍鋅連續(xù)退火爐煙道溫度280℃～300℃之間，過去白白排放，造成能源浪費(fèi)。公司進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，將原連續(xù)退火爐管路切斷，在爐旁安裝一套換熱裝置。用煙氣余熱加熱盤管道中脫鹽水成蒸汽，蒸汽進(jìn)入汽包，汽包壓力增至一定壓力后，通過管道并入公司蒸汽管網(wǎng)。該套余熱回收裝置主要設(shè)備有：補(bǔ)水泵、水箱、循環(huán)風(fēng)機(jī)、汽包、閥門控制器、電氣控制系統(tǒng)等。該套裝置所產(chǎn)生的蒸汽，用于軋制和鍍鋅工藝。方案成熟，施工簡(jiǎn)單可行。按項(xiàng)目可利用的連續(xù)退火爐煙道氣流量為60000Nm3/h,煙道氣進(jìn)、出余熱回收裝置的溫度分別為300℃和162℃。

計(jì)算節(jié)能量為：

（1）每小時(shí)煙道氣帶出的熱量

式中：N-連續(xù)退火爐煙氣流量（Nm3/h）

ρ-煙氣密度（kg/Nm3）

C1-300℃時(shí)煙氣比熱容（kJ/kg℃）

C2-162℃時(shí)煙氣比熱容（kJ/kg℃）

t1-進(jìn)裝置煙氣的溫度（℃）

t2-出裝置煙氣的溫度（℃）

(2)計(jì)算產(chǎn)蒸汽量

產(chǎn)生蒸汽壓力為0.7MPa，蒸汽焓值2763.29kJ/kg，水初始溫度為20℃，水焓值83.86kJ/kg，換熱器熱效率為90%，產(chǎn)生蒸汽量為：

12484155×0.9÷（2763.29-83.86）=4193kg/h,即每小時(shí)可產(chǎn)生蒸汽4.193t；

按年工作時(shí)間7200計(jì)算,可年產(chǎn)蒸汽30190t；

年節(jié)能量：12484155kJ/h×0.9÷29307kJ/kgce×7200h/1000=2760tce；

如果折算天然氣，可年節(jié)約天然氣2760tce÷12.143tce/萬Nm3=227.3×104Nm3

(3)經(jīng)濟(jì)效益與減排效果

如天然氣價(jià)格按3.20元/Nm3計(jì)算,可年節(jié)約資金727萬元，項(xiàng)目總投資500萬元，回收期僅9個(gè)月。項(xiàng)目可年減排CO21490t,減排SO245.5t及NOX43t。

2.2 案例二

某公司冷軋薄板連續(xù)退火爐快冷區(qū)余熱回收，采用技術(shù)成熟的熱管熱水換熱器。用風(fēng)機(jī)把120℃左右的爐氣抽出，經(jīng)熱管換熱器吸收熱量，用水冷卻至40℃后，再回收進(jìn)入爐內(nèi)，形成冷卻循環(huán)系統(tǒng)，冷卻水可帶走大量熱能。依據(jù)鍍鋅連續(xù)退火爐的熱平衡測(cè)試報(bào)告結(jié)果，冷卻水每處理一噸冷軋薄板換熱器可吸收熱力為12.95×104kJ/t，如年產(chǎn)量30×104t冷軋薄板，用于電鍍鋅和冷軋商品卷可回收熱量為：

回收率按照60%計(jì)算，為1326tce×0.6=795.6tce

如折算天然氣795.6tce÷12.143tce/萬Nm3=65.52×104Nm3

如天然氣價(jià)格按3.20元/Nm3計(jì)算,可年節(jié)約資金209.7萬元，項(xiàng)目總投資50萬元，回收期僅3個(gè)月。項(xiàng)目可年減排CO2533t,減排SO213t及NOX12.4t。

3 結(jié)語

由此可見，冷軋薄板連續(xù)退火爐無論是加熱段還是快冷區(qū)，余熱均可采用實(shí)用成熟技術(shù)回收利用，并取得明顯節(jié)能減排效果。項(xiàng)目也完全可以利用合同能源管理方式這一節(jié)能管理新機(jī)制進(jìn)行。生產(chǎn)企業(yè)可請(qǐng)合同能源管理公司進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，并以節(jié)能效益償還設(shè)備投資。

[1]企業(yè)節(jié)能量計(jì)算方法GB/T13234-2009.