軋鋼加熱爐汽化冷卻及煙氣余熱利用改造

王永鋒（上海嘉德環境能源科技有限公司,上海200011）

軋鋼加熱爐汽化冷卻及煙氣余熱利用改造

王永鋒
（上海嘉德環境能源科技有限公司,上海200011）

加熱爐是軋鋼企業中主要消耗設備，加熱爐的水梁冷卻由水冷循環改為汽化循環，產生的蒸汽經過煙道中的過熱器，產生的過熱蒸汽用于發電，同時煙道中的煙氣大幅度降低。由水冷改為汽化減少了用水節約能源，降低了煙氣排放溫度減少了污染排放，產生的過熱蒸汽用于發電降低企業的運行成本，對軋鋼企業增效具有重要意義。

加熱爐；熱效率；余熱回收；汽化冷卻系統；飽和蒸汽

1　引言

湘潭鋼鐵某厚板廠有3座步進梁式加熱爐。爐內支撐梁冷卻方式均為水冷卻，不僅耗水量大，且冷卻水帶走的熱量不能再回收利用，造成了能源的巨大浪費。本改造方案對3座加熱爐支撐梁冷卻方式由水冷方式改為汽化冷卻，用水量僅為水冷卻的1/60，具有顯著的節水效果，由于系統溫度的提高，這對減輕鋼坯黑印，改善鋼坯加熱爐質量也有一定的好處。并在煙道中安裝蒸發器和過熱器，對煙氣進行深度余熱回收，產生的過熱蒸汽用于發電，降低了軋鋼廠的運行成本，改善環境，達到節能降耗的目的。

2　原加熱爐技術參數

爐子有效長：41400mm，爐子內寬：8120mm；爐子產量：140t/ h坯料規格：寬度1200mm，厚度220mm，長度7500mm；燃料：高焦混合煤氣，熱值2200Kcal/Nm3。

3　技術改造主要內容

3.1概述

本套系統中共有三座加熱爐，其中給水、加藥系統是共用系統，其它如排污、蒸汽、循環系統都是獨立的。生產時3座加熱爐2用1備，即設計發電機組時只能按2臺加熱爐正常生產時產生的蒸汽量配備發電機組。

3.2改造的主要設備

爐內支撐梁及絕熱包扎；汽包規格：Φ1800x8000mm，每座加熱1臺；單座加熱爐配置電動循環水泵2臺，1臺工作，1臺備用；單座加熱爐配置1臺柴油循環水泵，停電備用泵；3座加熱爐共用1臺熱力除氧器；給水系統配備3臺電動給水泵，2用1備；3座加熱爐共用1臺柴油給水泵，停電備用泵；軟水供給配有3臺軟水泵，2用1備。加藥裝置由聯氨加藥裝置和磷酸三鈉加藥裝置兩個獨立的加藥部分組成。

在每座加熱爐煤氣換熱器后煙道內設置一套蒸汽發生器和一套過熱器。

4　改造后蒸汽及煙氣的參數

經過爐內水梁循環后匯集到汽包內蒸汽主要數據：汽包額定壓力1.6MPa；蒸汽并網壓力1.27MPa；絕熱層完好時平均蒸汽產量7.7t/h（約60%額定負荷）；絕熱層脫落10%時蒸汽產量16.1t/h（額定負荷）；連續排污率（正常生產）≤5%（產汽量）。

經過現場測定蒸汽過熱器參數：過熱蒸汽量：6.4t/h；蒸汽進口壓力：～1.27MPaG；進口蒸汽溫度：≥194℃；出口蒸汽溫度：＞250℃。經過過熱器后的煙氣參數：進入過熱器的煙氣最高溫度＜450℃，常用負荷下蒸發器后煙氣溫度＜240℃。

5注意事項

水梁設計時，要充分考慮，爐膛內的高度。特別是活動梁立柱，因活動梁立柱較長，穿過爐底時，爐膛內高度空間不夠，從爐底下部也沒有足夠空間穿上來，因此設計時要考慮好水梁立柱怎么安裝，是否需要分成兩節，現場再焊接。

水經過爐內水梁循環后產生蒸汽，蒸汽和水形成汽水混合物，汽水混合物在循環管路系統的拐角處會產生氣阻。因系統中循環的動力為蒸汽循環泵，流速較高，在管道的拐角處會形成水流的較大阻力，導致管道振動較大，所以在管道的拐彎處，要使用較大的轉彎半徑，減少局部阻力損失，一般是3～5倍的管道直徑。

循環管路支架，安裝位置要合理，強度要夠，特別是水管的拐彎處，安裝要牢固。

測量裝置的導壓管，在冬天比較冷的地區，要考慮管道伴熱，以免停爐后凍裂水管及測量元器件。

所用的循環水，要嚴格按照國家低壓鍋爐用水標準，以防長期運行中出現結垢、溶解物的沉積等現象堵塞循環管路，造成水管的破裂，降低使用壽命。

設計時充分考慮管道的排污，管道運行后的沖洗，以及在北方使用的加熱爐，停爐后水管內的水應盡可能的放凈，避免冬天凍裂水管和設備。

設計排煙溫度、蒸發器、過熱器時，要考慮煙囪的抽力，降低排煙溫度和增加煙道阻力后，煙氣能否排出，煙囪的抽力能否滿足要求。

6　本次改造中出現的問題

施工完畢后，點火烘爐，等爐溫達到出鋼溫度后，出現某些管道振動較大，管道竄動約10cm，嚴重超出了汽化冷卻系統的振動范圍。經仔細查看分析原因后，停爐整改，整改完畢后現象消除。具體原因如下：施工過程中沒有完全按照施工圖制作，在某些管道的拐彎處使用較小的彎頭半徑，循環水流通不暢，沖擊力太大。

在拐彎處沒有安裝支架，兩側的支架距離太遠，管道固定不牢。

7　蒸汽發電

3座加熱爐的過熱蒸汽并網后，送往蒸汽發電機組。按照軋鋼廠生產要求，加熱爐是2用1備，平時2臺加熱爐生產，所以產生的過熱蒸汽量為2臺加熱爐之和。

根據國內小汽輪機發電機組的設計參數，選擇汽輪機排氣壓力為0.007Mpa，因此可以計算出汽輪機功率：

W=Q(H0-H1)η/3600=12800x(2786-2572.2)x0.7/3600=532kW

式中符合說明：流量：Q=6.4x2=12.8x103kg/h；進口熱焓值為：H0=2786KJ/Kg，出口熱焓值為：H1=2572.2KJ/Kg；汽輪機效率：η=0.7；電能當量值：3600KJ/Kw。

故該部分蒸汽可以做功532kW/h，因加熱爐生產具有很大的波動性，則按產生蒸汽量的95%計算，即發電量約為505kW/h計算，則年創效益為：

505千瓦/小時x7000小時/年x0.65元/度=229萬元/年

經過發電機組后形成的冷凝水，送回加熱爐汽化冷卻的軟水箱，重復利用，即節約了能源，又創造了效益。

8　結束語

應用前景分析：我國是一個鋼鐵大國，現有常規燃燒的軋鋼加熱爐近千余座。現投入的企業很少，約有1/4，所以潛在的市場數量很大，前景非常廣闊。這是一個利國利民的技術，應該有廣泛的改造市場。其技術成熟，經濟合理，具有良好的經濟效益、環保效益、社會效益，值得在鋼鐵企業內大力推廣應用。

[1]鋼鐵廠工業爐設計參考資料[S].北京:冶金工業出版社.

[2]朱能闖.鋼鐵企業低壓飽和蒸汽發電技術應用[M].