北營鋼鐵（集團）股份有限公司軋鋼廠1780加熱爐煙氣余熱利用技術(shù)

摘 要：介紹一種熱軋加熱爐煙氣余熱回收利用技術(shù)的系統(tǒng)工程、改造方案、余熱鍋爐主要參數(shù)及經(jīng)濟效益，利用這套技術(shù)將加熱爐煙氣潛在余熱進行梯級高效利用，并通過生產(chǎn)實踐證明，達到了理想效果。

關(guān)鍵詞：1780加熱爐；余熱利用；空氣預熱器；排煙溫度

1 概述

北營鋼鐵（集團）股份有限公司軋鋼廠（以下簡稱北營軋鋼廠）“1780”加熱爐現(xiàn)熱效率只有20%～30%，約有70%～80%的熱量損失，其中煙氣帶走的熱損失約占30%～35%。這部分熱量通過煙囪排入大氣，不但浪費能源，也會對大氣造成污染。

北營軋鋼廠1780mm熱軋線設(shè)計產(chǎn)能400萬噸/年，配置三座260T/Hr步進板坯加熱爐，加熱爐運行情況良好，在生產(chǎn)過程中，形成了兩用一備的現(xiàn)狀。原加熱爐采用下排煙，煙氣經(jīng)爐子裝料端的垂直煙道流入地下水平煙道內(nèi)，再經(jīng)過預熱器流入?yún)R總的煙道，經(jīng)過煙道閘門進入煙囪。空氣預熱器后的排煙溫度約為500℃，排煙溫度較高，有較大的節(jié)能空間。此次對三座加熱爐的煙氣進行余熱回收技術(shù)改造，改造內(nèi)容包括更換原有的空氣預熱器以及新增一套煙氣余熱回收裝置，排煙溫度降到160℃左右，既可以降低熱軋工序能耗，產(chǎn)生較大有經(jīng)濟效益，也可減少對大氣的熱污染，具有較好的社會效益。

2 改造方案

采取強制排煙的方式將三座加熱爐的煙氣統(tǒng)一引出后經(jīng)余熱鍋爐降溫后再經(jīng)新建的鋼煙囪排入大氣，此種方式不受原煙囪抽力的限制，故可以在煙氣酸露點以上范圍內(nèi)盡可能的降低排煙溫度。具體措施為利用加熱爐煙囪側(cè)的空地，建立統(tǒng)一的余熱回收站，配置一臺自然循環(huán)余熱鍋爐和強制排煙風機，每座加熱爐的煙氣經(jīng)新建在原煙道上的分煙道匯集后進入余熱鍋爐溫度降至約160℃后再經(jīng)強制排煙風機排入大氣，原煙道煙囪仍保留作為備用。

加熱爐改造及余熱利用項目包括：更換原有的空氣預熱器，以提高空氣預熱溫度。同時對三座加熱爐的煙道分別進行改造、新增的一套余熱鍋爐、新增余熱鍋爐配套的給水除氧裝置（在原加熱爐除氧器基礎(chǔ)上改造利舊）、并對附近北營公司動力廠軟水站進行擴容改造，以滿足新增軟水需求，改造內(nèi)容的原則性流程框圖如圖1所示。

2.1 更換空氣預熱器（3座加熱爐）

利用現(xiàn)有空間，重新設(shè)計帶保護管組的空氣預熱器，提高空氣預熱溫度。空氣預熱器采用雙行程逆流金屬管式結(jié)構(gòu)。在額定工況下，將空氣預熱溫度提高至550℃，煙氣排煙溫度由原來的510℃降至450℃，預熱器性能參數(shù)如表1所示。

預熱器保護管組采用金屬管式預熱器，不設(shè)插件，換熱管采用0Cr25Ni20，風箱和底板全部采用12Cr18Ni9。為確保保護管組的使用壽命，保護管組采用順流式雙行程結(jié)構(gòu)。主預熱器高溫側(cè)管子材質(zhì)為0Cr25Ni20（前4排）和0Cr18Ni9，低溫側(cè)管子材質(zhì)為20鋼滲鋁，風箱材質(zhì)為12Cr18Ni9，換熱管壁厚不低于3mm。

對原有換熱器的更換不影響加熱爐原有空氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。主預熱器采用帶金屬插入件的管式結(jié)構(gòu)，同常規(guī)預熱器相比，它具有傳熱效率高，體積小，氣密性好，維護方便的特點，是一種常用的余熱回收設(shè)備，廣泛應用于冶金、機械、化工等行業(yè)。

這種預熱器在解決預熱器壽命、熱變形、低溫腐蝕等方面采用了諸多獨特有效的技術(shù)。經(jīng)過多年的實踐檢驗，這種預熱器的技術(shù)性能和使用壽命得以充分保證，預熱器的結(jié)構(gòu)簡圖見圖2。

2.2 新建強制排煙系統(tǒng)

利用新建的鋼煙道，將每座加熱爐煙氣匯集后經(jīng)余熱鍋爐降溫后，再經(jīng)排煙風機排入大氣。整個排煙系統(tǒng)設(shè)置1臺余熱鍋爐、2臺排煙風機和1個鋼煙囪。在煙氣管路上設(shè)有必需的各種檢測儀表，排煙風機入口設(shè)調(diào)節(jié)閥對煙氣管道系統(tǒng)風量和風壓進行調(diào)節(jié)，確保在管道系統(tǒng)所需風量和風壓發(fā)生變化時，風機保持在其特性曲線中穩(wěn)定區(qū)段范圍內(nèi)工作，防止風機喘振現(xiàn)象發(fā)生。

2.2.1 對原煙道進行改造

對每座加熱爐匯集煙道進行改造，改造方式如下：

將原煙道閘板向遠離混凝土煙囪的方向移動一定距離，以保證有足夠的空間安裝強制排煙管道。同時保留該煙道閘板的調(diào)節(jié)功能，以對爐壓進行有效控制。在煙道閘板后新增鋼煙管將煙氣從原煙道中引出并增設(shè)一道電動切斷閥。該閥的作用為保證某座加熱爐停產(chǎn)時能進行切斷，避免冷風的吸入。在鋼煙管與混凝土煙囪間增加一電動插板閥，以避免強制排煙風機正常工作時從混凝土煙囪中倒吸入冷風。以上改造內(nèi)容可以待某座加熱爐停產(chǎn)檢修時進行，盡量減小對加熱爐生產(chǎn)的影響。

2.2.2 強制排煙管道

強制排煙管道包括從原加熱爐煙道閘板后到強制排煙風機的所有煙氣管路、管路附件及檢測元件。新建煙道由碳鋼鋼管及支架組成，煙氣管道采用外保溫方式，盡量降低高溫煙氣的散熱損失。在新建鋼煙道上設(shè)置伸縮接頭，以防止管道受熱變形。

2.2.3 排煙風機及鋼煙囪

兩臺排煙風機設(shè)置在緊鄰余熱鍋爐出口的風機房中，互為備用。單臺排煙機的能力按兩座加熱爐總排煙能力的60%考慮，在高供熱負荷時，兩臺排煙機同時工作，低供熱負荷時，一臺工作，一臺停用；當一臺排煙機出現(xiàn)故障時，仍能滿足60%的生產(chǎn)負荷，可以不停爐進行檢修和更換。同時，為了防止兩臺排煙機互相干擾，在每臺排煙機出口設(shè)置一電動插板閥。

2.3 余熱鍋爐本體系統(tǒng)

本項目余熱鍋爐本體系統(tǒng)，采用立式、自然循環(huán)、室內(nèi)布置。余熱鍋爐所需軟水由現(xiàn)有汽化冷卻裝置給水除氧站供給：補給水經(jīng)軟水泵加壓后送入水預熱器吸熱后，補水送入除氧器，除氧水經(jīng)給水泵加壓后進入省煤器吸熱后，進入鍋爐汽包，爐水經(jīng)蒸發(fā)器吸熱后產(chǎn)生蒸汽，并入現(xiàn)有加熱爐區(qū)域DN300的主蒸汽管道，并在并網(wǎng)點前設(shè)有計量裝置。經(jīng)計算，現(xiàn)有主蒸汽管道能同時滿足加熱爐汽化冷卻和余熱鍋爐的蒸汽輸送要求。

3 余熱鍋爐基本參數(shù)（如表2）

4 技術(shù)經(jīng)濟分析

按兩座加熱爐生產(chǎn)，年作業(yè)時間為6800h，年產(chǎn)蒸汽231200噸，年節(jié)約煤氣1961萬Nm3，年耗電量272萬kWh，年增軟水耗量20.6萬噸，電價按0.60元/kWh，混合煤氣單價按0.25元/Nm3，蒸汽單價按50元/t，軟水單價按2.8元/t，年均蒸汽收益為1156萬元，年節(jié)約煤氣收益為490萬元，能源介質(zhì)年消耗221萬元，年均綜合收益為1425萬元。

5 結(jié)束語

北營軋鋼廠“1780”加熱爐煙氣余熱利用更換了空氣預熱器、新建強制排煙系統(tǒng)、新建余熱鍋爐及附屬配套系統(tǒng)，對煙氣余熱回收進行利用，所回收的蒸汽進入廠區(qū)低壓蒸汽管網(wǎng)，本煙氣余熱回收裝置的排煙溫度不低于150℃，不會因酸露點對設(shè)備造成低溫腐蝕；三座加熱爐的煙氣引出集中回收余熱，對每座加熱爐而言，屬于旁通煙道式回收余熱裝置，當余熱鍋爐停運時，不影響加熱爐的正常生產(chǎn)；加熱爐的煙道改造在每座爐停爐時進行，新建余熱回收裝置不影響加熱爐的正常生產(chǎn)。本工程具有十分明顯的經(jīng)濟、社會及環(huán)保效益。

參考文獻

[1]劉偉.熱軋加熱爐煙氣余熱回收利用技術(shù)[J].冶金動力，2014，8，56-58.

[2]趙建明.軋鋼加熱爐煙氣余熱利用的思考[J].工業(yè)加熱，2010，39（5），53-55.

作者簡介：譚赫（1969，08-），男，漢族，遼寧黑山人，工程碩士，遼寧省本溪市北營鋼鐵（集團）股份有限公司培訓中心，工程師，研究方向：熱能動力工程。