內(nèi)置式余熱鍋爐在加熱爐余熱回收系統(tǒng)中的利用

卜 剛

(北京盛世海泰環(huán)保科技有限公司，北京 100007)

引 言

湖北新冶鋼股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“湖北新冶鋼”)軋鋼事業(yè)部850機(jī)組2#加熱爐于2009年10月動(dòng)工建造，2010年6月投產(chǎn)。該加熱爐采用空氣單預(yù)熱常規(guī)燃燒方式，設(shè)計(jì)產(chǎn)能160 t/h，設(shè)計(jì)噸鋼能耗1.3 GJ/t，設(shè)計(jì)燃耗29600 m3/h，為國內(nèi)最大的棒材步進(jìn)梁式加熱爐。

850機(jī)組作為軋鋼工序的首道機(jī)組，是下游大坯軋制工序前加熱的唯一設(shè)備。由于加熱爐產(chǎn)能大，生產(chǎn)負(fù)荷高，因此加熱爐排煙量很大[1]。按照60000 m3/h的排煙量、450 ℃的排煙溫度計(jì)算，每小時(shí)煙氣帶走的熱量中可回收的部分達(dá)0.8 t標(biāo)煤，這部分熱量被直接排入大氣中，既是一種環(huán)境污染，也是一種資源浪費(fèi)。

1 余熱利用概述

節(jié)能技術(shù)改造的技術(shù)方案是在軋鋼事業(yè)部850機(jī)組2#加熱爐現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上建設(shè)余熱鍋爐，可以回收加熱鋼坯所產(chǎn)生的廢氣余熱。具體流程是，通過在加熱爐出口煙道與空氣預(yù)熱器之間及空氣預(yù)熱器與煙囪之間設(shè)置余熱鍋爐來回收煙氣顯熱。余熱鍋爐產(chǎn)生1.6 MPa，280 ℃中壓過熱蒸汽9.87 t/h供廠區(qū)蒸汽管網(wǎng)[2]，并送至精煉爐抽真空生產(chǎn)使用，其理論計(jì)算如表1所示。

該余熱鍋爐共分兩段布置，分別為：前置蒸發(fā)器、后部受熱面。前置蒸發(fā)器采用強(qiáng)制循環(huán)；后部受

表1 理論生成煙氣量及可回收煙氣余熱量計(jì)算結(jié)果

熱面中蒸發(fā)器采用自然循環(huán)，后部受熱面由過熱器、蒸發(fā)器、省煤器和水預(yù)熱器組成。

該余熱鍋爐安裝在熱軋廠加熱爐排煙通道中，煙氣依次通過前置蒸發(fā)器、過熱器、蒸發(fā)器、省煤器、水預(yù)熱器后通過引風(fēng)機(jī)引出。

2 余熱系統(tǒng)及耗能情況

2.1 系統(tǒng)原理及參數(shù)

對(duì)湖北新冶軋鋼事業(yè)部850機(jī)組2#加熱爐煙道進(jìn)行改造，新建一臺(tái)余熱鍋爐，蒸汽過熱到280℃后送入廠區(qū)過熱蒸汽管網(wǎng)進(jìn)行使用，余熱利用原理如圖1所示。

圖1 加熱爐余熱利用原理圖

余熱鍋爐主要技術(shù)參數(shù)為：過熱蒸汽壓力：1.6 MPa；過熱蒸汽溫度：280 ℃；給水溫度：20 ℃；蒸汽發(fā)生量：9.87 t/h；煙氣出口溫度：150±10 ℃；煙氣側(cè)阻力損失：600 Pa。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的蒸汽發(fā)生量為9.87 t/h，考慮到鍋爐設(shè)備積灰和結(jié)垢，以及加熱爐生產(chǎn)系統(tǒng)不穩(wěn)定等因素，小時(shí)蒸汽產(chǎn)生量按照8.68 t/h進(jìn)行計(jì)算(額定負(fù)荷率為88%)，滿負(fù)荷運(yùn)載時(shí)間按照總時(shí)間的92%計(jì)算。

年產(chǎn)過熱蒸汽(1.6 MPa，280 ℃)量：8.68×6500= 5.642萬噸。

2.2 系統(tǒng)能耗計(jì)算

余熱系統(tǒng)的能耗計(jì)算如表2所示。

表2 項(xiàng)目實(shí)施后耗能情況

3 實(shí)施效果

3.1 節(jié)能收益

(1)收益

過熱蒸汽計(jì)價(jià)按照120元/噸計(jì)算，年節(jié)能收益為5.642萬噸×120元/噸=677.04萬元。

(2)運(yùn)行成本

① 軟化水成本：鍋爐排污和系統(tǒng)損失按照2.5%計(jì)算，年耗軟化水費(fèi)用為7.8萬噸/a×3.05元/噸=23.79萬元。

② 電費(fèi)：年耗電費(fèi)為97.5萬kWh·a-1×0.62元/kWh=60.45萬元。

③ 設(shè)備年維護(hù)費(fèi)用：20萬元。

④ 人工成本：4班×2人/班×5萬元/(人·年)=40萬元/年。

年運(yùn)行成本合計(jì)144.24萬元。

(3)直接經(jīng)濟(jì)效益

年凈經(jīng)濟(jì)效益為677.04萬元-144.24萬元=532.80萬元。

(4)其他經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)，該余熱回收系統(tǒng)吸收空氣預(yù)熱器前段高溫?zé)煔猓瑥亩瓝嚼淠L(fēng)機(jī)可以停用，在余熱回收系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)不必使用，節(jié)約了原系統(tǒng)的耗電，減少了風(fēng)機(jī)的維護(hù)，每年節(jié)約電費(fèi)在15萬元左右。

(5)壽命期節(jié)能量

此類余熱回收裝置的使用壽命在10年以上，按10年計(jì)，案例壽命期可產(chǎn)56萬噸過熱蒸汽，約合5.6萬噸標(biāo)煤。

3.2 環(huán)境收益

通過對(duì)加熱爐廢氣進(jìn)行余熱回收并重新利用，減少大氣污染物的排放，同時(shí)減少了熱污染，見表3所示。

表3 主要大氣污染物減排效果

4 結(jié)束語

內(nèi)置式加熱爐廢氣余熱回收系統(tǒng)在不影響加熱爐生產(chǎn)的前提下能最大限度地回收低溫余熱。采用前、后分段回收余熱鍋爐的技術(shù)，提高了余熱鍋爐的可回收熱[3]。同時(shí)余熱鍋爐采用內(nèi)置式布置方式，增加熱效率，減少熱損失。

回收蒸汽用于鋼廠煉鋼區(qū)域精煉爐使用，減少煤氣鍋爐自產(chǎn)蒸汽量，有利于減少溫室氣體排放對(duì)環(huán)境的污染，也有利于提高鋼廠的余熱余能利用比例，充分回收鋼鐵生產(chǎn)中的低溫?zé)煔庥酂幔纱蟠蠼档推髽I(yè)工序能耗，降低企業(yè)能源成本，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

加熱爐余熱利用回收項(xiàng)目每年可節(jié)約0.56萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減排14300噸CO2，減排1334噸SO2，減排88噸NOX，減排549噸粉塵；可見余熱回收項(xiàng)目的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益均十分顯著。