加熱爐余熱綜合利用技術及應用

徐邈峰

（遼河油田金海采油廠，遼寧盤錦 124010）

0 引言

作為工業生產中的關鍵環節，加熱爐的用途較為廣泛，不過也有著能源消耗較大的缺點，所以運行成本較高。如果可以控制好其能源消耗，就能節約一部分成本資金，提高整個工業生產的效率。在當下低碳環保的時代，相關企業應該從加熱爐余熱處理技術入手，提高余熱的利用效率，利用先進的技術進行改造，改善能源消耗問題。目前加熱爐余熱綜合利用技術應用廣泛，具有明顯的節能優勢，也可以為我國的環境保護作出貢獻。

1 加熱爐余熱綜合利用技術方案選擇

1.1 汽化冷卻系統改造

汽化冷卻系統改造方案是整個技術的核心基礎，這會消耗更多的能源、也是其較明顯的劣勢，不過在改造后可以有效提高設備運行的可靠性，而且會采用較為出色的高循環倍率，這樣運行過程中就不會出現汽水分層等現象，并最大限度保障循環速度。汽化冷卻系統改造利用高循環倍率的優勢，不僅可以提高循環速度，還能大幅提高冷卻效果，配合控制裝置可以滿足設備運行中的冷卻需求，特別是可以靈活控制每個冷卻回路的流量，所以其在冷卻方面的優勢明顯。旋轉接頭組的安裝也發揮出著很大作用，促使設備可以一直處于運行狀態，即使出現故障問題也能實現設備運行情況下的維修，避免造成嚴重的損失。除此之外，該系統還應用了電動循環泵，這樣可以避免停機故障造成的設備運行停止，確保設備一直處于運行工作中。從汽化冷卻系統的改造情況來看，改造后可以優化很多性能，如系統的可靠性、效果，使用過程中也消除了一部分安全風險因素，提高了能源再利用效率。

1.2 加熱爐煙氣余熱利用改造

煙氣余熱利用改造方案，與溫度、煙氣測阻力損失情況有關，所以要根據這些細節來確定改造步驟。針對以往排煙的情況，抽力會受到溫度的影響，因此要控制好整體的排煙溫度，確保其在標準范圍之內，只有滿足這個要求才能進行后續的改造工作。傳統的自然排煙方法主要依靠抽力，它與煙囪高度是影響溫度的兩個較為重要的因素，在改造過程中必須注重這兩項參數，才能滿足煙氣余熱利用改造的需求。大部分情況下排煙溫度不達標會對排煙造成一定阻礙，所以改造過程中要計算好溫度。大部分情況下溫度標準在260 ℃，只要按照這個標準控制就能確保實際的改造效果。除此之外要考慮煙氣中的含硫量，這也是較為重要的因素之一，不僅會影響鍋爐受熱面的使用年限，還會腐蝕煙囪中的金屬部件，嚴重時還會出現損壞、帶來一定經濟損失。為了改善這個情況，要設置好蒸發器過濾器，以避免腐蝕現象，延長鍋爐使用年限。在實際改造過程中，需要注意很多會導致質量與效果受到影響因素，并采取有效的措施，控制抽力、溫度以及受熱面等在相應的標準范圍，從而提高余熱回收利用的效果。

2 改造的實施

2.1 加熱爐汽化冷卻系統改造方法

2.1.1 采用強制循環汽化冷卻

安全可靠是汽化冷卻系統改造的主要設計目標，所以在改造過程中采用了強制循環汽化冷卻。作為整個加熱爐冷卻技術的基礎，需要注意的是其本身結構就有一定的限制，因此必須要采用該汽化冷卻系統進行改造。雖然會消耗更多的動能，但安全性卻有明顯提高，這也符合加熱爐汽化冷卻系統改造原則，所以相比自然循環汽化冷卻，強制循環計劃冷卻系統的應用價值更高。

2.1.2 高倍循環率

在加熱爐汽化冷卻系統改造中，必須要使用高循環倍率，這樣不僅可以提高循環速率、獲得更好的冷卻效果，還能降低汽化率，在設備運行過程中最大限度地避免汽水分層的情況。

2.1.3 設置循環流量控制裝置

循環流量控制裝置是非常重要的步驟，能起到控制冷卻循環的效果，包括調節循環流量等功能，具備一定的使用優勢。安裝該裝置后運行時，就不會再出現循環流量低于相關標準的現象，能夠有效控制回路流量，確保其能夠恢復到正常標準。除此之外，進梁與固定梁會安裝測量裝置監控流量，來保證冷卻回路的正常運行，出現流量不正常現象時可以及時解決。

2.1.4 設置備用旋轉接頭組

在汽化冷卻系統改造中，為了確保設備的良好運行，必須安裝備用旋轉接頭組，尤其是在出現泄漏問題時，備用旋轉接頭可以切斷閥、隔離系統，發揮重要作用。這樣就能保證設備的穩定運行，同時對故障問題進行維修，所以備用旋轉接頭組可以在不停爐的情況下進行維修，從而大大降低停爐造成的損失。

2.1.5 設置電動循環泵

設置備用的電動循環泵，其使用效果與備用旋轉接頭組類似，都能起到保證設備運行的效果，一旦出現故障導致停機時，備用電動循環泵就能發揮出至關重要的作用，能夠保證設備正常運行，以免造成較嚴重的停機損失。

2.1.6 設置柴油機循環水泵

在企業生產過程中，設備最需要動力是電力能源，如果出現停電的問題，就要安裝柴油機循環水泵，來促使汽化冷卻系統能夠正常運行，尤其是在停電或出現故障問題時，可以發揮出關鍵作用，避免設備出現燒壞的損失，所以在汽化冷卻系統改造中設置柴油機循環水泵非常重要，可以避免停電帶來的諸多危害。

2.1.7 其他需要注意的安全措施

除此之外，汽化冷卻系統改造還有很多需要注意的措施：汽包的安裝設置，會有效解決停電情況下的用水問題，即使供系統出現嚴重故障也不會影響到用水；設置備用柴油機給水泵，無論停電還是故障均能利用備用水泵供水，并且可以使用除氧水箱和軟化水箱中的水，因此要使用容積較大的水箱，保證在出現故障時可以提供用水；需要設置二路軟化水，來滿足汽化冷卻系統用水的需求，尤其是設備運行過程中，可以由低壓蒸汽發電站冷凝水來解決用水問題，出現停電現象時則通過自產軟水站來滿足用水需求。

2.2 加熱爐煙氣余熱利用改造方法

2.2.1 排煙溫度與煙氣側阻力的損失確定

鋼鐵企業生產中的加熱爐，大多數為上部排煙形式，煙囪為鋼結構、布置在爐膛煙道的鋼平臺上。由于橫向風荷載的影響，煙囪高度必須控制在56 m 以內，其抽力也會受到一定影響，因此必須保證排煙溫度滿足加熱爐排煙要求，傳統的加熱爐采用自然排煙方式，依靠煙囪產生的抽力來實現排煙效果。煙囪的抽力則受到高度影響，其高度越高抽力也會相應越大。另外與煙囪底部的溫度也有一定關系，溫度越高、抽力也會越大。因此要在煙道內增加余熱鍋爐受熱面，以此來增加煙氣阻力。當然也需要一定的抽力，才能順利排煙，因此余熱鍋爐的排煙溫度不能過低，否則會嚴重影響排煙效果。

2.2.2 排煙溫度酸露點腐蝕

在鋼鐵企業排出的煙氣當中，往往含有比較多的硫，如果經過低溫并與水分結合，還會產生H2SO4，其腐蝕性極強，尤其是對金屬會造成極為嚴重的損害。為了避免出現腐蝕現象，要保證受熱管壁溫度，這是改善腐蝕現象的最好方法，需要注意溫度必須高于煙氣30～60 ℃。此外，還要控制好加熱燃料，當前生產過程中會采用混合煤氣燃料，通過分析該燃料H2S 來判斷，通過受熱面排出的煙氣溫度必須高于230 ℃才能避免腐蝕問題，也能延長鍋爐受熱面的使用年限。

2.2.3 蒸發器與過熱器的設置

在企業生產中新增余熱鍋爐的位置非常關鍵，大多數情況下會安裝在加熱爐末端煙道內。必須要選擇較為適當的位置，才能發揮出其應有的作用，因為這段煙道的長度比較短，需要注意不能布置過多的受熱面。此外排煙溫度對于很多方面有影響，尤其是煙囪的抽力以及腐蝕現象等。另外，煙氣與水的換熱同樣非常關鍵，尤其是受熱面的管壁溫度，通常與管內的介質溫度有較為密切的聯系，大多數情況下介質溫度必須高于230 ℃。不過在余熱回收裝置中，可以利用安裝過熱器與蒸發器來改善諸多的問題，從而發揮煙氣余熱利用改造的作用。

2.2.4 軟水的接入

軟水的接入是為了保證供應安全，大多數情況下會配置兩路軟水：一路從煉鋼轉爐OG（煙氣回收）系統的軟水站進行介入，另一路從低壓飽和蒸汽余熱電站冷凝水泵站接入。正常運行情況下，可以采用電站供水，而該廠的自產軟水則會作為備用，不過需要使用除氧器液來作為連鎖條件，實現軟水自動切換。

2.2.5 凈環水系統的改造

因為加熱爐汽化冷卻系統改造，導致凈環水耗量大大減少，其中液壓站、風機以及輥道使用凈環水，用量會從2400 m3/h 減少到260 m3/h，而原有的凈環水系統會配置4 臺220 kW、1200 m3/h 的凈環水泵，原有的水泵額定流量已經遠遠超過相關的標準需求量。因此要停用加熱凈環水泵，并從軋機凈環水系統中取水，將熱爐魚軋機凈環水連通改造。

3 改造后的技術經濟指標與效益分析

對于加熱爐汽化冷卻系統與煙氣余熱利用改造，必須要滿足產量與質量，包括使用壽命等需求，這樣才能起到相應的作用，并獲得更高的經濟效益。從實際的改造情況來看，用水量得到有效的降低，而且停用加熱爐的凈環水系統，每年都可以節省約300 萬元的電費，而且汽化冷卻與煙氣余熱系統的維護工作量較少，整體運行更為安全可靠，投資回收期大約兩年，具有非常可觀的經濟效益。目前整體改造效果出色，并且擁有極高的改造價值，除了可以增加更多的效益外，也能充分滿足加熱爐的使用要求，以及鋼鐵企業的發展需求等。

4 結束語

在加熱爐余熱綜合利用技術的應用過程中，要根據實際情況進行適當的改造與創新，滿足加熱爐以及其他設備的使用需求，并提升加熱爐耗能的利用效率，這樣才能降低能源消耗部分的資金投入、提高企業的經濟效益。在其應用過程中，還要注重系統改造與煙氣余熱利用改造這兩個較為關鍵的部分，并采取較為有效的措施，改善常見的影響因素與質量問題。此外還要充分利用好加熱爐余熱，這樣不僅能夠節約能源，還可以減少污染氣體排放，為我國環境保護作出貢獻。所以，要加大該技術的普及與推廣，使其獲得更為全面的應用實施。