軋鋼工序中典型的用能設(shè)備為爐窯。爐窯煙氣余熱除了少量用于預(yù)熱空氣和燃?xì)馔?，其攜帶的大量余熱資源未被充分回收利用，且不同爐窯排煙溫度也不盡相同，通常在250-700℃之間直接排人大氣，造成能源浪費(fèi)。本文重點(diǎn)講述了軋鋼爐窯復(fù)雜煙氣余熱資源回收技術(shù)。

1、基本原理

軋鋼爐窯的余熱利用技術(shù)主要通過余熱換熱來實(shí)現(xiàn)，高溫?zé)煔庥酂岜灰劣酂嵯到y(tǒng)，與常溫水換熱后溫度降低，通過風(fēng)機(jī)引出，排人煙囪，常溫水被加熱至所需蒸汽參數(shù)并入高溫管網(wǎng)利用。

2、工藝流程

（1）余熱換熱工藝：

根據(jù)軋鋼生產(chǎn)線余熱特點(diǎn)煙氣的成分、溫度和煙氣量選擇合適的余熱鍋爐系統(tǒng)。高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐，經(jīng)過換熱溫度降低，同時(shí)常溫水通過省煤器、蒸發(fā)器、過熱器加熱為所需過熱蒸汽。

冷軋退火爐煙氣溫度較高、煙氣量較小，考慮其特點(diǎn)，采用熱管與水管相結(jié)合的余熱回收利用方式;

其裝置結(jié)構(gòu)為：冷軋退火爐余熱回收鍋爐裝置安裝于冷軋退火爐的旁通煙道上。它由模塊式翅片管束式換熱器（包括蒸發(fā)器和省煤器）、一臺(tái)汽包、相應(yīng)的旁通連接煙道、管路、控制儀表和框架、平臺(tái)扶梯組成。模塊式翅片管束換熱器由主集箱、分集箱、翅片管管束、上升管、下降管、水連通道、連通管道、排污管道等主要構(gòu)件組成。在集箱內(nèi)安裝多塊隔板，將換熱器分隔成蒸發(fā)器受熱面和省煤器受熱面。蒸發(fā)器受熱面與汽包之間由下降管和上升管相通，組成自然循環(huán)。省煤器管束部分的集箱內(nèi)安裝多塊隔板，將省煤器管束分隔成多組，每組內(nèi)由多組管束和下降管組成的水系統(tǒng)成一個(gè)自然循環(huán)系統(tǒng)，而水的主流向與煙氣成逆向流動(dòng)，受熱后的水直接進(jìn)汽包。汽包的水位經(jīng)水位控制器控制，由給水泵供給。

在冷軋退火爐的主煙道和旁通煙道上，分別設(shè)置閘板閥，閘板閥由電動(dòng)執(zhí)行器控制。

在余熱回收鍋爐裝置上，為保證安全運(yùn)行，設(shè)有多重安全保護(hù)附件：壓力表、水位表和水位控制器控制汽包水位和給水；安全閥保證設(shè)備安全運(yùn)行；排污閥定期排污，保證泡包內(nèi)的水質(zhì)合格；溫度表顯示煙氣進(jìn)出口溫度，便于操作控制。原有系統(tǒng)的微壓控制器控制引風(fēng)機(jī)的變頻器，保證退火爐在正常工況下運(yùn)行。


采用余熱鍋爐回收冷軋退火爐余熱效果最好，工作穩(wěn)定，效率較高，熱回收率也較高，其終產(chǎn)品（蒸汽）容易實(shí)現(xiàn)全廠區(qū)域的生產(chǎn)調(diào)度平衡。當(dāng)生產(chǎn)線的蒸汽消耗量低于系統(tǒng)產(chǎn)生量時(shí)，富裕的蒸汽將補(bǔ)充到車間蒸汽管網(wǎng)中，因此不存在產(chǎn)能高造成熱回收不充分的問題。余熱鍋爐的生產(chǎn)能力隨著退火爐處理能力的降低而降低。采用余熱鍋爐回收系統(tǒng)，熱能回收率可以達(dá)到14%。

軋鋼加熱爐考慮煙氣含塵量較少、煙氣量和煙氣溫度變化較大等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)與之相匹配的水管鍋爐及熱管蒸發(fā)器，滿足煙氣負(fù)荷變化。

軋鋼加熱爐是軋鋼生產(chǎn)工序的能源消耗大戶，占整個(gè)軋鋼工序消耗的80%，高溫?zé)煔鈳ё叩臒崃空技訜釥t供熱負(fù)荷的20~50%。

出爐溫度為750℃—820℃的煙氣經(jīng)過空預(yù)器、煤氣預(yù)熱器、蒸汽過熱器后，到煙囪底部的溫度已降至250℃—280℃，通過加裝熱管蒸發(fā)器，這部分煙氣的余熱還可以進(jìn)一步加以回收利用。

采用熱管蒸發(fā)器產(chǎn)生蒸汽。為了不影響加熱爐的正常生產(chǎn)，我們?cè)谥鳠煹栏浇O(shè)一個(gè)旁通煙道來放置熱管余熱蒸發(fā)器，通過排煙風(fēng)機(jī)將煙氣從煙道閘板后的主煙道引出，利用煙氣余熱產(chǎn)生飽和蒸汽，供生產(chǎn)或生活使用。利用熱管余熱蒸發(fā)器，一般可將煙氣溫度從250℃降到150℃左右。



（2）煙氣系統(tǒng)工藝

煙氣系統(tǒng)工藝流程如圖1。軋鋼生產(chǎn)線的廢氣改造前從煙道至煙囪直接排出，為回收余熱，在軋鋼生產(chǎn)線煙道的調(diào)節(jié)閥后引出余熱系統(tǒng)的進(jìn)口煙道，煙氣在余熱系統(tǒng)換熱后經(jīng)新增風(fēng)機(jī)后通過余熱系統(tǒng)出口煙道引入原煙道或煙囪。主要工5藝流程余熱系統(tǒng)煙道閥門2、3打開，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，關(guān)閉閥門1，此時(shí)煙氣流向?yàn)闋t窯→閥門2→余熱換熱系統(tǒng)5→風(fēng)機(jī)6→閥門3→煙囪;當(dāng)系統(tǒng)切出時(shí)閥門1打開，閥門2，3關(guān)閉，煙氣按改造前流動(dòng)方向。


（3）控制系統(tǒng)

除上述煙氣控制系統(tǒng)外，還有汽水控制系統(tǒng)。汽水系統(tǒng)引至管網(wǎng)→純水箱→經(jīng)純水泵除氧器→經(jīng)給水泵鍋爐省煤器→鍋爐蒸發(fā)器→鍋爐過熱器→并入管網(wǎng)→至用戶使用。

3、關(guān)鍵技術(shù)

1)不同煙氣余熱資源余熱鍋爐定制技術(shù)。針對(duì)不同爐窯煙氣余熱，重點(diǎn)分析燃料種類、流量變化、溫度波動(dòng)、爐壓要求、空間位置受限等因素，定制合適的余熱鍋爐類型、出力、蒸汽壓力及溫度等關(guān)鍵工藝參數(shù)。確保煙氣余熱回收系統(tǒng)的影響在軋鋼生產(chǎn)線要求的壓力波動(dòng)范圍內(nèi)，產(chǎn)生的蒸汽并入用戶蒸汽管網(wǎng)。

2)與軋鋼主體工藝耦合的控制系統(tǒng)技術(shù)。增加變頻引風(fēng)機(jī)，克服余熱鍋爐的阻力，引用原生產(chǎn)工藝的爐壓信號(hào)和原調(diào)節(jié)閥的開度信號(hào)通過風(fēng)機(jī)的變頻進(jìn)行控制，使?fàn)t壓控制在一定范圍內(nèi)，不影響軋鋼生產(chǎn)工藝，同時(shí)采用風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)減少電耗。

3)具有“一鍵啟動(dòng)”等自動(dòng)控制技術(shù)。煙氣余熱回收系統(tǒng)自動(dòng)化程度較高，比如“一鍵啟動(dòng)”、汽包水位自動(dòng)控制、爐水水質(zhì)自動(dòng)控制、除氧器自動(dòng)控制等，提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)不需要新增操作人員。

4)余熱回收量與投資的匹配與最優(yōu)。通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析比較得到余熱回收量和投資額的最佳匹配點(diǎn)。

4、結(jié)語(yǔ)

我國(guó)鋼鐵行業(yè)僅大型軋鋼加熱爐就有5000余座，這些爐窯排煙溫度普遍較高，大部分熱量未被利用直接排出，造成能源浪費(fèi)，未來余熱回收利用空間很大，值得關(guān)注。