石曉鑫，劉小軍，馮宇陽

(新疆八一鋼鐵股份有限公司軋鋼廠)

前言

鋼鐵工業(yè)中存在大量高溫?zé)煔?、荒煤氣、燒結(jié)礦、高爐渣等豐富的余熱資源[1]。目前國外先進(jìn)鋼鐵企業(yè)對余熱資源的利用率已超過90%，而我國的余熱資源回收利用率遠(yuǎn)低于國際水平[2、3]。因此，我國一些鋼鐵企業(yè)將提高余熱資源利用率作為企業(yè)轉(zhuǎn)型與升級的重要舉措。

以軋鋼熱軋加熱爐為例，其能耗約占總工序能耗的50%以上，并存在70%～80%的熱量損失[4、5]，而燃?xì)鉅t中的煙氣所帶走的熱量約占爐子總熱量的30%～50%[5、6]。因此，煙氣余熱的回收與利用不僅具有良好的環(huán)境效益，還具有顯著的工程意義[7]。

近年來，八鋼積極吸收國內(nèi)外先進(jìn)余熱回收與利用技術(shù)，已采用空氣加熱器對軋鋼加熱爐煙道廢氣余熱進(jìn)行了有效回收利用，并在此基礎(chǔ)上對低品位余熱(溫度低于400℃的低溫尾氣煙氣)進(jìn)行了回收利用，進(jìn)一步完善了加熱爐余熱回收系統(tǒng)，更加有效地節(jié)約了生產(chǎn)成本，全面提升了企業(yè)效益。

1 八鋼軋鋼加熱爐余熱資源基本情況

目前八鋼廠區(qū)內(nèi)擁有7條軋鋼產(chǎn)線，共配備10臺加熱爐，每臺加熱爐最高可利用廢氣總流量可達(dá)12萬Nm3/h(標(biāo))，入口廢氣溫度測點(diǎn)約350～450℃，余熱資源量充足且穩(wěn)定。

八鋼軋鋼系統(tǒng)加熱爐采用混合煤氣作為燃料，將產(chǎn)生大量的高溫?zé)煔猓淞鲃勇窂饺鐖D1所示，加熱爐溫度參數(shù)如表1所示。

由圖1和表1可知，加熱爐爐內(nèi)燃料燃燒后的高溫區(qū)域溫度為1200～1400℃，煙氣隨加熱爐尾部排出時溫度為600～750℃，尾部煙氣余熱相當(dāng)于送入爐內(nèi)熱量的50%，余熱開發(fā)空間可觀；從加熱爐尾部排出后的煙氣將進(jìn)入空氣加熱器，其可將空氣溫度加熱至300～400℃，同時使煙氣溫度降低到350～450℃，再由煙囪排入大氣。

表1 軋鋼加熱爐溫度參數(shù) ℃

圖1 八鋼軋鋼系統(tǒng)加熱爐煙氣流動示意圖

由此可知，加熱爐排放的具有較高溫度(600～750℃)的煙氣通過空氣加熱器的作用已轉(zhuǎn)換為熱能，得到了合理回收利用。但通過煙囪排放入大氣中具有較低溫度(350～450℃)的煙氣，其熱量約為爐內(nèi)熱量的35%～25%，尚未得到有效的回收利用。

2 軋鋼系統(tǒng)加熱爐低品位余熱利用

2.1 低品位余熱利用工藝流程

八鋼軋鋼系統(tǒng)采用余熱鍋爐對加熱爐所產(chǎn)生低品位余熱進(jìn)行回收利用，余熱利用技術(shù)如圖2所示。由圖2可知，在保持原有工藝布局不變的基礎(chǔ)上，首先在空氣加熱器至煙囪的煙氣管道之間增設(shè)煙氣閥門；其次在空氣加熱器至新增煙氣閥門的煙氣管道之間新增煙氣管道，并接入余熱鍋爐，使煙氣在新增煙氣閥門關(guān)閉的條件下順利流入余熱鍋爐；新增煙氣管道將余熱鍋爐與煙囪連接，并安裝引風(fēng)機(jī)，確保經(jīng)余熱鍋爐回收利用后的煙氣順利進(jìn)入煙囪排出。余熱鍋爐主要性能參數(shù)如表2所示，煙氣參數(shù)如表3所示。

表2 余熱鍋爐性能參數(shù)

表3 余熱鍋爐煙氣參數(shù)

圖2 軋鋼加熱爐余熱利用技術(shù)示意圖

加熱爐在正常運(yùn)行時，空氣加熱器與煙囪間氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)，加熱爐爐內(nèi)產(chǎn)生的高溫?zé)煔庀冉?jīng)空氣加熱器對其中、高品位余熱進(jìn)行回收，再經(jīng)余熱鍋爐對其低品位余熱進(jìn)行回收，最后由引風(fēng)機(jī)加壓后通過煙囪進(jìn)行排放。

低品位余熱利用所產(chǎn)生蒸汽將直接送至汽機(jī)外，余熱鍋爐生產(chǎn)約0.8MPa，220℃的過熱蒸汽并入蒸汽管網(wǎng)。工程中保留了原有煙道作為備用排煙道，當(dāng)余熱鍋爐或電站故障檢修時，鍋爐控制系統(tǒng)將發(fā)送相應(yīng)問題信號至加熱爐控制系統(tǒng)，加熱爐控制系統(tǒng)將切斷內(nèi)部氣動調(diào)節(jié)閥與余熱鍋爐的連接，并打開與煙囪連接的氣閥，調(diào)整系統(tǒng)按照改裝前模式運(yùn)行，保證了生產(chǎn)系統(tǒng)的繼續(xù)運(yùn)行。

2.2 低品位余熱的綜合利用

軋鋼生產(chǎn)線加熱爐外排廢氣低品位余熱將通過余熱鍋爐進(jìn)行回收，并將產(chǎn)生的過熱蒸汽并入蒸汽管網(wǎng)，圖3為加熱爐余熱利用技術(shù)示意圖。在采暖季余熱鍋爐所生產(chǎn)過熱蒸汽，經(jīng)各自的主蒸汽母管并入廠區(qū)蒸汽管網(wǎng)全部用于生活區(qū)供暖；非采暖季余熱鍋爐所生產(chǎn)過熱蒸汽，經(jīng)各自的主蒸汽母管進(jìn)入廠區(qū)蒸汽管網(wǎng)，再將蒸汽引出進(jìn)入汽輪機(jī)系統(tǒng)用于發(fā)電，所發(fā)電量全部回用于生產(chǎn)區(qū)域。

表4為采暖季、非采暖季低品位余熱回收參數(shù)。由表4可知，在采暖季本余熱回收系統(tǒng)共運(yùn)行3200小時，外送蒸汽量達(dá)133000t，蒸汽壓力為0.8MPa，蒸汽溫度為220℃；在非采暖季本余熱回收系統(tǒng)通過電站將熱能轉(zhuǎn)換為電能，電站年發(fā)電量約2686萬度，電站汽水系統(tǒng)補(bǔ)水量為6～8t/h。蒸汽余熱回收收益及余熱蒸汽發(fā)電收益可觀。

圖3 八鋼軋鋼系統(tǒng)加熱爐余熱利用技術(shù)示意圖

表4 八鋼軋鋼系統(tǒng)加熱爐采暖季、非采暖季余熱回收參數(shù)

3 低品位余熱的綜合利用效益

軋鋼低品位余熱的回收以加熱爐煙氣低品位余熱為原料，變廢為寶、靈活使用資源。在采暖季熱軋余熱鍋爐外送溫度為220℃，壓力為0.8MPa的蒸汽；在非采暖季熱軋余熱鍋爐所產(chǎn)蒸汽用于發(fā)電，有效提高了企業(yè)能源的利用效率。

通過有效回收熱軋加熱爐低品位余熱，在不產(chǎn)生新的污染物的基礎(chǔ)上，將煙囪排放煙氣溫度從600～700℃將至約 140℃，降低了工作區(qū)域的環(huán)境溫度，改善工作環(huán)境。

在采暖季節(jié)， 所產(chǎn)生蒸汽優(yōu)先用于供暖，基本上解決了冬季優(yōu)先八鋼居民區(qū)供暖造成廠區(qū)內(nèi)蒸汽不足的問題；在非采暖季節(jié)，所產(chǎn)生蒸汽用于發(fā)電，其所發(fā)電量主要用于生產(chǎn)區(qū)的用電，大大降低生產(chǎn)用電成本。

4 結(jié)束語

八鋼軋鋼系統(tǒng)加熱爐低品位余熱的回收及利用，有效提高熱量利用率。在余熱回收工程保留了原有煙道作為備用排煙道，當(dāng)余熱鍋爐或電站故障檢修時，可按原煙氣處理系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)作，保證了生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。采暖季節(jié)所產(chǎn)蒸汽全部用于生活區(qū)供暖，非采暖季節(jié)汽輪發(fā)電機(jī)組所發(fā)電回用于生產(chǎn)區(qū)域，具有優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。