關于線材加熱爐汽化蒸汽回收的研究

于晨洋

摘要：介紹了線材加熱爐汽化系統工作原理，蒸汽回收方面存在的缺陷，通過科學的手段對該系統進行改造，實現加熱爐汽化產生的蒸汽一部分進入蒸氣管網，一部分為冬季內送氣取暖，其余全部由該項目改造回收，從而大幅度降低軟水使用量，實現節能降耗。

關鍵詞：蒸汽；冷凝水；尾氣；除氧

1 現狀概述

鋼鐵企業是能源消耗的大戶，我國鋼鐵企業的能耗約占全國總能耗的15%左右，鋼鐵企業生產過程中的能源有效率僅為30%左右。能源使用效率的低下造成鋼鐵企業能源成本增加，產品競爭力下降。因此，節約能源顯得尤為緊迫。加熱爐是軋鋼廠的主要耗能設備之一，其能耗占軋鋼工序能耗的60～70%，能耗水平直接影響軋鋼生產成本，因此降低加熱爐能耗是軋鋼節能的主要方向和目標。加熱爐冷在運行過程中除氧器、定期排污 、連續排污等產生大量的對空排放的具有低位熱能的蒸汽，以及企業在使用蒸汽的過程中由于工藝的原因還有可觀的對空排放乏汽。目前，我國軋鋼加熱爐煙氣余熱回收率平均為20%～25%，宣鋼二鋼軋廠二線加熱爐蒸汽回收率在96%，與先進鋼企相比還有很大的節能空間，如果這些具有回收價值的能源長期得不到有效的利用，能源浪費嚴重，可見加熱爐蒸汽回收對軋鋼節能具有重要意義。二高線加熱爐除氧器給水除氧方式采用熱力式除氧。加熱爐除氧器、定排、連排等排出的蒸氣具有低位熱能。在生產運行過程中都會有05%～3%的工質及熱量隨排汽口排出，造成能源浪費。節省蒸汽，是對水、電的綜合節省，并對企業的水平衡、熱平衡有著重要的集約優化作用。

2 改造思路及技術原理

軋鋼系統加熱爐除氧器采用蒸汽加熱，溫度加至98度時進行除氧，達到鍋爐除氧要求，將除氧器定排尾氣和加熱乏汽進行回收，一方面減少蒸汽外排，另一方面使軟水提前預熱。設備工作時，進入設備內部的軟水通過三通時，在其汽，水混合處形成一定的低壓，從而將蒸氣吸入，兩種流體一起經混合管進一步混合，在迅速擴展的相介面之間產生熱交換過程并且相容，從而達到蒸氣回收的效果。

2.1 乏汽回收原理

計算除氧器的外排乏汽熱能焓值變為冷凝水所需除鹽水冷卻使用量乏汽冷卻提高循環熱效率，使主汽降到最低的背壓，使蒸汽理想焓值降至增大，乏汽回收完后熱水先進軟水灌再用增壓泵送回除氧器。除氧器乏汽回收裝置由汽液混合加熱裝置、氣液分離罐（軟水灌）及不溶于水的氣體排放三個單元組成，由3個接口接入乏汽回收系統。其一：混合加熱器可以在狹小的空間安裝，甚至除氧器乏汽回收裝置安裝在除氧頭平臺上，從而使得熱能回收效率最高，熱損失最小；其二：不溶于水的氣體經混合加熱后流入軟水灌，排放閥安裝在軟水灌上方安裝，節約空間并且隨時排氣，氣液分離罐（軟水灌）與排氣系統合二為一。在回收乏汽熱能的同時，回收了冷凝水，有效地將排汽中的不凝氣體排除，減輕除氧器乏汽回收裝置的負擔，進一步提高回收率。根據以上條件及要求，除氧器與軟水灌的蒸汽聯用進行回收吸容，回收完乏汽后的熱水先送入軟水箱，再用增壓泵送回除氧器，由此回收的乏汽被利用到實際生產當中。

2.2 改造技術要點

乏汽改造由汽液混合裝置，汽液分離罐（軟水灌）和排氣單元組成。原除氧器乏汽排放由分氣缸直接排入大氣，現將分氣缸截止閥連接DN65的厚壁無縫管20米至原來的軟水供水管路，并且在兩根管連接處加裝DN65截止閥作為一個截點，并在該截止閥前的乏汽管道上安裝壓力表，便于調節蒸氣壓力；在軟水管路上加裝壓力表便于控制軟水供水壓力，根據兩塊壓力表調節蒸氣和軟水的混合比例。從兩路管路的接口處開始，至汽液分離罐（軟水灌）的管路加粗，由原DN65的厚壁無縫管變為DN100的厚壁無縫管22米，便于汽液混合充分。汽液分離罐（軟水灌）上方加裝DN65的截止閥作為排氣閥門，處于常開狀態，不溶于水的氣體由此排出。

回收除鹽水的噸位計算（單臺除氧器）：確定軟水與乏汽的混合比例，通過乏汽的熱能焓值，乏汽量以及除鹽水的溫度熱能焓值，除氧器的排出乏汽壓力，以及給除氧器的供水壓力。

2.3 尾氣回收流原理

尾氣進入軟水管路與軟水混合，先進汽化軟水箱再用增壓泵送回除氧器，除氧器尾氣回收裝置利用系統中具有一定剩余壓力的蒸汽或水作動力，使流體產生射吸流動，同時進行水與尾氣的熱與質直接混合，使低溫流體被加熱，并在后續過程中，恢復加熱后的流體壓力，進入系統，以維持連續流動。混合溫度可通過調整進水量大小來完成。混合冷卻水進入軟水罐，軟水輸出凝結水可遠距離輸送到低壓除氧器，分離出空氣減壓排出。

2.4 尾氣回收技術方案

定排的水中含有一定熱能的蒸汽，在排污管路上方開口與軟水管路連接DN65的厚壁無縫管12米加裝一個DN65的截止閥，蒸氣可由該管路流至軟水管路，鑒于定期排污的水中含有蒸汽量較小與乏汽形成一股蒸氣，導入軟水管路，兩種流體一起經混合管進一步混合，在迅速擴展相介面只見產生熱交換并相容從而將蒸氣回收。

2.5 汽液兩種流體相容時回收蒸氣的比例

定排排汽壓力：0.1MPa定排排汽溫度：109℃

軟水溫度：20℃出水口溫度：80℃

定排排汽量：1.0T /H給水壓力：0.5MPa

蒸氣109℃焓值i0=1690.22kj/kg；軟水溫度20℃焓值i1=83.86kj/kg；設計回收裝置出口溫度為40℃焓值i2=170.5 kj/kg；定排汽量m0=0.5t/h。

定排蒸氣回收軟水用量計算：

M1=m0（i0i2）/（i2i1）=0.2t/h

所以尾氣產生的蒸汽與除鹽水液相混合時比例為0.1∶5，遠遠小于乏汽回收的軟水量。

3 改造效果

改造前除氧器排氣閥門處在節流狀態，使除氧器內混合氣體不能全部及時的排出，導致排氣受阻，而影響除氧效果。改造后蒸氣變為凝結水，不凝性氣體可經過回收裝置流入軟水箱，通過半封閉的軟水箱排向大氣，有利于除氧；軟水進入除氧器前水溫已得到提高，有利于除氧，達到降低溶解氧的目的。

4 結語

該改造成功實施后，加熱爐汽化產生的蒸汽一部分進入蒸氣管網，一部分為冬季內送氣取暖，其余全部由該項目改造回收，汽化軟水的使用量明顯減少，排汽凝結成水后便于回收工質；采用熱力除氧器乏汽回收裝置后會不會影響除氧效果，在除氧器運行工況相同，排汽門開度一樣的情況下乏汽回收換熱效率高，傳熱傳質充分，回收效率達99%以上，起到了節能減排的作用。