內置式余熱鍋爐在加熱爐余熱回收系統中的利用

卜 剛

(北京盛世海泰環保科技有限公司，北京 100007)

引 言

湖北新冶鋼股份有限公司(以下簡稱“湖北新冶鋼”)軋鋼事業部850機組2#加熱爐于2009年10月動工建造，2010年6月投產。該加熱爐采用空氣單預熱常規燃燒方式，設計產能160 t/h，設計噸鋼能耗1.3 GJ/t，設計燃耗29600 m3/h，為國內最大的棒材步進梁式加熱爐。

850機組作為軋鋼工序的首道機組，是下游大坯軋制工序前加熱的唯一設備。由于加熱爐產能大，生產負荷高，因此加熱爐排煙量很大[1]。按照60000 m3/h的排煙量、450 ℃的排煙溫度計算，每小時煙氣帶走的熱量中可回收的部分達0.8 t標煤，這部分熱量被直接排入大氣中，既是一種環境污染，也是一種資源浪費。

1 余熱利用概述

節能技術改造的技術方案是在軋鋼事業部850機組2#加熱爐現有設備基礎上建設余熱鍋爐，可以回收加熱鋼坯所產生的廢氣余熱。具體流程是，通過在加熱爐出口煙道與空氣預熱器之間及空氣預熱器與煙囪之間設置余熱鍋爐來回收煙氣顯熱。余熱鍋爐產生1.6 MPa，280 ℃中壓過熱蒸汽9.87 t/h供廠區蒸汽管網[2]，并送至精煉爐抽真空生產使用，其理論計算如表1所示。

該余熱鍋爐共分兩段布置，分別為：前置蒸發器、后部受熱面。前置蒸發器采用強制循環；后部受

表1 理論生成煙氣量及可回收煙氣余熱量計算結果

熱面中蒸發器采用自然循環，后部受熱面由過熱器、蒸發器、省煤器和水預熱器組成。

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器、過熱器、蒸發器、省煤器、水預熱器后通過引風機引出。

2 余熱系統及耗能情況

2.1 系統原理及參數

對湖北新冶軋鋼事業部850機組2#加熱爐煙道進行改造，新建一臺余熱鍋爐，蒸汽過熱到280℃后送入廠區過熱蒸汽管網進行使用，余熱利用原理如圖1所示。

圖1 加熱爐余熱利用原理圖

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

系統設計的蒸汽發生量為9.87 t/h，考慮到鍋爐設備積灰和結垢，以及加熱爐生產系統不穩定等因素，小時蒸汽產生量按照8.68 t/h進行計算(額定負荷率為88%)，滿負荷運載時間按照總時間的92%計算。

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

2.2 系統能耗計算

余熱系統的能耗計算如表2所示。

表2 項目實施后耗能情況

3 實施效果

3.1 節能收益

(1)收益

過熱蒸汽計價按照120元/噸計算，年節能收益為5.642萬噸×120元/噸=677.04萬元。

(2)運行成本

① 軟化水成本：鍋爐排污和系統損失按照2.5%計算，年耗軟化水費用為7.8萬噸/a×3.05元/噸=23.79萬元。

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

③ 設備年維護費用：20萬元。

④ 人工成本：4班×2人/班×5萬元/(人·年)=40萬元/年。

年運行成本合計144.24萬元。

(3)直接經濟效益

年凈經濟效益為677.04萬元-144.24萬元=532.80萬元。

(4)其他經濟效益

根據項目方案設計，該余熱回收系統吸收空氣預熱器前段高溫煙氣，從而原摻冷凝風機可以停用，在余熱回收系統正常運行時不必使用，節約了原系統的耗電，減少了風機的維護，每年節約電費在15萬元左右。

(5)壽命期節能量

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

3.2 環境收益

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

表3 主要大氣污染物減排效果

4 結束語

內置式加熱爐廢氣余熱回收系統在不影響加熱爐生產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，提高了余熱鍋爐的可回收熱[3]。同時余熱鍋爐采用內置式布置方式，增加熱效率，減少熱損失。

回收蒸汽用于鋼廠煉鋼區域精煉爐使用，減少煤氣鍋爐自產蒸汽量，有利于減少溫室氣體排放對環境的污染，也有利于提高鋼廠的余熱余能利用比例，充分回收鋼鐵生產中的低溫煙氣余熱，可大大降低企業工序能耗，降低企業能源成本，提高企業競爭力。

加熱爐余熱利用回收項目每年可節約0.56萬噸標準煤，減排14300噸CO2，減排1334噸SO2，減排88噸NOX，減排549噸粉塵；可見余熱回收項目的社會效益及經濟效益均十分顯著。