軋鋼加熱爐的余熱回收技術(shù)研究

張 斯

（河鋼股份有限公司承德分公司、河北省釩鈦工程技術(shù)研究中心，河北 承德 067000）

目前，鋼鐵企業(yè)的數(shù)量在逐年遞增，這主要是由于我國(guó)的金屬礦產(chǎn)資源十分豐富，且相關(guān)的冶煉技術(shù)也是十分成熟，使得鋼鐵行業(yè)在近幾年來(lái)得到了充分地發(fā)展。軋鋼加熱爐是冶煉鋼鐵的一種十分高效的生產(chǎn)設(shè)備，一般被應(yīng)用于較為大型的鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)之中，再加上對(duì)應(yīng)的余熱回收技術(shù)，取得了相對(duì)較為好的生產(chǎn)效果。通常情況下，余熱資源會(huì)分布在鋼鐵冶煉的各個(gè)生產(chǎn)工序之中，并且產(chǎn)生巨大的能量，這種熱力能量沖力十分大的，如果利用專業(yè)的手段或者方法將其回收利用，可以在一定程度上減少生產(chǎn)的材料成本，進(jìn)一步提升相應(yīng)的利潤(rùn)。因此，面對(duì)這種情況，多種多樣的余熱回收技術(shù)出現(xiàn)在相關(guān)領(lǐng)域之中[1]。最為常見的方法是物理回收方法、風(fēng)淬法以及水淬法，這三種方法被使用的頻率相對(duì)較高，且最終取得的效果也較好。首先，是物理回收方法。這種余熱回收方法是在鋼鐵煉鐵的過程中，通過加溫增水的方式，來(lái)促使?fàn)t中產(chǎn)生大量的高分子結(jié)構(gòu)的爐渣，并且在鋼鐵出爐時(shí)，溫度是十分高的，同時(shí)伴隨著巨大的物理熱力。利用專門的設(shè)備對(duì)這些物力熱力進(jìn)行回收，并在利用在其他的工作程序之中，不僅可以產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，還可以降低對(duì)應(yīng)的能源材料成本[2]。而風(fēng)淬法和水淬法則是利用生產(chǎn)程序中的風(fēng)力資源和水力資源進(jìn)行鋼鐵冶煉，當(dāng)其冶煉成爐渣之后，利用高速空氣對(duì)其的沖擊，將釋放出來(lái)的熱力瞬間擊退至爐中，隨后再以專用的設(shè)備進(jìn)行獲取，以作備用。雖然，這些方法可以在特定的環(huán)境下利用熱力回收技術(shù)將軋鋼加熱爐中釋放的熱能進(jìn)行回收，但是仍然存在著一些實(shí)際應(yīng)用上的問題，因此，需要對(duì)軋鋼加熱爐的余熱回收技術(shù)進(jìn)行分析研究，重新設(shè)計(jì)回收結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步更新應(yīng)用方式，以此帶來(lái)綜合的回收技術(shù)水平。

1 余熱回收技術(shù)方法探析

1.1 進(jìn)行余熱回收可控系數(shù)的計(jì)算

在進(jìn)行余熱回收技術(shù)方法的設(shè)計(jì)之前，需要先對(duì)軋鋼加熱爐的相關(guān)指標(biāo)參數(shù)以及余熱回收可控系數(shù)的計(jì)算。一般情況下，從余熱回收程序的相關(guān)工作原理來(lái)看，通過實(shí)際應(yīng)用的冷凝段與蒸發(fā)段兩個(gè)管道階段，快速實(shí)現(xiàn)有效逆轉(zhuǎn)工作流體的程序，并在此基礎(chǔ)上增強(qiáng)管道的安全性和穩(wěn)定性。同時(shí)，也使得其在生產(chǎn)、工作過程中可以進(jìn)一步強(qiáng)有力地控制相對(duì)應(yīng)的冷熱調(diào)節(jié)與溫差控制，呈現(xiàn)出更加好的余熱回收效果。可以先將余熱回收設(shè)備安裝在軋鋼加熱爐的接口處或者外壁，使其與軋鋼加熱爐相連接[3]。再根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行軋鋼加熱爐相關(guān)指標(biāo)參數(shù)的設(shè)置，具體如下表1所示。

表1 軋鋼加熱爐指標(biāo)參數(shù)設(shè)置表

依據(jù)表1中的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行軋鋼加熱爐相關(guān)指標(biāo)參數(shù)的設(shè)定和獲取，完成之后，需要在此基礎(chǔ)上，測(cè)量真實(shí)的軋鋼加熱爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)余熱回收可控系數(shù)，具體如下公式1所示：

公式1中：K表示余熱回收可控系數(shù)，b表示應(yīng)用執(zhí)行極限值，c表示誤差系數(shù)，α表示流體固化函數(shù)。通過以上計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的余熱回收可控系數(shù)，將其作為余熱回收技術(shù)的控制標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)軋鋼加熱爐完成生產(chǎn)后所產(chǎn)生的熱力值在這個(gè)數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi)，表明可以進(jìn)行余熱回收，反之，如果超出這個(gè)數(shù)值范圍之內(nèi)，那就表明軋鋼加熱爐中產(chǎn)生的熱力很有可能存在更大的熱力沖擊力，需要對(duì)其進(jìn)行更為謹(jǐn)慎地處理[4]。但是需要注意的是，余熱回收的可控系數(shù)通常是不固定的，根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)進(jìn)行計(jì)算，并且在計(jì)算時(shí)對(duì)于周圍環(huán)境的要求也很高，需要將這些因素一并考慮進(jìn)去才可以得出更加精準(zhǔn)的結(jié)果。

1.2 回收工序以及結(jié)構(gòu)的建立

在完成余熱回收可控系數(shù)的計(jì)算之后，接下來(lái)，需要對(duì)具體的回收工序結(jié)構(gòu)進(jìn)行建立。首先，需要利用物理的回收方法進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。將高速的多孔旋轉(zhuǎn)葉片安裝在軋鋼加熱爐的中心位置，并且在葉片中增加可以改變溫度的設(shè)備，使軋鋼加熱爐在生產(chǎn)工作的過程中產(chǎn)生出粒化，利用冷空氣與高溫相互對(duì)抗，進(jìn)而抵消多余的熱力，方便對(duì)其進(jìn)行回收利用，一定程度上保證了熱力回收的安全性[5]。然后，將余熱回收設(shè)備轉(zhuǎn)移至軋鋼加熱爐的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部，并利用冷空氣填充爐中達(dá)到低沸點(diǎn)的空間流動(dòng)介質(zhì)，加快爐渣的降溫。這樣的方法實(shí)際上會(huì)增加軋鋼加熱爐的導(dǎo)熱性，并且在相同的生產(chǎn)環(huán)境之下，對(duì)比于傳統(tǒng)的方法，具有更好的溫度調(diào)控效果。接下來(lái)，將爐渣的重力與轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)力相互融合，充分抵消了出爐時(shí)的沖擊力，并且也有助于爐渣的回收以及余熱的利用。在完成基礎(chǔ)的回收工序結(jié)構(gòu)之后，需要建立應(yīng)用處理結(jié)構(gòu)。這部分主要是利用化學(xué)的方法來(lái)對(duì)軋鋼加熱爐在完成生產(chǎn)時(shí)，出爐所產(chǎn)生的巨大余熱沖擊力進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼Ｒ罁?jù)實(shí)際的生產(chǎn)執(zhí)行情況，計(jì)算對(duì)應(yīng)的高熱回收率，如下公式2所示：

公式2中：P表示高熱回收率，B表示顯熱指數(shù)，h表示流體動(dòng)態(tài)比值。通過以上計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的高熱回收率。依據(jù)計(jì)算的回收率，進(jìn)行原料冶煉比例的調(diào)整。通常會(huì)將混合料與酸性尾礦、渣棉纖維等物質(zhì)一同使用，可以在保證生產(chǎn)效率和質(zhì)量的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大相應(yīng)的熱力回收范圍[6]。這種方法下的冶煉最終可以將爐渣壓縮成絲狀的固體物質(zhì)，最終形成具有高附加值的渣棉纖維，可以在相關(guān)領(lǐng)域中投入使用，是一種相對(duì)較為環(huán)保的余熱回收結(jié)構(gòu)，有利于環(huán)境的保護(hù)。

1.3 水汽循環(huán)實(shí)現(xiàn)軋鋼加熱爐的余熱回收

在完成回收工序以及結(jié)構(gòu)的建立之后，接下來(lái)，利用汽水循環(huán)技術(shù)實(shí)現(xiàn)軋鋼加熱爐的余熱回收。先對(duì)生產(chǎn)工序結(jié)構(gòu)中建立梯級(jí)的應(yīng)用程序，通過設(shè)置高溫的蒸發(fā)系統(tǒng)，來(lái)對(duì)軋鋼加熱爐中的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此來(lái)達(dá)到回收余熱的目的。在對(duì)余熱進(jìn)行回收的過程之中，會(huì)產(chǎn)生巨大的中壓飽和蒸汽，這些蒸汽一定程度上會(huì)影響熱力后續(xù)的使用，所以，需要設(shè)置相關(guān)的排氣裝置，將這些中壓飽和蒸汽迅速排放至軋鋼加熱爐外，不僅可以保證鋼鐵的堅(jiān)硬程度，還增強(qiáng)了熱力的使用能力。在此基礎(chǔ)之上，需要建立完整的水汽循環(huán)結(jié)構(gòu)，如下圖1所示。

圖1 水汽循環(huán)余熱回收流程圖

根據(jù)圖1中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行余熱的回收，完成之后，將軋鋼加熱爐中的空氣排放出去，以完成最終的余熱回收。

2 實(shí)例分析

2.1 余熱回收技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀簡(jiǎn)述

近幾年來(lái)，隨著我國(guó)重工業(yè)的不斷發(fā)展，鋼鐵行業(yè)逐漸增多，相對(duì)應(yīng)的技術(shù)也在慢慢成熟。余熱回收技術(shù)就是其中之一。它主要是將軋鋼加熱爐在生產(chǎn)冶煉時(shí)產(chǎn)生的巨大熱能進(jìn)行回收，并應(yīng)用在其他生產(chǎn)工序之中的一項(xiàng)環(huán)保技術(shù)，一定程度上降低了生產(chǎn)的材料成本。但是，最近幾年，卻逐漸暴露一些問題，在對(duì)余熱進(jìn)行回收的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的蒸汽，影響熱力的傳輸與收集，同時(shí)對(duì)于未來(lái)的二次應(yīng)用也會(huì)起到一定的阻礙作用，另外，在回收時(shí)的安全問題也是一大難題。所以，面對(duì)這樣的應(yīng)用現(xiàn)狀，需要對(duì)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

2.2 進(jìn)行余熱回收技術(shù)的分析

依據(jù)以上現(xiàn)狀簡(jiǎn)述，再加上獲取的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行余熱回收技術(shù)的應(yīng)用分析與測(cè)試。如下圖2所示。

圖2 余熱回收應(yīng)用分析圖

根據(jù)圖2中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，在不同的溫度環(huán)境下，再進(jìn)行兩次測(cè)試，可以得出對(duì)應(yīng)的結(jié)論，對(duì)其進(jìn)行分析討論。

2.3 余熱回收技術(shù)分析結(jié)果討論

依據(jù)以上分析，得出對(duì)應(yīng)的結(jié)果，對(duì)其進(jìn)行討論，如下表2所示。

表2 余熱回收技術(shù)分析結(jié)果表

根據(jù)表2中的分析結(jié)果可以最終得出結(jié)論：在不同的溫度環(huán)境下，軋鋼加熱爐的余熱回收比率還是相對(duì)較為貼合標(biāo)準(zhǔn)的，表明其回收效果較好，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，便是對(duì)軋鋼加熱爐的余熱回收技術(shù)的分析研究。其實(shí)，隨著余熱回收技術(shù)的廣泛應(yīng)用，給鋼鐵冶煉以及相關(guān)行業(yè)帶來(lái)了極大的節(jié)能環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。這也使得鋼鐵行業(yè)近幾年來(lái)在余熱回收利用領(lǐng)域所取得的成果越來(lái)越高深，對(duì)應(yīng)的研究工作也逐漸變得深入，這對(duì)于我國(guó)鋼鐵冶煉技術(shù)的進(jìn)一步提升也起到了推動(dòng)的作用。尤其是現(xiàn)如今在倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保、低碳減排的新時(shí)代背景之下，鋼鐵行業(yè)對(duì)于軋鋼加熱爐的余熱回收技術(shù)產(chǎn)生的效益影響以及成本減控也有極大的實(shí)際應(yīng)用意義。