八鋼軋鋼系統加熱爐低品位余熱的回收利用

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

鋼鐵工業中存在大量高溫煙氣、荒煤氣、燒結礦、高爐渣等豐富的余熱資源[1]。目前國外先進鋼鐵企業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低于國際水平[2、3]。因此，我國一些鋼鐵企業將提高余熱資源利用率作為企業轉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]，而燃氣爐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，八鋼積極吸收國內外先進余熱回收與利用技術，已采用空氣加熱器對軋鋼加熱爐煙道廢氣余熱進行了有效回收利用，并在此基礎上對低品位余熱(溫度低于400℃的低溫尾氣煙氣)進行了回收利用，進一步完善了加熱爐余熱回收系統，更加有效地節約了生產成本，全面提升了企業效益。

1 八鋼軋鋼加熱爐余熱資源基本情況

目前八鋼廠區內擁有7條軋鋼產線，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12萬Nm3/h(標)，入口廢氣溫度測點約350～450℃，余熱資源量充足且穩定。

八鋼軋鋼系統加熱爐采用混合煤氣作為燃料，將產生大量的高溫煙氣，其流動路徑如圖1所示，加熱爐溫度參數如表1所示。

由圖1和表1可知，加熱爐爐內燃料燃燒后的高溫區域溫度為1200～1400℃，煙氣隨加熱爐尾部排出時溫度為600～750℃，尾部煙氣余熱相當于送入爐內熱量的50%，余熱開發空間可觀；從加熱爐尾部排出后的煙氣將進入空氣加熱器，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 ℃

圖1 八鋼軋鋼系統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，其熱量約為爐內熱量的35%～25%，尚未得到有效的回收利用。

2 軋鋼系統加熱爐低品位余熱利用

2.1 低品位余熱利用工藝流程

八鋼軋鋼系統采用余熱鍋爐對加熱爐所產生低品位余熱進行回收利用，余熱利用技術如圖2所示。由圖2可知，在保持原有工藝布局不變的基礎上，首先在空氣加熱器至煙囪的煙氣管道之間增設煙氣閥門；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，并安裝引風機，確保經余熱鍋爐回收利用后的煙氣順利進入煙囪排出。余熱鍋爐主要性能參數如表2所示，煙氣參數如表3所示。

表2 余熱鍋爐性能參數

表3 余熱鍋爐煙氣參數

圖2 軋鋼加熱爐余熱利用技術示意圖

加熱爐在正常運行時，空氣加熱器與煙囪間氣閥處于關閉狀態，加熱爐爐內產生的高溫煙氣先經空氣加熱器對其中、高品位余熱進行回收，再經余熱鍋爐對其低品位余熱進行回收，最后由引風機加壓后通過煙囪進行排放。

低品位余熱利用所產生蒸汽將直接送至汽機外，余熱鍋爐生產約0.8MPa，220℃的過熱蒸汽并入蒸汽管網。工程中保留了原有煙道作為備用排煙道，當余熱鍋爐或電站故障檢修時，鍋爐控制系統將發送相應問題信號至加熱爐控制系統，加熱爐控制系統將切斷內部氣動調節閥與余熱鍋爐的連接，并打開與煙囪連接的氣閥，調整系統按照改裝前模式運行，保證了生產系統的繼續運行。

2.2 低品位余熱的綜合利用

軋鋼生產線加熱爐外排廢氣低品位余熱將通過余熱鍋爐進行回收，并將產生的過熱蒸汽并入蒸汽管網，圖3為加熱爐余熱利用技術示意圖。在采暖季余熱鍋爐所生產過熱蒸汽，經各自的主蒸汽母管并入廠區蒸汽管網全部用于生活區供暖；非采暖季余熱鍋爐所生產過熱蒸汽，經各自的主蒸汽母管進入廠區蒸汽管網，再將蒸汽引出進入汽輪機系統用于發電，所發電量全部回用于生產區域。

表4為采暖季、非采暖季低品位余熱回收參數。由表4可知，在采暖季本余熱回收系統共運行3200小時，外送蒸汽量達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通過電站將熱能轉換為電能，電站年發電量約2686萬度，電站汽水系統補水量為6～8t/h。蒸汽余熱回收收益及余熱蒸汽發電收益可觀。

圖3 八鋼軋鋼系統加熱爐余熱利用技術示意圖

表4 八鋼軋鋼系統加熱爐采暖季、非采暖季余熱回收參數

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蒸汽用于發電，有效提高了企業能源的利用效率。

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

在采暖季節， 所產生蒸汽優先用于供暖，基本上解決了冬季優先八鋼居民區供暖造成廠區內蒸汽不足的問題；在非采暖季節，所產生蒸汽用于發電，其所發電量主要用于生產區的用電，大大降低生產用電成本。

4 結束語

八鋼軋鋼系統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，當余熱鍋爐或電站故障檢修時，可按原煙氣處理系統進行運作，保證了生產系統的正常運行。采暖季節所產蒸汽全部用于生活區供暖，非采暖季節汽輪發電機組所發電回用于生產區域，具有優良的經濟效益和環境效益。