2023年《安全环境环保技术》之轧钢加热炉中低温烟气的余热利用.docx

轧钢加热炉中低温烟气的余热利用 能源是人类赖以生存和开展的根底，能源的利用程度是反映人类进步的一个重要标志。所有工矿企业都有工业余热，余热属于二次能源。工业余热是指在生产过程中产生的，本来可以利用，但实际上被废弃不用而排放至周围环境的那局部热量。 各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量为17%—80%，其中容易回收利用的余热资源约为余热总资源的60%，也就是说，易回收利用的余热资源约为燃料消耗总量的10.2%—48%。工矿企业余热主要集中在钢铁、石油、化工、建材、食品、电子等领域，回收余热节能的潜力是非常大的。 1、中低温烟气余热回收 工矿企业余热中，烟气的余热占相当大的比例。烟气余热按温度可分为：高温烟气余热（温度高于650℃），中温烟气余热（温度在200℃—650℃），低温烟气余热（200℃以下）。 高温烟气由于热品位比较高，利用难度相对较小，所以这局部余热根本都得到了利用。而中低温烟气特别是低温烟气由于余热量不稳定、烟气中含尘量较大、烟气中含有腐蚀性物质、烟气的品味较低等特点，对余热的回收和利用产生了很大的影响，使得很多工矿企业直接排放了较难利用的余热。由于中低温余热资源数量非常巨大，而且分布范围极其广泛，所以解决好上述问题，合理回收中低温烟气余热，对于企业的节能降耗有很重要的意义。 2、轧钢加热炉中低温烟气余热回收 从能耗的构成上看，要降低轧钢系统的能耗，一方面应通过技术进步降低能源消耗，另一方面，应利用先进的能量回收技术，合理有效地对轧钢系统中的余热能源进行回收利用。 目前轧钢加热炉余热回收最常见得一种方式是：通过对加热炉进行局部改造，增加余热回收设备—热管蒸发器，以充分利用加热炉尾气余热，产生饱和蒸汽并网。这样既降低了烟气排放造成的环境污染，同时又可以回收大量的热能，提高企业的经济效益、社会效益和环保效益。 下面就以某钢厂230t/h宽厚板加热炉余热回收案例来说明热管蒸发器在加热炉烟气余热回收中的应用。 2.1、加热炉参数概述（见表1） 2.2、余热回收初步设计思路 2.2.1、烟气计算 计算依据的是企业提供的煤气成分及加热炉加热工艺。加热炉烟气计算数据汇总如表2所示： 根据以上计算，得出： 1）该加热炉使用煤气燃烧生成烟气系数为3.01。 2）生成烟气密度为1.27kg/m3。 3）生成烟气平均比热容为1.68kJ/（m3.℃）。 4）生成烟气中SO2/SO3含量高达263×10-6. 经进一步计算求得烟气酸露点为171℃。 2.2.2、余热回收计算（见表3） 根据以上计算，得出结论： 1）烟气余热回收系统如果安装热管蒸发器及过热器，烟囱底部排烟温度按照高于烟气酸露点30℃考虑，即200℃，余热回收系统可产生压力1.27MPa，温度300℃的过热蒸汽7.2t/h。同时。可以将加热炉原有汽化冷却系统产生的10t/h蒸汽一起过热到300℃。 2）烟气余热回收系统如果只安装热管蒸发器，可以产生压力1.27MPa，温度190℃饱和蒸汽9t。 3）烟气余热回收系统如果只安装过热器，可以将汽化冷却系统产生的10t/h蒸汽过热到300℃，烟气温度可以下降23℃。 考虑到余热回收系统产生的蒸汽将来会用于并网发电，选取表3中第二种方式，即热管蒸发器及过热器一起安装比较合理。 2.3、余热回收经济技术指标（见表4） 2.4、余热回收系统设备组成 余热回收设备总体系统包括热管蒸发器本体及本体范围内的配套设备和系统设计，管阀系统、钢架和平台等。 1）设备本体包括热管蒸发器、热管省煤器、过热器。 2）本体范围内的配套设备包括：定、连排扩容器，汽水取样装置，加药装置，给水泵，除氧器水泵，仪表阀门及管件，除氧器，软水箱。 3）钢架及平台。 4）旁通烟道强制排烟系统。 2.5、余热回收设备投资概算及经济社会效益 2.5.1、投资估算 工程投资额计热管蒸发器、热管省煤器、汽水系统、循环水系统、阀门辅机等，包括所含电气、热工、水路等费用。 2.5.2、工程投资概算 加热炉烟气余热回收工程投资额如表5所示。 2.5.3、工程投资效益（见表6） 按上述效益分析有： 该工程静态投资约为560万元。本期工程建成后，年节约费用（扣除运行本钱）702万元，10个月即可收回全部建设投资。 2.5.4、社会效益 加热炉原燃烧废气（65000m3/h、450℃）直接排入大气，造成大量浪费，而且污染环境。本工程上马后，废烟气经过余热回收系统，排烟温度由450℃降至200℃左右，实现节能减排。 该工程热管蒸发器额定产蒸汽量7.2t/h，每年可节约标煤量约为1.335t，减少CO2排放26000t，具有突出的环保节能效益。 3、总结 中低温余热回收潜力巨大，通过分析行业余热回收形势引出轧钢加热炉中低温余热回收工程实施。经计算分析，论述了加热炉余热回收方案设计思路。并且就完成后的余热回收方案做了投资概算预估及经济社会效益分析。