空氣預(yù)熱器設(shè)置在加熱爐煙道中,，利用加熱爐的高溫?zé)煔鈱⒖諝饧訜岬郊s600℃,，熱空氣被送入加熱爐內(nèi)助燃。這種方式是從加熱爐工藝角度采取的節(jié)能措施,，對加熱工藝來說是直接有效的,，節(jié)約了燃料消耗量?？諝忸A(yù)熱器可以回收大量余熱,，可將煙氣中60%~70%的余熱進(jìn)行回收利用，節(jié)約20%~30%的燃料消耗,。理論上,，預(yù)熱100℃的助燃空氣，加熱爐可以節(jié)能約5%,。因此,，空氣預(yù)熱溫度越高則節(jié)能效果越好。該方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外各種加熱爐,?？諝忸A(yù)熱器回收加熱爐出口處的煙氣熱量，且煙氣溫度在700℃以上,，屬于中溫余熱回收,。當(dāng)前加熱爐中溫余熱回收的綜合利用是能效最大的方式。

 

　　余熱鍋爐可以回收低溫?zé)煔庥酂?。?jīng)過加熱爐預(yù)熱器后的煙氣溫度為300℃~500℃,，溫度較低，可利用余熱鍋爐回收,，屬于低溫余熱回收,。國外一些發(fā)達(dá)國家非常重視低品質(zhì)熱源的回收，先進(jìn)的鋼鐵企業(yè)普遍采用余熱鍋爐回收此熱量,，回收率均在70%以上,，日本新日鐵住金甚至達(dá)到92%。當(dāng)前,，我國冶金加熱爐采用余熱鍋爐回收煙氣余熱的方法并未普及,，但在國家節(jié)能減排政策的支持下，低溫品質(zhì)熱源回收與綜合利用逐漸得到重視,。

 

　　汽化冷卻不能滿足降低加熱爐排煙溫度的需求,，目前國內(nèi)外多采用空氣和煤氣預(yù)熱器的方式回收煙氣余熱，但降溫也受到限制。加熱爐余熱鍋爐可降低加熱爐排煙溫度,，但先前須用輔助燃燒器產(chǎn)生蒸汽,，能源消耗量較大，且多設(shè)有旁通煙道,，工程占地和初始投資較大,。結(jié)合現(xiàn)有加熱爐的特點(diǎn)，將高溫,、中溫、低溫區(qū)的加熱爐余熱進(jìn)行統(tǒng)一組織,，形成組合式余熱梯級回收工序系統(tǒng),，使其節(jié)能降耗的投入產(chǎn)出比進(jìn)一步提高是大勢所趨。中冶賽迪針對我國軋鋼加熱爐生產(chǎn)工序的余熱回收利用現(xiàn)狀,，提出一種組成優(yōu)化,、結(jié)構(gòu)合理的余熱梯級回收工序和流程，并展開了相關(guān)的核心技術(shù)研究,。

 

　　梯級研發(fā)成一體

 

　　加熱爐余熱梯級回收系統(tǒng)是根據(jù)余熱熱源性質(zhì)的不同和溫度的高低,，將汽化冷卻、空氣預(yù)熱和余熱鍋爐合理,、有機(jī)地組合為一體,，最大限度地回收加熱工序余熱，充分降低排煙溫度,，盡量減少工程投資,，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

 

    一級(高溫)回收工序研究開發(fā),。加熱爐水梁的冷卻方式主要分為水冷卻和汽化冷卻,。目前，汽化冷卻具有水質(zhì)好,、有效保護(hù)水梁,、延長水梁壽命、節(jié)水節(jié)電和可回收蒸汽等優(yōu)勢,，是較佳的冷卻方式,，被絕大多數(shù)加熱爐采用。在國內(nèi),，技術(shù)人員開展了水梁及立柱的熱負(fù)荷研究,，通過建立水梁熱負(fù)荷模型，確定了水循環(huán)的控制措施,，開發(fā)的汽化冷卻設(shè)計(jì)軟件符合工程實(shí)際,，滿足了從熱力計(jì)算、設(shè)備定型計(jì)算到水梁水動力循環(huán)計(jì)算等多種工程需求。

 

　　二級(中溫)回收工序研究開發(fā),。二級回收工序?qū)儆谥苯有怨?jié)能措施,，節(jié)能效果非常明顯。我國技術(shù)人員建設(shè)了高效換熱器實(shí)驗(yàn)平臺,，進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù),、設(shè)備的實(shí)驗(yàn)研究，取得了豐碩的成果,，形成多個(gè)系列產(chǎn)品,。其主要優(yōu)點(diǎn)是傳熱系數(shù)高、結(jié)構(gòu)簡單,、壽命長,、靈活性強(qiáng)和嚴(yán)密性好。

 

　　三級(低溫)回收工序研究開發(fā),。依據(jù)加熱爐工藝強(qiáng)制排煙和自然排煙,、單煙道和雙煙道的不同特點(diǎn)，技術(shù)人員針對自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐的特性,，對傳統(tǒng)煙道余熱鍋爐進(jìn)行了匹配性研究,，并依此對常規(guī)余熱鍋爐進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，開發(fā)出冶金加熱爐煙道內(nèi)置式蒸汽余熱鍋爐,，解決了加熱爐安全生產(chǎn)和余熱鍋爐協(xié)調(diào)運(yùn)行的重大難題,。同時(shí)，研究人員根據(jù)工程試驗(yàn)成果開發(fā)了對應(yīng)的設(shè)計(jì)軟件,，實(shí)現(xiàn)了各種設(shè)計(jì)需求計(jì)算,、余熱鍋爐三維輸出等功能，提供了余熱鍋爐本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)平臺,。

 

　　組合優(yōu)化再挖潛力

 

　　技術(shù)人員利用夾點(diǎn)理論對組合式余熱回收工序進(jìn)行了節(jié)能優(yōu)化,，開發(fā)出冶金加熱爐汽化冷卻與煙道內(nèi)置式余熱鍋爐的聯(lián)合裝置系統(tǒng)；對余熱梯級回收系統(tǒng)可能出現(xiàn)的同質(zhì)子系統(tǒng)和功能相同的設(shè)備進(jìn)行了組合優(yōu)化,；對工程上反映的重復(fù)投資,、占地大、基礎(chǔ)投入多的問題進(jìn)行了布置優(yōu)化,。同時(shí),，相關(guān)工作已經(jīng)形成了模塊化成品，以期找到投資省,、見效快的工程應(yīng)用切入點(diǎn),。

 

　　為有效控制加熱爐余熱梯級回收系統(tǒng)各種溫度、壓力等指標(biāo),，將各子系統(tǒng)組合成一個(gè)有機(jī)體,，實(shí)現(xiàn)余熱資源的高效回收和利用,，技術(shù)人員對各工序系統(tǒng)的自動控制和各工序系統(tǒng)間的連鎖進(jìn)行了優(yōu)化，研發(fā)了聯(lián)合自動控制和穩(wěn)定運(yùn)行技術(shù),。

 

　　組合式回收效益顯著

 

　　該加熱爐余熱梯級回收系統(tǒng)可將加熱爐排煙溫度降低至200℃以下,。以邯鋼已投產(chǎn)的余熱工程為例，該余熱梯級回收系統(tǒng)的一次性投資僅相當(dāng)于獨(dú)立的汽化冷卻和余熱鍋爐的2/3,，獨(dú)立相關(guān)工程大約為1300萬元,。本項(xiàng)目通過技術(shù)創(chuàng)新，其投資大約為800萬元,，且通過系統(tǒng)和布置優(yōu)化,，降低了運(yùn)行成本和維護(hù)成本，成本節(jié)約25%以上,，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益,。此外，汽化冷卻和余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽量的直接經(jīng)濟(jì)效益約為5元/噸鋼,，投資回收期可縮短1年~2年。

 

　　以加熱爐余熱梯級回收系統(tǒng)技術(shù)為支撐的項(xiàng)目在邯鋼,、寶鋼等大型鋼鐵企業(yè)加熱爐獲得了實(shí)際應(yīng)用,，排煙溫度等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了預(yù)期效果。

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