轧钢加热炉烟气的余热利用

轧钢加热炉烟气的余热利用1前言
轧钢加热炉是钢铁企业重要的生产设备之一, 也是主要的用能设备。

在独立轧钢企业中, 轧钢加热炉的能耗往往占到全厂总能耗的65 %一75 %，尽管轧钢加热炉的热效率随着炉子装备水平，管理水平、操作水平的提高, 已由过去的30 % 左右提高到40 % 左右,但是和先进工业国家比, 起码还低十个百分点, 要提高炉子的热效率不外乎两个途径, 一是让炉用燃料产生的热量最大限度地留在炉内; 二是将排出炉外的烟气余热再次回收加以充分利用。

笔者认为, 对第一个途径一方面已经作了大量研究, 资金的投人也比较多。

但是对第二个途径,相对来说研究工作和资金的投入力度还较小。

目前, 重油的价格巳达到1 10 0 ~ 1 3 0 0 元/ 吨, 一级烟煤的价格为32 0 ~ 3 50 元/ 吨, 且呈上升趋势。

上游产品价格的不断攀升, 是钢铁企业成本增加的主要原因。

在产品成本中,能源费用豹占景在重点企业中约25 % , 联合~ 企业中约里全卫旦丝址所丝竺芡胆星哮杏的重要方面·也是增强企业在市场经济中竞争能力的有效手段。

轧钢加热炉烟气的余热利用既是一个老课题, 也是一个新课题。

说它是老课题, 是因为最近十几年来一直在谈这个问题。

说它是新课题, 是因为在钢铁企业的生产实践中烟气余热利用的水平并不高, 而且一直没有质的突破。

主要表现在余热利用的程度不够充分, 面不够广, 有效性也不尽如人意。

所以在这方面加强研究是十分必要的。

2加热炉烟气余热利用现状和问题
2.1国内轧钢加热炉烟气余热利用的
现状
我国轧钢工作会议提出, 要力争在“八五”内将助燃空气温度提高1 0 ℃。

我认为这一目标是可以实现的。

不少企业都在着手改造旧换热器, 推广新型高效热回收系统, 。

目前, 全国轧钢加热炉烟气余热回收率的平均水平约在20 % ~ 25 % 左右。

重点钢铁企业略高一些, 地方中小企业要低一些。

宝钢轧钢加热炉烟气的余热回收率已达到了4 5 %以上。

需要说明的是上述公式中未包括回收后未进人炉内的热量, 如果加人这部分热量,则余热回收率还要高一些。

预计“八五”期间加热炉的平均热风温度能达到3 20 一3 5 0 ℃ ,本世纪末达到40 0 ℃ , 温度效率超过0.5。

部分有代表性的钢铁企业使用换热器的情况可见表1：。

2.2 国外轧钢加热炉烟气余热利用的现状
德国《铁与钢》杂态曾载文详细分析了余热利用的可能性及各种余热利用措施的效益,明确规定了余热利用的限度. 空气预热6 50 ℃与5 0 0 ℃相比, 投资贵3.3 倍。

前苏联《锻压生产》认为, 在加热炉上空气预热温度50 0 ℃是最经济的。

在能源短缺的日本, 有一个月产12 万t 的热连轧车间, 对烧混合煤气推钢炉的换热器进行了改造, 使空气预热温度从40 0 ℃提高到6 5
0 ℃ , 整个系统改造投资的返本期为
1.1年, 所以, 最佳空气预热温度多少合适,得具体情况具体决定。

2.3 总结
结合上表几国内外现状，国内大部分钢铁企业已经能控制和掌握烟气在经济烟温下出炉,基本解决了烟气出炉温度过高的问题;在回收同样热量的情况下, 现在换热器的换热面积和换热器的单位体积都比过去有所减少,换热器的单位造价比过去有所降低, ，不管怎样, 应该说,烟气余热回收的工作还是有了一定的进步。

但从从全国面上的情况看, 轧钢加热炉烟气余热利用的情况并不令人满意, 比较起国外先进水平，存在着一定差距。

主要存在以下问题:
1)发展不平衡。

主要有三个不平衡, 一是重点企业, 大型企业和中小企业之间的不平衡; 二是地区之间的不平衡; 三是在同一企业中新旧炉子烟气余热利用的程度不平衡。

2)烟气余热回收率较低。

一般的只是回收利用了烟气温度较高的部分, 例如利用它来预热助燃空气, 而通过空气预热器后约4 0 ~ 5 0 ℃的中温烟气则大部分企业没有加以利用犷而温度更低一些的如3 0 ℃以下的低温烟气更谈不上充分利用。

3)烟气余热利用的领域比较狭窄。

过去回收的热量都是用来制热(产生热风、热煤气、蒸汽或热水等), 没有涉及制冷的领域。

制冷的领域基本上都是由电能统治着。

4)余热回收设备的装备水平还不够高, 不论其先进性、高效性和性能价格比,与国外先进水平差距还较大。

余热回收设备的功能比较单一,能否向多功能方面发展, 比如余热回收设备兼容环保功能, 这是有可能的。

3加热炉烟气余热利用实验研究方案
3.1准备实验材料
1）可控温的可变受热面积模拟加热炉一台:作为主控对象；
2) 温度测量器两台：持续记录温度的变化数据及曲线；
3) 不同热值的燃料若干：焦炭，燃气，煤等；
4）排气管道若干：通过和收集烟气等： 5）可变的外接烟囱一根：抽出烟气等； 6）换热器多种；
7）保温绝热材料多种等。

3.2提高札钢加热炉烟气余热回收率的方案
1）燃气余热回收与燃料种类的探究利用烟气的余热来预热空气(煤气) , 这是直接的热量回收。

供入炉内的燃料化学热近一半要随着烟气排出炉外, 而由烟气余热里回收到炉膛内的物理热, 因其毫不增加烟气量,故全部遗留在炉膛内。

燃料的发热值越低, 排烟温度越高时, 其所等效的值越大。

预热空气(煤气) , 对于使用低发热值燃料的高温炉子, 通过增加物理热来提高t 理, 显得尤为重要, 这是多烧燃料增加Q化所无法替的。

采用低发热值燃料的加热炉, 将空气和煤气预热至3 0 ℃ ,
可将升温速度提高1 ~ 2 倍, 将炉子产量提高20 ~ 30 % 。

对燃油炉子来说, 预热空气有助于燃油雾化质量的改善。

空气(煤气) 预热温度越高, 节约燃料
越多。

方法：通过采用不同的燃料，把空气预热到不同温度的方法，温度控制在20~40℃的范围。

5℃为一梯度进行实验，探究回收率与不同的燃料和预热温度的关系。

3）燃气余热回收与受热.面积的探究如果烟气及进入预热器的空气温度恒定, 空气及烟气的重量不变, 传热系数不变, 扩大预热器传热面积, 可以提高空气预热温度, 提高余热回收率; 但预热器总面积愈大则每增加一定面积所能提高的温度就愈少。

实际上, 传热系数沿预热器的长度方向是发生变化的。

方法：通过改变受热面积的方式，如0.5,1.01.5㎡等若干指标来测试出回收率与受热面积大小的关系。

4)烟气余热回收与烟囱抽力的探究
烟囱的抽力大小主要取决于烟囱高度和空气与烟气的重度差, 而烟气的重度又随烟气温度变化。

当烟囱所需抽力一定时, 提高排烟温度, 有利于降低烟囱高度, 有利于节约基建投资, 但同时, 使烟气带走的热量增多。

降低排烟温度, 有利于节能, 但需增加烟囱高度。

排烟温度的选择, 既影响基建投资也影响烟气余热的充分利用。

方法：通过改变烟囱高度和排烟温度。

控制单一变量来确定适宜的烟囱的
高度和排烟温度，已达到提高回收率的目的。

5)烟气余热回收与换热器种类的探究
金属预热器各有特点和选用条件, 其性能见表1。

金属预热器除片状和喷流预热器，只预热空气以外, 其它预热器既可以预热空气, 又可以预热煤气。

方法;通过给加热炉换用不同的换热器，根据实验数据探究出合适的换热器，达到提高烟气余热回收率的实验目的。

参考文献
1 .杨伟新, 延长加热炉预热段与节能, 节能技术, 86NO4
2 .杨伟新, 加热炉烟气余热回收与预热器设置, 现代节能, 90. NO2
3 .孙德章等, 轨钢加热炉节能, 钢铁, 85. NO7
4. 胡彦邦, 加热炉烟气余热全回收, 工业炉, 83.NO4
5, 陆伯之, 工业炉余热利用与炉型结构, 冶金能源, 85, NO5
6. 胡彦部加热炉烟气余热全回收《工业炉》83NO4。