炼钢循环水余热在采暖系统上的有效利用

2016-11-21梁继明

资源节约与环保 2016年2期

关键词：换热站电炉三区

梁继明

（天津钢管集团股份有限公司天津300301）

炼钢循环水余热在采暖系统上的有效利用

梁继明

（天津钢管集团股份有限公司天津300301）

本文论述天津钢管集团股份有限公司（下称钢管公司）加大节能减排力度，强化对余热资源的回收使用，实施炼钢循环水余热综合利用项目，利用炼钢电炉本体循环水余热资源进行采暖，替代原有汽水换热站，减少蒸气资源消耗和燃煤锅炉开启，降低了一次能源消耗。项目采用合同能源管理模式，减少企业因实施节能技改项目过程中的资金占用，并取得了较好的经济效益和社会效益。

电炉；余热；采暖

1前言

钢管公司现有2台20吨、3台35吨燃煤锅炉，属于国家级控制污染源排放点。钢管公司积极响应国家和天津对节能减排工作的号召，研究利用现有余热资源实施燃煤锅炉替代。针对该项重点工作，钢管公司能源部成立专业工作小组，对公司蒸气生产供应、输送分配、终端用户等环节进行梳理，平衡分析现有蒸气供需状况，从增加汽源、强化输送效果、减少末端用户等方面开展工作。

通过一系列基础调研工作的开展，重点从三方面进行入手，一是实现炼钢二区、炼钢三区热回收系统共用一套换热系统，增加炼钢余热供暖面积，减少采暖对蒸气需求。二是提高输送效率，完成对蒸气、采暖管网优化调整，减少管网输送过程中的热损失。三是强化用户管理，调研各蒸气用户进行摸底调查，研究用户蒸气替代的可行性，减少蒸气用量。

2电炉循环水余热利用情况

钢管公司建有三座电炉，炼钢一区为150t电炉，炼钢二区为100t电炉，炼钢三区为100t电炉，炼钢一区配套建有一套热回收系统，利用循环水余热换热后供暖，原带采暖面积12×104m2，所带采暖用户冬季采暖效果良好。炼钢二区未建设热回收回收系统。炼钢三区配套建有一套热回收系统，利用循环水余热换热后供暖，原带采暖面积4.14×104m2。由于钢管公司产品结构调整，增加普通连铸坯外购量，炼钢二区、炼钢三区电炉交替生产，炼钢三区电炉停产期间，其热回收系统停运，所带采暖用户需通过汽水换热器进行采暖，增加了蒸气消耗。为增加余热利用，减少蒸气消耗，论证实施炼钢二区、炼钢三区共用一套换热系统，炼钢一区增加采暖用户，对余热资源进行充分回收利用。

3炼钢循环水余热利用改造内容及技术方案

3.1项目技术方案

钢管公司炼钢一区配有热回收系统，目前，冬季供暖面积为120904.89m2，按50W/m2标准核算，炼钢一区热回收系统共具有16×104m2供热能力，考虑设计余量，拟在原基础上增加约12024m2。增加供热区域：包括炼钢一区食堂（640m2）、办公楼（960m2）、浴室（240m2）；炼钢二区办公楼（1100m2）、浴室（1275m2）、变电站（500m2）、调度楼（700m2）；计控地泵房（60m2）；5#热处理（6549m2）；石灰窑区域（1333m2）。

炼钢三区配有热回收系统，由于间断性生产等原因，2014～2015年采暖仍为汽水换热方式，耗汽量6 t/h～8t/h。现计划将炼钢二区电炉循环水接入炼钢三区热回收系统，采用余热供暖方式，实现节约蒸气。经核算，该热回收系统可供热面积约为15× 104m2，现供热面积仅为41389.8m2，拟增加彩板换热站（73511.49 m2）；720换热站（36131.8m2）；拟减少包括炼钢一区食堂（640m2）、办公楼（960m2）、浴室（240m2），炼钢二区办公楼（1100m2）、浴室（1275m2）、变电站（500m2）、调度楼（700m2），计控地泵房（60m2）。

经上述调整后，原彩板换热站、720换热站换热设施停用，预计节约蒸气耗量7t/h，炼钢三区可节约蒸气耗量6-8t/h。优化项目实施后，采暖季可节约蒸气约14t/h。

热平衡计算：供热量计算公式为Q=cqmΔt

其中，c为水比热容，取4200J/(kg.℃)；qm为质量流量，kg/s；Δt为供回水温差，℃。

一炼钢供热区域热平衡计算：原供热面积为120904.89m2，现新增面积12024m2。热负荷计算同上所述，按50W/m2标准进行核算，切改前后供热参数及所需负荷见如表1所示。

表1炼钢一区循环水余热采暖热平衡计算

注：表中流量、供回水温度均为一次侧参数，现有热负荷的计算考虑板式换热器的热效率η=0.9。计算热负荷应将表中质量流量除以3.6换算为kg/s。

三炼钢供热区域热平衡计算：原供热面积为41389.8m2，新增彩板换热站（73511.49m2）、720换热站（36131.8m2）供热区域，现总供热面积145558.09m2。按50W/m2标准进行核算，切改前后供热参数及所需负荷如表2所示：

表2炼钢三区循环水余热采暖热平衡计算

3.2主体流程布置图

炼钢二区电炉循环水接至炼钢三区热回收系统，流量约2000m3/h，设计管径DN500，架空敷设，增加新设落地支架，部分管路沿污脱楼敷设，其余管路利用原桁架加固敷设。涉及改造阀门依据三炼设备选型（型号：D341H-16；规格：DN500/DN600；压力等级：PN=1.6MPa，带配对法兰；螺栓、螺母、垫片）。如图1、图2所示。

图1炼钢二区一次水改造示意图

图2炼钢二区、炼钢三区循环水系统并网图

炼钢三区热回收供热水至彩板换热站、720换热站，流量约695m3/h，建设DN400主管道，长度约3400m。炼钢三区水处理泵房集回水包调整现有两个DN200用户接口后可用，接出后合流沿水处理泵房布置，另新增落地支架，与7号路现有桁架连接。如图3所示。

图3炼钢二区、炼钢三区余热供暖示意图（路由）

图4炼钢二区、炼钢三区余热供暖系统流程图

4炼钢循环水余热回收利用效益分析

4.1炼钢循环水余热回收利用经济效益

项目9月20日开始施工，10月28日冷循环调试状态，10月30日热负荷试车正常。11月3日，完成项目主体施工完成。项目新增余热供暖面积为116192.29m2，可节省蒸气14t/h，年节能效益预期为725.76万元。

项目采用合同能源管理模式，由天津耀华能源管理有限公司投资801.51万元完成项目建设，并负责效益分享期内（分享期为6年）的运营。分享期结束后，钢管公司获得全部设备资产，并独自分享节能效益。

4.2炼钢循环水余热回收利用项目社会效益

炼钢循环水余热回收利用项目投运后，每年采暖季可节约蒸气耗量40320t。按照钢管公司35t/h燃煤锅炉生产效率，每生产1t蒸气消耗153kg动力煤计算。烧结环冷余热利用项目可减少燃煤消耗6168.96t，折合标准煤4406.49t。根据标准煤的煤质（硫含量为1%；C转化CO2的比率约为1：2.841；灰分按20%计算），项目投运后可有效减少SO2、CO2等污染物排放量，见表3。