内置式余热锅炉在加热炉余热回收系统中的利用

卜 刚

(北京盛世海泰环保科技有限公司，北京 100007)

引 言

湖北新冶钢股份有限公司(以下简称“湖北新冶钢”)轧钢事业部850机组2#加热炉于2009年10月动工建造，2010年6月投产。该加热炉采用空气单预热常规燃烧方式，设计产能160 t/h，设计吨钢能耗1.3 GJ/t，设计燃耗29600 m3/h，为国内最大的棒材步进梁式加热炉。

850机组作为轧钢工序的首道机组，是下游大坯轧制工序前加热的唯一设备。由于加热炉产能大，生产负荷高，因此加热炉排烟量很大[1]。按照60000 m3/h的排烟量、450 ℃的排烟温度计算，每小时烟气带走的热量中可回收的部分达0.8 t标煤，这部分热量被直接排入大气中，既是一种环境污染，也是一种资源浪费。

1 余热利用概述

节能技术改造的技术方案是在轧钢事业部850机组2#加热炉现有设备基础上建设余热锅炉，可以回收加热钢坯所产生的废气余热。具体流程是，通过在加热炉出口烟道与空气预热器之间及空气预热器与烟囱之间设置余热锅炉来回收烟气显热。余热锅炉产生1.6 MPa，280 ℃中压过热蒸汽9.87 t/h供厂区蒸汽管网[2]，并送至精炼炉抽真空生产使用，其理论计算如表1所示。

该余热锅炉共分两段布置，分别为：前置蒸发器、后部受热面。前置蒸发器采用强制循环；后部受

表1 理论生成烟气量及可回收烟气余热量计算结果

热面中蒸发器采用自然循环，后部受热面由过热器、蒸发器、省煤器和水预热器组成。

该余热锅炉安装在热轧厂加热炉排烟通道中，烟气依次通过前置蒸发器、过热器、蒸发器、省煤器、水预热器后通过引风机引出。

2 余热系统及耗能情况

2.1 系统原理及参数

对湖北新冶轧钢事业部850机组2#加热炉烟道进行改造，新建一台余热锅炉，蒸汽过热到280℃后送入厂区过热蒸汽管网进行使用，余热利用原理如图1所示。

图1 加热炉余热利用原理图

余热锅炉主要技术参数为：过热蒸汽压力：1.6 MPa；过热蒸汽温度：280 ℃；给水温度：20 ℃；蒸汽发生量：9.87 t/h；烟气出口温度：150±10 ℃；烟气侧阻力损失：600 Pa。

系统设计的蒸汽发生量为9.87 t/h，考虑到锅炉设备积灰和结垢，以及加热炉生产系统不稳定等因素，小时蒸汽产生量按照8.68 t/h进行计算(额定负荷率为88%)，满负荷运载时间按照总时间的92%计算。

年产过热蒸汽(1.6 MPa，280 ℃)量：8.68×6500= 5.642万吨。

2.2 系统能耗计算

余热系统的能耗计算如表2所示。

表2 项目实施后耗能情况

3 实施效果

3.1 节能收益

(1)收益

过热蒸汽计价按照120元/吨计算，年节能收益为5.642万吨×120元/吨=677.04万元。

(2)运行成本

① 软化水成本：锅炉排污和系统损失按照2.5%计算，年耗软化水费用为7.8万吨/a×3.05元/吨=23.79万元。

② 电费：年耗电费为97.5万kWh·a-1×0.62元/kWh=60.45万元。

③ 设备年维护费用：20万元。

④ 人工成本：4班×2人/班×5万元/(人·年)=40万元/年。

年运行成本合计144.24万元。

(3)直接经济效益

年净经济效益为677.04万元-144.24万元=532.80万元。

(4)其他经济效益

根据项目方案设计，该余热回收系统吸收空气预热器前段高温烟气，从而原掺冷凝风机可以停用，在余热回收系统正常运行时不必使用，节约了原系统的耗电，减少了风机的维护，每年节约电费在15万元左右。

(5)寿命期节能量

此类余热回收装置的使用寿命在10年以上，按10年计，案例寿命期可产56万吨过热蒸汽，约合5.6万吨标煤。

3.2 环境收益

通过对加热炉废气进行余热回收并重新利用，减少大气污染物的排放，同时减少了热污染，见表3所示。

表3 主要大气污染物减排效果

4 结束语

内置式加热炉废气余热回收系统在不影响加热炉生产的前提下能最大限度地回收低温余热。采用前、后分段回收余热锅炉的技术，提高了余热锅炉的可回收热[3]。同时余热锅炉采用内置式布置方式，增加热效率，减少热损失。

回收蒸汽用于钢厂炼钢区域精炼炉使用，减少煤气锅炉自产蒸汽量，有利于减少温室气体排放对环境的污染，也有利于提高钢厂的余热余能利用比例，充分回收钢铁生产中的低温烟气余热，可大大降低企业工序能耗，降低企业能源成本，提高企业竞争力。

加热炉余热利用回收项目每年可节约0.56万吨标准煤，减排14300吨CO2，减排1334吨SO2，减排88吨NOX，减排549吨粉尘；可见余热回收项目的社会效益及经济效益均十分显著。