加热炉余热综合利用技术及应用

徐邈峰

（辽河油田金海采油厂，辽宁盘锦 124010）

0 引言

作为工业生产中的关键环节，加热炉的用途较为广泛，不过也有着能源消耗较大的缺点，所以运行成本较高。如果可以控制好其能源消耗，就能节约一部分成本资金，提高整个工业生产的效率。在当下低碳环保的时代，相关企业应该从加热炉余热处理技术入手，提高余热的利用效率，利用先进的技术进行改造，改善能源消耗问题。目前加热炉余热综合利用技术应用广泛，具有明显的节能优势，也可以为我国的环境保护作出贡献。

1 加热炉余热综合利用技术方案选择

1.1 汽化冷却系统改造

汽化冷却系统改造方案是整个技术的核心基础，这会消耗更多的能源、也是其较明显的劣势，不过在改造后可以有效提高设备运行的可靠性，而且会采用较为出色的高循环倍率，这样运行过程中就不会出现汽水分层等现象，并最大限度保障循环速度。汽化冷却系统改造利用高循环倍率的优势，不仅可以提高循环速度，还能大幅提高冷却效果，配合控制装置可以满足设备运行中的冷却需求，特别是可以灵活控制每个冷却回路的流量，所以其在冷却方面的优势明显。旋转接头组的安装也发挥出着很大作用，促使设备可以一直处于运行状态，即使出现故障问题也能实现设备运行情况下的维修，避免造成严重的损失。除此之外，该系统还应用了电动循环泵，这样可以避免停机故障造成的设备运行停止，确保设备一直处于运行工作中。从汽化冷却系统的改造情况来看，改造后可以优化很多性能，如系统的可靠性、效果，使用过程中也消除了一部分安全风险因素，提高了能源再利用效率。

1.2 加热炉烟气余热利用改造

烟气余热利用改造方案，与温度、烟气测阻力损失情况有关，所以要根据这些细节来确定改造步骤。针对以往排烟的情况，抽力会受到温度的影响，因此要控制好整体的排烟温度，确保其在标准范围之内，只有满足这个要求才能进行后续的改造工作。传统的自然排烟方法主要依靠抽力，它与烟囱高度是影响温度的两个较为重要的因素，在改造过程中必须注重这两项参数，才能满足烟气余热利用改造的需求。大部分情况下排烟温度不达标会对排烟造成一定阻碍，所以改造过程中要计算好温度。大部分情况下温度标准在260 ℃，只要按照这个标准控制就能确保实际的改造效果。除此之外要考虑烟气中的含硫量，这也是较为重要的因素之一，不仅会影响锅炉受热面的使用年限，还会腐蚀烟囱中的金属部件，严重时还会出现损坏、带来一定经济损失。为了改善这个情况，要设置好蒸发器过滤器，以避免腐蚀现象，延长锅炉使用年限。在实际改造过程中，需要注意很多会导致质量与效果受到影响因素，并采取有效的措施，控制抽力、温度以及受热面等在相应的标准范围，从而提高余热回收利用的效果。

2 改造的实施

2.1 加热炉汽化冷却系统改造方法

2.1.1 采用强制循环汽化冷却

安全可靠是汽化冷却系统改造的主要设计目标，所以在改造过程中采用了强制循环汽化冷却。作为整个加热炉冷却技术的基础，需要注意的是其本身结构就有一定的限制，因此必须要采用该汽化冷却系统进行改造。虽然会消耗更多的动能，但安全性却有明显提高，这也符合加热炉汽化冷却系统改造原则，所以相比自然循环汽化冷却，强制循环计划冷却系统的应用价值更高。

2.1.2 高倍循环率

在加热炉汽化冷却系统改造中，必须要使用高循环倍率，这样不仅可以提高循环速率、获得更好的冷却效果，还能降低汽化率，在设备运行过程中最大限度地避免汽水分层的情况。

2.1.3 设置循环流量控制装置

循环流量控制装置是非常重要的步骤，能起到控制冷却循环的效果，包括调节循环流量等功能，具备一定的使用优势。安装该装置后运行时，就不会再出现循环流量低于相关标准的现象，能够有效控制回路流量，确保其能够恢复到正常标准。除此之外，进梁与固定梁会安装测量装置监控流量，来保证冷却回路的正常运行，出现流量不正常现象时可以及时解决。

2.1.4 设置备用旋转接头组

在汽化冷却系统改造中，为了确保设备的良好运行，必须安装备用旋转接头组，尤其是在出现泄漏问题时，备用旋转接头可以切断阀、隔离系统，发挥重要作用。这样就能保证设备的稳定运行，同时对故障问题进行维修，所以备用旋转接头组可以在不停炉的情况下进行维修，从而大大降低停炉造成的损失。

2.1.5 设置电动循环泵

设置备用的电动循环泵，其使用效果与备用旋转接头组类似，都能起到保证设备运行的效果，一旦出现故障导致停机时，备用电动循环泵就能发挥出至关重要的作用，能够保证设备正常运行，以免造成较严重的停机损失。

2.1.6 设置柴油机循环水泵

在企业生产过程中，设备最需要动力是电力能源，如果出现停电的问题，就要安装柴油机循环水泵，来促使汽化冷却系统能够正常运行，尤其是在停电或出现故障问题时，可以发挥出关键作用，避免设备出现烧坏的损失，所以在汽化冷却系统改造中设置柴油机循环水泵非常重要，可以避免停电带来的诸多危害。

2.1.7 其他需要注意的安全措施

除此之外，汽化冷却系统改造还有很多需要注意的措施：汽包的安装设置，会有效解决停电情况下的用水问题，即使供系统出现严重故障也不会影响到用水；设置备用柴油机给水泵，无论停电还是故障均能利用备用水泵供水，并且可以使用除氧水箱和软化水箱中的水，因此要使用容积较大的水箱，保证在出现故障时可以提供用水；需要设置二路软化水，来满足汽化冷却系统用水的需求，尤其是设备运行过程中，可以由低压蒸汽发电站冷凝水来解决用水问题，出现停电现象时则通过自产软水站来满足用水需求。

2.2 加热炉烟气余热利用改造方法

2.2.1 排烟温度与烟气侧阻力的损失确定

钢铁企业生产中的加热炉，大多数为上部排烟形式，烟囱为钢结构、布置在炉膛烟道的钢平台上。由于横向风荷载的影响，烟囱高度必须控制在56 m 以内，其抽力也会受到一定影响，因此必须保证排烟温度满足加热炉排烟要求，传统的加热炉采用自然排烟方式，依靠烟囱产生的抽力来实现排烟效果。烟囱的抽力则受到高度影响，其高度越高抽力也会相应越大。另外与烟囱底部的温度也有一定关系，温度越高、抽力也会越大。因此要在烟道内增加余热锅炉受热面，以此来增加烟气阻力。当然也需要一定的抽力，才能顺利排烟，因此余热锅炉的排烟温度不能过低，否则会严重影响排烟效果。

2.2.2 排烟温度酸露点腐蚀

在钢铁企业排出的烟气当中，往往含有比较多的硫，如果经过低温并与水分结合，还会产生H2SO4，其腐蚀性极强，尤其是对金属会造成极为严重的损害。为了避免出现腐蚀现象，要保证受热管壁温度，这是改善腐蚀现象的最好方法，需要注意温度必须高于烟气30～60 ℃。此外，还要控制好加热燃料，当前生产过程中会采用混合煤气燃料，通过分析该燃料H2S 来判断，通过受热面排出的烟气温度必须高于230 ℃才能避免腐蚀问题，也能延长锅炉受热面的使用年限。

2.2.3 蒸发器与过热器的设置

在企业生产中新增余热锅炉的位置非常关键，大多数情况下会安装在加热炉末端烟道内。必须要选择较为适当的位置，才能发挥出其应有的作用，因为这段烟道的长度比较短，需要注意不能布置过多的受热面。此外排烟温度对于很多方面有影响，尤其是烟囱的抽力以及腐蚀现象等。另外，烟气与水的换热同样非常关键，尤其是受热面的管壁温度，通常与管内的介质温度有较为密切的联系，大多数情况下介质温度必须高于230 ℃。不过在余热回收装置中，可以利用安装过热器与蒸发器来改善诸多的问题，从而发挥烟气余热利用改造的作用。

2.2.4 软水的接入

软水的接入是为了保证供应安全，大多数情况下会配置两路软水：一路从炼钢转炉OG（烟气回收）系统的软水站进行介入，另一路从低压饱和蒸汽余热电站冷凝水泵站接入。正常运行情况下，可以采用电站供水，而该厂的自产软水则会作为备用，不过需要使用除氧器液来作为连锁条件，实现软水自动切换。

2.2.5 净环水系统的改造

因为加热炉汽化冷却系统改造，导致净环水耗量大大减少，其中液压站、风机以及辊道使用净环水，用量会从2400 m3/h 减少到260 m3/h，而原有的净环水系统会配置4 台220 kW、1200 m3/h 的净环水泵，原有的水泵额定流量已经远远超过相关的标准需求量。因此要停用加热净环水泵，并从轧机净环水系统中取水，将热炉鱼轧机净环水连通改造。

3 改造后的技术经济指标与效益分析

对于加热炉汽化冷却系统与烟气余热利用改造，必须要满足产量与质量，包括使用寿命等需求，这样才能起到相应的作用，并获得更高的经济效益。从实际的改造情况来看，用水量得到有效的降低，而且停用加热炉的净环水系统，每年都可以节省约300 万元的电费，而且汽化冷却与烟气余热系统的维护工作量较少，整体运行更为安全可靠，投资回收期大约两年，具有非常可观的经济效益。目前整体改造效果出色，并且拥有极高的改造价值，除了可以增加更多的效益外，也能充分满足加热炉的使用要求，以及钢铁企业的发展需求等。

4 结束语

在加热炉余热综合利用技术的应用过程中，要根据实际情况进行适当的改造与创新，满足加热炉以及其他设备的使用需求，并提升加热炉耗能的利用效率，这样才能降低能源消耗部分的资金投入、提高企业的经济效益。在其应用过程中，还要注重系统改造与烟气余热利用改造这两个较为关键的部分，并采取较为有效的措施，改善常见的影响因素与质量问题。此外还要充分利用好加热炉余热，这样不仅能够节约能源，还可以减少污染气体排放，为我国环境保护作出贡献。所以，要加大该技术的普及与推广，使其获得更为全面的应用实施。