余熱回收在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用

冶金工業(yè)是耗能大戶，不論是有色冶金或黑色冶金工業(yè)都存在大量的節(jié)能問題。以鋼鐵企業(yè)為例，焦?fàn)t、高爐及煉鋼工序均有相當(dāng)數(shù)量的的余熱未能回收利用。余熱的溫度最高可達(dá)1600℃，熱能的形態(tài)有固體、氣體、液體，其中很多為間隙排放，因之給余熱回收帶來了一定的難度。由于熱管的眾多特點(diǎn)，特別適用于上述場(chǎng)合的余熱回收利用。高溫?zé)峁芗案邷責(zé)峁芸諝忸A(yù)熱器、高溫?zé)峁苷羝�發(fā)生器開發(fā)運(yùn)用成功，給冶金企業(yè)的高品位余能利用帶來了新的希望。

　　一、ESSE加熱爐和均熱爐的余熱利用
　　
　　軋鋼連續(xù)加熱和均熱爐是鋼鐵企業(yè)中耗能較多的設(shè)備。其熱效率一般只有20%～30%，約有70%～80%的熱量散失于周圍環(huán)境和被排煙帶走。其中煙氣帶走的熱損失約占30%～35%。加熱爐的煙氣量根據(jù)爐型大小不同，一般在（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）7000～300000m3/h的范圍內(nèi)。煙氣溫度一般為550～990℃，也有超過1000℃以上的。從直接節(jié)能來考慮，工程界希望將煙氣的余熱用來加熱助燃空氣。當(dāng)助燃空氣被加熱到400℃時(shí)，可以得到節(jié)能20%～25%的效果。
　　二、壞件加熱爐熱管空氣預(yù)熱器
　　
　　企業(yè)和一鋼壞加熱爐，爐內(nèi)溫度高于1000℃，煙氣溫度大于900℃，通過熱管空氣預(yù)熱器將40℃的空氣加熱至400～450℃與二次風(fēng)（800℃）混合后入爐助燃。
　　三、軋鋼連續(xù)加熱爐的余熱回收
　　
　　軋鋼連續(xù)加熱爐排出的煙氣溫度很高，有時(shí)可達(dá)1000～1100℃，余熱回收利用的方式首推采用空氣預(yù)熱器。回收的余熱，除了熱損失可以百分之百地用于燃燒爐內(nèi)，不僅節(jié)約燃料而且可以改善燃燒效果。但常規(guī)的空氣預(yù)熱器體積龐大，所以許多工廠采用了余熱鍋爐的辦法來回收余熱產(chǎn)生蒸汽。這樣雖然可以達(dá)到節(jié)能的目的，但不能直接節(jié)約燃料，也得不到由于燃燒條件改善而對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量方面帶來的好處。當(dāng)前很多工廠采用余熱鍋爐和空氣預(yù)熱器相結(jié)合的辦法來達(dá)到兼顧的目的。
　　四、ESSE余熱鍋爐流程
　　
　　國(guó)內(nèi)外許多軋鋼加熱爐采用了余熱鍋爐和空氣預(yù)熱器相結(jié)合的流程來回收煙氣的高溫余熱。即首先將高溫?zé)煔馔ㄟ^余熱鍋爐（蒸汽發(fā)生器）降至500～600℃溫度范圍，產(chǎn)生1.9～3.0Pa的蒸汽，降溫后的煙氣通過空氣預(yù)熱器將常溫空氣預(yù)熱至250℃，煙氣溫度降至300℃以下進(jìn)入熱管省煤器，將105℃的脫氧水加熱至250℃左右，煙氣溫度降至200℃以下，經(jīng)引風(fēng)機(jī)送至煙囪排放。這種流程的優(yōu)越性在于，余熱鍋爐可以以較少的設(shè)備投資回收煙氣高溫部分的余熱，所產(chǎn)生的蒸汽如果可以外銷，則可在極短的時(shí)間內(nèi)收回投資。空氣通過預(yù)熱器可預(yù)熱至300℃以上，一次能耗可以節(jié)約14%～18%，這是最合算的流程。如果采用蒸汽透平發(fā)電，再將背壓蒸汽外銷，也是一種經(jīng)濟(jì)效益很好的方案。熱管空氣預(yù)熱器和熱管省煤器可以在較低的條件下充分發(fā)揮其傳熱效率高和體積緊湊的特點(diǎn)。
　　五、燒結(jié)工序的余熱利用
　　燒結(jié)工序是高爐礦料入爐以前的準(zhǔn)備工序。有塊狀燒結(jié)和球團(tuán)狀燒結(jié)兩種工藝。塊狀燒結(jié)是將不能直接加入爐的煉鐵原料，如精礦粉、高爐爐塵、硫酸渣等配加一定的燃料和溶劑，加熱到1300～1500℃，使粉料燒結(jié)成塊狀。球團(tuán)燒結(jié)則是將細(xì)磨物料，如精礦粉配加一定的黏結(jié)劑，在造球設(shè)備上滾成球，然后在燒結(jié)設(shè)備上高溫?zé)�結(jié)。兩種燒結(jié)過程都要消耗大量的能源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，燒結(jié)工序的能耗約占冶金總能耗的12%。而其排放的余熱約占總能耗熱能的49%。回收和利用這些余熱，顯然極為重要，回收余熱主要在成品顯熱及冷卻機(jī)的排氣顯熱兩個(gè)方面。
　　六、ESSE高爐熱風(fēng)爐余熱回收
　　
　　高爐熱風(fēng)爐是產(chǎn)生熱風(fēng)的設(shè)備，由于風(fēng)溫可高達(dá)1200℃以上，因之熱風(fēng)爐都是蓄熱式。其工作原理是先使煤氣和助燃空氣在燃燒室燃燒，燃燒生成的高溫?zé)煔膺M(jìn)入蓄熱室內(nèi)的格子磚加熱，然停止燃燒，再將鼓風(fēng)機(jī)送來的冷空氣通過蓄熱式格子磚，將格子磚所積蓄的熱量帶走，冷空氣被加熱到所需的溫度進(jìn)入高爐。熱風(fēng)爐煙道廢氣的溫度一般限制在300～350℃，最高不行超過400℃。使用熱管換熱器回收的這部分余熱，用來加熱助燃空氣則可以改善蓄熱爐內(nèi)的燃燒狀況，從而使?fàn)t頂溫度提高。對(duì)于以煤氣為燃料的單位，一般多采用熱管換熱器回收排煙余熱，回收的余熱用來加熱空氣。