常志明

（上海梅山鋼鐵股份有限公司熱軋板廠，江蘇南京210039）

梅鋼熱軋加熱爐空煤氣雙預熱的節(jié)能效果分析

常志明

（上海梅山鋼鐵股份有限公司熱軋板廠，江蘇南京210039）

簡述了梅鋼熱軋加熱爐采用空氣、煤氣雙預熱工藝技術，并對生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)進行了分析。結果表明，加熱爐采用空煤氣預熱技術，降低了加熱爐燃料消耗和生產(chǎn)成本，提高了加熱爐的熱效率，取得了明顯的節(jié)能效果。

加熱爐；預熱器；節(jié)能；雙預熱

軋鋼加熱爐生產(chǎn)中爐尾排出的廢氣溫度很高，一般在600~800℃，如果不進行余熱回收利用，將帶走大量煙氣中的熱量，不僅浪費能源及成本，而且對環(huán)保也不利。為了提高加熱爐的熱效率，節(jié)約燃料，應該最大限度地利用排出爐外的廢氣余熱，目前加熱爐尾氣的余熱利用主要有以下兩個途徑：

（1）利用排出爐外的煙氣來預熱空氣、煤氣，提高爐子的熱效率；

（2）利用排出爐外的煙氣來作為低壓余熱鍋爐的熱源，生產(chǎn)蒸汽或再進行蒸汽發(fā)電，以供生產(chǎn)和生活之用。

梅鋼熱軋板廠加熱爐煙氣余熱回收上，不僅只預熱助燃空氣，而且還繼續(xù)對加熱爐煤氣進行預熱，簡稱“空煤氣雙預熱”技術。目前梅鋼熱軋兩條產(chǎn)線6座加熱爐全部采用空氣、煤氣雙預熱的金屬管狀換熱器，預熱器設計由中冶賽迪工業(yè)爐公司設計，制作由無錫拓邦爐業(yè)有限公司制作，采用空煤氣雙預熱的技術優(yōu)勢使經(jīng)濟效益越來越明顯，既節(jié)約能源，又提高加熱爐的熱效率。

1 梅鋼熱軋加熱爐空煤氣預熱器的結構特點

國內(nèi)其它鋼廠加熱爐一般只預熱助燃空氣，不預熱混合煤氣，主要考慮煤氣換熱器安全性和可靠性等方面原因；隨著預熱器制造工藝提升和技術進步，在空煤氣預熱器的結構形式、管材選擇、換熱面積、阻力損失及耐腐防蝕等方面，尤其煤氣預熱器制作的可靠性和生產(chǎn)中的穩(wěn)定性，有了比較大的提高。

1.1 熱軋加熱爐空煤氣預熱器布置

梅鋼熱軋加熱爐空煤氣預熱器布置在下降水平煙道中，采用金屬管狀二行程預熱器，煤氣換熱器布置在空氣預熱器之后，金屬管狀預熱器整體煙氣側阻力小、結構比較緊揍，見圖1。

1.2 預熱器上下風箱結構設計

梅鋼熱軋加熱爐預熱器，沒有采用傳統(tǒng)U型結構的型式，而是采用上下風箱的二流程結構（見圖2），解決了U型制作的困難以及生產(chǎn)使用過程中變形大的問題，又解決了組焊后管板與換熱管密封焊道間有泄漏不易發(fā)現(xiàn)和不易補焊的問題。由于雙管板結構較簡單，所以預熱器的投資費用不會有明顯的增加。

圖1 加熱爐煙道預熱器布置示意圖

圖2 預熱器結構示意圖

1.3 預熱器管材選擇

梅鋼加熱爐使用的燃料是高、焦、轉三種煤氣的混合煤氣，燃燒后的煙氣中含有少量的H2S等有害成分，其中硫化腐蝕是預熱器損壞的關鍵因素，若選擇耐腐蝕的鉻鎳鋼作為預熱器的管材，則價格昂貴成本較高。因此梅鋼熱軋加熱爐煤氣預熱器選擇了滲鋁無縫鋼管，鋼管表面經(jīng)熱浸滲鋁處理后，滲鋁管表層中的鋁熔化并向鋼基體內(nèi)部擴散滲透，從而形成了鋁化和固溶體結晶組織的表面，在管件表面形成一層致密的氧化鋁保護薄膜[1]，可顯著提高耐腐蝕和抗氧化性能，且成本較低；空氣預熱器高溫組采用1Cr17,低溫組采用20 g鍋爐管。

1.4 預熱器管件帶插入件

對預熱空氣、煤氣介質(zhì)增加換熱面積，在管束內(nèi)插入金屬件，增強換熱效果，提高空煤氣的預熱溫度，如圖3所示。

2 梅鋼熱軋加熱爐預熱器生產(chǎn)跟蹤

在正常生產(chǎn)過程中，以梅鋼熱軋1422產(chǎn)線2#加熱爐為例，通過對加熱爐的煙氣溫度及空煤氣預熱溫度情況進行跟蹤分析。

2#加熱爐空煤氣預熱溫度、煙氣溫度跟蹤記錄見表1。

圖3 帶插入件的金屬管狀預熱器示意圖

表1 2#加熱爐空煤氣預熱溫度、煙氣溫度（℃）

產(chǎn)線2#加熱爐爐膛溫度跟蹤記錄見表2。

表2 2#加熱爐各段爐膛平均溫度（℃）

2#加熱爐生產(chǎn)的過鋼量見表3。

表3 2#加熱爐測試時間段加熱鋼坯

測試時間段內(nèi)混合煤氣平均流量：22 963 m3/h，空氣平均流量：50 836 m3/h。

3 空煤氣雙預熱器的節(jié)能效果和經(jīng)濟效益

以梅鋼熱軋1422產(chǎn)線加熱爐預熱器為例，預熱器設計空氣預熱溫度為550℃、煤氣預熱溫度設計為300℃；實際正常生產(chǎn)中空氣預熱溫度范圍為400～500℃、煤氣預熱溫度范圍為250～300℃。從生產(chǎn)跟蹤看，空氣預熱溫度平均451℃、煤氣預熱溫度設計為287℃。

3.1 節(jié)能效果

按空氣預熱溫度451℃計，空氣預熱器每小時回收煙氣余熱量：

Q=0.316×（451-20）×50 836 m3/h=28.94×106kJ/h

相當于節(jié)約混合煤氣3 297 m3/h（按Q低=8 778 kJ/ m3計算）。

按煤氣預熱溫度287℃計，煤氣預熱器每小時回收的煙氣余熱量：

Q=0.32×（287-20）×22 963=8.2×106kJ/h

相當于每小時節(jié)約混合煤氣934 m3/h（按Q低=8 778 kJ/m3計算）。

兩項每小時共節(jié)約煤氣4 231 m3/h，占該爐每小時耗煤氣量的18.43%，也就是說與空煤氣均不預熱情況相比，節(jié)約了近1/5的混合煤氣消耗。如果只預熱空氣，不預熱煤氣，只能節(jié)約14.35%的混合煤氣。可見既預熱空氣又預熱煤氣，可以從煙氣回收更多的熱量，收到更為顯著的節(jié)能效果。

3.2 經(jīng)濟效益

3.2.1 直接效益

煙氣溫度由進空氣預熱器668℃下降到出預熱器的324℃左右，并使加熱爐煤氣消耗下降了17.7 m3/t坯，按照產(chǎn)線能力300萬t規(guī)模，年節(jié)約混合煤氣5 310萬m3，價值3 717萬元，理論上一個多月即收回預熱器投資（每座加熱爐配置6組空氣預熱器、6組煤氣預熱器的總投資約300萬元）。

3.2.2 間接效益

由于對煤氣和空氣進行了預熱，使得燃燒的火焰溫度和加熱速度都得到相應提高，從而使加熱能力也有較大提高，經(jīng)計算加熱能力比不采用空煤氣預熱器應該提高了18%左右。但目前由于加熱爐能力大于軋線能力，不需要加熱爐滿負荷生產(chǎn)，間接效益沒有完全體現(xiàn)出來。另外由于預熱器的使用，使排煙溫度大大降低，因此也減輕了對大氣環(huán)境的污染。

4 2#加熱爐爐膛熱平衡和全爐熱平衡測試

2#加熱爐爐膛熱平衡和全爐熱平衡測試結果，見表4、表5。

從表4、5看，2#加熱爐的爐膛熱效率為51.18%，全爐熱效率為63.79%，其中經(jīng)過空煤氣預熱器后，煙氣排煙損失由出爐膛的65.34×106kJ/h熱量，降低到經(jīng)過預熱器的20.97×106kJ/h熱量，也就是出爐煙氣中余熱有67.9%被空煤氣預熱器回收起來，煙氣余熱回收率為近68%。

5 對加熱爐煙氣余熱再回收的思考

通過對全爐熱平衡的測量，煙氣經(jīng)過加熱爐空煤氣預熱器后，煙氣進煙道閘板處溫度仍有280℃多，煙氣帶出物理熱有20.97×106kJ/h，占全爐熱量的近11%，仍有回收價值和可行性。

表4 2#加熱爐爐膛熱平衡表

表5 2#加熱爐全爐膛熱平衡表

隨著低溫煙氣熱回收技術的不斷成熟和工藝方案的優(yōu)化，目前國內(nèi)已有部分鋼廠加熱爐進行了低溫煙氣的余熱利用，如采用低溫煙氣生產(chǎn)過熱蒸汽發(fā)電、采用熱水鍋爐等，可進一步利用煙氣中余熱。

[1]王中生,蘆杰.煤氣預熱器的設計及應用[J].鋼鐵,l992,27(3)：57-60．

Energy Saving Effect Analysis of Air and Gas Double Preheating in Hot Rolling Reheating Furnace at Meigang

CHANG Zhiming
（Hot Rolling Plantof Meishan Iron&Steel Co.,Ltd,Nanjing 210039,China）

The technology about air and gas double preheating in hot rolling reheating furnace at Meigang is introduced,and the production data of reheating furnace are analyzed.The results show that the air and gas double preheating technology can reduce the energy consumption and production costs,increase the heat effectofthe heating furnace,and achieve obvious energy saving effect.

reheating furnace;preheater;energy-saving;double preheating

TF066.2

B

1001-6988（2016）06-0060-04

2016-04-06；

2016-09-18

常志明（1966—），男，高級工程師，主要從事軋鋼加熱爐工藝技術等方面工作.