每段熱源都不放過(guò)：加熱爐余熱梯級(jí)回收技術(shù)

　?。寒?dāng)前，我國(guó)面臨著非常嚴(yán)峻的節(jié)能減排形勢(shì)，而鋼鐵行業(yè)是我國(guó)的能源消耗大戶，其總能耗占全國(guó)工業(yè)總能耗的15%左右。與國(guó)際先進(jìn)水平相比，我國(guó)鋼鐵工業(yè)的資源和能源綜合利用指標(biāo)差距較大。因此，提高鋼鐵行業(yè)的余熱能源利用率，對(duì)節(jié)能減排工作有巨大的促進(jìn)作用。

　　以軋鋼加熱工序?yàn)槔?，余熱資源主要包含排放煙氣的物理顯熱、水梁及立柱冷卻散熱、爐墻及爐底開(kāi)孔散熱、開(kāi)啟爐門散熱、鋼坯物理顯熱、氧化鐵皮燒損物理顯熱等。其中，爐墻散熱、爐底開(kāi)孔散熱、開(kāi)啟爐門散熱、氧化鐵皮燒損物理顯熱由于排放量少且分布分散，難以集中進(jìn)行回收。但是，占加熱爐能耗約42%的煙氣物理顯熱、水梁及立柱冷卻散熱約占低品質(zhì)熱源的92%，耗能相當(dāng)于724MJ/t。同時(shí)，這兩部分顯熱相對(duì)集中，便于回收。

　　余熱利用逐層剖析

　　加熱爐汽化冷卻裝置(ECS)可回收加熱爐步進(jìn)梁冷卻散熱。2000年以后，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)冶金企業(yè)中快速推廣，現(xiàn)在幾乎所有新建、改建的步進(jìn)式加熱爐都采用汽化冷卻。國(guó)內(nèi)加熱爐汽化冷卻產(chǎn)生的蒸汽壓力低，主要用來(lái)供給工業(yè)用戶和取暖等。在加熱爐的余熱熱源中，汽化冷卻(ECS)回收爐內(nèi)溫度約為1000℃的高溫?zé)煔鉄崃?，屬于高?span id="pjnwvvk" class='hrefStyle'>余熱回收。

　　空氣預(yù)熱器設(shè)置在加熱爐煙道中，利用加熱爐的高溫?zé)煔鈱⒖諝饧訜岬郊s600℃，熱空氣被送入加熱爐內(nèi)助燃。這種方式是從加熱爐工藝角度采取的節(jié)能措施，對(duì)加熱工藝來(lái)說(shuō)是直接有效的，節(jié)約了燃料消耗量?？諝忸A(yù)熱器可以回收大量余熱，可將煙氣中60%~70%的余熱進(jìn)行回收利用，節(jié)約20%~30%的燃料消耗。理論上，預(yù)熱100℃的助燃空氣，加熱爐可以節(jié)能約5%。因此，空氣預(yù)熱溫度越高則節(jié)能效果越好。該方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外各種加熱爐。空氣預(yù)熱器回收加熱爐出口處的煙氣熱量，且煙氣溫度在700℃以上，屬于中溫余熱回收。當(dāng)前加熱爐中溫余熱回收的綜合利用是能效最大的方式。

　　余熱鍋爐可以回收低溫?zé)煔庥酂?。?jīng)過(guò)加熱爐預(yù)熱器后的煙氣溫度為300℃~500℃，溫度較低，可利用余熱鍋爐回收，屬于低溫余熱回收。國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家非常重視低品質(zhì)熱源的回收，先進(jìn)的鋼鐵企業(yè)普遍采用余熱鍋爐回收此熱量，回收率均在70%以上，日本新日鐵住金甚至達(dá)到92%。當(dāng)前，我國(guó)冶金加熱爐采用余熱鍋爐回收煙氣余熱的方法并未普及，但在國(guó)家節(jié)能減排政策的支持下，低溫品質(zhì)熱源回收與綜合利用逐漸得到重視。

　　汽化冷卻不能滿足降低加熱爐排煙溫度的需求，目前國(guó)內(nèi)外多采用空氣和煤氣預(yù)熱器的方式回收煙氣余熱，但降溫也受到限制。加熱爐余熱鍋爐可降低加熱爐排煙溫度，但先前須用輔助燃燒器產(chǎn)生蒸汽，能源消耗量較大，且多設(shè)有旁通煙道，工程占地和初始投資較大。結(jié)合現(xiàn)有加熱爐的特點(diǎn)，將高溫、中溫、低溫區(qū)的加熱爐余熱進(jìn)行統(tǒng)一組織，形成組合式余熱梯級(jí)回收工序系統(tǒng)，使其節(jié)能降耗的投入產(chǎn)出比進(jìn)一步提高是大勢(shì)所趨。中冶賽迪針對(duì)我國(guó)軋鋼加熱爐生產(chǎn)工序的余熱回收利用現(xiàn)狀，提出一種組成優(yōu)化、結(jié)構(gòu)合理的余熱梯級(jí)回收工序和流程，并展開(kāi)了相關(guān)的核心技術(shù)研究。

　　梯級(jí)研發(fā)成一體

　　加熱爐余熱梯級(jí)回收系統(tǒng)是根據(jù)余熱熱源性質(zhì)的不同和溫度的高低，將汽化冷卻、空氣預(yù)熱和余熱鍋爐合理、有機(jī)地組合為一體，最大限度地回收加熱工序余熱，充分降低排煙溫度，盡量減少工程投資，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。