關(guān)于線材加熱爐汽化蒸汽回收的研究

于晨洋

摘要：介紹了線材加熱爐汽化系統(tǒng)工作原理，蒸汽回收方面存在的缺陷，通過科學(xué)的手段對該系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)加熱爐汽化產(chǎn)生的蒸汽一部分進(jìn)入蒸氣管網(wǎng)，一部分為冬季內(nèi)送氣取暖，其余全部由該項(xiàng)目改造回收，從而大幅度降低軟水使用量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

關(guān)鍵詞：蒸汽；冷凝水；尾氣；除氧

1 現(xiàn)狀概述

鋼鐵企業(yè)是能源消耗的大戶，我國鋼鐵企業(yè)的能耗約占全國總能耗的15%左右，鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中的能源有效率僅為30%左右。能源使用效率的低下造成鋼鐵企業(yè)能源成本增加，產(chǎn)品競爭力下降。因此，節(jié)約能源顯得尤為緊迫。加熱爐是軋鋼廠的主要耗能設(shè)備之一，其能耗占軋鋼工序能耗的60～70%，能耗水平直接影響軋鋼生產(chǎn)成本，因此降低加熱爐能耗是軋鋼節(jié)能的主要方向和目標(biāo)。加熱爐冷在運(yùn)行過程中除氧器、定期排污 、連續(xù)排污等產(chǎn)生大量的對空排放的具有低位熱能的蒸汽，以及企業(yè)在使用蒸汽的過程中由于工藝的原因還有可觀的對空排放乏汽。目前，我國軋鋼加熱爐煙氣余熱回收率平均為20%～25%，宣鋼二鋼軋廠二線加熱爐蒸汽回收率在96%，與先進(jìn)鋼企相比還有很大的節(jié)能空間，如果這些具有回收價(jià)值的能源長期得不到有效的利用，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，可見加熱爐蒸汽回收對軋鋼節(jié)能具有重要意義。二高線加熱爐除氧器給水除氧方式采用熱力式除氧。加熱爐除氧器、定排、連排等排出的蒸氣具有低位熱能。在生產(chǎn)運(yùn)行過程中都會(huì)有05%～3%的工質(zhì)及熱量隨排汽口排出，造成能源浪費(fèi)。節(jié)省蒸汽，是對水、電的綜合節(jié)省，并對企業(yè)的水平衡、熱平衡有著重要的集約優(yōu)化作用。

2 改造思路及技術(shù)原理

軋鋼系統(tǒng)加熱爐除氧器采用蒸汽加熱，溫度加至98度時(shí)進(jìn)行除氧，達(dá)到鍋爐除氧要求，將除氧器定排尾氣和加熱乏汽進(jìn)行回收，一方面減少蒸汽外排，另一方面使軟水提前預(yù)熱。設(shè)備工作時(shí)，進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部的軟水通過三通時(shí)，在其汽，水混合處形成一定的低壓，從而將蒸氣吸入，兩種流體一起經(jīng)混合管進(jìn)一步混合，在迅速擴(kuò)展的相介面之間產(chǎn)生熱交換過程并且相容，從而達(dá)到蒸氣回收的效果。

2.1 乏汽回收原理

計(jì)算除氧器的外排乏汽熱能焓值變?yōu)槔淠璩}水冷卻使用量乏汽冷卻提高循環(huán)熱效率，使主汽降到最低的背壓，使蒸汽理想焓值降至增大，乏汽回收完后熱水先進(jìn)軟水灌再用增壓泵送回除氧器。除氧器乏汽回收裝置由汽液混合加熱裝置、氣液分離罐（軟水灌）及不溶于水的氣體排放三個(gè)單元組成，由3個(gè)接口接入乏汽回收系統(tǒng)。其一：混合加熱器可以在狹小的空間安裝，甚至除氧器乏汽回收裝置安裝在除氧頭平臺(tái)上，從而使得熱能回收效率最高，熱損失最??；其二：不溶于水的氣體經(jīng)混合加熱后流入軟水灌，排放閥安裝在軟水灌上方安裝，節(jié)約空間并且隨時(shí)排氣，氣液分離罐（軟水灌）與排氣系統(tǒng)合二為一。在回收乏汽熱能的同時(shí)，回收了冷凝水，有效地將排汽中的不凝氣體排除，減輕除氧器乏汽回收裝置的負(fù)擔(dān)，進(jìn)一步提高回收率。根據(jù)以上條件及要求，除氧器與軟水灌的蒸汽聯(lián)用進(jìn)行回收吸容，回收完乏汽后的熱水先送入軟水箱，再用增壓泵送回除氧器，由此回收的乏汽被利用到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。

2.2 改造技術(shù)要點(diǎn)

乏汽改造由汽液混合裝置，汽液分離罐（軟水灌）和排氣單元組成。原除氧器乏汽排放由分氣缸直接排入大氣，現(xiàn)將分氣缸截止閥連接DN65的厚壁無縫管20米至原來的軟水供水管路，并且在兩根管連接處加裝DN65截止閥作為一個(gè)截點(diǎn)，并在該截止閥前的乏汽管道上安裝壓力表，便于調(diào)節(jié)蒸氣壓力；在軟水管路上加裝壓力表便于控制軟水供水壓力，根據(jù)兩塊壓力表調(diào)節(jié)蒸氣和軟水的混合比例。從兩路管路的接口處開始，至汽液分離罐（軟水灌）的管路加粗，由原DN65的厚壁無縫管變?yōu)镈N100的厚壁無縫管22米，便于汽液混合充分。汽液分離罐（軟水灌）上方加裝DN65的截止閥作為排氣閥門，處于常開狀態(tài)，不溶于水的氣體由此排出。

回收除鹽水的噸位計(jì)算（單臺(tái)除氧器）：確定軟水與乏汽的混合比例，通過乏汽的熱能焓值，乏汽量以及除鹽水的溫度熱能焓值，除氧器的排出乏汽壓力，以及給除氧器的供水壓力。

2.3 尾氣回收流原理

尾氣進(jìn)入軟水管路與軟水混合，先進(jìn)汽化軟水箱再用增壓泵送回除氧器，除氧器尾氣回收裝置利用系統(tǒng)中具有一定剩余壓力的蒸汽或水作動(dòng)力，使流體產(chǎn)生射吸流動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行水與尾氣的熱與質(zhì)直接混合，使低溫流體被加熱，并在后續(xù)過程中，恢復(fù)加熱后的流體壓力，進(jìn)入系統(tǒng)，以維持連續(xù)流動(dòng)?；旌蠝囟瓤赏ㄟ^調(diào)整進(jìn)水量大小來完成?；旌侠鋮s水進(jìn)入軟水罐，軟水輸出凝結(jié)水可遠(yuǎn)距離輸送到低壓除氧器，分離出空氣減壓排出。

2.4 尾氣回收技術(shù)方案

定排的水中含有一定熱能的蒸汽，在排污管路上方開口與軟水管路連接DN65的厚壁無縫管12米加裝一個(gè)DN65的截止閥，蒸氣可由該管路流至軟水管路，鑒于定期排污的水中含有蒸汽量較小與乏汽形成一股蒸氣，導(dǎo)入軟水管路，兩種流體一起經(jīng)混合管進(jìn)一步混合，在迅速擴(kuò)展相介面只見產(chǎn)生熱交換并相容從而將蒸氣回收。

2.5 汽液兩種流體相容時(shí)回收蒸氣的比例

定排排汽壓力：0.1MPa定排排汽溫度：109℃

軟水溫度：20℃出水口溫度：80℃

定排排汽量：1.0T /H給水壓力：0.5MPa

蒸氣109℃焓值i0=1690.22kj/kg；軟水溫度20℃焓值i1=83.86kj/kg；設(shè)計(jì)回收裝置出口溫度為40℃焓值i2=170.5 kj/kg；定排汽量m0=0.5t/h。

定排蒸氣回收軟水用量計(jì)算：

M1=m0（i0i2）/（i2i1）=0.2t/h

所以尾氣產(chǎn)生的蒸汽與除鹽水液相混合時(shí)比例為0.1∶5，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于乏汽回收的軟水量。

3 改造效果

改造前除氧器排氣閥門處在節(jié)流狀態(tài)，使除氧器內(nèi)混合氣體不能全部及時(shí)的排出，導(dǎo)致排氣受阻，而影響除氧效果。改造后蒸氣變?yōu)槟Y(jié)水，不凝性氣體可經(jīng)過回收裝置流入軟水箱，通過半封閉的軟水箱排向大氣，有利于除氧；軟水進(jìn)入除氧器前水溫已得到提高，有利于除氧，達(dá)到降低溶解氧的目的。

4 結(jié)語

該改造成功實(shí)施后，加熱爐汽化產(chǎn)生的蒸汽一部分進(jìn)入蒸氣管網(wǎng)，一部分為冬季內(nèi)送氣取暖，其余全部由該項(xiàng)目改造回收，汽化軟水的使用量明顯減少，排汽凝結(jié)成水后便于回收工質(zhì)；采用熱力除氧器乏汽回收裝置后會(huì)不會(huì)影響除氧效果，在除氧器運(yùn)行工況相同，排汽門開度一樣的情況下乏汽回收換熱效率高，傳熱傳質(zhì)充分，回收效率達(dá)99%以上，起到了節(jié)能減排的作用。