加熱爐余熱綜合利用技術(shù)及應(yīng)用

徐邈峰

（遼河油田金海采油廠，遼寧盤錦 124010）

0 引言

作為工業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，加熱爐的用途較為廣泛，不過也有著能源消耗較大的缺點，所以運行成本較高。如果可以控制好其能源消耗，就能節(jié)約一部分成本資金，提高整個工業(yè)生產(chǎn)的效率。在當(dāng)下低碳環(huán)保的時代，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該從加熱爐余熱處理技術(shù)入手，提高余熱的利用效率，利用先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行改造，改善能源消耗問題。目前加熱爐余熱綜合利用技術(shù)應(yīng)用廣泛，具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢，也可以為我國的環(huán)境保護(hù)作出貢獻(xiàn)。

1 加熱爐余熱綜合利用技術(shù)方案選擇

1.1 汽化冷卻系統(tǒng)改造

汽化冷卻系統(tǒng)改造方案是整個技術(shù)的核心基礎(chǔ)，這會消耗更多的能源、也是其較明顯的劣勢，不過在改造后可以有效提高設(shè)備運行的可靠性，而且會采用較為出色的高循環(huán)倍率，這樣運行過程中就不會出現(xiàn)汽水分層等現(xiàn)象，并最大限度保障循環(huán)速度。汽化冷卻系統(tǒng)改造利用高循環(huán)倍率的優(yōu)勢，不僅可以提高循環(huán)速度，還能大幅提高冷卻效果，配合控制裝置可以滿足設(shè)備運行中的冷卻需求，特別是可以靈活控制每個冷卻回路的流量，所以其在冷卻方面的優(yōu)勢明顯。旋轉(zhuǎn)接頭組的安裝也發(fā)揮出著很大作用，促使設(shè)備可以一直處于運行狀態(tài)，即使出現(xiàn)故障問題也能實現(xiàn)設(shè)備運行情況下的維修，避免造成嚴(yán)重的損失。除此之外，該系統(tǒng)還應(yīng)用了電動循環(huán)泵，這樣可以避免停機(jī)故障造成的設(shè)備運行停止，確保設(shè)備一直處于運行工作中。從汽化冷卻系統(tǒng)的改造情況來看，改造后可以優(yōu)化很多性能，如系統(tǒng)的可靠性、效果，使用過程中也消除了一部分安全風(fēng)險因素，提高了能源再利用效率。

1.2 加熱爐煙氣余熱利用改造

煙氣余熱利用改造方案，與溫度、煙氣測阻力損失情況有關(guān)，所以要根據(jù)這些細(xì)節(jié)來確定改造步驟。針對以往排煙的情況，抽力會受到溫度的影響，因此要控制好整體的排煙溫度，確保其在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，只有滿足這個要求才能進(jìn)行后續(xù)的改造工作。傳統(tǒng)的自然排煙方法主要依靠抽力，它與煙囪高度是影響溫度的兩個較為重要的因素，在改造過程中必須注重這兩項參數(shù)，才能滿足煙氣余熱利用改造的需求。大部分情況下排煙溫度不達(dá)標(biāo)會對排煙造成一定阻礙，所以改造過程中要計算好溫度。大部分情況下溫度標(biāo)準(zhǔn)在260 ℃，只要按照這個標(biāo)準(zhǔn)控制就能確保實際的改造效果。除此之外要考慮煙氣中的含硫量，這也是較為重要的因素之一，不僅會影響鍋爐受熱面的使用年限，還會腐蝕煙囪中的金屬部件，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)損壞、帶來一定經(jīng)濟(jì)損失。為了改善這個情況，要設(shè)置好蒸發(fā)器過濾器，以避免腐蝕現(xiàn)象，延長鍋爐使用年限。在實際改造過程中，需要注意很多會導(dǎo)致質(zhì)量與效果受到影響因素，并采取有效的措施，控制抽力、溫度以及受熱面等在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)范圍，從而提高余熱回收利用的效果。

2 改造的實施

2.1 加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)改造方法

2.1.1 采用強(qiáng)制循環(huán)汽化冷卻

安全可靠是汽化冷卻系統(tǒng)改造的主要設(shè)計目標(biāo)，所以在改造過程中采用了強(qiáng)制循環(huán)汽化冷卻。作為整個加熱爐冷卻技術(shù)的基礎(chǔ)，需要注意的是其本身結(jié)構(gòu)就有一定的限制，因此必須要采用該汽化冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改造。雖然會消耗更多的動能，但安全性卻有明顯提高，這也符合加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)改造原則，所以相比自然循環(huán)汽化冷卻，強(qiáng)制循環(huán)計劃冷卻系統(tǒng)的應(yīng)用價值更高。

2.1.2 高倍循環(huán)率

在加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)改造中，必須要使用高循環(huán)倍率，這樣不僅可以提高循環(huán)速率、獲得更好的冷卻效果，還能降低汽化率，在設(shè)備運行過程中最大限度地避免汽水分層的情況。

2.1.3 設(shè)置循環(huán)流量控制裝置

循環(huán)流量控制裝置是非常重要的步驟，能起到控制冷卻循環(huán)的效果，包括調(diào)節(jié)循環(huán)流量等功能，具備一定的使用優(yōu)勢。安裝該裝置后運行時，就不會再出現(xiàn)循環(huán)流量低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，能夠有效控制回路流量，確保其能夠恢復(fù)到正常標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，進(jìn)梁與固定梁會安裝測量裝置監(jiān)控流量，來保證冷卻回路的正常運行，出現(xiàn)流量不正?，F(xiàn)象時可以及時解決。

2.1.4 設(shè)置備用旋轉(zhuǎn)接頭組

在汽化冷卻系統(tǒng)改造中，為了確保設(shè)備的良好運行，必須安裝備用旋轉(zhuǎn)接頭組，尤其是在出現(xiàn)泄漏問題時，備用旋轉(zhuǎn)接頭可以切斷閥、隔離系統(tǒng)，發(fā)揮重要作用。這樣就能保證設(shè)備的穩(wěn)定運行，同時對故障問題進(jìn)行維修，所以備用旋轉(zhuǎn)接頭組可以在不停爐的情況下進(jìn)行維修，從而大大降低停爐造成的損失。

2.1.5 設(shè)置電動循環(huán)泵

設(shè)置備用的電動循環(huán)泵，其使用效果與備用旋轉(zhuǎn)接頭組類似，都能起到保證設(shè)備運行的效果，一旦出現(xiàn)故障導(dǎo)致停機(jī)時，備用電動循環(huán)泵就能發(fā)揮出至關(guān)重要的作用，能夠保證設(shè)備正常運行，以免造成較嚴(yán)重的停機(jī)損失。

2.1.6 設(shè)置柴油機(jī)循環(huán)水泵

在企業(yè)生產(chǎn)過程中，設(shè)備最需要動力是電力能源，如果出現(xiàn)停電的問題，就要安裝柴油機(jī)循環(huán)水泵，來促使汽化冷卻系統(tǒng)能夠正常運行，尤其是在停電或出現(xiàn)故障問題時，可以發(fā)揮出關(guān)鍵作用，避免設(shè)備出現(xiàn)燒壞的損失，所以在汽化冷卻系統(tǒng)改造中設(shè)置柴油機(jī)循環(huán)水泵非常重要，可以避免停電帶來的諸多危害。

2.1.7 其他需要注意的安全措施

除此之外，汽化冷卻系統(tǒng)改造還有很多需要注意的措施：汽包的安裝設(shè)置，會有效解決停電情況下的用水問題，即使供系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障也不會影響到用水；設(shè)置備用柴油機(jī)給水泵，無論停電還是故障均能利用備用水泵供水，并且可以使用除氧水箱和軟化水箱中的水，因此要使用容積較大的水箱，保證在出現(xiàn)故障時可以提供用水；需要設(shè)置二路軟化水，來滿足汽化冷卻系統(tǒng)用水的需求，尤其是設(shè)備運行過程中，可以由低壓蒸汽發(fā)電站冷凝水來解決用水問題，出現(xiàn)停電現(xiàn)象時則通過自產(chǎn)軟水站來滿足用水需求。

2.2 加熱爐煙氣余熱利用改造方法

2.2.1 排煙溫度與煙氣側(cè)阻力的損失確定

鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中的加熱爐，大多數(shù)為上部排煙形式，煙囪為鋼結(jié)構(gòu)、布置在爐膛煙道的鋼平臺上。由于橫向風(fēng)荷載的影響，煙囪高度必須控制在56 m 以內(nèi)，其抽力也會受到一定影響，因此必須保證排煙溫度滿足加熱爐排煙要求，傳統(tǒng)的加熱爐采用自然排煙方式，依靠煙囪產(chǎn)生的抽力來實現(xiàn)排煙效果。煙囪的抽力則受到高度影響，其高度越高抽力也會相應(yīng)越大。另外與煙囪底部的溫度也有一定關(guān)系，溫度越高、抽力也會越大。因此要在煙道內(nèi)增加余熱鍋爐受熱面，以此來增加煙氣阻力。當(dāng)然也需要一定的抽力，才能順利排煙，因此余熱鍋爐的排煙溫度不能過低，否則會嚴(yán)重影響排煙效果。

2.2.2 排煙溫度酸露點腐蝕

在鋼鐵企業(yè)排出的煙氣當(dāng)中，往往含有比較多的硫，如果經(jīng)過低溫并與水分結(jié)合，還會產(chǎn)生H2SO4，其腐蝕性極強(qiáng)，尤其是對金屬會造成極為嚴(yán)重的損害。為了避免出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，要保證受熱管壁溫度，這是改善腐蝕現(xiàn)象的最好方法，需要注意溫度必須高于煙氣30～60 ℃。此外，還要控制好加熱燃料，當(dāng)前生產(chǎn)過程中會采用混合煤氣燃料，通過分析該燃料H2S 來判斷，通過受熱面排出的煙氣溫度必須高于230 ℃才能避免腐蝕問題，也能延長鍋爐受熱面的使用年限。

2.2.3 蒸發(fā)器與過熱器的設(shè)置

在企業(yè)生產(chǎn)中新增余熱鍋爐的位置非常關(guān)鍵，大多數(shù)情況下會安裝在加熱爐末端煙道內(nèi)。必須要選擇較為適當(dāng)?shù)奈恢?，才能發(fā)揮出其應(yīng)有的作用，因為這段煙道的長度比較短，需要注意不能布置過多的受熱面。此外排煙溫度對于很多方面有影響，尤其是煙囪的抽力以及腐蝕現(xiàn)象等。另外，煙氣與水的換熱同樣非常關(guān)鍵，尤其是受熱面的管壁溫度，通常與管內(nèi)的介質(zhì)溫度有較為密切的聯(lián)系，大多數(shù)情況下介質(zhì)溫度必須高于230 ℃。不過在余熱回收裝置中，可以利用安裝過熱器與蒸發(fā)器來改善諸多的問題，從而發(fā)揮煙氣余熱利用改造的作用。

2.2.4 軟水的接入

軟水的接入是為了保證供應(yīng)安全，大多數(shù)情況下會配置兩路軟水：一路從煉鋼轉(zhuǎn)爐OG（煙氣回收）系統(tǒng)的軟水站進(jìn)行介入，另一路從低壓飽和蒸汽余熱電站冷凝水泵站接入。正常運行情況下，可以采用電站供水，而該廠的自產(chǎn)軟水則會作為備用，不過需要使用除氧器液來作為連鎖條件，實現(xiàn)軟水自動切換。

2.2.5 凈環(huán)水系統(tǒng)的改造

因為加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)改造，導(dǎo)致凈環(huán)水耗量大大減少，其中液壓站、風(fēng)機(jī)以及輥道使用凈環(huán)水，用量會從2400 m3/h 減少到260 m3/h，而原有的凈環(huán)水系統(tǒng)會配置4 臺220 kW、1200 m3/h 的凈環(huán)水泵，原有的水泵額定流量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)需求量。因此要停用加熱凈環(huán)水泵，并從軋機(jī)凈環(huán)水系統(tǒng)中取水，將熱爐魚軋機(jī)凈環(huán)水連通改造。

3 改造后的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與效益分析

對于加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)與煙氣余熱利用改造，必須要滿足產(chǎn)量與質(zhì)量，包括使用壽命等需求，這樣才能起到相應(yīng)的作用，并獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。從實際的改造情況來看，用水量得到有效的降低，而且停用加熱爐的凈環(huán)水系統(tǒng)，每年都可以節(jié)省約300 萬元的電費，而且汽化冷卻與煙氣余熱系統(tǒng)的維護(hù)工作量較少，整體運行更為安全可靠，投資回收期大約兩年，具有非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益。目前整體改造效果出色，并且擁有極高的改造價值，除了可以增加更多的效益外，也能充分滿足加熱爐的使用要求，以及鋼鐵企業(yè)的發(fā)展需求等。

4 結(jié)束語

在加熱爐余熱綜合利用技術(shù)的應(yīng)用過程中，要根據(jù)實際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑炫c創(chuàng)新，滿足加熱爐以及其他設(shè)備的使用需求，并提升加熱爐耗能的利用效率，這樣才能降低能源消耗部分的資金投入、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在其應(yīng)用過程中，還要注重系統(tǒng)改造與煙氣余熱利用改造這兩個較為關(guān)鍵的部分，并采取較為有效的措施，改善常見的影響因素與質(zhì)量問題。此外還要充分利用好加熱爐余熱，這樣不僅能夠節(jié)約能源，還可以減少污染氣體排放，為我國環(huán)境保護(hù)作出貢獻(xiàn)。所以，要加大該技術(shù)的普及與推廣，使其獲得更為全面的應(yīng)用實施。