冷軋硅鋼廠退火爐煙氣余熱回收利用

1、冷軋硅鋼廠退火爐煙氣余熱回收利用 我國的工業(yè)爐窯是能源消耗大戶，其能耗約占全國總能耗的21%。我國爐窯的平均熱效率僅為30%左右，先進(jìn)國家一般在50%以上，產(chǎn)生如此差距的主要原因之一就是我國對余熱的回收和利用不夠，熱損失占供給熱量的30%60%。 冷軋硅鋼生產(chǎn)存在大量的退火爐，其余熱利用方式主要為直接助燃空氣和預(yù)熱帶鋼（即一次利用），而經(jīng)過一次利用后的煙氣溫度約350，還有大量的熱量可繼續(xù)回收利用（即二次利用），但硅鋼連退機(jī)組中大部分沒有進(jìn)行余熱二次利用，而是將這部分煙氣吸入冷風(fēng)降溫后排放，只有少數(shù)機(jī)組將余熱資源二次利用，加熱熱風(fēng)干燥器所需熱空氣。由于可回收余熱熱源多，單個熱源量并不大，目前，

2、對二次余熱利用僅限于單個機(jī)組或者單熱源單用戶的形式，余熱還沒有得到充分利用。可見，硅鋼廠節(jié)能降耗還有很大的提升空間。 目前，煙氣余熱利用方式較多，若采用點(diǎn)對點(diǎn)利用，則能源匹配存在差異，余熱利用不充分，且設(shè)備換熱類型多樣導(dǎo)致整個系統(tǒng)復(fù)雜。選擇過熱水作為中間換熱介質(zhì)，將全廠煙氣余熱通過氣水換熱器加熱生產(chǎn)過熱水，再通過過熱水向用戶供熱，由于過熱水良好的換熱和傳輸特質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)余熱的最大化利用。同時，該系統(tǒng)設(shè)備簡單、投資小，若熱量供應(yīng)不足，還可利用蒸汽補(bǔ)充熱量，生產(chǎn)穩(wěn)定、波動小，能適應(yīng)停機(jī)或者生產(chǎn)波動的影響。 余熱回收方法各有利弊 余熱回收的原則是根據(jù)余熱資源的數(shù)量和品位以及用戶的需求，盡量做到能級的匹

3、配，在符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)原則的條件下，選擇適宜的系統(tǒng)和設(shè)備，使余熱發(fā)揮最大的效果。目前，冷軋硅鋼廠對各工序余熱資源的回收主要有直接回收、間接回收、綜合回收和余熱制冷等方式。這些回收方法可以單獨(dú)使用，也可以綜合使用，以充分利用煙氣資源。 直接回收余熱進(jìn)行空氣、原料預(yù)熱和干燥。余熱直接回收利用是將需要加熱的氣體或液體通過換熱器與高溫?zé)煔庵苯舆M(jìn)行熱量交換，經(jīng)過加熱的氣體或者液體可滿足機(jī)組生產(chǎn)的需要，如熱空氣用于帶鋼干燥，熱水用于帶鋼清洗等。 為了不影響爐內(nèi)氣氛和壓力，一般采用低壓熱交換器。其最大的優(yōu)點(diǎn)是熱交換系統(tǒng)壓力低，維護(hù)方便，沒有安全隱患；缺點(diǎn)是熱回收效率低，投資比較大。 以連退機(jī)組（CAPL）熱回收

4、系統(tǒng)為例，煙氣經(jīng)過該回收系統(tǒng)，熱能被回收約10%，產(chǎn)生熱水或者熱空氣供在線設(shè)備使用，基本能滿足供熱風(fēng)干燥或者清洗段的熱量需要。因廢氣風(fēng)機(jī)的極限耐熱溫度為400，為確保廢氣風(fēng)機(jī)正常工作，系統(tǒng)設(shè)置了吸冷風(fēng)口對熱風(fēng)降溫。但是當(dāng)機(jī)組產(chǎn)能較大時，煙氣溫度很高，相應(yīng)產(chǎn)生的熱水或者熱空氣增加，若大于本機(jī)組用戶的需要，則多余的熱介質(zhì)就只有排放掉，造成資源浪費(fèi)。直接回收余熱的方式不能適應(yīng)生產(chǎn)波動導(dǎo)致的煙氣參數(shù)的波動。 直接熱交換方式的系統(tǒng)簡單可靠，但氣-氣換熱器體型龐大，相對價格也高。同時，退火爐的余熱源同熱風(fēng)干燥設(shè)施不能太遠(yuǎn)，否則，大型送熱風(fēng)氣管會占用大量空間，熱損失也必將增大。 間接回收余熱產(chǎn)生蒸汽。采用余

5、熱鍋爐回收余熱生產(chǎn)蒸汽，供工藝流程使用，加熱介質(zhì)為空氣或者水，也是一種常用的余熱利用方式。大多數(shù)企業(yè)采用的余熱鍋爐，進(jìn)口溫度平均在500700，出口溫度一般在250300，煙氣余熱的回收率為50%左右。 采用余熱鍋爐回收余熱效果最好，工作穩(wěn)定，效率較高，熱回收率也較高，其終產(chǎn)品（蒸汽）容易實(shí)現(xiàn)全廠區(qū)域的生產(chǎn)調(diào)度平衡。當(dāng)生產(chǎn)線的蒸汽消耗量低于系統(tǒng)產(chǎn)生量時，富裕的蒸汽將補(bǔ)充到車間蒸汽管網(wǎng)中，因此不存在產(chǎn)能高造成熱回收不充分的問題。余熱鍋爐的生產(chǎn)能力隨著退火爐處理能力的降低而降低。采用余熱鍋爐回收系統(tǒng)，熱能回收率可以達(dá)到14%。 但是余熱鍋爐的投資比較大，屬于壓力容器，每年要對安全閥校驗(yàn)，要定期探傷

6、檢查等，維修費(fèi)用也相對多一些。 承壓熱水綜合回收余熱。退火爐采用承壓熱水的余熱回收系統(tǒng)，其主要設(shè)備是承壓熱水系統(tǒng)。承壓熱水系統(tǒng)是一個封閉的高壓循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)的設(shè)計壓力為1.2兆帕，采用煙氣余熱對高壓力的水進(jìn)行熱交換，循環(huán)水熱交換后水溫為140，由于管道壓力比較高，該承壓熱水不會形成蒸汽。承壓熱水通過熱交換器，用于清洗段的熱水漂洗，加熱空氣用于熱風(fēng)干燥器。 這種回收煙氣熱能的方法與余熱鍋爐相似，但設(shè)備結(jié)構(gòu)較簡單，投資也小，維護(hù)起來相對容易一些。承壓熱水系統(tǒng)是一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)，如果沒有泄漏，不用經(jīng)常補(bǔ)水。而余熱鍋爐為了產(chǎn)生蒸汽實(shí)際上還要消耗很多純水，因此承壓熱水系統(tǒng)安全與便利性比余熱鍋爐要好。

7、余熱制冷系統(tǒng)。與采用傳統(tǒng)電力空調(diào)制冷相比，吸收式制冷技術(shù)可以充分利用各種余熱、廢熱資源，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。吸收式制冷系統(tǒng)也適合中低溫余熱煙氣利用。 余熱吸收式制冷系統(tǒng)將溴化鋰溶液作為吸收劑，水作為制冷劑，蒸發(fā)器內(nèi)水溶液吸收空調(diào)冷凍水熱量后，蒸發(fā)成水蒸氣進(jìn)入吸收器；吸收器內(nèi)溴化鋰濃溶液吸收水蒸氣，稀釋后送入發(fā)生器；發(fā)生器內(nèi)溴化鋰稀溶液在余熱廢氣的作用下，蒸發(fā)出水蒸氣，溶液變濃，流入吸收器，完成再生循環(huán)；水蒸氣進(jìn)入冷凝器；冷凝器內(nèi)水蒸氣在冷卻水作用下，冷凝為液態(tài)，進(jìn)入蒸發(fā)器，完成制冷循環(huán)。 余熱制冷系統(tǒng)投資高，國內(nèi)沒有專用于煙氣余熱使用的溴化鋰制冷機(jī)，對溴化鋰制冷機(jī)的再生部分（發(fā)生器）熱管需要重

8、新設(shè)計，這也制約了其發(fā)展。 因地制宜 擇優(yōu)選取 冷軋硅鋼生產(chǎn)工藝流程長，以取向硅鋼生產(chǎn)工序?yàn)槔?，包括?；嵯?、冷軋、中間退火涂MgO、高溫退火、熱拉伸平整涂絕緣層等工序，其中常化酸洗、中間退火、高溫退火和熱拉伸平整涂絕緣層工序都包含有退火爐。由于加熱方式和目的不同，退火爐存在多個爐段，因此，存在多個煙氣排放點(diǎn)。另外，每一個煙氣排放點(diǎn)排放的廢氣量和溫度都不一樣，因此潛在可換的熱值不一樣。產(chǎn)品規(guī)格、生產(chǎn)節(jié)奏的改變或者停機(jī)維護(hù)時，余熱煙氣量和溫度也會發(fā)生波動。可見冷軋硅鋼可用煙氣余熱熱源數(shù)量多，熱源分布較為分散，且熱源可回收利用熱量會發(fā)生波動。 而煙氣余熱用戶對熱源的提供方式也存在不同的要求，如熱風(fēng)

9、干燥器適合直接進(jìn)行氣氣換熱；清洗段加熱液體介質(zhì)由于循環(huán)罐體小、換熱裝置龐大，不適合直接換熱；電氣室需要制冷可見，退火爐余熱用戶不僅分布分散，而且對余熱需要的供熱方式也多樣化。 要對硅鋼廠退火爐煙氣余熱資源進(jìn)行綜合回收利用，必須兼顧熱源和用戶的特征，找到換熱效率高、介質(zhì)傳輸過程損失小、對不同用戶具有普適性的換熱方法。綜合考慮，采用承壓熱水作為中間介質(zhì)對用戶進(jìn)行加熱的方案對煙氣余熱綜合回收利用最可行。承壓熱水裝置既避免了蒸汽余熱回收系統(tǒng)使用余熱鍋爐維護(hù)成本高的問題，又避免了直接換熱設(shè)備龐大、換熱效率不高、傳輸過程熱量損失大的問題。 單個熱源點(diǎn)和單個用戶很難做到能級完全匹配，若采用點(diǎn)對點(diǎn)的方式，則可

10、能導(dǎo)致余熱利用不充分或者不能完全滿足用戶需要，同時，每個系統(tǒng)需要增加額外的補(bǔ)充水系統(tǒng)和蒸汽加熱裝置，會使投資增大。因此，將全廠煙氣余熱換熱制取承壓熱水后收集起來，然后供全廠用戶使用是較好的利用方案。基于全廠的煙氣余熱利用可做到余熱資源的最大化利用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，易于控制調(diào)度，同時投資和運(yùn)行成本易于控制。 退火爐煙氣余熱系統(tǒng)中的過熱水循環(huán)水泵將熱水儲存罐中的140的熱水輸送到余熱用戶（熱風(fēng)干燥器、清洗段、電氣室制冷機(jī)等）進(jìn)行換熱，實(shí)現(xiàn)對空氣或者堿液等的加熱，過熱水溫度降為90。為了方便全廠調(diào)度和適應(yīng)用戶對熱量需求的變化，每個用戶點(diǎn)設(shè)置控制閥門，可控制用戶支路的過水量，各支路的水量之和為過熱水循環(huán)泵的輸水量。 降溫后的熱水匯總到干路后，輸送到熱源端承壓熱水換熱器，將降溫的熱水重新加熱到140，每個換熱點(diǎn)前設(shè)置控制閥門，根據(jù)余熱熱量來控制過水量，避免生產(chǎn)能力不足造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。當(dāng)機(jī)組生產(chǎn)能力大，余熱資源量大時，從用戶端承壓熱水氣/液換熱器出來的冷水小于熱源端煙氣水換熱器可加熱量，熱源端可直接排放或