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【冶金】特种企业废气余热利用技术

北极星环保网来源:城市建设理论研究2016/11/1 15:07:17我要投稿
所属行业: 节能  关键词:余热回收 余热利用 工业炉窑余热

北极星环保网讯:摘要:本文分析了国内冶金企业废气余热回收利用的基本状况 ,介绍了各种废气余热的利用方式及选择余热利用设备的原则  ,并提出了这方面存在的主要问题,旨在为读者提供一定参考.节能与环保是当代全球关注的重要课题,节约能源、提高能源利用率在国家的基本国策。节能对企业来说最直接的收益就是节省费用支出,提高经济效益,增强市场竞争力。余热是指能利用而未被利用的热能。由于我国工业装备落后,能源利用率低,在生产中有大量的热能直接排空,既浪费能源又污染环境。余热回收就是将浪费的热能回收利用,提高能源利用率,降低生产成本,保护环境。

1.冶金企业废气余热利用相关问题概述

1.1冶金企业常用的废气余热利用方式有:安装换热器;在换热器后安装余热锅炉;炉底管汽化冷却;发电;制冷。回收后的热量主要用于预热助燃空气、预热煤气和生产蒸汽。对电炉而言,预热废钢或进料可减少电炉的电能消耗,缩短熔炼时间;对加热炉而言,预热空气、燃料或工件,烟气余热返回炉内,可使火焰稳定、提高燃料温度和燃烧效率以及炉子的热效率。

1.2我国冶金企业使用的废气余热回收利用设备主要有:管式换热器;片状管换热器;辐射式换热器;余热锅炉;热管换热器;余热锅炉-汽轮机发电装置,以电力回收余热是最好的形式,但受动力设备运转的连续性以及电力并网等条件的限制,此种设备应用的较少。国内各冶金企业换热器的发展趋势是:换热器的形式由简单的低效型走向强化传热的高效型。

1.3生产蒸汽的余热回收设备主要是余热锅炉和汽化冷却装置。有条件的企业应设置余热锅炉,不过有时使用余热锅炉并不合算,因为余热锅炉属于低温炉,可以而且应当使用低品质的热源,高温炉的烟气余热应当回到高温炉内,以节省高品质燃料。各企业应根据余热的种类、介质温度、数量及利用的可能性来确定使用回收利用设备的类型及规模。

1.3.1原则:余热回收后应优先用于本系统设备,降低一次能源消耗;用于其它工序时应尽量选择距离近,产、供时间一致的方案;高温余热要尽可能用于需要高温的设备,尽量减少能量转换次数而谋求直接利用,并加强回收后的保温措施;安全措施要齐备,确保发生意外事故时不影响本工艺的正常生产。

1.3.2原因:工业炉窑余热回收差的原因,除了排烟温度高和换热器能力小之外,鲜为人注意的是烟气和热风的显热未能有效保存,烟气由炉膛冒出、吸入冷风,地下烟道漏水、漏气,旁通烟道短路和管道绝热不良。针对这种情况,提出了一系列降低出炉烟温的措施和能充分保存与回收余热的排烟-供风系统,同时开发了各种高效、经济的换热器和能使用全热风的燃烧装置,回收后烟温可下降到180~250℃,不再需要安装价格昂贵而利用率不高的余热锅炉,使炉气余热从炉外回收转到炉内回收的方向来,正是在这种形势下提出了“余热全自回收”的新概念:首先设法降低炉子排出的烟温和烟量,并使余热回收过程中的各项热损失减少,然后通过高效换热器将余热最大限度地回收并全部送入炉内。

2.目前我国冶金企业废气余热中存在的主要问题

2.1高温废气余热的利用情况较好,而中低温废气余热的回收利用率较低。各企业一般只回收利用了烟气温度较高的部分,如用它来预热助燃空气,而通过空气预热器后约400~500℃的中温烟气则大部分企业没有加以利用,至于温度更低的如300℃以下的低温烟气更谈不上充分利用。

2.2各企业废气余热回收利用水平参差不齐,相差悬殊。

2.3废气余热回收利用设备陈旧。我国冶金企业余热回收利用率低,回收设备比较落后。

2.4废气余热回收利用的领域比较窄,回收的热量都是用来制热(产生热风、热煤气、蒸汽或热水等),很少涉及制冷。特别是夏季剩余蒸汽多,用于制冷能节约更多的能量,其意义十分重大。

3.目前冶金企业余热利用形式分析

冶金企业生产中会产生大量余热,主要有高炉、转炉、电炉及其他冶炼炉高温烟气;烧结、焦化过程中的余热;各种加热锅炉供生产后的多余热量;自备蒸汽动力发电机组发电后的背压蒸汽等。这部分能源一般以废气、产品余热形式等排放,占企业全部生产能耗的60%。鉴于资源日益短缺的现状,这部分资源越来越受到钢企的重视,利用锅炉转化为蒸汽利用,可以为企业带来巨大利益。当前余热蒸汽的利用形式主要有以下三类:

3.1生产自用蒸汽回收用于VD炉、VOD炉、RH炉等冶炼炉自用。目前的情况是:这些炉体设备一般不是长期连续运行,而是间歇性的运行。有时蒸汽生产的周期和VD炉、VOD炉、RH炉运行不一致,而导致余热蒸汽产量高时,用汽设备停止运行,蒸汽大量放散;余热蒸汽产量低时,用汽设备需要工作,蒸汽量不足。需要备份的快燃锅炉生产蒸汽。

3.2生活用蒸汽主要用于夏季供冷、冬季采暖、食堂、浴室等对蒸汽的需求,这些蒸汽用户对蒸汽的压力要求不高,控制0.1-0.8Mpa就可以满足要求。

3.3与城市蒸汽并网一部分企业将产生的蒸汽直接与城市蒸汽并网,而工厂内的生产生活蒸汽也可从市政管网接入。这种方式最大的好处可以保证工厂生产生活用蒸汽的压力、流量都是稳定的,但是市政蒸汽管网对并网的蒸汽的品质要求高,主要是余热蒸汽的压力大小、流量要稳定、杂质的要求低等。目前,绝大部分企业都采用余热锅炉各种形式,将废热、余热转化为余热蒸汽,并将回收的蒸汽作为降低生产成本,节能降耗的重要考核指标,使得能源效益最大化。

4.冶金企业余热利用技术分析

余热是指受历史、技术、理念等因素的局限性,在已投运的工业企业耗能装置中,原始设计未被合理利用的显热和潜热。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热。在工业领域中消耗着大量的能量,最终都以低温热水的形式排放掉。为了提高能耗的利用效率,可采用能源品位提升的技术来回收利用生产过程排放的热量。用水源热泵机组对各类中低品位的余热资源进行余热回收,没有燃烧过程,不排放废水、废气、废物,可实现回收低温品位的热量应用于高温工艺用途。该技术正逐步应用于工业余热水的回收利用,如石油、冶金等各行业,回收后的能量用于冬季供暖或生产工艺。

4.1余热利用、经济节能。采用高温水源热泵机组可直接回收利用低温地热水、地热尾水及其它各种温度在30~60℃之间的中低品位余热资源,从根本上解决了此类余热资源不能被热泵机组直接回收利用的现状。机组炙热工况出水温度可根据用户需求调节,最高出水温度可达90℃,可满足不同用户的空调、供暖、制备生活热水的需求。

4.2绿色环保、效益显著。采用工业与热水加高温水泵取代燃煤锅炉可取得很好的环保效应和经济效应,避免了燃煤锅炉的废气、废渣堆周围环境的污染,省掉了燃煤的运输费用、贮煤场地费用、除尘费用、灰渣的运输、排放处理费用等。

4.3一机多用,节约资金。利用高温水源热泵提供冬季供暖的同时,还可提供夏季制冷,一机多用,避免中央空调系统的重复投资,提高设备的利用率。

4.4其它应用如木材干燥的废热回收利用,钢厂工艺冷却的余热回收利用,空气压缩机废热回收利用,粮食干燥的废热回收利用,地热及地尾水的回收利用等。

结束语

技术的不断进步可使得废气余热利用进一步深化及拓展。节能工作者应该秉持能源节约利用的理念,提高余热质量,建设具有一定经济规模效应的地区式热能利用系统,注重余热利用的功能拓展,促进城市和谐共融发展。冶金企业向来能源消耗高,面对新的节能减排形势,应该全力推动绿色转型,达成与社会的大循环,实现真正的循环经济。

延伸阅读:

中低温烟气余热利用系统换热特性

【冶炼】轧钢加热炉气化冷却及烟气余热利用改造

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