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梯级研发成一体
加热炉余热梯级回收系统是根据余热热源性质的不同和温度的高低,将汽化冷却、空气预热和余热锅炉合理、有机地组合为一体,最大限度地回收加热工序余热,充分降低排烟温度,尽量减少工程投资,获得更大的经济效益和社会效益。
一级(高温)回收工序研究开发。加热炉水梁的冷却方式主要分为水冷却和汽化冷却。目前,汽化冷却具有水质好、有效保护水梁、延长水梁寿命、节水节电和可回收蒸汽等优势,是较佳的冷却方式,被绝大多数加热炉采用。在国内,技术人员开展了水梁及立柱的热负荷研究,通过建立水梁热负荷模型,确定了水循环的控制措施,开发的汽化冷却设计软件符合工程实际,满足了从热力计算、设备定型计算到水梁水动力循环计算等多种工程需求。
二级(中温)回收工序研究开发。二级回收工序属于直接性节能措施,节能效果非常明显。我国技术人员建设了高效换热器实验平台,进行关键技术、设备的实验研究,取得了丰硕的成果,形成多个系列产品。其主要优点是传热系数高、结构简单、寿命长、灵活性强和严密性好。
三级(低温)回收工序研究开发。依据加热炉工艺强制排烟和自然排烟、单烟道和双烟道的不同特点,技术人员针对自然循环和强制循环余热锅炉的特性,对传统烟道余热锅炉进行了匹配性研究,并依此对常规余热锅炉进行了结构优化,开发出冶金加热炉烟道内置式蒸汽余热锅炉,解决了加热炉安全生产和余热锅炉协调运行的重大难题。同时,研究人员根据工程试验成果开发了对应的设计软件,实现了各种设计需求计算、余热锅炉三维输出等功能,提供了余热锅炉本体结构设计平台。
组合优化再挖潜力
技术人员利用夹点理论对组合式余热回收工序进行了节能优化,开发出冶金加热炉汽化冷却与烟道内置式余热锅炉的联合装置系统;对余热梯级回收系统可能出现的同质子系统和功能相同的设备进行了组合优化;对工程上反映的重复投资、占地大、基础投入多的问题进行了布置优化。同时,相关工作已经形成了模块化成品,以期找到投资省、见效快的工程应用切入点。
为有效控制加热炉余热梯级回收系统各种温度、压力等指标,将各子系统组合成一个有机体,实现余热资源的高效回收和利用,技术人员对各工序系统的自动控制和各工序系统间的连锁进行了优化,研发了联合自动控制和稳定运行技术。
组合式回收效益显著
该加热炉余热梯级回收系统可将加热炉排烟温度降低至200℃以下。以邯钢已投产的余热工程为例,该余热梯级回收系统的一次性投资仅相当于独立的汽化冷却和余热锅炉的2/3,独立相关工程大约为1300万元。本项目通过技术创新,其投资大约为800万元,且通过系统和布置优化,降低了运行成本和维护成本,成本节约25%以上,具有明显的经济效益。此外,汽化冷却和余热锅炉产生蒸汽量的直接经济效益约为5元/吨钢,投资回收期可缩短1年~2年。
以加热炉余热梯级回收系统技术为支撑的项目在邯钢、宝钢等大型钢铁企业加热炉获得了实际应用,排烟温度等各项指标均达到了预期效果。
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