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其产生效益为减少煤气消耗的效益,原2150 加热炉的平均单耗为1.244 GJ/t,原空煤气预热温度分别为350℃、220℃,按计算结果空气预热温度提高350℃,煤气预热温度提高了80℃,则生产工艺不变的条件下,加热炉的单耗降低至1.01 GJ/t,加热炉产量为420 万吨/年。
(1.24-1.01)×106/7000/4.18×1040/1000=8.18 元/t
4.2.2 工程投资、维护以及消耗
原2150 线轧钢加热炉换热器投资费用为空气换热器114 万元/台,煤气换热器30 万元/台,通过计算采用高温换热器后换热面积提高近一倍,则投资费用提高至288 万元/台,换热器使用寿命在5年左右,则年折旧费用增加28.8 万元/台,耗电增加50%,费用增加10 万元,全厂折合吨钢消耗0.23元/t。
实际吨钢节能效益为:8.18-0.23=7.95 元/t。
4.3 余热锅炉技术应用效益计算
4.3.1 效益计算
通过2150 线加热炉应用余热锅炉技术的数据分析来看,加热炉的平均进口烟气温度为467℃,排烟温度为160℃,产生平均蒸汽30t/h,蒸汽压力平均1.1MPa,平均过热蒸汽温度330℃。计算过热蒸汽热含量为H’=3072.3kJ/kg,则小时蒸汽热焓为H=91.47GJ/h。鞍钢余热蒸汽的内部价格为34 元/GJ,则小时蒸汽效益为3109.08 元/h。按年生产7200 小时计算,年效益2239 万元/年,折合吨钢效益为5.33 元/t。
通过换热器改造加热炉空气预热温度达到450℃,煤气预热温度达到300℃,加热炉生产单耗由原1.24 GJ/t 降低至1.14 GJ/t。则换热技术实现经济效益为:
(1.24-1.14)×106/7000/4.18×1040/1000=3.55 元/t
实际改造效益为:5.33+3.55=8.88 元/t
4.3.2 工程投资、维护以及消耗
通过对加热炉烟气余热利用系统进行分析,其耗能种类主要是软水、环水、电、蒸汽四种能源介质。其中软水作为锅炉用水产生蒸汽,是主要的消耗资源,环水作为泵与风机的冷却水,消耗量不大,电主要维持水泵、冷却风机、引风机等设备的运行,蒸汽主要用于除氧机,同时冬季少量设备供暖。消耗合计785 万元/年。项目投资2300 万元,使用寿命为10 年,年折旧费为230 万元,增加维护费用55 万元/年。合计吨钢消耗:2.55 元/t
实际节能效益=8.88-2.55=6.33 元/t。
4.4 三种节能方式的节能比较
三种节能方式进行对比分析,结果见表2。
表2 采用不同余热回收方式的对比
从结果来看,蓄热式产生的实际效益较大,但其隐含的人工费用未计算在内,蓄热式技术最大的优势在于燃烧低热值煤气,替代高热值煤气,以解决目前鞍钢煤气不平衡的问题。换热式技术产生的直接效益较少,但其投资与维护费用较低,生产稳定。余热锅炉技术产生的效益较高,但其消耗过多的新水、除盐水及电耗,因此综合效益反不如以上的两种技术。
5、结论
(1)通过比较结果来看,加热炉采用蓄热式技术,充分回收烟气中的热量,同时不增加其他能源损失,有利于加热炉的烟气余热回收。同时采用蓄热式技术可以有效的解决低热值煤气的燃烧问题,实现煤气资源优化利用,煤气按品质实现梯级利用,企业效益最大化。但蓄热式的运行成本、人工成本偏高,关键设备的长寿化是进一步研究的方向。
(2)采用高效换热器技术,生产稳定,运行后基本没有消耗,运行周期长,人工消耗成本低,适用于大工业生产,如何在不提高生产成本条件下,提高换热器的效率是进一步研究的方向。
(3)余热锅炉技术作为现有换热技术的补充,可以有效回收加热炉的余热,但其附属设备较多,同时消耗较大,多次能源的转换,造成其效率的降低,经济效益并不十分显著。
(本文作者系鞍钢股份公司技术中心,刘常鹏 张宇 李卫东 孙守斌 赵爱华 张天赋)
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