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摘要:文章探讨了烟气余热资源量计算的关键参数-下限温度的确定方法,对梅钢焦炉烟道废气的余热资源量进行了计算,并分析了余热回收方案和预计回收效果,结果显示回收烟道废气能够产生低压饱和蒸汽38kg/t,降低炼焦工序能耗3.4kgce/t,节能效果明显。
关键词:烟道废气、余热资源量、下限温度、节能
一、梅钢焦炉概况
梅钢拥有复热式55孔6米焦炉2座、复热式60孔7米焦炉2座,年产焦炭能力250万吨。为充分利用副产煤气,避免放散,焦炉燃料主要采用焦炉煤气和高炉煤气,煤气燃烧后生成大量烟气排入大气。
往常受回收技术的技术经济条件限制,焦炉烟道废气的热能并未收到重视,然而近来节能减排形势日益严峻,这部分低温废热逐步受到关注,天铁等企业焦炉废气温度相对较高,约250℃甚至更高,已经通过改造对这部分低温余热进行了回收,并取得了较好的效果。梅钢没有采用烟道废气余热回收技术,这部分低温废热白白流失,为了指导这部分余热回收利用,有必要对其余热资源量进行评估计算。
二、关键参数的确定
余热资源量是指经技术经济分析确定的可利用的余热的数量。故余热资源量,有别于以环境温度为基准的余热量,其计算基准温度的选择,也即能够利用的下限温度,需要经过技术经济比较确定,且是随着技术水平发展而变化的。
文献4依据技术可行、经济合理的原则规定气态载体余热资源中的烟气下限温度为180℃;与之不同的是,文献5根据加热炉额定炉容量的差异将烟气下限温度划分为200℃、230℃、250℃三档。可见,对于焦炉烟气余热资源下限温度的选取并没有统一的标准。同时考虑近年来低温余热回收技术发展迅速,而两文献出台时间较早(最近的也超过7年),同时结合钢铁冶金行业当前的节能减排形势,从鼓励低温余热回收的角度来说,上述设定有些不适应。
在烟气低温余热回收实践层面,承钢公司实施的热风炉低温烟气余热回收项目将热风炉废气从220℃左右成功降低到150℃;宝钢对内部余热资源进行评估时,按照排烟温度降到150℃作为基准,实际实施的低压锅炉烟气余热回收项目使烟气温度从174度甚至下降到130度。同时,前述焦炉烟道废气余热回收项目实际排烟温度为160-170℃。
结合钢铁行业节能减排形势、当前换热技术发展和业界认识,确定以150℃作为低温烟气余热资源量计算的下限温度。
三、余热资源量的计算
1实际生产数据
2015年,梅钢1#焦炉(两座)实际消耗高炉煤气6.02×108m3、焦炉煤气1.08×108m3;2#焦炉(两座)实际消耗高炉煤气5.4×108m3,焦炉煤气2.16×108m3。
根据现场废气温度表的计量结果,焦炉烟道废气平均约200℃。以此为基础进行计算。
2余热资源量计算
①根据高炉煤气和焦炉煤气成分可计算燃烧后的理论烟气量,再根据实际空气系数可计算得到实际烟气量。
Gy=VyGr
Gy——烟气总量,Nm3/a;
Vy——单位燃气产生的实际烟气量,Nm3/Nm3,按化学反应式计算;
Gr——燃料消耗总量,Nm3/a;
α——过量空气系数;按1.2计算;
②根据烟气量、烟气定压比热容、实际排烟温度、下限温度,即可计算出余热资源量。
Q=GyCpy(T2-T1)
公式中,Q——余热资源量,Gj/a;
Cpy——烟气的定压比热容,按1.424Kj/(Nm3℃)计算;
T2——烟道废气温度,200℃;
T1——烟气废气下限温度,150℃。
经过计算(计算过程略),1#焦炉余热资源量1.18×105Gj/a,折标准煤4000吨;2#焦炉余热资源量1.55×105Gj/a,折合标准煤5300吨。两座焦炉余热资源总量合计2.73*105Gj/a,折合9300t标准煤。
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