步进梁式加热炉余热综合利用研究

1、 步进梁式加热炉余热综合利用研究 杨智勇 姚群（中冶华天工程技术有限公司，安徽马鞍山 243005）Study on comprehensive utilizing remaining energy of Walking-beam Furnace Zhi-yong YANG(Huatian Engineering Technology Co., Ltd, MCC, Maanshan ,Anhui 243005, China)ABSTRACT: Based on energy-conservation and safety operation, the text has explained th

2、at there is those potential remaining energy in the whole Walking-beam furnace system , and how remaining energy of Walking-beam Furnace is made us of under the present technological condition. Finally, systematic theory and new technology are applied to utilize high-efficiently potential remaining

3、energy of the whole Walking-beam furnace system, on base of remaining energy utilization system operated safely and steadily.KEY WORDS: walking-beam furnace; remaining energy utilizing; evaporation cooling摘要：从节能和安全生产两方面出发，阐述了整个步进梁式加热炉系统潜在的余热和这些余热利用的现状。最后详细地说明了在保障整个余热利用系统安全稳定运行的基础上，如何运用系统的理论和新的技术将潜在的

4、余热进行梯级高效综合利用。关键词：步进梁式加热炉；余热利用；汽化冷却1.引言在这几年国内大力发展钢铁工业的过程中，钢铁工业已经成为国内第一能耗和排放大户，但我国钢铁工业节能技术的普及还很低，重点企业的吨钢能耗与国际先进水平相比还高出2030%。而目前，国家在立法和发展节能经济上作出了很大努力，对钢铁行业节能减排的指标也作出了具体的要求，而各家重点钢铁企业也在响应国家节能降耗的产业政策，走发展循环经济，节约能源、改善环境、提升企业综合素质的路子。这样，冶金炉（包括高炉、转炉、电炉、加热炉）余热利用技术作为重大的节能技术取得长足的进步，其中步进梁式加热炉汽化冷却技术在我国上个世纪90年代末才开始运

5、用，而目前这项技术已作为成熟技术运用各个钢铁企业，但步进梁式加热炉汽化冷却回收得到的一般为0.8MPa或1.27MPa饱和蒸汽，这种二次能源得到回收后仅仅冲入钢铁企业低压蒸汽管网，有的甚至放空, 没有得到综合有效的利用，大大降低了这项技术的经济性，同时步进梁式加热炉烟气经过烟道中的空气预热器后，排烟温度仍然有360，这部分潜在余热白白被浪费了。从系统角度出发，在保障整个余热利用系统安全稳定运行的基础上，运用新的技术手段将这两部分余热进行高效综合运用，将会大大提高余热利用的经济性，为钢铁企业降本增效作出真正的贡献。2.现有的步进梁式加热炉汽化冷却技术现以山东某钢厂一座中型步进梁式加热炉为例对现有

6、的步进梁式加热炉汽化冷却技术进行说明： 加热炉能力：额定产量180t/h（冷装） 绝热层完好时平均产汽量：5.0t/h绝热层脱落10时蒸汽产量：9.5t/h蒸汽额定设计压力：1.27MPa蒸汽额定设计温度：194 额定烟气量：64000Nm3/h 空预器后排烟温度：360 其汽化冷却装置的循环及蒸汽系统简图如下：本汽化冷却装置中汽包下部水空间的水经循环泵加压后，达到冷却需要的安全流速，流经炉底固定梁和炉底活动梁，被炉内高温烟气加热，部分水汽化，汽水混合物再回到汽包，汽包内设汽水分离装置，汽水混合物被分离成汽和水，饱和汽从汽包上部流出送到下游用户，水又回到汽包下部水空间进入下一轮循环。整个循环系

7、统的阻损通过循环系统中设置的循环泵来克服，为了炉底水梁在加热炉连续加热钢坯时的安全性，共设置了两台电动循环泵，一台柴油机循环泵。在系统运行过程中，只有一台电动循环泵在运行，另一台电动循环泵作为备用，另外柴油机循环泵在失去厂用电的情况下自动启动，以保证加热炉炉温从1200左右降到250左右这个过程中炉底水梁的安全。目前，国内步进梁式加热炉，采用汽化冷却技术，都是这种设备配置形式，以山东某钢厂一座中型步进梁式加热炉为例，电动循环泵功率为110KW,是整个汽化冷却系统中最大的耗能设备。回收得到的1.27MPa饱和蒸汽送入蒸汽管网，远距离送到下游用户，而用户要求的蒸汽参数约为0.3MPa0.5MPa左

8、右，回收的余能没有得到有效利用，而在非采暖季节，此钢厂蒸汽过剩，打开汽包上部的放散阀进行放散，回收的余能没有得到利用；另外，加热炉烟气经过烟道中的空气预热器后，烟温约360，然后经过烟囱排放。现有的汽化冷却技术，对这两部分余热没有进行高效利用。3.步进梁式加热炉余热综合利用技术针对上面循环泵的配置特点，将上面回收得到的蒸汽以及360烟温余焓整合到一个系统进行综合利用，步进梁式加热炉余热综合利用技术方按简图如下：在本系统运行过程中，工业汽轮机驱动循环泵作为工作泵，另一台电动循环泵作为备用，另外柴油机循环泵在失去厂用电的情况下自动启动，这三种不同驱动的循环泵功能明确，配置合理，完全能保证炉底水梁的

9、安全。同时能源能梯级综合利用，在加热炉烟道尾部的空气预热器之后设置过热器，过热器为逆流式1-2型壳管式换热器，烟气走壳程，烟气通过换热器降温后再通过烟囱排入大气，减少热污染；蒸汽走管程，饱和蒸汽通过换热器升温后变成过热蒸汽，再送入背压式工业汽轮机，产生的动力用来驱动循环水泵，背压蒸汽再送入蒸汽管网，送到下游低压蒸汽用户。步进梁式加热炉余热综合利用循环系统设备配置情况如下：(1) 1-2型壳管式换热器： 蒸汽进口压力：1.27MPa(g)蒸汽出口压力：1.20MPa(g)饱和蒸汽入口含水率（质量）：3蒸汽进口温度：194蒸汽出口温度：280300蒸汽正常平均流量：5.0t/h烟气侧设计进口温度：

10、360烟气侧设计出口温度：310330烟气侧阻力损失：150Pa烟气量：64000Nm3/h(2) 背压式工业汽轮机： 型号：B0.15-13/7 功率：150Kw 进汽参数：1.27 MPa(a)进汽温度：280310排汽压力：0.7 MPa(g)排汽温度：190210汽耗：33.3kg/Kw.h(3) 循环泵 流量：400m3/h 扬程：65m 台数：3台 其中一台电动机驱动 一台柴油机驱动 一台工业汽轮机驱动(4) 汽包 规格：DN1600 L=6000 额定设计压力：1.3 MPa 额定设计温度：200(5) 步进装置规格：左右侧立式步进装置各一组另外，在加热炉烟风系统中，为防止空气预

11、热器前烟温超温，在烟道内设置掺冷风机一台，掺冷风机自动运行，保护空气换热器，稀释风机的风量通过其入口的百页窗阀门自动调节。同时本系统也将利用已有的掺冷风机调节进过热器的烟温，防止进口烟温过高；在进工业汽轮机蒸汽管道另设旁通，在汽轮机不能正常运行时蒸汽此旁路直接并入厂网。4. 结论语 节能减排、发展循环经济，是国家对钢铁行业最迫切的要求，但节能减排是一个系统工程，利用步进梁式加热炉汽化冷却技术是其中的一个环节，目前这项技术回收得到的二次能源没有得到综合有效的利用，大大降低了这项技术的经济性，本方案从二次能源有效利用的角度出发，本着安全生产原则，对目前国内步进梁式加热炉强制循环汽化冷却系统进行进一步的深入分析，提出了一个更加节能的系统。本步进梁式加热炉余热综合利用技术和原有步进梁式加热炉汽化冷却技术相比，每套每小时