余热回收利用系统节能技术在攀钢集团江油长城特殊钢公司的应用

余热回收利用系统节能技术在攀钢集团江油长城特殊钢公司的应用

节能减排技术未得到充分利用作为一个能源消耗高、污染高的大型行业，其生产技术尤其具有能源利用，对中国的节能减排产生了重大影响。中国钢铁工业能耗与国际先进水平相比,差距在11%左右,而造成这个局面的原因之一是一些新技术及节能减排技术未能得到充分利用。如余热这种二次能源的利用技术,我国大中型钢铁企业余热资源的利用率大约为30-50%,而国外先进钢铁企业余热余能的回收利用率平均达80%,有的在90%以上,如日本新日铁高达92%。所以钢铁企业的节能减排工作任重而道远。1中国钢铁行业剩余利用现状1.1高温烟气中余热的利用余热是指回收生产工艺过程中排出的具有高于环境温度的气态(如高温烟气)、液态(如冷却水)、固态(如各种高温钢材)物质所载有的热能,并加以重复利用的过程。1.2炉余热回收技术电炉炼钢过程中产生高温含尘烟气中含有大量余热资源。其余热资源占电炉炼钢输入能量的11%,有的甚至高达20%,可见电炉炼钢过程中余热利用有着巨大的经济效益。国外发达国家电炉余热回收技术开展于上世纪80年代后期,主要是在炼钢电炉上使用废钢预热器。通过该装置,可以回收的余热资源约占电炉输入能量的6.2%左右。中国电炉炼钢余热回收技术比国外发达国家开展得晚,目前有两种装置,一种是废钢预热器,另一种是余热锅炉。从两种装置回收热能的数量来看,余热锅炉回收的热能优于废钢预热器,是其的2.5倍。目前我国电炉余热回收大多采用余热锅炉的方式,如宝钢八一钢铁厂70t电炉余热回收项目,武钢90t电炉余热回收项目,中冶京诚(营口)装备技术有限公司100t电炉烟气余热回收装置等。2攀钢集团江油天然材料有限公司剩余回收技术2.1gen公司的能耗现状2.1.1genwalt公司的能源组成2010年,攀长特公司能源消耗总量为18.39万吨标煤。消耗的主要能源品种为天然气、电力、燃煤,三种能源介质约占总能耗的98%。2.1.2制品工序能耗情况根据能耗划分,攀长特公司主要耗能工序有四个,炼钢工序、重熔工序、钢加工工序、钢丝制品工序。各工序能耗情况如表1,公司工序节能的重点是钢加工工序及炼钢工序。攀长特公司生产工序以炼钢工序和钢加工工序为主,其能源消耗量占公司总能耗的83%,其它消耗占14%,重熔钢和钢丝制品工序仅占3%,因此重点对炼钢工序和钢加工工序进行分析。2.1.3较大的节能潜力从表2.1可以知道,攀长特公司能耗水平与先进钢企相比,差距较大,有较大的节能潜力。造成这种差距的原因是攀长特公司布局分散、设备陈旧、能源管网输送距离长,加热设备上基本无余热回收设施,热量浪费较大,多数工业炉窑工况差,机电设备大多仍是70~80年代的产品,能耗高。2.2技术改造目标当前攀长特公司能耗利用水平比较低,节能及能源二次利用技术及设备几乎没有,所以攀长特公司以灾后重建为契机,通过对主体生产线的技改升级,节能技术及工艺的大规模应用,系统能量优化,淘汰目前炼钢、轧钢生产线和不合理用能方式,以实现公司能耗水平有较大的下降。公司计划到2015年,实现目标为:炼钢工序吨钢综合能耗达到171kgce/t;钢加工工序吨材综合能耗达到159kgce/t。2.3格昌特有限公司的剩余回收2.3.1连铸车间烟气余热回收系统项目建设也需要规划攀长特公司要实现“十二五”节能目标,节能及能源二次利用技术及设备的应用就必不可少,而新建的炼钢连铸车间70吨电炉及精炼炉烟气余热回收系统就成为一个节能重点项目,该项目建设规模确定为年产64.22万t合格钢锭坯,生产高品质、高纯净度的坯料。2.3.2回用工艺流程(1)攀长特公司炼钢连铸项目余热回收工艺流程:攀长特公司炼钢连铸项目余热回收工艺流程为:温度达到1200℃的高温烟气从炉顶第四孔抽出,高温烟气经过四孔水冷滑套、燃烧沉降室后进入余热锅炉,在余热锅炉交换热量后,烟气温度降低到250℃,出列管换热器后与来自屋顶罩除尘的二次烟气混合降温至120℃左右送入布袋除尘器中,经除尘后排入大气。而余热锅炉中产生的高压蒸汽经蓄热器调节后,进入系统管网。(2)烟气工艺流程:本工程在电炉炉盖水冷弯头后设置四孔水冷滑套及Ⅰ段烟道,1500℃的高温烟气流经四孔水冷滑套和I段烟道后进入燃烧沉降室,在燃烧沉降室将大颗粒烟尘沉降,然后出燃烧沉降室,经Ⅱ、Ⅲ段烟道进入列管换热器,在列管换热器中,烟气冷却降温到250℃左右,出列管换热器后与来自屋顶罩除尘的二次烟气混合降温至120℃左右送入除尘器。(3)汽水系统工艺流程:在电炉炼钢车间处理后达标的软水要接入除氧器,经锅炉给水泵供入省煤器加热后打入汽包。汽包下降管分为两路。一路循环水经热水循环泵加压后进入燃烧沉降室和烟道,在水冷膜式壁中通过与高温电炉烟气换热,产生汽水混合物,再经上升管返回汽包,组成了一个强制循环;一路循环水经汽包下降管进入列管换热器受热面,吸热后产生汽水混合物,经上升管返回汽包。汽水混合物返回汽包后,在筒体上部分离产生出蒸汽后送至蓄热器。2.3.3主要设备及工艺管道电炉烟气余热回收设施由汽化冷却装置、锅炉给水泵、除氧器、蓄热器、磷酸盐加药装置、取样冷却器、排污扩容器等设备及工艺管道所组成。汽化冷却装置由汽包、汽化冷却烟道、燃烧沉降室顶盖、列管换热器、热水循环泵、循环水管道等所组成。2.3.4u3000主要参数汽包一台工作压力2.45MPa,筒体直径DN2200,L=9000mm,V=35m3,随设备配操作平台、安全阀、就地液位计、远传液位计、就地压力表等附件。汽化冷却烟道一套,采取自然循环与强制循环相结合的复合冷却方式,由Ⅰ段烟道、Ⅱ段烟道、Ⅲ段烟道及烟道非金属补偿器等所组成。烟道节圆DN2400,总长约40m,烟道最大工作压力:3.0MPa,随设备配压力表及温度计等。沉降燃烧室是实现大颗粒粉尘有效沉降的场所。燃烧沉降室为长方体形箱体,四壁采用耐火砖砌筑的绝热炉墙,顶盖及出灰门采用汽化冷却膜式壁结构,水循环方式为强制循环,最大工作压力为3.0MPa。燃烧沉降室带有一件保温人孔及防爆装置,在燃烧沉降室侧墙底部设有绝热出灰门,定期开启,清除积累的灰渣。列管换热器一套,内部设多组对流换热模块,每个换热模块由若干换热管构成。烟气入口处的列管管组的进口温度为800℃,设计最高耐温为1000℃,换热器出口设计烟气温度为250℃,内部压力损失约为1500Pa。换热器下设灰斗及输灰装置。系统设有三台电动循环泵,两用一备,每台泵前设有除污器。循环泵单台流量250m3/h~400m3/h,扬程55m~40m。电炉余热回收系统共用一台除氧器,工作压力0.02MPa,除氧水箱容积40m3,除氧能力30t/h。随设备配安全阀、就地液位、远传液位、就地压力表等附件。电炉余热回收系统共设有两台给水泵,一用一备,给水泵单台流量15~30m3/h,扬程350m~320m。蓄热器设计压力2.45MPa,筒体直径DN3000,V=94m3,随设备配操作平台、安全阀、就地液位计、远传液位计、就地压力表等附件。蒸汽蓄热器是一种以水为介质的储气蓄热蒸汽压力容器。蓄热器具有“削峰填谷”的作用:当余热锅炉产生的蒸汽大于蒸汽射流泵的耗汽量时,储存蒸汽;反之则放出蒸汽。通过自控系统的调节,能保证蓄热器输出的蒸汽维持射流泵正常工作。为了减少蒸汽带水,防止蒸汽管道内部产生水击,在蓄热器出口的主蒸汽管道设置蒸汽滤洁器。2.3.6蒸汽生产设备该电炉余热回收系统最大蒸汽供应量为12t/h,平均供应量为10t/h。按炼钢连铸车间年产64.22万吨钢水计算,每年可以生产的蒸汽约为6.9万吨。蒸汽热焓:680千卡/kg蒸汽;标准煤热值:7000千卡/kg蒸汽;则该电炉余热回收系统每年可节约标煤:69000×680÷7000=6703吨当期标煤市场价格为800元/吨,则该电炉余热回收系统产生效益Q为:Q=6703吨×800元/吨=5362400元一套电炉烟气余热回收系统的市场售价大约在550万元左右,这样算下来,一年左右就可以收回投资。2.3.7燃煤锅炉减排对环境的影响由于本工程真空精炼所需蒸汽拟由新建快速锅炉满足,而原有10t和20t各一座燃煤锅炉停产,故本工程建成后,将减少CO2、SO2、NOx等污染物的排放,在一定程度上改善本地区的大气环境,产生了长远的社会效益。3水质余热回收利用钢铁余热回收利用技术作为一项有效的二次能源利用技术,已经在钢铁企业中得到广泛利用。钢铁企业的原料、焦化、烧结、炼钢、轧钢、锻钢等全过程都有大量的余热资源产生。钢铁企业余热资源具有产生量大、产