通过对加热炉汽化产生的二次余热进行回收的分析

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1.引言

“十一五”期末单位国内生产总值能源消耗比“十五” 期末降低20%。要实现这一目标，采取强有力的节约能源措施，加强能源计量管理，提高能源利用率，减少资源消耗是最有效途径。这也是落实科学发展观，加快经济增长方式转变，建设资源节约型、环境友好型社会和实现可持续发展战略的具体要求。临钢中板厂有两条中厚板生产线，三辊生产线和四辊生产线。每条生产线有两座加热炉，四座加热炉每小时消耗软化水38t，根据设计参数最大蒸发量30t/h（二次蒸汽）。二次蒸汽除满足加热炉自循环和粗轧机、精轧机稀油润滑系统生产用汽及厂内部生活用汽外，还有18-20 t/h蒸汽没有得到回收利用。

通过对加热炉汽化产生的二次余热进行回收、过滤、汽水分离，将蒸汽和冷凝水分别输送到蒸汽管网和冷凝水水箱，实现蒸汽和冷凝水循环利用。应用先进的计量检测手段及网络技术，将数据信号传输实现了能源检测数据网络化管理。

2.汽化冷却系统概况

每座加热炉的汽化冷却系统均由供水系统、汽包、水冷却构件三部分组成。供水系统由进水管、水箱、出水管和给水泵等设备构成，作用是给汽包供水；汽包是汽化冷却系统的关键设备，它供给受热件冷却用水，冷却件受热前后，汽包必须有足够的软化水，才能保证冷却件不被烧坏；冷却构件是加热炉炉底管。

为保证汽包水位，系统设有低水位报警装置和自动供水装置。同时，为保证汽包正常运行，安装有自动调压装置、汽包顶部安装有放散阀、汽包底部有两根下降管供冷却构件冷却。汽包顶部附有蒸汽放散管，当汽包压力高于安全值时，安全阀和放散阀自动打开，放散减压。

1#、2#、3#、4#汽包技术参数表一

参数设备	工作介质	设计压力 (MPa)	工作压力 (MPa)	设计温度 (℃)	工作温度 (℃)	容积（m3）	最大蒸发量 ( t/h )
1#加热炉汽包	水、蒸汽	1.2	0.6	200	≤194	16	6.5
2#加热炉汽包	水、蒸汽	1.2	0.6	200	≤194	13	5.5
3#加热炉汽包	水、蒸汽	1.4	1.0	200	≤210	18	8
4#加热炉汽包	水、蒸汽	1.4	1.0	200	≤210	19.44	10

3.技术改造前存在的问题

3.1 三辊生产线1#、2#加热炉汽化系统工作压力0.6MPa，为原有老设备，两座加热炉产汽量合计12t/h；四辊辊生产线新建3#、4#两座加热炉，加热炉工作压力1.0MPa，产汽量18t/h。四座加热炉产汽量约30t/h。

3.2四座加热炉所产生的蒸汽，由于是从汽包直接出来，含水较多。如果将含水的蒸汽回收，输入主管线高速流动的蒸汽带着水跑就会对阀门和管件产生冲蚀，影响管网

安全运行和使用寿命。

3.3蒸汽压力与公司主管网压力不匹配，中板厂四个汽包蒸汽输出压力各不相同，其中1#、2#炉汽包输出蒸汽压力0.5-0.55 MPa；3#、4#炉汽包输出蒸汽压力0.8-1.0 MPa,公司主管网压力为0.6-0.8MPa。所以必须将压力控制在0.6-0.8MPa，才能实现蒸汽并网。

3.4 加热炉蒸汽循环为内部循环，对蒸汽压力有严格要求，不允许外网高压力的蒸汽向汽包倒送。

3.5公司蒸汽供应紧张，冬季需外购蒸汽采暖；中板厂余热蒸汽因没有全部回收利用而被大量放散。

3.6蒸汽放散一方面浪费能源，另一方面产生噪音污染。

4.可行性分析

4.1 四座加热炉全年除一次大修和少量的检修时间停炉外，其余时间均运行且保持工作压力稳定，可做为稳定汽源全年连续使用。

4.2 余热回收利用，属于二次能源

再利用，走的是循环经济之路符合国家产业政策，外送蒸汽可创造经济效益、回收冷

凝水重复利用，可减少软水供应量、节约软水资源、降低生产成本。

4.3 对放散的蒸汽进行回收利用，降低了蒸汽放散产生的噪音分贝，符合国家环保政策。

5.改造方案

5.1实现外送压力与公司管网压力匹配。将1#、2#炉所产生的蒸汽压力增压；3#、4#炉蒸汽压力减压。通过整定汽包安全阀压力（1#、2#汽包安全阀开启压力整定为0.85MPa、3#、4#汽包安全阀开启压力整定为1.05MPa）控制汽包放散阀开度、进水阀给水流量及汽包水位来升高（或降低）系统压力。

5.2实施汽、水分离。在四座加热炉汽包外送蒸汽管出口,分别安装一套汽水分离设备（包括汽水分离器、止回阀、过滤器、疏水器、柱塞阀）将蒸汽中的汽和水分离。通过汽水分离器后，蒸汽管道与公司蒸汽主管网并网运行；冷凝水返回各加热炉软水箱。

5.3蒸汽量计量。在1#、2#炉外送蒸汽主管道出口汇合处安装一套蒸汽流量计量装置（包括环型孔板、冷凝器、智能压力变送器、智能差压变送器、热电阻、智能演算仪、保温箱等）；在3#、4#炉外送蒸汽主管道出口汇合管道管弯处，另外安装一套蒸汽流量计量装置（包括弯管流量计、冷凝盘、智能压力变送器、差压变送器、热电阻、转换器、保温箱等）分别对两条线的外送蒸汽数据进行检测。通过引入压力、温度检测信号进行补偿的方式，提高蒸汽流量检测数据的准确度；通过屏蔽电缆将检测信号传输到公司能源计量网及上位机，实现蒸汽、压力、流量、温度数据全公司共享。

5.4冷凝水计量。由于汽水分离器分离出的水仍为热水，故选用耐高温、可拆卸型热水表（共计四块），分别安装于各加炉软水箱入口，实现冷凝水准确计量。

6.改造方案的创新点

6.1每台汽水分离器进口端加装一对夹式过滤器，将管道中的杂质过滤掉，确保蒸汽纯净；汽水分离器出口端加装一对夹式止回阀，阻止主管网蒸汽倒送，保证加热炉运行安全；汽水分离器底部安装一疏水器、加装耐高温热水表，防止水温高而影响准确计量。

6.2蒸汽检测数据具备就地显示和网络传输功能，实现了蒸汽压力、温度、流量数据全公司共享。

6.3充分利用利用厂房顶部空间安装设备及管道，不专门建回收站；不新增储汽罐及调压设备，利用1#、2#、炉原有汽化冷却系统调节设备实现增压，1#、2#炉汽包压力控制在0.6-0.7 MPa；不需修建冷凝水回收站，不增加冷凝水回收泵，利用冷凝水管道与软水箱的自然落差实现冷凝水回收流回软水箱。

6.4不新建减压站，四辊汽包压力高于主管网压力的问题，通过汽化系统的压力自动调节装置进行调节，汽包压力控制在0.7-0.8MPa，实现与公司管网压力匹配。

6.5与同类技术比较，具有投资少、施工周期短、维护检修方便、投资回报快等优点；由于不需要专门建回收站，也就不用增加运行人员和维修人员，全部工作由原来的汽化工兼职，节约开支。

7.效果检查及效益分析

7.1技术改造效果检查

一期投资33万元，对蒸汽外送管网实施改造、安装一套蒸汽流量计量装置，实现了1#、2#加热炉蒸汽外送及能源检测数据上网；二期投资6.5万元，安装弯管流量计、冷凝盘、智能压力变送器、差压变送器、热电阻、转换器、保温箱等，实现了3#、4#加热炉蒸汽外送及能源检测数据上网；总共投资39.5万元。改造完成至今连续运行22个月，未发生过因蒸汽外供质量和计量数据失真，影响公司蒸汽正常使用的问题。

7.2 经济效益计算

7.2.1蒸汽、冷凝水回收直接创造的经济效益

蒸汽、冷凝水回收量及产生的效益表二

时间项目	蒸汽回收量 (GJ)	产生效益 (元)	冷凝水回收量 ( t )	产生效益 (元)
06年 6 月-12月	69109	691090	13805	89733
07年 1 月-12月	133980	1339800	18970	123305
08年 1 月- 3 月	48234	482340	5240	34060
合计	251323	2513230	38015	247098

从表二显示，截止2008年3月底，该技术改造共创造直接经济效益276.0288万元。直接经济效益=蒸汽外送产生的效益+冷凝水回收产生的效益—总投资

=2513230+247098-39.5=276.0288（万元）

7.2.2回收蒸汽外送对工序能耗的影响

技术改造前后工序能耗对比表三

时间

项目

06年1-5月

（改造前）

06年6-12月

（改造后）

07年1-12月

（改造后）

08年1-3月

（改造后）

工序能耗(kgce/t)

130.40

122.80

106.76

97.61

从表三可以看出，实施技术改造后，因为实现了能源外供，根据国家有关规定，每月的外供能源量应在当月计算工序能耗时进行核减，核减外供能源量使工序能耗降低。工序能耗指标由改造前的全国同行业排名第二十三位，跃居到第十八位。

7.2.3蒸汽、冷凝水回收利用产生的社会效益

加热炉汽化系统余热蒸汽、冷凝水回收利用，走的是循环经济之路，即利用了二次能源还实现了冷凝水循环使用，节约了大量软水资源；在蒸汽放散量减少的同时，噪音污染也相应减少。在节能和环保方面产生了一定的社会效益。

8.结语

能源是国家重要的物质，能源的供需矛盾已成为制约我国社会主义经济建设的主要因素之一。在能源问题上国务院提出“节约与开发并重”的方针，就是依靠技术进步，把节约能源以解决能源问题作为我国重要的技术经济政策。能源计量作为能源节约的基础性技术支撑，具有“四两拨千斤”的作用。

实践证明，二次余热再利用，实现了资源的循环使用，符合国家产业政策；对放散的蒸汽进行回收，降低了蒸汽放散产生的噪音污染，改善了工作环境，符合国家环保政策；应用先进的计量检测手段及网络技术，实现了蒸汽、冷凝水压力、流量、温度数据共享，便于检测数据的跟踪与监视，有利于及时发现问题、纠正差错，为节能降耗提供准确的依据。