关于线材加热炉汽化蒸汽回收的研究

摘要：介绍了线材加热炉汽化系统工作原理，蒸汽回收方面存在的缺陷，通过科学的手段对该系统进行改造，实现加热炉汽化产生的蒸汽一部分进入蒸气管网，一部分为冬季内送气取暖，其余全部由该项目改造回收，从而大幅度降低软水使用量，实现节能降耗。

关键词：蒸汽；冷凝水；尾气；除氧

1 现状概述

钢铁企业是能源消耗的大户，我国钢铁企业的能耗约占全国总能耗的15%左右，钢铁企业生产过程中的能源有效率仅为30%左右。能源使用效率的低下造成钢铁企业能源成本增加，产品竞争力下降。因此，节约能源显得尤为紧迫。加热炉是轧钢厂的主要耗能设备之一，其能耗占轧钢工序能耗的60～70%，能耗水平直接影响轧钢生产成本，因此降低加热炉能耗是轧钢节能的主要方向和目标。加热炉冷在运行过程中除氧器、定期排污 、连续排污等产生大量的对空排放的具有低位热能的蒸汽，以及企业在使用蒸汽的过程中由于工艺的原因还有可观的对空排放乏汽。目前，我国轧钢加热炉烟气余热回收率平均为20%～25%，宣鋼二钢轧厂二线加热炉蒸汽回收率在96%，与先进钢企相比还有很大的节能空间，如果这些具有回收价值的能源长期得不到有效的利用，能源浪费严重，可见加热炉蒸汽回收对轧钢节能具有重要意义。二高线加热炉除氧器给水除氧方式采用热力式除氧。加热炉除氧器、定排、连排等排出的蒸气具有低位热能。在生产运行过程中都会有05%～3%的工质及热量随排汽口排出，造成能源浪费。节省蒸汽，是对水、电的综合节省，并对企业的水平衡、热平衡有着重要的集约优化作用。

2 改造思路及技术原理

轧钢系统加热炉除氧器采用蒸汽加热，温度加至98度时进行除氧，达到锅炉除氧要求，将除氧器定排尾气和加热乏汽进行回收，一方面减少蒸汽外排，另一方面使软水提前预热。设备工作时，进入设备内部的软水通过三通时，在其汽，水混合处形成一定的低压，从而将蒸气吸入，两种流体一起经混合管进一步混合，在迅速扩展的相介面之间产生热交换过程并且相容，从而达到蒸气回收的效果。

2.1 乏汽回收原理

计算除氧器的外排乏汽热能焓值变为冷凝水所需除盐水冷却使用量乏汽冷却提高循环热效率，使主汽降到最低的背压，使蒸汽理想焓值降至增大，乏汽回收完后热水先进软水灌再用增压泵送回除氧器。除氧器乏汽回收装置由汽液混合加热装置、气液分离罐（软水灌）及不溶于水的气体排放三个单元组成，由3个接口接入乏汽回收系统。其一：混合加热器可以在狭小的空间安装，甚至除氧器乏汽回收装置安装在除氧头平台上，从而使得热能回收效率最高，热损失最小；其二：不溶于水的气体经混合加热后流入软水灌，排放阀安装在软水灌上方安装，节约空间并且随时排气，气液分离罐（软水灌）与排气系统合二为一。在回收乏汽热能的同时，回收了冷凝水，有效地将排汽中的不凝气体排除，减轻除氧器乏汽回收装置的负担，进一步提高回收率。根据以上条件及要求，除氧器与软水灌的蒸汽联用进行回收吸容，回收完乏汽后的热水先送入软水箱，再用增压泵送回除氧器，由此回收的乏汽被利用到实际生产当中。

2.2 改造技术要点

乏汽改造由汽液混合装置，汽液分离罐（软水灌）和排气单元组成。原除氧器乏汽排放由分气缸直接排入大气，现将分气缸截止阀连接DN65的厚壁无缝管20米至原来的软水供水管路，并且在两根管连接处加装DN65截止阀作为一个截点，并在该截止阀前的乏汽管道上安装压力表，便于调节蒸气压力；在软水管路上加装压力表便于控制软水供水压力，根据两块压力表调节蒸气和软水的混合比例。从两路管路的接口处开始，至汽液分离罐（软水灌）的管路加粗，由原DN65的厚壁无缝管变为DN100的厚壁无缝管22米，便于汽液混合充分。汽液分离罐（软水灌）上方加装DN65的截止阀作为排气阀门，处于常开状态，不溶于水的气体由此排出。

回收除盐水的吨位计算（单台除氧器）：确定软水与乏汽的混合比例，通过乏汽的热能焓值，乏汽量以及除盐水的温度热能焓值，除氧器的排出乏汽压力，以及给除氧器的供水压力。

2.3 尾气回收流原理

尾气进入软水管路与软水混合，先进汽化软水箱再用增压泵送回除氧器，除氧器尾气回收装置利用系统中具有一定剩余压力的蒸汽或水作动力，使流体产生射吸流动，同时进行水与尾气的热与质直接混合，使低温流体被加热，并在后续过程中，恢复加热后的流体压力，进入系统，以维持连续流动。混合温度可通过调整进水量大小来完成。混合冷却水进入软水罐，软水输出凝结水可远距离输送到低压除氧器，分离出空气减压排出。

2.4 尾气回收技术方案

定排的水中含有一定热能的蒸汽，在排污管路上方开口与软水管路连接DN65的厚壁无缝管12米加装一个DN65的截止阀，蒸气可由该管路流至软水管路，鉴于定期排污的水中含有蒸汽量较小与乏汽形成一股蒸气，导入软水管路，两种流体一起经混合管进一步混合，在迅速扩展相介面只见产生热交换并相容从而将蒸气回收。

2.5 汽液两种流体相容时回收蒸气的比例

定排排汽压力：0.1MPa定排排汽温度：109℃

软水温度：20℃出水口温度：80℃

定排排汽量：1.0T /H给水压力：0.5MPa

蒸气109℃焓值i0=1690.22kj/kg；软水温度20℃焓值i1=83.86kj/kg；设计回收装置出口温度为40℃焓值i2=170.5 kj/kg；定排汽量m0=0.5t/h。

定排蒸气回收软水用量计算：

M1=m0（i0i2）/（i2i1）=0.2t/h

所以尾气产生的蒸汽与除盐水液相混合时比例为0.1∶5，远远小于乏汽回收的软水量。

3 改造效果

改造前除氧器排气阀门处在节流状态，使除氧器内混合气体不能全部及时的排出，导致排气受阻，而影响除氧效果。改造后蒸气变为凝结水，不凝性气体可经过回收装置流入软水箱，通过半封闭的软水箱排向大气，有利于除氧；软水进入除氧器前水温已得到提高，有利于除氧，达到降低溶解氧的目的。

4 结语

该改造成功实施后，加热炉汽化产生的蒸汽一部分进入蒸气管网，一部分为冬季内送气取暖，其余全部由该项目改造回收，汽化软水的使用量明显减少，排汽凝结成水后便于回收工质；采用热力除氧器乏汽回收装置后会不会影响除氧效果，在除氧器运行工况相同，排汽门开度一样的情况下乏汽回收换热效率高，传热传质充分，回收效率达99%以上，起到了节能减排的作用。

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