利用高炉热风炉烟气余热生产热水实践

总第１９４期　河北冶金　ｏｔａ１　ＮＯ．１９４　２０１２年第２期　２０１２，Ｎｕｍｂｅｒ　Ｔ２　利用高炉热风炉烟气余热生产热水实践　李银河，王志成，张述明，王鑫国　（河北钢铁集团承钢公司，河北承德０６７００２）　摘要：介绍了承钢２　５００　ｍ　高炉热风炉烟气余热在实施预热助燃风的基础上，采用热管换热技术，进一　步回收烟气余热，加装热水发生器生产热水，供职工洗浴的工艺流程。该项目的实施可将排烟温度降至　１５０℃以下，对降低炼铁工序能耗做出了积极贡献，推广和借鉴意义重大。　关键词：热风炉；烟气余热；热管技术；热水发生器　中图分类号：Ｘ７５７　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—５００８（２０１２）０２—００８１—０２　ＴＯ　ＫＥ　Ｈ０Ｔ　ＷＡＴＥＲ　，］【ＴＨ　ＧＡＳ　ＳＩ　ＰＩ　Ｓ　ＥＮＥＲＧ．Ｙ　ＦＲＯＭ　ＨＯＴ　ＢＬＡＳＴ　ＳＴＯＶＥ　Ｌｉ　Ｙｉｎｈｅ，Ｗａｎｇ　Ｚｈｉｃｈｅｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｓｈｕｍｉｎｇ，Ｗａｎｇ　Ｘｉｎｇｕｏ　（Ｃｈｅｎｇｄｅ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｈｅｂｅｉ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｇｒｏｕｐ，Ｃｈｅｎｇｄｅ，Ｈｅｂｅｉ，０６７００２）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｐｒｅｈｅａｔｅｄ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ—ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ　ａｉｒ　ｂｌｏｗｉｎｇ　ｔｏ　ｇａｓ　ｃｏｍｅ　ｆｒｏｍ　ｈｏｔ　ｂｌａｓｔ　ｓｔｏｖｅ，ｈｏｔ　ｗａｔｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅｒｍａｌ—ｅｘｃｈａｎｇｉｎｇ　ｐｉｐｅｓ　ｉｓ　ａｄｄｅｄ　ｔｏ　ｏｆｆｅｒ　ｈｏｔ　ｗａｔｅｒ　ｆｏｒ　ｗｏｒｋｅｒｓ　ｔｏ　ｂｏｔｈ．Ｉｔ　ｃａｎ　ｍａｋｅ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ　ｇａｓ　ｌｏｗｅｒ　ｄｏｗｎ　ｔｏ　ｂｅｌｏｗ　１５０￣Ｃ　ａｎｄ　ｍａｋｅｓ　ａ　ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：ｈｏｔ　ｂｌａｓｔ　ｓｔｏｖｅ；ｓｕｒｐｌｕｓ　ｅｎｅｒｇｙ　ｏｆ　ｇａｓ；ｐｉｐｅ　ｈｅａｔ—ｅｘｃｈａｎｇｉｎｇ；ｈｏｔ　ｗａｔｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　１　前言　炼铁厂是钢铁企业能耗大户，能耗占企业能耗　的４０％左右，为有效降低炼铁工序能耗，提高喷煤　比，获得更大的经济效益，一般将采用换热器回收热　风炉烟气的余热预热助燃空气和煤气作为首选。承　钢新４＃２　５００　ｍ　高炉２００８年９月投产，配有３座　旋流顶燃式热风炉，以高炉煤气为燃料，采用了空气　６　单预热技术，最高废气温度４００℃，空气预热温度　１７０℃，废气排放温度２２０℃，排放量２７×１０　ｍ　／ｈ。　烟气中余热数量仍很大，直排到大气中，会造成能源　浪费，在空气预热器与烟囱之间加装热水发生器回　收利用这部分余热生产热水供职工洗浴，既节约加　１．热风炉；２．空气预热器；３．烟遭ｌ　板；４．热水发生器；５．引风机；　热洗浴用水的蒸汽消耗，又可降低炼铁工序的综合　６．烟囱；７．热水箱　能耗。　图１　热风炉烟气余热生产热水工艺流程　２　烟气余热生产热水工艺流程　Ｆｉｇ．１　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｔＯ　ｐｒｏｄｕｃｅ　ｈｏｔ　从热风炉排出的４００℃废烟气，经空气预热器　ｗａｔｅｒ　ｗｉｔｈ　ｓｕｒｐｌｕｓ　ｅｎｅｒｇｙ　ｆｒｏｍ　ｇａｓ　ｏｆ　ｈｏｔ　ｂｌａｓｔ　ｓｔｏｖｅ　预热助燃空气后，烟气温度降至２２０℃，通过加装热　３　余热回收主要设备　水发生器，生产８０℃的热水，烟气温度进一步降至　热水发生器的核心元件为热管，热管是由钢、　１５０℃，经引风机由烟囱排人大气，工艺流程见图１。　铜、铝管抽成一定的真空后，灌充“导热介质”密封　而成，管内的“导热介质”由多种无机活性金属及其　收稿日期：２０１１—１２—３０　作者简介：李银河（１９６４一），男，高级工程师，１９８８年毕业于北京科　化合物混合而成，无毒、无味、无腐蚀。这种“导热　技大学热能专业，现在河北钢铁集团承钢公司钒钛工程技术研究中　介质”在常温下呈液态，热管一端受热后，导热介质　心工作，Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｙｉｎｈｅ＿１９６４＠１６３．ｅｏｍ　被激活并极速汽化，由液态变为气态，以分子震荡相　８１　总第１９４期　变形式亚音速传递热量到热管的另一端遇冷放热；　“导热介质”放热后冷凝，由气态变为液态，在无任　何外加动力的作用下，冷凝液体借助管内的毛细吸　液芯所产生的毛细力，回到原端继续吸热、蒸发、传　递、放热、冷凝、回流，如此往复、高速循环。其工作　式中，Ｑ　——热管高温段换热量，ｋＪ／ｈ；　日　——热管烟气侧热损失，取３％。　（３）热管低温段换热量　Ｑ　Ｑ　ｘ（１一ｑ　）＝２５　１６２　６３４　（３）　式中，Ｑ：——热管低温段换热量，ｋＪ／ｈ；　——原理：利用超导热管余热回收器，将烟道的余热经超　导材料加温裂变，瞬问吸收并极速传导烟气热量，使　设备的给水迅速升温，达到设计的温度，见图２。　热管水侧热损失，取３％。　Ｇ＝Ｑ　／（ｉ　一ｉ　）：８５　８７９　（４）　（４）生产热水量　式中，Ｇ一生产热水量，　／ｈ；　ｆ　——出水温度８０℃下的热焓，取３３５　ｋＪ／ｋｇ；　ｆ　——入水温度１０℃下的热焓，取４２　ｋＪ／ｋｇ。　４．２主要技术参数　热　量　输　入　热　量　输　出　热水发生器主要技术参数见表１。　表１主要技术参数　Ｔａｂ　２　Ｍａｉｎ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　图２热管工作原理　Ｆｉｇ．２　Ｗｏｒｋ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｐｉｐｅ　ｈｅａｔ—ｅｘｃｈａｎｇｉｎｇ　４　热水发生器设计计算　４．１参数设计计算　（１）烟气放热量　Ｑ　＝Ｖｙ　ｘｐ　×Ｃ　Ｘ（ｔ１一ｔ２）＝２６　７４３　１５５　（１）　式中，Ｑ　——烟气放热量，ｋＪ／ｈ；　——标准状况下烟气体积流量，２７０　０００　ｍ　／　５　效果分析　ｈ；　ｐ　——标准状况下烟气密度，查烟气特性表取　１．２９５　ｋｇ／ｍ。；　项目实施后，可将热水分供到多个浴池，每小时　回收的热能相当于８６０　ｋｇ标煤，全年按１１个月计　卜烟气定压比热容，按平均温度查烟气特　性表取１．０９２　６５　ｋＪ／（ｋｇ・１２）；　ｔ　——换热器人口烟气温度，实测值２２０℃；　——算，年节约标煤６　８００　ｔ。　６　结语　采用热管换热技术，加装热水发生器，进一步回　换热器出口烟气温度，设计值１５０℃。　Ｑ　＝Ｑ　Ｘ（１一ｑ　）＝２５　９４０　８６０　（２）　收利用高炉热风炉烟气余热生产热水，供职工洗浴，　降低了炼铁工序综合能耗，节能降耗，一举两得，对　在同类企业推广应用有着重要的借鉴意义。　（２）热管高温段换热量　（上接第５３页）的控制，控硅效果显著。目前生产镀　锌用钢板硅含量在０．０３％以下的比例达到９５％以　下渣量，将下渣量控制在３　／ｔ以下或渣层厚度≤　５０　ｍｌＴｌ，硅含量可以控制在０．０３％以下。　（４）转炉出钢过程Ａｌｓ含量控制在０．０２％～　０．０４％，钙处理过程减少钢包液面翻动　。　参考文献　［１］曾加庆．马钢ＣＳＰ流程对钢水硅含量的控制［Ｃ］．中国金属学　会．中国钢铁年会论文集，２００５：９８．　［２］王凤珍，李庆胜，郭辉．低碳铝镇静钢增硅问题探讨［Ｊ］．河北冶　金，２００３，（２）：２８～３Ｏ．　上，与去年同期水平相比提高２５％左右。　（１）为减轻ＬＦ脱硫压力，须控制铁水含硫≤　０．０２５％；铁水硫含量在０．０２５％以上时，必须进行　铁水预处理，脱硫处理后要拔净脱硫渣。　（２）生产低硅钢必须按企标要求使用低硅物　料，降低由原料带到钢水中的硅。精炼终渣ＳｉＯ　控　制在５％以下。　［３］李云，李宏．ＳＰＨＣ钢ＬＦ精炼过程的抑制回硅与脱硫研究［Ｊ］．钢　铁，２００７，（２）：１３～１４．　（３）转炉出钢过程要强化挡渣操作，减少转炉　８２