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梅鋼1422線1號爐空氣預(yù)熱器改造項目
發(fā)布時間：
2022-02-21
上海梅山鋼鐵股份有限公司熱軋廠1422mm熱軋1號加熱爐1993年11月投產(chǎn)，并于2009年完成燃燒和冷卻系統(tǒng)技術(shù)改造，加熱爐燃料為高焦混合煤氣，采用常規(guī)燒嘴供熱、連續(xù)燃燒控制。該加熱爐是步進(jìn)式加熱爐，爐型為三段供熱側(cè)進(jìn)側(cè)出步進(jìn)梁加熱爐。加熱爐自裝料端至出料端沿爐長上分為預(yù)熱段、加熱一段、加熱二段及均熱段。為充分有效回收煙氣余熱，在煙道內(nèi)設(shè)置列管式空氣預(yù)熱器。
加熱爐基本信息
上海梅山鋼鐵股份有限公司熱軋廠1422mm熱軋1號加熱爐1993年11月投產(chǎn)，并于2009年完成燃燒和冷卻系統(tǒng)技術(shù)改造，加熱爐燃料為高焦混合煤氣，采用常規(guī)燒嘴供熱、連續(xù)燃燒控制。該加熱爐是步進(jìn)式加熱爐，爐型為三段供熱側(cè)進(jìn)側(cè)出步進(jìn)梁加熱爐。加熱爐自裝料端至出料端沿爐長上分為預(yù)熱段、加熱一段、加熱二段及均熱段。為充分有效回收煙氣余熱，在煙道內(nèi)設(shè)置列管式空氣預(yù)熱器。
列管式換熱器使用情況
原空氣預(yù)熱器為傳統(tǒng)列管式預(yù)熱器，換熱效率較低，且由于列管形式換熱器積灰問題嚴(yán)重以至于換熱器效率逐年減低，直接影響到加熱爐的熱效率和加熱爐的安全運(yùn)行，提高了企業(yè)運(yùn)行成本和增加了安全隱患。
原列管式空氣預(yù)熱器技術(shù)參數(shù)見表1。
表1 列管式空氣預(yù)熱器參數(shù)表
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項 目 |
額定工況 |
最大工況 |
單 位 |
|
總空氣量 |
72080 |
97520 |
Nm3/h |
|
總煙氣量 |
98600 |
133400 |
Nm3/h |
|
預(yù)熱器組數(shù) |
6 |
6 |
組 |
|
每組空氣量 |
12013 |
16253 |
Nm3/h |
|
每組煙氣量 |
16433 |
22233 |
Nm3/h |
|
空氣入口溫度 |
20 |
20 |
℃ |
|
煙氣入口溫度 |
620 |
620 |
℃ |
|
空氣出口溫度 |
360 |
330 |
℃ |
|
煙氣出口溫度 |
420 |
390 |
℃ |
|
單組換熱器換熱面積 |
266.2 |
266.2 |
m2 |
|
空氣阻力 |
1616 |
2654 |
Pa |
|
煙氣阻力 |
58 |
110 |
Pa |
采用列管式換熱器進(jìn)行煙氣余熱回收的主要問題如下：
1)煙氣余熱回收效率低
原空氣預(yù)熱器為傳統(tǒng)列管型式，本身換熱效率較低，且材質(zhì)原因要求煙氣入口溫度限制在較低水平，需要摻冷風(fēng)給煙氣降溫，一方面增加了冷風(fēng)風(fēng)機(jī)耗電，另一方面，熱損失較大。
2)積灰問題嚴(yán)重
原空氣預(yù)熱器為列管式預(yù)熱器，煙氣流動方向水平換熱管阻擋煙氣流動，結(jié)構(gòu)原因積灰問題無法解決。而且，換熱器構(gòu)件中未安裝輔助清灰裝置，設(shè)備運(yùn)行過程中，換熱效率逐年衰減，一般運(yùn)行超過6個月空氣余熱溫度明顯下降。
3)煤氣超溫報警
在實際生產(chǎn)過程中，1號加熱爐空氣預(yù)熱溫度較低，出空氣預(yù)熱器的煙氣溫度偏高，即使采用開啟稀釋風(fēng)機(jī)向煙道摻冷風(fēng)的方法降溫，其后的煤氣預(yù)熱器的煤氣預(yù)熱溫度也時常達(dá)到320℃以上，發(fā)生超溫報警(煤氣超溫報警溫度為320℃)。這樣既增加了稀釋風(fēng)機(jī)的開啟頻率，增加了電耗，又不能充分利用煙氣余熱，還具有較大的安全運(yùn)行隱患。
板式換熱器的基本特點
板式換熱器是以特殊強(qiáng)化傳熱板型作為換熱面，在煙氣和空氣流動過程中形成湍流，從而破壞換熱面表面邊界層[9]，有效的強(qiáng)化了傳熱。
新型高效板式換熱器技術(shù)特點如下：
1)使用溫度高，采用不銹鋼材質(zhì)時，使用溫度可達(dá)1100℃以上;
2)結(jié)構(gòu)緊湊度高，占地面積僅為列管式換熱器1/3左右，特別適用于步進(jìn)加熱爐隧道有限空間布置要求。
3)傳熱效率比列管式的提高近1倍，而壓降增加并不明顯。金屬耗量低，在同等熱負(fù)荷的前提下，金屬耗量僅為列管式的1/3左右。
4)由于板式空氣預(yù)熱器的板片表面接近于鏡面，且與煙氣流動方向一致，因此不易積灰，即便少量積灰也可以采用清洗或者超聲波吹灰方式除灰。
5)由于板式空氣預(yù)熱器材質(zhì)均為不銹鋼，使用壽命大為延長。
改造后的節(jié)能效果
對梅山鋼鐵1422線1號爐更換新型高效板式換熱器后的節(jié)能效果進(jìn)行記錄，節(jié)能情況如下表2。
表2 改造前后噸鋼消耗標(biāo)煤記錄
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階段 |
噸鋼消耗標(biāo)煤量(kgce/t) |
節(jié)能率 |
|
改造前 （列管式換熱器） |
基準(zhǔn)期 |
51.61 |
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|
改造后 （板式換熱器） |
2020.2 |
47.18 |
10.64% |
|
2020.3 |
49.84 |
4.22% |
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2020.4 |
48.84 |
6.76% |
|
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2020.5 |
49.35 |
5.55% |
|
|
2020.6 |
47.41 |
10.26% |
|
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2020.7 |
47.22 |
10.06% |
由表中可以看出由列管式換熱器更換高效板式換熱器后，加熱爐軋鋼線上每生產(chǎn)一噸鋼可以節(jié)約2-4千克標(biāo)準(zhǔn)煤，減小了熱軋線上的煤氣消耗量，大幅減少碳排放。
經(jīng)濟(jì)可行性分析
根據(jù)加熱爐列管式空預(yù)器使用經(jīng)驗可知，由于換熱器表面積灰和金屬表面碳化的因素影響，列管式換熱器在使用初期1-3年內(nèi)的空氣預(yù)熱效果會快速下降，然后趨于穩(wěn)定。新型高效板式換熱器在5年內(nèi)性能不衰減，8年內(nèi)空氣預(yù)熱溫度降低溫度小于30℃。
結(jié)合1422線1號爐換熱器改造情況分析，對冶金加熱爐使用新型高效板式換熱器代替列管式換熱器的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析，結(jié)果如下表3。
表3 高效板式換熱器經(jīng)濟(jì)性分析
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時間 |
列管式換熱器℃ |
高效板式換熱器℃ |
節(jié)省煤氣量萬Nm3 |
節(jié)能效益萬元 |
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第一年 |
470 |
530 |
881.0 |
370 |
|
第二年 |
450 |
530 |
1173.8 |
493 |
|
第三年 |
430 |
530 |
1466.7 |
616 |
|
第四年 |
410 |
530 |
1761.9 |
740 |
|
第五年 |
400 |
530 |
1907.1 |
801 |
|
第六年 |
400 |
500 |
1435.7 |
603 |
|
第七年 |
400 |
500 |
1435.7 |
603 |
|
第八年 |
400 |
500 |
1435.7 |
603 |
由表3可以看出，1422線1號加熱爐在分別安裝高效板式換熱器和列管式換熱器后，新型高效板式換熱器的煙氣余熱回收效果要超出普通列管式換熱器，并且隨著列管式換熱器換熱效率的逐年降低，節(jié)能效益前五年會逐年增加，到第五年使用高效板式換熱器會比列管式換熱器多創(chuàng)造節(jié)能收益801萬元，大幅度的降低鋼企煤氣消耗成本
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