轉爐余熱蒸汽回收利用技術研究

轉爐余熱蒸汽回收利用技術研究

1余熱蒸汽回收率低、回收利用率低三鋼三鉻廠配備了4.120噸轉爐，配備了4套120噸轉爐的氣候分配裝置。汽包的設計和運營壓力為2.45mpa，汽包的實際運營壓力為2.0.2.03mpa。此外，還配備了3.94m3變壓濕蓄熱器等輔助設備。由于轉爐汽化冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生飽和蒸汽,該蒸汽含水率較大,一般其蒸汽含水率3%～9%,最高可達13%。這種含水率較大的余熱飽和蒸汽基本不適宜遠距離輸送,這就嚴重限制了該飽和蒸汽的并網(wǎng)及使用范圍。邯鋼三煉鋼廠目前的情況是除少量余熱蒸汽用于真空精煉裝置及就近設施采暖外,其余蒸汽大量被放散掉了。由于這種飽和蒸汽帶水率較高,限制了其使用范圍及使用量,使得邯鋼三煉鋼轉爐余熱蒸汽的實際回收利用率只達到8kg/t鋼;而目前國內鋼廠轉爐余熱蒸汽平均實際回收率80kg/t鋼,某些鋼廠實際回收率可達100kg/t鋼。同時,由于轉爐余熱蒸汽帶水,也影響了真空精煉裝置的真空度、穩(wěn)定性及設備壽命。由于轉爐余熱蒸汽品質低而不到有效利用,大大影響了企業(yè)的節(jié)能降耗指標及經(jīng)濟效益的提高。轉爐余熱蒸汽實際利用率不高,主要原因是其含水率較高,這在國內鋼廠也是較普遍現(xiàn)象。2煙氣余熱利用邯鋼三煉鋼廠為了充分回收利用轉爐余熱蒸汽,節(jié)能降耗,提高企業(yè)經(jīng)濟效益,決定對邯鋼三煉鋼蓄熱器站進行技術改造,在保障RH真空精煉裝置生產(chǎn)用微過熱蒸汽的前提下,其余蒸汽全部以相對穩(wěn)定的流量供應廠區(qū)低壓蒸汽管網(wǎng),降低公司蒸汽鍋爐負荷,減少公司燃料消耗,提高邯鋼公司的整體效益。該系統(tǒng)既要克服轉爐汽化冷卻系統(tǒng)蒸汽生產(chǎn)的間斷性、波動性,又要適應真空精煉裝置對蒸汽需要的間斷性、快速跟蹤性,同時保證供應真空精煉裝置或廠區(qū)低壓蒸汽管網(wǎng)的蒸汽流量、壓力、微過熱溫度穩(wěn)定。結合邯鋼三煉鋼工程現(xiàn)狀,采取了以下主要技術措施及對策:(1)新增2臺150m3蓄熱器,增大總的蓄熱能力,提高對多臺轉爐同時吹氧的適應能力,并保障對真空精煉供汽或廠區(qū)低壓蒸汽管網(wǎng)供汽的穩(wěn)定性。同時,適當降低蓄熱器水位,減少閃蒸蒸汽帶水。再者,實現(xiàn)蓄熱器水位自動控制,以提高蓄熱器實際利用效率。(2)設置蒸汽濾潔器,進一步提高飽和蒸汽的干度。不但有利于蒸汽的輸送,也可減少燃氣式蒸汽過熱裝置的燃料消耗。(3)設置燃氣式蒸汽過熱裝置,將轉爐余熱蒸汽加熱到合適的過熱溫度,既可滿足廠區(qū)低壓蒸汽管網(wǎng)遠距離蒸汽輸送要求,也可滿足RH真空精煉裝置微過熱工作蒸汽的需要。從而實現(xiàn)轉爐余熱鍋爐余熱蒸汽一機兩用,余熱能源的梯級利用、就近利用,及余熱蒸汽完全回收利用。(4)為滿足RH真空精煉裝置用汽間斷性、負荷變化幅度大且速度快、蒸汽過熱度及壓力穩(wěn)定等特點,優(yōu)化了自動點火、自動燃燒、自動調負荷等功能及程序。在滿足RH真空精煉裝置生產(chǎn)的前提下,有效保障了燃氣式蒸汽過熱裝置設備的運行安全。(5)采用儀電一體化控制系統(tǒng),自控水平高,能有效滿足RH真空精煉裝置蒸汽負荷快速變化的要求。該裝置實現(xiàn)全自動控制,正常情況下不需人為操作,監(jiān)視巡檢即可。(6)采用專門開發(fā)的應用程序,以實現(xiàn)轉爐余熱蒸汽經(jīng)過熱后優(yōu)先滿足RH真空精煉裝置,富裕部分余熱蒸汽經(jīng)過熱后全部送入廠區(qū)低壓蒸汽管網(wǎng),同時實現(xiàn)各工況之間的自動切換及自動調節(jié)。在保障生產(chǎn)的前提下,實現(xiàn)轉爐余熱蒸汽的全部回收利用,實現(xiàn)企業(yè)效益最大化。(7)設置凝結水回收裝置,回收轉爐余熱蒸汽帶水、蒸汽系統(tǒng)疏水、蓄熱器高位放水,節(jié)水減排,實現(xiàn)效益最大化。(8)邯鋼三煉鋼轉爐汽化汽過熱工程工藝流程1)蒸汽流程----轉爐余熱蒸汽由汽包送入蓄熱器充熱,蓄熱器供出的飽和蒸汽經(jīng)調節(jié)閥組后,以相對穩(wěn)定的壓力和相對穩(wěn)定的流量進入蒸汽濾潔器除水除垢后,再進入低阻損氣-汽換熱器中進行熱交換升溫,達到設定過熱溫度后優(yōu)先供給RH真空精煉裝置。富裕過熱蒸汽通過送低壓蒸汽管網(wǎng)調節(jié)閥定流量向低壓蒸汽管網(wǎng)供應蒸汽,同時保障低壓蒸汽管網(wǎng)調節(jié)閥前的微過熱蒸汽壓力。實現(xiàn)一機兩用。2)煙氣流程----轉爐煤氣通過燃燒裝置在絕熱燃燒室內安全、穩(wěn)定、充分燃燒,產(chǎn)生的高溫煙氣進入混合室,與混合風機送出的空氣在混合室內混合,使煙氣溫度降低到合適范圍,煙氣進入低阻損氣-汽換熱器進行熱交換后,經(jīng)煙囪排入大氣。本系統(tǒng)流程見圖1。新增1臺低壓蒸汽燃氣式過熱裝置、1臺蒸汽濾潔器、1臺混合風機、1臺助燃風機、1套燃燒機及保護系統(tǒng)、1套PLC機電一體化控制系統(tǒng)、2臺150m3蓄熱器、1套凝結水回收裝置及區(qū)域新增各種管道、8.500m平臺等,包括對現(xiàn)有設施必要的改造。新增設施與原有3臺蓄熱器及其附屬設施采用1套機電一體化控制系統(tǒng)統(tǒng)一控制,以實現(xiàn)如下自動控制:蓄熱器壓力自動控制;蓄熱器水位自動控制;燃氣式蒸汽過熱裝置蒸汽壓力自動控制;燃氣式蒸汽過熱裝置蒸汽溫度自動控制;燃氣式蒸汽過熱裝置點火及升溫自動控制;燃氣式蒸汽過熱裝置自動熄火保護;燃氣式蒸汽過熱裝置自動保溫;送廠區(qū)管網(wǎng)低壓蒸氣流量及壓力自動控制;通過本次改造,邯鋼三煉鋼轉爐余熱蒸汽在優(yōu)先滿足RH真空精煉裝置用汽需要的前提下,其余轉爐余熱蒸汽均過熱后并入廠區(qū)低壓蒸汽管網(wǎng)。這樣,既提高了轉爐余熱蒸汽的回收利用率,又做到了就近使用,梯級利用,實現(xiàn)轉爐余熱蒸汽一機兩用的目的,進一步節(jié)能降耗,大大提高了企業(yè)經(jīng)濟效益。3經(jīng)濟效率和節(jié)能分析邯鋼三煉鋼轉爐余熱蒸汽系統(tǒng)改造前后主要技術經(jīng)濟對比見表1。3.1回收蒸汽經(jīng)濟效益邯鋼三煉鋼將4×120t轉爐余熱蒸汽經(jīng)燃氣式蒸汽過熱裝置調壓過熱后全部回收利用,實現(xiàn)轉爐余熱蒸汽零放散。同時,盡量回收利用整個轉爐蒸汽系統(tǒng)的疏放水。按噸鋼產(chǎn)汽80kg測算,若轉爐余熱蒸汽能全部回收利用,則年回收利用余熱蒸汽量可達:39.8×104t;據(jù)實際考察測算,轉爐蒸汽系統(tǒng)小時疏放水量約10t/h,則年可回收利用凝結水量:7.2×104t;能源介質價格:蒸汽120元/t;除鹽水10元/t;電0.5元/kWh;轉爐煤氣0.1元/m3;操作人員5萬元/a,共5人;則改造前后經(jīng)濟效益比較如下:1)改造前回收蒸汽效益:3.98×120=477.6(萬元)。2)改造后回收蒸汽及凝結水效益:39.8×120+7.2×10=4848(萬元)。3)改造后運行成本:39.8×(25×0.1+2×0.5)+5×5=164.3(萬元)。故改造前后增收節(jié)支為:4848-477.6-164.3=4206.1(萬元)。3.2回收蒸汽合成標煤的確定每千克轉爐余熱蒸汽按640千卡計算,則每噸轉爐余熱蒸汽折合標煤約為:91.429kg;改造前回收蒸汽折合標煤為:改造后回收蒸汽折合標煤為:改造后新增能源消耗折合標煤為:故改造前后節(jié)能折合標煤為:由此可見,邯鋼三煉鋼充分回收利用轉爐余熱蒸汽,實現(xiàn)余熱資源的全部回收利用,做到余熱資源的零排放,其經(jīng)濟效益及節(jié)能效果是十分顯著的。4解決了轉爐余熱蒸汽零放散對運行效率的影響轉爐余熱蒸汽經(jīng)燃氣式蒸汽過熱裝置調壓過熱后可大大提高余熱蒸汽的品質,不但可以保障RH真空精煉裝置生產(chǎn)蒸汽需要,也可以并入廠區(qū)低壓蒸汽管網(wǎng),滿足余熱蒸汽長距離輸送需要。同時,過熱后的余熱蒸汽若用于發(fā)