钢铁工业是国民经济重要基础产业,能源消耗量约占全 国工业总能耗的 15%,废水和固体废弃物排放量分别占工业 排放总量的 14%和 17%,是节能减排的重点行业。当前,钢 铁行业发展面临严峻挑战和新的发展机遇,传统的粗放型发 展模式已难以为继,迫切要求行业企业以节能减排为抓手, 积极转变发展方式,利用高新技术改造、提升行业技术管理 水平,走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染 少的新型工业化道路。
蓄热式燃烧技术是采用蓄热式装置回收利用烟气余热 的节能减排技术。该技术能够有效利用低热值煤气,降低燃 料消耗,同时可有效降低NOx排放浓度,减少温室气体CO2排 放,具有显著的节能减排效果。本实施方案计划用 3 年时间(2010~2012 年),在重点大中型钢铁企业中有针对性地推 广轧钢加热炉蓄热式燃烧技术,预期采用蓄热式燃烧技术的 轧钢加热炉占比达到 70%以上,形成 100 万吨标准煤的节能 能力,将为钢铁企业在日益激烈的市场竞争中进一步降低成 本、实现节能降耗,促进行业平稳、较快、可持续发展发挥 积极作用。 一、技术发展及应用现状
(一)蓄热式燃烧技术概况
蓄热式燃烧技术是采用蓄热式烟气余热回收装置,交替 切换空气或气体燃料与烟气,使之流经蓄热体,达到最大限 度回收高温烟气的显热,降低排烟温度,提高助燃介质或气 体燃料温度的目的,从而降低燃料消耗。
1.技术特点
(1)烟气热量充分回收。采用蓄热式燃烧技术,燃烧 产生烟气的显热被最大限度回收,助燃介质或气体燃料被预 热到 1000℃以上,排烟温度低于 180℃,实现燃料化学能的 高效利用,炉窑热效率比常规加热炉提高 10%~30%,能耗 降低 30%~40%。
(2)NOx排放量低。采用蓄热式燃烧技术,燃料在高温 低氧浓度下燃烧,可有效控制NOx排放量,同时有效减少CO2 排放量和炉内氧化烧损。
(3)充分利用低热值燃料。采用蓄热式燃烧技术,可 使低热值煤气达到足够高的燃烧温度,炉内温度分布均匀, 为加热炉高效利用低热值煤气创造了条件。
2.蓄热式燃烧主流技术
在钢铁企业中,蓄热式燃烧技术主要应用于轧钢加热 炉、热处理炉、钢包烘烤装置等。其中蓄热式加热炉基本分为内置通道式加热炉和蓄热烧嘴式加热炉。
(1)内置通道式加热炉主要特点:把蓄热室和炉体有 机结合为一体,结构紧凑,占地面积小;蓄热体采用陶瓷小 球,集中换向,运行费用低;采用空气、煤气双蓄热,热效 率高,炉温均匀,钢坯烧损低;炉型结构较复杂,对耐火材 料的理化指标性能要求高。
(2)蓄热烧嘴式加热炉主要特点:把蜂窝状蓄热体和 烧嘴有机结合为一体,并有换向系统;通过调整烧嘴热负荷 来调节炉内温度,加热炉各段温度调节灵活方便;炉型结构 与普通加热炉相似,便于检修;烧嘴结构采用集中换向和分 散换向方式,燃烧间断时间短,换向时管道内残留煤气损失 较少,有利于节能;维护工作量较大,但检修时间短,停炉 时间短。
上述两种蓄热式燃烧技术在国内冶金企业都有应用实 例。蓄热烧嘴式加热炉的显著优势使其成为未来发展趋势。
(二)应用现状
据不完全统计,目前全国钢铁行业的加热炉(含热处理 炉、再加热炉)超过 1100 座,其中,长材轧机加热炉约占50%,中宽带轧机和窄带钢轧机加热炉约占 12%,热连轧机 和中厚板轧机(含热处理炉)加热炉约占 22%,无缝钢管轧 机加热炉(含再加热炉)占 16%。在全国 1100 多座加热炉中有 440 余座已采用蓄热式燃烧技术,约占 40%。在已有的 440 余座蓄热式加热炉中,长材轧机加热炉占 68%左右,中宽带轧机和窄带钢轧机的加热炉 占 14%左右,中厚板轧机(含热处理炉)的加热炉占 9%左 右,热连轧机的加热炉占 7%左右,无缝钢管轧机的加热炉 仅占 2%左右。不同类型轧钢加热炉应用蓄热式燃烧技术的比例相差 悬殊。如,长材轧机加热炉应用占比约为 55%,中宽带轧机 和窄带钢轧机加热炉应用占比约为 46%,中厚板轧机(含热 处理炉)加热炉应用占比约为 40%,热连轧机加热炉应用占 比约为 21%,无缝钢管轧机加热炉(含再加热炉)应用占比 约为 6%。
(三)存在问题
一是蓄热式燃烧技术的节能潜力尚未充分挖掘。目前, 全国未采用蓄热式燃烧技术的加热炉约占60%,扣除产品结 构、地区差异、企业特点等影响因素,该技术应用仍有很大 空间,尤其焦炉煤气充足的大型联合钢铁企业,对蓄热式燃 烧技术节能效果的重视程度有待加强。
二是热连轧和无缝钢管轧机加热炉应用蓄热式燃烧技 术的比例较低。该技术在长材、中宽带和窄带钢、中厚板轧 机加热炉应用占比较高,而热连轧和无缝钢管轧机加热炉对 应用蓄热式燃烧技术要求较为严格,企业难以实现稳定生产 和节能降耗的有机结合,应用占比较低。 三是蓄热式加热炉本身存在技术进步空间。如:蓄热室蜂窝体使用寿命较低,价格昂贵;加热炉操作系统复杂,换 向装置故障率较高;钢坯加热温差较大、炉压不稳定、烟道腐蚀等问题。
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