鋼鐵工業是國民經濟重要基礎產業,能源消耗量約占全 國工業總能耗的 15%,廢水和固體廢棄物排放量分別占工業 排放總量的 14%和 17%,是節能減排的重點行業。當前,鋼 鐵行業發展面臨嚴峻挑戰和新的發展機遇,傳統的粗放型發 展模式已難以為繼,迫切要求行業企業以節能減排為抓手, 積極轉變發展方式,利用高新技術改造、提升行業技術管理 水平,走科技含量高、經濟效益好、資源消耗低、環境污染 少的新型工業化道路。
蓄熱式燃燒技術是采用蓄熱式裝置回收利用煙氣余熱 的節能減排技術。該技術能夠有效利用低熱值煤氣,降低燃 料消耗,同時可有效降低NOx排放濃度,減少溫室氣體CO2排 放,具有顯著的節能減排效果。本實施方案計劃用 3 年時間(2010~2012 年),在重點大中型鋼鐵企業中有針對性地推 廣軋鋼加熱爐蓄熱式燃燒技術,預期采用蓄熱式燃燒技術的 軋鋼加熱爐占比達到 70%以上,形成 100 萬噸標準煤的節能 能力,將為鋼鐵企業在日益激烈的市場競爭中進一步降低成 本、實現節能降耗,促進行業平穩、較快、可持續發展發揮 積極作用。 一、技術發展及應用現狀
。ㄒ唬┬顭崾饺紵夹g概況
蓄熱式燃燒技術是采用蓄熱式煙氣余熱回收裝置,交替 切換空氣或氣體燃料與煙氣,使之流經蓄熱體,達到最大限 度回收高溫煙氣的顯熱,降低排煙溫度,提高助燃介質或氣 體燃料溫度的目的,從而降低燃料消耗。
1.技術特點
。1)煙氣熱量充分回收。采用蓄熱式燃燒技術,燃燒 產生煙氣的顯熱被最大限度回收,助燃介質或氣體燃料被預 熱到 1000℃以上,排煙溫度低于 180℃,實現燃料化學能的 高效利用,爐窯熱效率比常規加熱爐提高 10%~30%,能耗 降低 30%~40%。
(2)NOx排放量低。采用蓄熱式燃燒技術,燃料在高溫 低氧濃度下燃燒,可有效控制NOx排放量,同時有效減少CO2 排放量和爐內氧化燒損。
(3)充分利用低熱值燃料。采用蓄熱式燃燒技術,可 使低熱值煤氣達到足夠高的燃燒溫度,爐內溫度分布均勻, 為加熱爐高效利用低熱值煤氣創造了條件。
2.蓄熱式燃燒主流技術
在鋼鐵企業中,蓄熱式燃燒技術主要應用于軋鋼加熱 爐、熱處理爐、鋼包烘烤裝置等。其中蓄熱式加熱爐基本分為內置通道式加熱爐和蓄熱燒嘴式加熱爐。
。1)內置通道式加熱爐主要特點:把蓄熱室和爐體有 機結合為一體,結構緊湊,占地面積;蓄熱體采用陶瓷小 球,集中換向,運行費用低;采用空氣、煤氣雙蓄熱,熱效 率高,爐溫均勻,鋼坯燒損低;爐型結構較復雜,對耐火材 料的理化指標性能要求高。
。2)蓄熱燒嘴式加熱爐主要特點:把蜂窩狀蓄熱體和 燒嘴有機結合為一體,并有換向系統;通過調整燒嘴熱負荷 來調節爐內溫度,加熱爐各段溫度調節靈活方便;爐型結構 與普通加熱爐相似,便于檢修;燒嘴結構采用集中換向和分 散換向方式,燃燒間斷時間短,換向時管道內殘留煤氣損失 較少,有利于節能;維護工作量較大,但檢修時間短,停爐 時間短。
上述兩種蓄熱式燃燒技術在國內冶金企業都有應用實 例。蓄熱燒嘴式加熱爐的顯著優勢使其成為未來發展趨勢。
(二)應用現狀
據不完全統計,目前全國鋼鐵行業的加熱爐(含熱處理 爐、再加熱爐)超過 1100 座,其中,長材軋機加熱爐約占50%,中寬帶軋機和窄帶鋼軋機加熱爐約占 12%,熱連軋機 和中厚板軋機(含熱處理爐)加熱爐約占 22%,無縫鋼管軋 機加熱爐(含再加熱爐)占 16%。在全國 1100 多座加熱爐中有 440 余座已采用蓄熱式燃燒技術,約占 40%。在已有的 440 余座蓄熱式加熱爐中,長材軋機加熱爐占 68%左右,中寬帶軋機和窄帶鋼軋機的加熱爐 占 14%左右,中厚板軋機(含熱處理爐)的加熱爐占 9%左 右,熱連軋機的加熱爐占 7%左右,無縫鋼管軋機的加熱爐 僅占 2%左右。不同類型軋鋼加熱爐應用蓄熱式燃燒技術的比例相差 懸殊。如,長材軋機加熱爐應用占比約為 55%,中寬帶軋機 和窄帶鋼軋機加熱爐應用占比約為 46%,中厚板軋機(含熱 處理爐)加熱爐應用占比約為 40%,熱連軋機加熱爐應用占 比約為 21%,無縫鋼管軋機加熱爐(含再加熱爐)應用占比 約為 6%。
(三)存在問題
一是蓄熱式燃燒技術的節能潛力尚未充分挖掘。目前, 全國未采用蓄熱式燃燒技術的加熱爐約占60%,扣除產品結 構、地區差異、企業特點等影響因素,該技術應用仍有很大 空間,尤其焦爐煤氣充足的大型聯合鋼鐵企業,對蓄熱式燃 燒技術節能效果的重視程度有待加強。
二是熱連軋和無縫鋼管軋機加熱爐應用蓄熱式燃燒技 術的比例較低。該技術在長材、中寬帶和窄帶鋼、中厚板軋 機加熱爐應用占比較高,而熱連軋和無縫鋼管軋機加熱爐對 應用蓄熱式燃燒技術要求較為嚴格,企業難以實現穩定生產 和節能降耗的有機結合,應用占比較低。 三是蓄熱式加熱爐本身存在技術進步空間。如:蓄熱室蜂窩體使用壽命較低,價格昂貴;加熱爐操作系統復雜,換 向裝置故障率較高;鋼坯加熱溫差較大、爐壓不穩定、煙道腐蝕等問題。
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