梅鋼1422線1號爐空氣預熱器改造項目
發布時間：
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，并于2009年完成燃燒和冷卻系統技術改造，加熱爐燃料為高焦混合煤氣，采用常規燒嘴供熱、連續燃燒控制。該加熱爐是步進式加熱爐，爐型為三段供熱側進側出步進梁加熱爐。加熱爐自裝料端至出料端沿爐長上分為預熱段、加熱一段、加熱二段及均熱段。為充分有效回收煙氣余熱，在煙道內設置列管式空氣預熱器。
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，并于2009年完成燃燒和冷卻系統技術改造，加熱爐燃料為高焦混合煤氣，采用常規燒嘴供熱、連續燃燒控制。該加熱爐是步進式加熱爐，爐型為三段供熱側進側出步進梁加熱爐。加熱爐自裝料端至出料端沿爐長上分為預熱段、加熱一段、加熱二段及均熱段。為充分有效回收煙氣余熱，在煙道內設置列管式空氣預熱器。
列管式換熱器使用情況
原空氣預熱器為傳統列管式預熱器，換熱效率較低，且由于列管形式換熱器積灰問題嚴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行，提高了企業運行成本和增加了安全隱患。
原列管式空氣預熱器技術參數見表1。
表1 列管式空氣預熱器參數表
|
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 |
|
預熱器組數 |
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
原空氣預熱器為傳統列管型式，本身換熱效率較低，且材質原因要求煙氣入口溫度限制在較低水平，需要摻冷風給煙氣降溫，一方面增加了冷風風機耗電，另一方面，熱損失較大。
2)積灰問題嚴重
原空氣預熱器為列管式預熱器，煙氣流動方向水平換熱管阻擋煙氣流動，結構原因積灰問題無法解決。而且，換熱器構件中未安裝輔助清灰裝置，設備運行過程中，換熱效率逐年衰減，一般運行超過6個月空氣余熱溫度明顯下降。
3)煤氣超溫報警
在實際生產過程中，1號加熱爐空氣預熱溫度較低，出空氣預熱器的煙氣溫度偏高，即使采用開啟稀釋風機向煙道摻冷風的方法降溫，其后的煤氣預熱器的煤氣預熱溫度也時常達到320℃以上，發生超溫報警(煤氣超溫報警溫度為320℃)。這樣既增加了稀釋風機的開啟頻率，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行隱患。
板式換熱器的基本特點
板式換熱器是以特殊強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]，有效的強化了傳熱。
新型高效板式換熱器技術特點如下：
1)使用溫度高，采用不銹鋼材質時，使用溫度可達1100℃以上;
2)結構緊湊度高，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)由于板式空氣預熱器材質均為不銹鋼，使用壽命大為延長。
改造后的節能效果
對梅山鋼鐵1422線1號爐更換新型高效板式換熱器后的節能效果進行記錄，節能情況如下表2。
表2 改造前后噸鋼消耗標煤記錄
|
|
階段 |
噸鋼消耗標煤量(kgce/t) |
節能率 |
|
改造前 （列管式換熱器） |
基準期 |
51.61 |
|
|
改造后 （板式換熱器） |
2020.2 |
47.18 |
10.64% |
|
2020.3 |
49.84 |
4.22% |
|
|
2020.4 |
48.84 |
6.76% |
|
|
2020.5 |
49.35 |
5.55% |
|
|
2020.6 |
47.41 |
10.26% |
|
|
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一噸鋼可以節約2-4千克標準煤，減小了熱軋線上的煤氣消耗量，大幅減少碳排放。
經濟可行性分析
根據加熱爐列管式空預器使用經驗可知，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年內的空氣預熱效果會快速下降，然后趨于穩定。新型高效板式換熱器在5年內性能不衰減，8年內空氣預熱溫度降低溫度小于30℃。
結合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能經濟效益進行分析，結果如下表3。
表3 高效板式換熱器經濟性分析
|
時間 |
列管式換熱器℃ |
高效板式換熱器℃ |
節省煤氣量萬Nm3 |
節能效益萬元 |
|
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造節能收益801萬元，大幅度的降低鋼企煤氣消耗成本
上一頁
