谢清泉 王忠民
济南市特种设备检验研究院 山东省济南市 250100
【摘要】 低碳环保与能源回收再利用是新时代背景下发展绿色经济的一类重要措施，对于钢铁企业而言，所产生余热资源相对较为丰富，目前在余热利用方面还有待进一步提高。将此类资源进行综合利用后，各类操作效果也可以得到保障，企业经济性得到显著提高，而耗能和成本支出则可以相对应降低。利用可靠余热回收及利用技术，可以显著降低能耗。在采取回收加热炉烟气余热与水量等冷却构件余热利用，合理改造之后，所产生经济效益和社会效益相对较为明显。
【关键词】 加热炉 余热综合利用 烟气余热 汽化冷却 应用
钢铁企业自身在能源消耗方面数量较大，且整体能源消耗较多，所产生的经济成本较大。而如果不能较好地在根本上明确成本节约的重要途径，则无法达到一个较好的资源再利用等成果，会影响到所有操作效果，导致很多问题出现。真对这一特点，实际操作过程中要充分明确加热炉余热综合利用技术及应用的关键性及重要性，合理进行技术改造与应用操作，确保各类技术得到有效落实。一般在这一过程中，汽化冷却系统改造是十分重要的一部分，自身效果也更可观。
1加热炉汽化冷却系统改造
汽化冷却系统改造是实现余热综合利用重要措施之一，通过应用强制循环汽化冷却，虽然带来更大能耗，但自身可靠性和安全性也可以得到显著提高，采用高循环倍率可以显著降低在运行过程中的汽化率，进而保障循环速度避免出现汽水分层现象。一般在实际操作过程中，强制循环气化冷却壁自然循环会多消耗循环动能，但为了保障整体系统安全性及稳定性，这样的改造措施具备着一定必要性及重要性，相关安全性也相对更为客观，可以提供更客观的支持。而高循环倍率则可以较好提高流速，保障冷却效果，设定了控制装置之后，通过调节也可以保障所有环节都满足实际需求，保障操作准确性及合理性，确保每个冷却回路流量都可以得到控制。而采取备用旋转接头组设置之后，当一部分出现了泄漏另外一部分则可以正常工作，自动切断阀门与系统并进行隔离，确保在不停止工作条件下提升效果，规避常见风险及不良影响因素。利用电动循环泵，则可以在故障停机过程中启用备用水泵，保障系统正常工作，避免停止之后再恢复工作所带来的能耗。在实际操作过程中，这部分系统所分离出来的余热锅炉产生的饱和蒸汽会进一步进入余热锅炉过热器中，进而为主管网输送低压蒸汽，辅助电站进行发电。
总的来说，在进行改造之后系统可靠性及系统效果得到了显著优化，而在使用过程中一系列安全影响因素得到了较好消除，利用此类措施，能源再利用等效率和效果得到了有效保障，常见质量因素得到了较好规避，整体安全性也得到了显著提高。
2烟气余热回收改造的原则及目的
2.1原则：不涉及锅炉承压本体件的改动;不影响原有锅炉的燃烧系统、控制系统等，更不涉及原有的锅炉安全保护装置及安全系统;改造原有的给水系统，改造后的使用性能不能有任何降低;通过烟气余热回收，使锅炉排烟温度降低到低于170℃，整个热效率明显提高;符合特种设备安全技术规范中TSGG0002-2010“锅炉节能管理监督技术规程”的要求。
2.2目的：达到良好的经济效益，通过余热回收，降低排烟温度，减少燃料的使用，节约成本;达到良好的社会效益，通过余热回收，减少碳放（CO2排放），达到良好的社会效益。
3锅炉余热利用的可行性
在实际应用中，余热回收利用有一定的难度，因为若排烟温度低，锅炉尾部受热面积中烟气与工质的传热温差减小，传热面积增大，在有限空间布置的管多而密，造成烟气流阻大，风机动力消耗大，金属消耗和设备初期投资增多。对天然气锅炉，尾气中水蒸汽所携带的热损失占整个排烟热损失的55%～75%。根据相关资料显示，降低到露点之前的显热回收可使锅炉系统热效率提高2%～5%。另外，排烟温度为200～250℃，属低温段，与水的温差小，换热效率低。要回收尾气中的热量。安装在燃气锅炉出口处的换热器，需要具备热阻低，换热面积大、换热效率高等特点，满足回收热量的要求。
4节能改造技术方案
在锅炉尾部烟道安装国内最先进的GL型翅片节能器，回收烟气余热，将进入锅炉的给水加热，以提高给水温度，达到余热回收的目的。
加装节能器后，锅炉给水系统仅需新增一套独立的水循环系统，将纯水箱与节能器相连，经循环水泵将纯水送至节能器加热后，再返还纯水箱。原给水系统和给水方式都不需要改变，改造后的系统与原系统的区别在于进入锅炉的给水温度升高，新增的节能器水系统为连续运行的独立水系统，无须随锅炉给水泵的启、停而启、停，从而可以充分的利用烟气余热，并且可以避免节能器干烧，确保节能器的安全运行，延长节能器的使用寿命。
5关键技术问题的分析
锅炉排烟温度直接影响到锅炉机组的经济性和尾部受热面工作的安全性。较低的排烟温度能降低锅炉排烟损失，还能节约能源及锅炉的运行费用。但是排烟温度降低，锅炉尾部受热面中烟气与工质的传热温差减小，传热面积增大，造成金属消耗增加，设备初期投资增多。因此，换热器的选择需具备一下条件：首先，排烟温度应比出口水温高15～20℃左右，以保证传热所需的足够温差;其次，换热器内应有合理的尾气流速。为了提高换热的有效性，降低金属耗量，一般都应选择导热性能好，热阻低的材料，同时还要提高单位长度的换热面积，选择强化传热元件。
6改造工程说明
1）每台锅炉尾部烟道增加一台节能器，对给水进行加热，提高进入锅炉的水温，从而将锅炉系统的排烟温度降低到100℃，给水温度提高到25～30℃，从而节能3.5-5%;达到低于国家最新节能标准。改造排烟管道，节能器安装在每台锅炉烟气的出口处，根据现场实际情况，灵活设计横向或竖向安装，用钢支架固定;
2）现有纯水箱的储水温度提高到超过50℃，水箱和给水管道必须保温，每台锅炉增加一台保温水箱与节能器之间的循环水泵0.75KW;
7经济效益分析
按照排烟温度200/100，给水加温25/55℃来计，每小时平均回收热能139.3kw，每吨蒸汽节约燃气约3.1Nm3/h。按照4元/Nm3燃气费来计，每吨蒸汽节约燃料12.4元;按照每小时8t蒸汽，每年7000小时工作来计，扣除循环水泵电费（每台功率0.75kw，2台泵同时运行，电费按0.6元/kwh、一年7000小时），每年节约费用大约为69万元。
而且，由于本锅炉是“大马拉小车”，效率有所降低，所以实际节约量应大于计算量。
整个锅炉系统的改造需要费用大约为55万元左右，其投资回收期不到一年。
另一方面，由于排烟温度降低，其社会效益也十分巨大。
8结论
通过研究和应用表明：设置烟气余热利用系统，在提高锅炉热效率，减少燃气消耗，给企业带来了可观的经济效益的同时，较大幅度节约了资源，同样也减少了氮氧化物对大气的污染，该改造是必要和可行的，而且具有较大的推广价值。
参考文献：
[1]鹿道智.工业锅炉司炉教程[M]。北京：航空工业出版社，2005.
[2]史培甫，赖光楷.工业锅炉节能减排应用技术[M]。化学工业出版社，2009.
[3]王智民.天然气锅炉烟气余热回收与效率[J].区域供热2003年.（4）
[4]梁丽君，罗福生等.广州市连丰染整有限公司锅炉烟气余热回收系统节能改造项目节能审核报告[R].广州：广州市能源检测研究院，2011