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加热炉废气热量回收技术

         加热炉热量的收入和支出是相等的,减少热量的支出,就可以减少供入的热量。加热炉的热支出项包括钢坯有效吸热、冷却水热损失、炉体散热损失、门孔辐射热损失、向炉外逸气热损失、燃料不完全燃烧损失等。在热支出项目中,通常钢坯有效吸热占35%~45%、冷却水热损失占7%~20%、出炉烟气热损失占30%~40%,这三项是最主要的热支出项。钢坯有效吸热是一定的,而且在钢坯装出炉温度一定的条件下是不能改变的。由于炉底水管(或步进梁)采取了双层包扎等比较完善的隔热措施,因此冷却水热损失一般降到了10%以下,再降低的幅度有限。炉底水管还可以采用汽化冷却方式,产生的蒸汽可供采暖、浴室等使用,压力较高的还可以用作工厂动力源,这样,冷却水热损失也得到了有效利用。而对于出炉烟气余热,以往通过安装在烟道中的换热器预热助燃空气加以回收利用,但是从换热器排出的烟气温度仍有500~600℃,烟气余热回收不充分,烟气热损失占的比例仍然最大。因此,加热炉节能的重点是更充分地回收烟气余热。
         在轧钢加热炉炉后烟道里装设换热器以预热助燃空气,是回收废气热量的常用方法。一般助燃空气每预热100℃,加热炉可以节能5%~6%,比如空气预热300℃可以节能15%~18%。因此空气预热温度越高节能效果越好,但实际上预热温度受到一些条件的限制,一般预热温度很少超过500℃。换热器的空气预热温度受限制的主要原因是:首先,在烟气温度一定的条件下,空气预热温度超过一定值时,需要的换热器传热面积急剧增大,例如烟气温度为700℃时,空气预热500℃比250℃传热面积增大4倍。传热面积过分增大,不仅投资过大,而且带来气体阻力损失大、设备布置困难等技术上的问题;另一方面,为了获得高的预热温度,空气流向必须采取与烟气流向逆流的方式,这种方式容易导致换热器管壁温度过高。预热温度越高,管壁温度越高,管壁温度高到一定程度(700℃以上)后,很难选用到长期耐用而又不是十分昂贵的金属材料。由于以上两方面的原因,限制了换热器空气预热温度的进一步提高。
         换热器是回收烟气余热的一种高效节能设备。轧钢加热炉采用烟气余热换热器,可将烟气中余热的60%~70%进行回收利用,缩短加热时间,节约燃料消耗20%~30%,提高炉子产量15%~30%。目前节能换热器种类很多,有片状管式换热器、管状插入件式换热器、喷流换热器、热管换热器等。
         加热炉的废热利用的潜力很大。从炉中排出的废气温度比炉子指示温度至少要高50℃。最后排出的废气温度愈高,炉子的热损失愈大。燃烧过程需要大量空气,利用燃料废气热量来预热空气是加热炉的最大节能措施。例如废气温度为900℃时,空气燃料比为1∶4。废气带走的热损失率为50%。如果用此废气把空气预热到250℃,可节约15%的燃料,使22%的废气热量得到回收。同时,空气预热温度愈高,燃料节约率也愈大。

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