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加热炉应用烟气余热回收技术减碳实践

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-06-02  作者:王立鹏  浏览次数:437
 
核心提示:摘要:韶钢棒一加热炉进行余热回收改造,通过改造热力系统、给排水系统、控制系统等,二氧化碳减排取得了较好效果。 关键词:加热炉;烟气;余热回收;减排
 加热炉应用烟气余热回收技术减碳实践

王立鹏

(广东韶钢松山股份有限公司  广东韶关 512123)

摘要:韶钢棒一加热炉进行余热回收改造,通过改造热力系统、给排水系统、控制系统等,二氧化碳减排取得了较好效果。

关键词:加热炉;烟气;余热回收;减排

1   概述

韶钢棒一加热炉尾部空气预热器后烟气温度约500~550℃, 对该加热炉进行余热回收改造后,平均可产生1.0MPa、300℃的过热蒸汽11.2t/h,每年可减少二氧化碳排放25000余吨。

2  改造内容

2.1  热力系统

余热锅炉采用单压单通道立式自然循环形式,设置在加热炉烟道内的烟道蒸发器及锅炉本体内的蒸发器均采用自然循环方式,锅炉本体内的蒸发器采用自然循环方式。余热锅炉额定蒸汽参数为1.25MPa,280℃,锅炉蒸发量:15t/h;锅炉为模块化散装锅炉,受热面包含过热器、蒸发器、省煤器。受热面采用螺旋翅片管形式。锅炉主机包含汽包、受热面、钢架、雨棚、平台扶梯、保温护板等。余热锅炉进口新增一气动调节蝶阀,出口新增一电动蝶阀。主烟道新增的蝶阀及余热锅炉进口处蝶阀为高温阀门,耐温等级≥600℃。

当余热锅炉投运时,余热锅炉进出口烟道上的阀门完全开启,主烟道上的阀门完全关闭,使高温烟气全部进入余热锅炉进行换热。当余热锅炉发生故障不能满足换热功能时,开启主烟道上的阀门,再关闭余热锅炉烟气进出口管道上的阀门。主烟道上的烟道蝶阀为失电失气常开型。为克服余热锅炉及系统烟气阻力,余热锅炉出口设置引风机。引风机采用变频控制,在正常生产中起到调节系统负压的作用。风量80000Nm3/h。全压2500Pa。电机功率132kW。工作温度160℃。

2.2  给排水系统

余热回收系统需要提供净循环冷却水及软水补水。净循环水管道就近接自炼轧区域架空管廊的净循环水供回水管XH1/XH2。 软水管道(DMW)就近接自炼轧区域架空管廊的软水水管,架空主管管径约DN200。余热回收系统的净循环水主要用于锅炉引风机的水冷系统及取样冷却器的冷却水。棒1所需净循环水量为2 m3/h,供水压力≥0.35MPa,设备内压力损失≤0.1MPa。取自轧区域净环水供水管XH1,使用后净环水水温升高8℃,回水排至炼轧区域净环水回水管XH2。余热回收系统补充水采用软水,均就近接自炼轧区域软水母管,棒1所需水量为15m3/h,管径为DN65,采用钢衬塑管道送至工艺水箱。

2.3  配电系统

本工程低压配电系统拟采用单母线分段结线方式,双回路电源进线,分别从炼轧厂原有2#主电室低压配电室内两组不同进线的低压配电柜的母排上,引两路低压(380V)电源。正常状态下,母联断路器断开,母线分开运行,当进线一段故障时,将该段进线断路器断开,母联断路器合闸,有另一路进线电源供电,能满足主要用电负荷的供电需求。新增的此部分低压配电柜分别为棒1线和棒3线加热炉烟气余热回收项目设备提供380V电源,放置于原有2#主电室低压配电室内。另棒1线提供一路50A保安电源供棒1线余热回收控制系统使用。在棒1线加热炉烟气余热回收新增1间电气室,用于放置变频柜、MCC柜、PLC控制柜及操作台,电气室位于各线锅炉辅机楼2层。其面积为棒1线8m×6m,层高为4m;为确保仪表PLC控制系统可靠运行,棒1线电气室内设一套UPS电源为其供电,UPS电源容量均为6kVA/15min。

2.4  控制系统

余热锅炉设置一套独立的仪表、电气一体化的控制系统来实现对相应余热锅炉工艺生产过程相关设备、冷却水辅助设备、电气设备等进行监控和操作,实现对工艺生产过程数据的采集、报表打印等功能。每套控制系统配置主要包括:1套操作站、1套操作站兼工程师站、1套远程操作站(棒1线设置在出钢控制室)、1套光纤通讯设备、1台打印机、1套控制站(主要包括: CPU、电源、通讯网络和信号采集组件)。控制系统通过工业以太网(TCP/IP)实现HMI、控制站之间的通讯(预留与韶钢全厂EMS系统的通讯接口)。两套控制系统的I/O点数均按200点。新增的控制站机柜布置在棒1线新建的余热锅炉电气室内。新增棒1线HMI(操作员站以及工程师站)与打印机均布置在棒1线控制室。

2.5  建筑设施

余热回收系统辅机楼,生产的火灾危险类别丁类,耐火等级:二级。二层钢筋混凝土框架结构建筑,建筑平面轴线尺寸:8m×6m,建筑面积约102.8㎡。建筑高度9.3m(室外地坪至屋面面层)。建筑室内地坪设计标高±0.000m,室外地坪设计标高-0.300m,室内外高差300mm。棒1加热炉烟气余热回收系统辅机室墙体采用240厚蒸压灰沙实心砖,双面粉刷涂料饰面。屋面防水等级Ⅰ级,倒置式防水保温屋面,吊顶采用铝合金微孔板。地坪采用混凝土垫层上铺水泥砂浆面层,楼面采用钢筋混凝土现浇板上铺防滑地砖。门采用钢板门及乙级防火门,窗采用铝合金窗。

 

3  减少二氧化碳排放分析

2020年01月—2020年12月为核算周期。技经指标对照表见下表(单位热值含碳量等数据取自GB∕T 32151.5-2015 温室气体排放核算与报告要求)。

 

                     表1  技经指标对照表

字母代号

含义

单位

数值

备注

E

二氧化碳排放总量

tCO2

129774.208

 

E(燃烧)

燃料燃烧排放

tCO2

154881.311

 

AD

报告期内燃料消耗

GJ

1536013

混合煤气

EF

二氧化碳排放因子

tCO2/GJ

0.101

 

B

单位热值含碳量

tC/GJ

0.0275

 

C

CO2与C的相对分子质量之比

44/22

 

E(输出热)

输出热力对应的排放量

tCO2

25107.103

 

AD

报告期内热力输出

GJ

228246.394

 

Q

蒸汽产量

t

74803

过热蒸汽

H

过热蒸汽焓值

KJ/Kg

3051.3

 

EF

二氧化碳排放因子

tCO2/GJ

0.11

 

E=E(燃烧)-E(输出热) =AD*B*C-Q*H*EF =129774.208 (吨)二氧化碳

4  结论

棒一加热炉进行余热回收改造后,仅2020年,除向外输出过热蒸汽产生的直接经济效益711.51万元以外,可减少二氧化碳排放25000多吨,取得了较好的效果。

 

 
 
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