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國內(nèi)蓄熱式加熱爐的應(yīng)用概況及節(jié)能效益

    中國鋼鐵新聞網(wǎng)2007年8月9日?qǐng)?bào)道    zui近幾年是我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)大發(fā)展時(shí)期，大型鋼鐵企業(yè)因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，新建或改建項(xiàng)目大部分是熱帶、中厚板及冷軋、鍍鋅、彩涂等。地方中小型和民營鋼鐵企業(yè)多是建設(shè)和生產(chǎn)棒線材、窄中寬帶及型鋼等產(chǎn)品。

    近幾年建設(shè)的中小型鋼鐵廠，“滾雪球”式發(fā)展，由小到中，進(jìn)一步發(fā)展到年產(chǎn)幾百萬噸鋼鐵產(chǎn)品的大型企業(yè)。這些企業(yè)多數(shù)不建焦?fàn)t，在軋鋼加熱爐的燃料選擇遇到問題。小產(chǎn)量的加熱爐還可以燒煤或煤粉，但因勞動(dòng)條件極差又嚴(yán)重污染環(huán)境，受到限制。新建軋鋼生產(chǎn)線動(dòng)輒就是年產(chǎn)幾十萬噸，甚至百萬噸，追求大卷重，高成材率；加熱爐小時(shí)產(chǎn)量上百噸，加熱的坯料長(zhǎng)度zui短6m，一般是9m，12m，zui長(zhǎng)的達(dá)16m；加熱質(zhì)量要求高，鋼坯溫差控制在30℃。因此，加熱爐再燒煤，在技術(shù)上是*不可行的。燒熱臟煤氣因工藝布置困難，也受到限制；可以選擇燒重油，但運(yùn)行成本高。而這些企業(yè)所建的小、中高爐產(chǎn)生的多余煤氣，如果不利用而被迫放散，既污染環(huán)境，又浪費(fèi)能源。恰逢此時(shí)，燒高爐煤氣的蓄熱式加熱爐技術(shù)出現(xiàn)。這項(xiàng)具有中國特色的換熱燃燒技術(shù)很快在中、小型鋼鐵企業(yè)得到推廣應(yīng)用。從1997年7月這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用成功至今，蓄熱式加熱爐在鋼鐵企業(yè)建設(shè)不少于幾百座，蓄熱式換熱技術(shù)在加熱爐領(lǐng)域的應(yīng)用逐步得到完善和成熟。

    應(yīng)用概況

    鋼鐵企業(yè)軋鋼領(lǐng)域蓄熱式換熱技術(shù)的應(yīng)用，從爐型上分：有推鋼式加熱爐；步進(jìn)梁式加熱爐；車底式爐；均熱爐；罩式爐；帶材連續(xù)式熱處理爐及冶煉連鑄領(lǐng)域的烘烤設(shè)備。

    從匹配的軋機(jī)分：棒材、高速線材、中厚板、熱帶、H型鋼、及型鋼等加熱爐。其中以步進(jìn)梁爐為主。

    從加熱的鋼種分，普碳、低和金和特殊鋼加熱爐。（暫無加熱硅鋼坯的業(yè)績(jī)）

    從爐子產(chǎn)量分：小時(shí)產(chǎn)量幾十噸至幾百噸

    從加熱鋼坯規(guī)格分：方坯zui長(zhǎng)達(dá)16m，斷面zui大為300×400mm；板坯zui長(zhǎng)達(dá)15.6m；板坯厚：250mm~300mm。

    由上述情況可見，蓄熱式加熱爐的應(yīng)用范圍已經(jīng)涵蓋軋鋼生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。

    采用這項(xiàng)技術(shù)的企業(yè)主要還是集中在地方中小型和民營鋼鐵企業(yè)，并且大部分都是燒純高爐煤氣的蓄熱式加熱爐，因此這些企業(yè)加熱鋼坯的燃燒成本低，鋼鐵產(chǎn)品的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)性強(qiáng)，利潤率高。zui早利用蓄熱式技術(shù)，加熱爐燒高爐煤氣的當(dāng)屬萍鄉(xiāng)鋼鐵公司，他們先后有五座蓄熱式加熱爐小時(shí)產(chǎn)量60~150t投入使用，加熱爐的熱耗指標(biāo)都達(dá)到“特等爐”，其燃料費(fèi)不到燒重油的一半。民營或合資企業(yè)中，當(dāng)以唐山國豐，遷西津西、山西海鑫、天津榮程、山東日照及發(fā)展較快的建龍系等為代表。這些鋼鐵企業(yè)的軋鋼廠都是燒高爐煤氣的蓄熱式加熱爐。特鋼企業(yè)以江陰興澄特鋼為代表，一期、二期軋鋼步進(jìn)梁式爐都是高爐煤氣的蓄熱式爐。還有一如張家港市沙鋼集團(tuán)，前期為“短流程”鋼鐵廠，建成十幾座軋鋼廠的步進(jìn)梁爐和推鋼爐都是燒重油的。后期建起了高爐，有了高爐煤氣后，陸續(xù)將燒油加熱爐改為燒高爐煤氣的蓄熱式加熱爐。據(jù)沙鋼主管加熱爐改造的負(fù)責(zé)任稱，就此一項(xiàng)技術(shù)改革，可為企業(yè)節(jié)省燃料費(fèi)用以億元計(jì)。再如，張家港市永聯(lián)鋼鐵集團(tuán)十幾座加熱爐也都是燒高爐煤氣的蓄熱式加熱爐。

    韶鋼是國營大型鋼鐵企業(yè)，也是采用這項(xiàng)技術(shù)的*家，1997年7月在韶鋼三軋投產(chǎn)的燒高爐煤氣的蓄熱式加熱爐是中國*座高爐煤氣、空氣雙預(yù)熱的蓄熱式爐。萍鄉(xiāng)鋼鐵公司、濟(jì)源鋼鐵公司等緊隨其后。韶鋼和馬鋼中板加熱爐是國內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)中*采用燒高爐煤氣的蓄熱式加熱爐的。南鋼中板、武鋼大型采用的是混合煤氣只預(yù)熱空氣的蓄熱式加熱爐。到目前為止，據(jù)不*統(tǒng)計(jì)，各種類型的蓄熱式加熱爐不少于200多座。

    其中代表性的燒高爐煤氣的蓄熱式步進(jìn)梁式加熱爐有：一是唐山國豐的1450mm連鑄連軋工程，加熱的板坯長(zhǎng)15.6m，小時(shí)產(chǎn)量達(dá)290t的步進(jìn)梁式加熱爐，采用的也是燒高爐煤氣的蓄熱式步進(jìn)梁式加熱爐，該座爐子已經(jīng)順利投產(chǎn)。加熱質(zhì)量、產(chǎn)量、熱耗都達(dá)到預(yù)想的效果，zui近又簽訂了2#爐的合同。唐鋼連鑄連軋，板坯長(zhǎng)15m，產(chǎn)量250t/h，也是燒高爐煤氣的蓄熱式步進(jìn)梁式爐，也已投產(chǎn)。二是沙鋼棒線材軋機(jī)配套的幾座步進(jìn)梁式加熱爐，加熱坯料為150×150×16000mm，原燒重油，現(xiàn)都已改造燒高爐煤氣的蓄熱式爐，生產(chǎn)正常，這是目前世界上zui寬的蓄熱式加熱爐。其三，江陰興澄特鋼改建和新建兩座300×400×12000mm軸承鋼坯的燒高爐煤氣的蓄熱式步進(jìn)梁式爐，不但滿足加熱特殊鋼的工藝要求，實(shí)踐證明該加熱爐更適用于軸承鋼的熱擴(kuò)散加熱。興澄特鋼新建的大、小棒線也都采用燒高爐煤氣的蓄熱式步進(jìn)梁式爐。

    采用蓄熱式加熱爐的經(jīng)濟(jì)效益估算

    分析蓄熱式加熱爐的經(jīng)濟(jì)效益，本文還是以燒高爐煤氣的蓄熱式加熱爐為基礎(chǔ)進(jìn)行估算和分析。

    所謂經(jīng)濟(jì)效益可以從三個(gè)層面分析。

    一是高爐煤氣得到合理利用。

    此前，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)是把高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣混合成熱值7500~9200kJ/Nm3的混合煤氣，作為軋鋼加熱爐的主體燃料，全公司根據(jù)各煤氣用戶，進(jìn)行煤氣平衡，如果有過剩的高爐煤氣，有條件的企業(yè)用作發(fā)電燃料，也算沒有浪費(fèi)。更多的企業(yè)還是白白放散，既浪費(fèi)能源又污染環(huán)境。現(xiàn)在高爐煤氣可作為加熱爐的單一燃料，高爐煤氣不應(yīng)再被放散，對(duì)一些鋼鐵聯(lián)合企業(yè)而言，用高爐煤氣置換出來的高熱值的焦?fàn)t煤氣，或作化工原料或供城市民用，物盡其用，又為企業(yè)增加效益。根據(jù)前兩年的資料，國內(nèi)高爐煤氣的放散率達(dá)9~12%。折算標(biāo)準(zhǔn)煤達(dá)250多萬噸，放散率降下來，就是節(jié)省了能源。

    二是原來燒重油的加熱爐改燒高爐煤氣后，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)以年產(chǎn)80萬的棒材廠為例，加熱爐產(chǎn)量150t/h，燒重油按*的油耗指標(biāo)32Kg/t計(jì)，年加熱鋼坯82.5萬噸，年燃油總耗量2.64萬噸，按重油價(jià)格2500元/t計(jì)算，加熱爐燃油費(fèi)為6600萬元人民幣。改燒高爐煤氣，加熱每噸冷鋼坯需400Nm3高爐煤氣（熱值800×4.18KJ/m3）企業(yè)內(nèi)部作價(jià)一立方米高爐煤氣7分錢。加熱一噸冷坯為28元/t。燒高爐煤氣的燃料費(fèi)為2310萬元人民幣。這筆經(jīng)費(fèi)*進(jìn)入企業(yè)的經(jīng)營利潤中。這只是企業(yè)的內(nèi)部核算。否則，每年還要向外支出6600萬元。因此，其效益是十分可觀的。粗略估計(jì)，國內(nèi)已有200座100h/t以上的蓄熱式加熱爐，按上述數(shù)據(jù)推算，節(jié)能費(fèi)用可達(dá)8億多元。

    其三，從技術(shù)上看蓄熱式加熱爐，可將煤氣和助燃空氣雙預(yù)熱至僅比爐氣溫度低100℃左右。排煙溫度只有150℃左右。煙氣的物理熱充分回收。這種熱回收方式是常規(guī)加熱爐采用金屬換熱器回收煙氣物理熱不可比擬的。因此，盡管燒的是低熱值的高爐煤氣，其熱耗指標(biāo)仍不比燒高熱值煤氣的常規(guī)加熱爐高。充分顯示出蓄熱式加熱爐技術(shù)的*性。《軋鋼工序（加熱爐）節(jié)約能源規(guī)定》中，明確規(guī)定加熱不同鋼種，使用不同燃料，可比熱耗數(shù)是不同的。燒原油、天然氣的爐子Ki=1，改燒高爐煤氣Ki=1.4，事實(shí)上燒高爐煤氣蓄熱式爐熱耗指標(biāo)不必?zé)透?。目前常?guī)加熱爐（含步進(jìn)梁式加熱爐）的熱效率zui高可達(dá)55~59%，而蓄熱式加熱爐的熱效率已達(dá)到65~70%，比一般的常規(guī)加熱爐節(jié)能高出5~10%。

    還要特別說明的是，這些為不同軋機(jī)匹配的步進(jìn)梁式加熱爐，除了燃燒系統(tǒng)與常規(guī)的步進(jìn)梁式加熱爐不同外，鋼坯的輸送方式與常規(guī)爐無異。步進(jìn)梁式爐配套的上料臺(tái)架、上料輥道、懸臂進(jìn)料輥道、推鋼機(jī)或鋼坯裝入機(jī)，爐底步進(jìn)機(jī)械、水梁、液壓系統(tǒng)；出爐懸臂輥道或托出機(jī)、爐門升降等以及控制這些設(shè)備程序動(dòng)作的電控系統(tǒng)、物料跟蹤系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)都是國內(nèi)乃至世界上現(xiàn)行的高水平。蓄熱式換熱技術(shù)的燃燒方式，可以省掉高達(dá)60~80m高的混凝土煙囪及煙道。隨之也就節(jié)省加熱爐的投資。蓄熱式步進(jìn)梁式爐也采用汽化冷卻，既節(jié)水又節(jié)能，有的廠家正把多座爐子產(chǎn)生的蒸汽聯(lián)網(wǎng)發(fā)電。

    探討的問題和意見

    將蓄熱式換熱技術(shù)應(yīng)用在連續(xù)加熱爐上，在我國已有十年的歷史，我國的蓄熱式加熱爐具有中國的特色，主要表現(xiàn)在一開始就采用低熱值的高爐煤氣為加熱爐燃料，利用蓄熱式換熱技術(shù)將高爐煤氣和助燃空氣雙預(yù)熱至1000℃左右，滿足了加熱爐爐溫的要求。因此，這項(xiàng)技術(shù)一出現(xiàn)就受到中小型鋼鐵企業(yè)的歡迎。為中小型鋼鐵企業(yè)的發(fā)展起到了重要的左右。但是為什么大型鋼鐵企業(yè)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)尚未引起重視呢？盡管武鋼大型廠、南京中板廠、攀枝花大型廠等也采用蓄熱式技術(shù)，但這些爐子燒的是混合煤氣，只用蓄熱技術(shù)預(yù)熱空氣，在技術(shù)上并不合理。因此，與同類的常規(guī)爐子相比，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的優(yōu)勢(shì)不明顯。如寶鋼熱帶的步進(jìn)梁式爐是從美國引進(jìn)的蓄熱式燒嘴，正在試用中，效果尚不清楚。只有馬鋼、韶鋼、臨鋼中板加熱爐采用高爐煤氣和空氣雙蓄熱式加熱爐的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)效益顯著。大型鋼鐵企業(yè)還未采用這項(xiàng)技術(shù)的原因，筆者認(rèn)為可能有兩個(gè)原因。大型鋼鐵公司原有的煤氣管道系統(tǒng)已成型，改燒高爐煤氣，煤氣管網(wǎng)要進(jìn)行改造，工程量很大；二是蓄熱式換熱技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用還有些不盡人意的地方，例如蓄熱式爐的爐壓控制與常規(guī)爐不同，如設(shè)計(jì)存在問題，爐壓波動(dòng)大，冒火現(xiàn)象常見。有些爐子設(shè)計(jì)的燒嘴在使用中維修量比較大，使用壽命還不夠理想。這些因素影響了蓄熱式爐的推廣應(yīng)用。

    筆者的目的是綜述高爐煤氣的蓄熱式加熱爐的應(yīng)用概況，以期引起相關(guān)部門和企業(yè)的關(guān)注，特別是那些有高爐煤氣未得到合理應(yīng)用又去選擇天然氣或重油為加熱爐燃料的企業(yè)。有些鋼鐵企業(yè)，花費(fèi)巨資投資建設(shè)高爐煤氣的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，這在高爐煤氣還無法充分利用時(shí)，從能源的回收看也許是合理的。但現(xiàn)在高爐煤氣可以做各類加熱爐的單一燃料，加熱爐的熱效率可達(dá)70%左右，再用高爐煤氣作為發(fā)電的燃料，從經(jīng)濟(jì)上看就不合理了。