煉鋼轉(zhuǎn)爐開(kāi)題報(bào)告11

重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題目煉鋼轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收單預(yù)熱換熱器設(shè)計(jì)學(xué)院冶金與材料工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)冶金應(yīng)（082）學(xué)生姓名陳小華學(xué)號(hào)2008540108指導(dǎo)教師曾紅2012年3月15日開(kāi)題報(bào)告填寫要求開(kāi)題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作開(kāi)始后2周內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及系主任審查后生效。開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)址上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)。學(xué)生查閱資料的參考文獻(xiàn)理工類不得少于10篇，其它不少于12篇（不包括辭典、手冊(cè)）?！氨菊n題的目的及意義，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析”至少2000字，其余內(nèi)容至少1000字。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告1.本課題的目的及意義，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析——————————--g~——————————————————————————————————————————————————————————————————?1.1本課題目的冶金企業(yè)屬于費(fèi)能型企業(yè)，其能耗占全國(guó)能耗的10%左右，占工業(yè)部門能耗的15.25%。目前，能源生產(chǎn)的增長(zhǎng)速度尚難以適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，能源價(jià)格仍呈上升趨勢(shì)。因此，節(jié)能降耗是冶金企業(yè)長(zhǎng)期的戰(zhàn)略任務(wù)。冶金企業(yè)中轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量含有可利用熱量，同時(shí)在各工序之間存在著含有可利用能量的中間產(chǎn)品和半成品。充分回收和利用這些能量，是企業(yè)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一1.2本課題意義鋼鐵制造流程中存在大量的余熱，合理利用余熱是節(jié)能的重要途徑。通過(guò)對(duì)煙氣余熱回收單預(yù)熱換熱器的研究，更有效地回收鋼鐵流程中的二次能源，回收利用的潛力很大，這對(duì)目前中國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)有著巨大的意義。同時(shí)是節(jié)能減排的一個(gè)重要途徑。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析我國(guó)冶金企業(yè)常用的煙氣余熱利用方式有：①安裝換熱器；②在換熱器后安裝余熱鍋爐；③爐底管汽化冷卻；④發(fā)電（熱電聯(lián)產(chǎn)）；⑤制冷?；厥蘸蟮臒崃恐饕糜陬A(yù)熱助燃空氣、預(yù)熱煤氣和生產(chǎn)蒸汽。對(duì)電爐而言，預(yù)熱廢鋼或進(jìn)料可減少電爐的電能消耗，縮短熔煉時(shí)間；對(duì)加熱爐而言，預(yù)熱空氣、燃料或工件，煙氣余熱返回爐內(nèi)，可使火焰穩(wěn)定、提高燃料溫度和燃燒效率以及爐子的熱效率。我國(guó)冶金企業(yè)使用的煙氣余熱回收利用設(shè)備主要有：（1）管式換熱器，約有40%的鋼鐵企業(yè)采用。其特點(diǎn)是允許入口煙氣溫度達(dá)1000r以上、出口煙溫達(dá)600°C，平均溫差約300r；熱回收率低，平均在26%?30%；工作時(shí)間平均為6151h；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性好，應(yīng)用面廣。（2）片狀管換熱器，聯(lián)合企業(yè)及中小企業(yè)采用的較多。其特點(diǎn)是全部用于預(yù)熱助燃空氣，并返回本工藝；熱回收率平均為28%?35%；允許入口廢氣溫度700C左右，出口亦高達(dá)360C左右。（3）輻射式換熱器，是使用較為廣泛的一種換熱器，多用在均熱爐或加熱爐上。其特點(diǎn)是入口煙氣溫度高達(dá)1176C，平均入口煙氣溫度876C，出口煙氣溫度亦高達(dá)600C左右；可將空氣預(yù)熱至400C左右，助燃效果好，溫度效率可達(dá)40%以上，但熱回收率較低，平均為26%?35%；對(duì)材質(zhì)有一定耐高溫要求。（4）余熱鍋爐，聯(lián)合企業(yè)采用的較多，而且主要用于平爐，回收的熱量70%用于生產(chǎn)，其特點(diǎn)是工作狀態(tài)穩(wěn)定，年平均工作時(shí)間6279h；入口煙氣溫度約650^，出口煙氣溫度約250°C。（5）熱管換熱器，中小企業(yè)安裝使用的較多，一般為鋼-水重力式熱管，多用于預(yù)熱空氣或煤氣，回收熱風(fēng)爐煙氣余熱，90%用于生產(chǎn)。其特點(diǎn)是入口煙氣溫度約250C，出口煙氣溫度約150C，預(yù)熱空氣溫度可達(dá)125?150C；溫度效率超過(guò)45%，熱回收率一般在50%以上。（6）余熱鍋爐-汽輪機(jī)發(fā)的電裝置，以電力回收余熱是最好的形式，但受動(dòng)力設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的連續(xù)性以及電力并網(wǎng)等條件的限制，此種設(shè)備應(yīng)用的較少。國(guó)內(nèi)各冶金企業(yè)換熱器的發(fā)展趨勢(shì)是：①換熱器的形式由簡(jiǎn)單的低效型走向強(qiáng)化傳熱的高效型；②熱風(fēng)溫度一般在300C以上，比過(guò)去提高了80?100C；③出換熱器的煙溫由過(guò)去的400?500C降低到250?400C，說(shuō)明余熱回收率有了明顯提高。生產(chǎn)蒸汽的余熱回收設(shè)備主要是余熱鍋爐和汽化冷卻裝置。有條件的企業(yè)應(yīng)設(shè)置余熱鍋爐，不過(guò)有時(shí)使用余熱鍋爐并不合算，因?yàn)橛酂徨仩t屬于低溫爐，可以而且應(yīng)當(dāng)使用低品質(zhì)的熱源，高溫爐的煙氣余熱應(yīng)當(dāng)回到高溫爐內(nèi)，以節(jié)省高品質(zhì)燃料。各企業(yè)應(yīng)根據(jù)余熱的種類、介質(zhì)溫度、數(shù)量及利用的可能性來(lái)確定使用回收利用設(shè)備的類型及規(guī)模，總的原則是：①余熱回收后應(yīng)優(yōu)先用于本系統(tǒng)設(shè)備，降低一次能源消耗；用于其它工序時(shí)應(yīng)盡量選擇距離近，產(chǎn)、供時(shí)間一致的方案。②高溫余熱要盡可能用于需要高溫的設(shè)備，盡量減少能量轉(zhuǎn)換次數(shù)而謀求直接利用，并加強(qiáng)回收后的保溫措施。③安全措施要齊備，確保發(fā)生意外事故時(shí)不影響本工藝的正常生產(chǎn)。工業(yè)爐窯余熱回收差的原因，除了排煙溫度高和換熱器能力小之外，鮮為人注意的是煙氣和熱風(fēng)的顯熱未能有效保存，煙氣由爐膛冒出、吸入冷風(fēng)，地下煙道漏水、漏氣，旁通煙道短路和管道絕熱不良，使多數(shù)爐子在回收裝置前的煙氣熱損失高達(dá)30%?50%，回爐熱風(fēng)的顯熱損失為20%?33%。針對(duì)這種情況，提出了一系列降低出爐煙溫的措施和能充分保存與回收余熱的排煙-供風(fēng)系統(tǒng)，使上述兩項(xiàng)熱損失分別降到5%和3%左右，同時(shí)開(kāi)發(fā)了各種高效、經(jīng)濟(jì)的換熱器和能使用全熱風(fēng)的燃燒裝置，回收后煙溫可下降到180?250C，不再需要安裝價(jià)格昂貴而利用率不高的余熱鍋爐，使?fàn)t氣余熱從爐外回收轉(zhuǎn)到爐內(nèi)回收的方向來(lái)，正是在這種形勢(shì)下提出了“余熱全自回收”的新概念:首先設(shè)法降低爐子排出的煙溫和煙量，并使余熱回收過(guò)程中的各項(xiàng)熱損失減少，然后通過(guò)高效換熱器將余熱最大限度地回收并全部送入爐內(nèi)。根據(jù)“余熱全自回收”的原理，馬鞍山鋼鐵設(shè)計(jì)研究院開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了一批高回收率、低熱損失型燃油加熱爐，其熱效率普遍達(dá)到60%?65%，有的達(dá)到71.4%，趕上了日本川崎節(jié)能型爐72%的國(guó)際最高熱效率。還設(shè)計(jì)投產(chǎn)了一批爐頂輻射供熱的高效高爐煤氣加熱爐，使以往不能用于軋鋼生產(chǎn)而大量放空的超低熱值高爐煤氣能成功地用于軋鋼加熱爐，其熱效率也在國(guó)際領(lǐng)先，達(dá)到了62%⑴。最近，鞍山熱能研究院又提出了一種使煙氣直接入爐循環(huán)的新節(jié)能措施〔2〕。它將火焰爐上的普通煤氣燒嘴、粉煤燒嘴、低壓油噴嘴或高速燒嘴改造成帶有循環(huán)煙氣通路的“煙氣自循環(huán)燒嘴”，利用燒嘴噴口流出的燃料空氣混合物引射循環(huán)煙氣，在燒嘴磚燃燒通道內(nèi)進(jìn)行燃燒和混合，形成新舊燃燒產(chǎn)物的均勻混合物，再噴入爐膛。采用這種方式，爐窯不需配置換熱器即可節(jié)能15%左右。煙氣自循環(huán)燒嘴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與一般金屬換熱器相比造價(jià)低而節(jié)能效率高，同時(shí)還能節(jié)省因用換熱器而產(chǎn)生的動(dòng)力消耗。所以對(duì)安裝換熱器在技術(shù)或經(jīng)濟(jì)上有困難的企業(yè)來(lái)說(shuō)，是一種經(jīng)濟(jì)而有效的節(jié)能方法。1.4冶金行業(yè)各種廢氣的利用方式（1）燒結(jié)廢氣在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中，燒結(jié)工序的能耗約占總能耗的10%，僅次于煉鐵工序而位居第二。在燒結(jié)工序總能耗中，有近50%的熱能以燒結(jié)機(jī)煙氣和冷卻機(jī)廢氣的顯熱形式排入大氣，既浪費(fèi)了熱能又污染了環(huán)境。由于燒結(jié)廢氣的溫度不高，以往人們對(duì)這部分熱能的回收利用重視不夠。但實(shí)際上大有文章可做，因?yàn)闊Y(jié)廢氣不僅數(shù)量大，而且可供回收的熱量也大。不過(guò)，燒結(jié)余熱回收裝置的投資費(fèi)用較大，是否對(duì)燒結(jié)機(jī)或冷卻機(jī)實(shí)施余熱回收還需要視全廠的蒸汽需要情況進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后才能作出決斷。冷卻機(jī)廢氣屬于中低溫?zé)嵩?，其中中溫部分（大?00°C）的開(kāi)發(fā)技術(shù)比較成熟，用作點(diǎn)火器或保溫爐的助燃風(fēng)，生產(chǎn)蒸汽或余熱發(fā)電。而低溫部分（200C左右，約占廢氣的2/3），由于熱效率低，應(yīng)用的很少。鞍鋼設(shè)計(jì)研究院在90年代初開(kāi)發(fā)了以環(huán)冷機(jī)低溫段（200C左右）廢氣作為風(fēng)源的熱風(fēng)燒結(jié)技術(shù)，將其應(yīng)用于鞍鋼新三燒1號(hào)燒結(jié)機(jī)和2號(hào)燒結(jié)機(jī)取得節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)效益高的效果，其中，固體燃料消耗降低13.8%，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益889萬(wàn)元⑶。熱管蒸汽發(fā)生器是南京化工學(xué)院熱管技術(shù)開(kāi)發(fā)研究院研制的一種燒結(jié)廢氣余熱回收系統(tǒng)。在國(guó)內(nèi)數(shù)家燒結(jié)廠投入運(yùn)行后取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。（2）高爐煤氣高爐煤氣的回收利用比其它廢氣的回收利用意義更為重大，因?yàn)檫@涉及到冶金企業(yè)的氣體燃料平衡、減少燒油等重要的能源問(wèn)題，所以是廢氣余熱、余能回收利用的重點(diǎn)之一，應(yīng)當(dāng)加快進(jìn)程。對(duì)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)來(lái)說(shuō)，目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是努力降低高爐煤氣的放散率，增加混合煤氣量，或采用低熱值煤氣燃燒技術(shù)將其用于軋鋼加熱爐；對(duì)獨(dú)立鐵廠而言，則應(yīng)盡快建設(shè)高爐煤氣電站。高爐煤氣屬于超低熱值燃料，且氣源壓力不穩(wěn)定，不適宜遠(yuǎn)距離輸送或用作城市生活煤氣，回收利用有較大的難度，除熱風(fēng)爐和鍋爐外，目前只能用于復(fù)熱式加熱的焦?fàn)t和具有雙預(yù)熱功能的軋鋼加熱爐。轉(zhuǎn)換利用高爐煤氣的常用方式是燃燒發(fā)電。高爐的大型化使高爐煤氣的產(chǎn)量成倍增加，燃用高爐煤氣的中低參數(shù)發(fā)電機(jī)組從鍋爐容量和能源的利用率等方面均已不能滿足需要，因此，發(fā)展高參數(shù)大容量全燃高爐煤氣發(fā)電機(jī)組勢(shì)在必行。近年來(lái)，我國(guó)在回收利用高爐煤氣方面作了不少工作，但是放散率仍然較高。許多企業(yè)在大量放散高爐煤氣的同時(shí)，工業(yè)爐窯及熱工設(shè)備都在燃用高價(jià)油和優(yōu)質(zhì)煤，不僅浪費(fèi)能源、污染環(huán)境，而且提高了生產(chǎn)成本。解決煤氣放散的根本措施是鋼鐵廠應(yīng)普遍采用煤和煤氣兩用鍋爐作為煤氣的緩沖用戶。因?yàn)橐苯鹌髽I(yè)均有一定規(guī)模的熱（蒸汽）用戶，而熱電聯(lián)產(chǎn)又是鍋爐蒸汽既靈活又便利的出路。這樣，富余的煤氣經(jīng)鍋爐轉(zhuǎn)換為蒸汽，在滿足供熱的同時(shí)，根據(jù)需要和可能還可以部分地轉(zhuǎn)化為電力供生產(chǎn)使用，從而緩解企業(yè)用電的緊張局面，減少企業(yè)的一次能源消耗，具有節(jié)能和降低成本的雙重經(jīng)濟(jì)效益。高爐煤氣的超低熱值并呈降低趨勢(shì)是限制高爐煤氣使用的最重要原因。1965年高爐煤氣的平均熱值為4180kJ/m3,而現(xiàn)在我國(guó)大型高爐的煤氣熱值已降到3135kJ/m3，中、小高爐分別降到3340?3550和3760?3970kJ/m3。它們?cè)诓活A(yù)熱時(shí)的理論燃燒溫度分別為1236、1290和1420^⑷。隨著高爐原料條件的進(jìn)一步改善、裝備水平及操作水平的日益提高，高爐煤氣的發(fā)熱值會(huì)越來(lái)越低，解決這個(gè)問(wèn)題的主要途徑有：①在熱風(fēng)爐煙道中安裝換熱器，預(yù)熱助燃空氣及高爐煤氣，從而達(dá)到提高燃燒溫度和熱效率的目的。200?300°C煙氣可使助燃空氣的預(yù)熱溫度達(dá)到150C以上，高爐煤氣的預(yù)熱溫度達(dá)到100C以上。②富氧燃燒也是提高燃燒溫度的有效措施之一。以熱值為3767kJ/m3的高爐煤氣為例，若把空氣中的含氧量從21%提高到30%，其理論燃燒溫度可達(dá)1900C左右，相當(dāng)于空氣、煤氣雙預(yù)熱到950C的效果。在有條件的企業(yè)，富氧燃燒較之安裝換熱器技術(shù)經(jīng)濟(jì)上更為有利。1985年，馬鞍山鋼鐵設(shè)計(jì)研究院與無(wú)錫第二鋼鐵廠合作，研制了國(guó)內(nèi)第一座燃燒高爐煤氣的管坯斜底式加熱爐，使燒單一高爐煤氣的軋鋼加熱爐的熱效率提高到接近于使用高熱值燃料的爐子，這是高爐煤氣首次成功地應(yīng)用于高溫加熱爐。隨后，此項(xiàng)技術(shù)又在南京鋼鐵廠、南京第二鋼鐵廠和韶關(guān)鋼鐵總廠得到推廣應(yīng)用⑸。從穩(wěn)定生產(chǎn)、確保安全的角度出發(fā)，冶金企業(yè)，尤其是僅有1?3座高爐的中、小企業(yè)有必要設(shè)置高爐煤氣柜。利用煤氣柜可以及時(shí)吞吐煤氣，回收企業(yè)內(nèi)部因高爐爐況的變動(dòng)及煤氣用戶生產(chǎn)不均衡性所造成的瞬時(shí)煤氣放散量。提高高爐煤氣使用率，減少放散率，穩(wěn)定調(diào)節(jié)高爐煤氣管網(wǎng)壓力。轉(zhuǎn)爐煤氣據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前已投產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐達(dá)140余座，其中15t以上(含15t)的轉(zhuǎn)爐共有102座。早在“七五”期間，我國(guó)冶金企業(yè)就已經(jīng)掌握了轉(zhuǎn)爐煤氣回收技術(shù)，但此后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，一直未得到推廣應(yīng)用。近幾年這方面發(fā)展很快：“七五”初期，全國(guó)15t以上轉(zhuǎn)爐煤氣的回收利用率不到5%，而現(xiàn)在，已經(jīng)有上鋼一廠、寶鋼總廠、武鋼和鞍鋼等20多家企業(yè)的40多座轉(zhuǎn)爐回收了轉(zhuǎn)爐煤氣，占應(yīng)回收量的1/3以上⑹?；厥展に囈灿稍瓉?lái)的手動(dòng)控制回收發(fā)展到了自動(dòng)監(jiān)測(cè)成分并由計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)回收；煤氣成分由過(guò)去CO含量不足40%提高到現(xiàn)在的60%左右；使用范圍由過(guò)去的自收自用發(fā)展到高爐、焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐煤氣聯(lián)網(wǎng)，這樣既拓寬了轉(zhuǎn)爐煤氣的使用范圍，又大幅度提高了轉(zhuǎn)爐煤氣的回收量。不過(guò)，與先進(jìn)國(guó)家接近100%的轉(zhuǎn)爐煤氣回收利用率相比，我國(guó)轉(zhuǎn)爐煤氣的利用水平仍有很大差距，回收利用率只有55%⑺。由于轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)呈周期性，因此排出的煙氣余熱也是間斷的、周期性的，使轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐只能間斷地產(chǎn)生蒸汽。為使間斷供氣變?yōu)檫B續(xù)的、穩(wěn)定的氣源，以利于用戶使用和轉(zhuǎn)爐冶金工廠鍋爐的負(fù)荷穩(wěn)定，可以在供氣系統(tǒng)中設(shè)置蒸汽蓄熱器，這樣一般可提高鍋爐熱效率3%?5%⑻。1.5我國(guó)幾大鋼廠煙氣余熱回收寶山鋼鐵公司寶鋼的能源消耗在全國(guó)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)中是最低的，目前余能余熱回收率約在45%左右，已跨入世界能耗的一流水平行列。燒結(jié)工藝中，一期工程一號(hào)燒結(jié)機(jī)采用環(huán)冷機(jī)熱風(fēng)預(yù)熱煤氣裝置，將環(huán)冷機(jī)產(chǎn)生的部分廢氣用作點(diǎn)火爐和保溫爐的助燃風(fēng)，以降低焦?fàn)t煤氣的消耗量。二號(hào)燒結(jié)機(jī)投產(chǎn)后，自行開(kāi)發(fā)了主排風(fēng)煙氣廢熱和環(huán)冷機(jī)燒結(jié)礦顯熱回收裝置，與余熱鍋爐連接產(chǎn)生蒸汽，參與全廠蒸汽平衡。該裝置每小時(shí)能生產(chǎn)過(guò)熱蒸汽56.6-80.2t，即每噸燒結(jié)礦能產(chǎn)汽90.5?128.3kg。高爐工藝中，三座高爐全部采用爐頂余壓回收發(fā)電裝置，產(chǎn)生電力并入全廠供配電網(wǎng)絡(luò)。熱風(fēng)爐煙氣廢熱的回收利用主要是預(yù)熱熱風(fēng)爐燃燒需用的煤氣或空氣，1號(hào)高爐熱風(fēng)爐采用了水媒式余熱回收裝置；2號(hào)和3號(hào)高爐采用了熱管式余熱回收裝置。轉(zhuǎn)爐工藝中，三座大型300t轉(zhuǎn)爐配置了煤氣回收裝置，回收率為每噸鋼95-100m3,達(dá)到世界先進(jìn)水平，并實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐工序負(fù)能煉鋼。軋鋼系統(tǒng)的各種加熱爐都帶有預(yù)熱空氣裝置，鋼管環(huán)形加熱爐還設(shè)有煙氣余熱鍋爐，產(chǎn)生的蒸汽并入內(nèi)部管網(wǎng)。1985年寶鋼一期工程投產(chǎn)以來(lái)，已先后有3座300t轉(zhuǎn)爐采用OG法對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)行凈化回收。1994年，寶鋼又引進(jìn)奧鋼聯(lián)“LT法”用于兩座250t轉(zhuǎn)爐。1997年轉(zhuǎn)爐煤氣的回收率已超過(guò)103.7m3/t鋼，達(dá)到世界先進(jìn)水平。（2）武漢鋼鐵公司經(jīng)過(guò)多年的努力，目前煙氣余熱的回收利用率約為25%。已利用的基本集中在600^以上的高溫?zé)煔猓ㄒ鸦厥绽昧?2%），中低溫?zé)煔獾挠酂醿H回收利用了不到3%。其中高溫余熱中又以轉(zhuǎn)爐煙氣為主，占已回收利用的高溫余熱總量的62%〔11〕。武鋼采用了燒結(jié)冷卻機(jī)排煙余熱回收技術(shù)及爐頂煤氣余壓發(fā)電技術(shù)。1995年，武鋼5號(hào)高爐發(fā)電量達(dá)31.8kWh/t鐵，比寶鋼低4.68kWh/t鐵，而目前先進(jìn)水平已達(dá)40kWh/t鐵。1992年，武鋼新建的5號(hào)高爐采用了分離式熱管換熱器技術(shù)對(duì)熱風(fēng)爐燃燒用高爐煤氣和助燃空氣進(jìn)行雙預(yù)熱，在只燒低發(fā)熱值的高爐煤氣的情況下仍取得了高風(fēng)溫操作的業(yè)績(jī)：1997年1?6月平均風(fēng)溫達(dá)1150°C，高爐可降低焦比8kg/t〔12〕。武鋼第二煉鋼廠從1985年開(kāi)始回收轉(zhuǎn)爐煤氣，噸鋼回收量由初期的12m3增加到1994年的70m3。目前，轉(zhuǎn)爐煤氣的回收率達(dá)到86%。武鋼第三煉鋼廠轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)于1997年投入運(yùn)行，幾個(gè)月后即創(chuàng)下武鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收的最高紀(jì)錄，噸鋼回收量達(dá)到96.87m3/t〔13〕。該系統(tǒng)采用新型的全汽化冷卻結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)操作與轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制和安全聯(lián)鎖，具有90年代世界先進(jìn)水平。武鋼現(xiàn)有軋鋼用高溫加熱爐10座，只有4座采用了汽化冷卻技術(shù)，純利用煙氣余熱的余熱鍋爐基本上沒(méi)有。（3）鞍山鋼鐵公司鞍鋼作為大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，1988年余熱資源回收率達(dá)30.94%。據(jù)1989年統(tǒng)計(jì)，鞍鋼共有余熱回收裝置：余熱鍋爐21臺(tái)，額定蒸汽量400t/h；空氣換熱器67臺(tái)，預(yù)熱風(fēng)溫100?400C；煤氣換熱器5臺(tái)，預(yù)熱溫度200C左右；若十個(gè)自身預(yù)熱燒嘴、汽化冷卻及冷卻水余熱利用裝置等。截止到1992年，鞍鋼新燒結(jié)分廠的全部冷卻廢氣的余熱都得到回收利用，其技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平：環(huán)冷機(jī)一段（中溫）廢氣用于余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽，每小時(shí)產(chǎn)汽7?10t；環(huán)冷機(jī)二段（低溫）廢氣分別用于循環(huán)燒結(jié)和代替天然氣解凍原料，前者可降低固體燃料消耗10%?15%，后者每年節(jié)省600萬(wàn)m3天然氣。1997年，鞍山熱能院在鞍鋼燒結(jié)廠三燒車間改造工程中為1號(hào)和4號(hào)燒結(jié)帶冷機(jī)設(shè)計(jì)并安裝了翅片管式余熱鍋爐，獲得的過(guò)熱蒸汽溫度為160?250C，過(guò)熱蒸汽壓力為0.3?0.7MPa，產(chǎn)汽量達(dá)到2.8?5.5t/h。1995年，鞍鋼10號(hào)高爐進(jìn)行了用純高爐煤氣通過(guò)自身預(yù)熱工藝獲得1200C高風(fēng)溫的工業(yè)試驗(yàn)，證實(shí)：利用低熱值高爐煤氣，在助燃空氣預(yù)熱到600^、煤氣預(yù)熱到150°C的情況下可獲得1200°C的高風(fēng)溫〔14〕。馬鞍山鋼鐵公司目前，馬鋼余熱的回收利用率達(dá)到61.6%,共有余熱回收裝置53臺(tái)(套)，其中空氣、煤氣預(yù)熱器23臺(tái)、余熱鍋爐11臺(tái)、煤氣柜3座、余能發(fā)電機(jī)組5套、汽化冷卻器3臺(tái)。馬鋼焦化廠建成兩臺(tái)1500kW蒸汽背壓發(fā)電機(jī)組，年發(fā)電1000萬(wàn)kWh；煉鐵廠普遍采用熱管換熱器回收高爐熱風(fēng)爐煙氣來(lái)預(yù)熱空氣和煤氣，助燃空氣預(yù)熱到190C,煤氣預(yù)熱到147C,使熱風(fēng)爐效率達(dá)到82%,高爐的綜合焦比下降12kg/t鐵，高爐的利用系數(shù)提高到2.36t/(m3.d)。第三煉鋼廠近期將對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收系統(tǒng)進(jìn)行改造，主要內(nèi)容包括：改進(jìn)活動(dòng)煙罩及其控制裝置；增設(shè)CO、O2在線連續(xù)檢測(cè)設(shè)施；改三通水封閥為鐘罩式水封閥；采用威金斯型干式柜代替現(xiàn)有的濕式柜，柜后設(shè)電除塵；轉(zhuǎn)爐煤氣在3號(hào)加壓站機(jī)前混合并網(wǎng)等。第二軋鋼廠于1989年對(duì)加熱爐煙氣余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行了改造，用密封性好的新型調(diào)節(jié)煙閥代替煙道閘板；采用四行程逆流式帶插件的高效管式換熱器；熱風(fēng)管道內(nèi)絕熱，并用JQR全熱風(fēng)燒嘴代替原有的燒嘴。第三軋鋼廠為解決使用換熱器給煙氣排放帶來(lái)的困難，在余熱鍋爐后加設(shè)引風(fēng)機(jī)，增加排煙抽力。1.6我國(guó)余熱回收存在的主要問(wèn)題高溫廢氣余熱的利用情況較好，而中低溫廢氣余熱的回收利用率較低。各企業(yè)一般只回收利用了煙氣溫度較高的部分，如用它來(lái)預(yù)熱助燃空氣，而通過(guò)空氣預(yù)熱器后約400?500C的中溫?zé)煔鈩t大部分企業(yè)沒(méi)有加以利用，至于溫度更低的如300C以下的低溫?zé)煔飧劜簧铣浞掷?。而?guó)外對(duì)于200C以下的低溫?zé)煔庥酂?，已有研究利用其集中供暖及制冷。各企業(yè)廢氣余熱回收利用水平參差不齊，相差懸殊。以高爐煤氣的放散率為例，1995年國(guó)內(nèi)18個(gè)重點(diǎn)冶金企業(yè)高爐煤氣平均放散率在11.99%左右，其中放散率6%以下的企業(yè)只有鞍鋼、重鋼、湘鋼三個(gè)企業(yè)；包鋼、武鋼等12家企業(yè)的放散率為6.36%?20.44%；宣鋼、上鋼一廠、唐鋼三家企業(yè)的放散率高達(dá)22.35%?25.78%。38家地方骨干冶金企業(yè)中，僅有略陽(yáng)鋼鐵廠、張店鋼鐵廠等5家企業(yè)的高爐煤氣放散率在7%以下；20家冶金企業(yè)放散率在7.01%?20.58%；13家冶金企業(yè)放散率在21%以上，其中成都鋼鐵廠、通化鋼鐵公司放散率高達(dá)45%左右，新疆鋼鐵公司放散率竟高達(dá)60%左右％。廢氣余熱回收利用設(shè)備陳舊。根據(jù)80年代末對(duì)冶金部所屬117家冶金企業(yè)余熱資源情況的調(diào)查結(jié)果，我國(guó)鋼鐵工業(yè)余熱回收利用的大方向是正確的（回收后用于生產(chǎn)的占70%，用于生活的占30%），但熱回收率低，回收設(shè)備比較落后，109家企業(yè)使用的余熱回收利用設(shè)備有幾十種，其中使用較多的有：管式換熱器142臺(tái)、余熱鍋爐102臺(tái)、片狀管換熱器74臺(tái)、輻射式換熱器62臺(tái)、余熱鍋爐-換熱器聯(lián)合裝置52臺(tái)、熱管換熱器21臺(tái)、噴流式換熱器16臺(tái)，汽化冷卻裝置133套〔16〕。（4）廢氣余熱回收利用的領(lǐng)域比較窄，回收的熱量都是用來(lái)制熱（產(chǎn)生熱風(fēng)、熱煤氣、蒸汽或熱水等），很少涉及制冷。特別是夏季剩余蒸汽多，用于制冷能節(jié)約更多的能量，其意義十分重大。由于漠化鋰制冷機(jī)只需要0.6MPa以下的低壓蒸汽或熱水，因而熱源廣泛，尤其適合冶金企業(yè)采用〔17〕。石家莊鋼鐵廠等企業(yè)已開(kāi)始著手利用余熱進(jìn)行漠化鋰制冷的工作，它將給冶金企業(yè)的節(jié)能工作帶來(lái)新的生機(jī)。此外，許多冶金企業(yè)還有一種高品位的熱能資源沒(méi)有得到重視，那就是自備鍋爐（包括余熱鍋爐）所產(chǎn)生的壓力不低于1.28MPa的過(guò)熱或飽和蒸汽。由于熱用戶所要求的蒸汽大多是0.2?0.3MPa的飽和蒸汽，如果直接把高品位的蒸汽供給熱用戶，就浪費(fèi)了本來(lái)可以用于發(fā)電的熱能。利用供熱蒸汽余壓發(fā)電實(shí)行熱電聯(lián)產(chǎn)是鋼鐵廠的一種新的節(jié)能方法〔18〕。當(dāng)前，轉(zhuǎn)爐煙氣凈化及煤氣回收技術(shù)主要有兩大類型：即日本的濕法系統(tǒng)（OG法）和德國(guó)的十法系統(tǒng)（LT法）。OG法是以雙級(jí)文氏管為主，抑制空氣從轉(zhuǎn)爐爐口流入，使轉(zhuǎn)爐煤氣持不燃燒狀態(tài)，經(jīng)過(guò)冷卻而回收的方法，因此也叫未燃法，又稱濕法。在濕法方面，日本從60年代起開(kāi)發(fā)了OG法，這是世界上普遍采用的流程。1962年，日本新日鐵公司的轉(zhuǎn)爐首次成功地應(yīng)用該法對(duì)轉(zhuǎn)爐煙氣進(jìn)行除塵并回收，合理地利用廢氣中的化學(xué)能和顯能及含鐵粉塵。目前己成為世界上最廣泛采用的轉(zhuǎn)爐煙氣處理方法[2],在保護(hù)環(huán)境、回收能源方面發(fā)揮了積極作用。LT法工藝流程如下：轉(zhuǎn)爐煙氣出爐口后，通過(guò)活動(dòng)煙罩、固定煙罩進(jìn)入汽化冷卻煙道。爐氣出口溫度為1700°C,汽化冷卻煙道出口為800?1000C。蒸發(fā)冷卻器有兩個(gè)作用，一是將煙氣溫度降至180?200C;二是對(duì)煙氣進(jìn)行增濕調(diào)質(zhì)，以降低煙塵的比電阻，確保電除塵器的除塵效果。然后進(jìn)入圓形靜電除塵器，煙氣軸向進(jìn)入其中，并通過(guò)氣流分布板均勻分布在橫截面上，煙氣得到凈化。靜電除塵器一般設(shè)有三到四個(gè)電場(chǎng)，采用專門的變電系統(tǒng)供電，在電除塵器下部的集灰，用扇形刮灰器刮到位于其下部的鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)中，送入中間料倉(cāng)，然后通過(guò)氣力輸送系統(tǒng)再將十灰送到壓塊系統(tǒng)的集塵料倉(cāng)中。除塵效率高達(dá)99%,煙氣經(jīng)過(guò)電除塵器后進(jìn)入除塵風(fēng)機(jī)。目前，LT法已有逐漸取代OG法的趨勢(shì)[4]1.7結(jié)語(yǔ)我國(guó)鋼熱資鐵工業(yè)余源豐富，回收利用的潛力很大，但“十五”后期以來(lái)乃至整個(gè)“十一五”期間，節(jié)能工作進(jìn)展緩慢?！笆晃濉币詠?lái)，能源漲價(jià)幅度加大，能源費(fèi)用在產(chǎn)品成本中的比重不斷增加，長(zhǎng)期賣方市場(chǎng)的格局被打破，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的形勢(shì)要求企業(yè)尋求降低生產(chǎn)成本的措施，節(jié)能這一重要觀念在經(jīng)過(guò)一段低谷中的徘徊之后已重新被提到議事日程上來(lái)。節(jié)能降耗已成為冶金企業(yè)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)根本轉(zhuǎn)變、提高競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑。相信未來(lái)的21世紀(jì)，我國(guó)鋼鐵工業(yè)的廢氣余熱利用會(huì)有較大的進(jìn)展。參考文獻(xiàn)胡彥邦.再論煙氣余熱全自回收技術(shù).冶金能源，1992,11(6)：31?36王政民.煙氣直接入爐循環(huán)的節(jié)能作用.冶金能源，1999,18(3):24?28,52宋憲平，林滋泉，徐玉好，等.低溫廢氣熱風(fēng)燒結(jié)技術(shù).鋼鐵，1997,32(9)：7?9程鵬，潘宇林.鋼鐵廠高爐煤氣回收利用的途徑.冶金動(dòng)力，1997，(3)：57?61朱宗銘.高爐煤氣在軋鋼加熱爐上的應(yīng)用.鋼鐵，1996，31(6)：62?65李春標(biāo).三明鋼廠轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)及管理經(jīng)驗(yàn).冶金環(huán)境保護(hù)，1999，(3)：18?21申桂秋.我國(guó)煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).冶金環(huán)境保護(hù)，1999，(2)：46?52方義昭.蒸汽蓄熱器在湘鋼轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐上的應(yīng)用.節(jié)能技術(shù)，1998,(5)：9?12馬曉茜，陳柏杭.電弧爐煉鋼兩種余熱回收方式的比較.工業(yè)爐，1998,20(4)：20?22,25陳重立.軋鋼加熱爐煙氣的余熱利用.冶金能源，1997,16(1)：53?57畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告本課題的任務(wù)、重點(diǎn)內(nèi)容、實(shí)現(xiàn)途徑2.1本課題任務(wù)查閱近10年有關(guān)冶金生產(chǎn)節(jié)能技術(shù)、節(jié)能設(shè)備、節(jié)能方法及生產(chǎn)實(shí)踐相關(guān)文獻(xiàn)資料，寫出詳盡的開(kāi)題報(bào)告。進(jìn)行轉(zhuǎn)爐煉鋼課題的外文翻譯，達(dá)到相應(yīng)的質(zhì)量要求。根據(jù)課題及文獻(xiàn)工作，對(duì)余熱資源、余熱回收方式進(jìn)行調(diào)研分析比較，針對(duì)課題題目選擇合理的余熱設(shè)備類型，優(yōu)化確定余熱設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù);并進(jìn)行余熱設(shè)備使用后的經(jīng)濟(jì)核算。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，畫出不少于二張?jiān)O(shè)計(jì)圖，其中一張為轉(zhuǎn)爐余熱回收工藝流程圖，一張為余熱設(shè)備結(jié)構(gòu)原理圖。2.2本課題重點(diǎn)內(nèi)容鋼鐵制造流程中存在大量的余熱，合理利用余熱是節(jié)能的重要途徑。本課題將著重研究現(xiàn)代冶金生產(chǎn)中余熱資源的主要方式，節(jié)能技術(shù)、節(jié)能設(shè)備和方法的應(yīng)用以及帶來(lái)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。研究目前國(guó)內(nèi)冶金行業(yè)能源消耗和余熱利用現(xiàn)狀。針對(duì)轉(zhuǎn)爐煙氣，系統(tǒng)研究分析煙氣的主要特點(diǎn)、利用原則及利用方法。介紹當(dāng)前國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)流程。系統(tǒng)分析研究目前普遍采用的煉鋼轉(zhuǎn)爐煙氣處理工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，為轉(zhuǎn)爐煙氣余熱高效回收利用明確方向。對(duì)現(xiàn)有的轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行介紹的同時(shí)，試設(shè)計(jì)余熱利用設(shè)備，使最終排放溫度降低為250°C，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。對(duì)自己的論文作總結(jié)并提出一些建設(shè)性的意見(jiàn)。2.3本課題實(shí)現(xiàn)途徑查閱大量與課題相關(guān)的書籍以及文獻(xiàn)資料，進(jìn)入煉鋼廠實(shí)地觀察轉(zhuǎn)爐的余熱利用設(shè)備，收集目前的最新數(shù)據(jù)和研究現(xiàn)狀及研究成果。根據(jù)了解的信息設(shè)計(jì)出轉(zhuǎn)爐余熱