陈海林蔡屹贺立红陈连龙
我国的工业炉窑是能源消费大户，其能耗约占全国总能耗的21%。我国炉窑的平均热效力仅为30%阁下，先辈国度一般在50%以上，产生如斯差距的重要原因之一就是我国对余热的收受接收和应用不敷，热损掉占供给热量的30%~60%。
冷轧硅钢临盆存在大量的退火炉，其余热应用方法重要为直接助燃空气和预热带钢（即一次应用），而经由一次应用后的烟气温度约为350℃，还有大量的热量可持续收受接收应用（即二次应用），但硅钢连退机组中大部分没有进行余热二次应用，而是将这部分烟气吸入冷风降温后排放，只有少数机组将余热资本二次应用，加热热风干燥器所需热空气。因为可收受接收余热热源多，单个热源量并不大，今朝，对二次余热应用仅限于单个机组或者单热源—单用户的情势，余热还没有获得充分应用。可见，硅钢厂节能降耗还有很大的晋升空间。
今朝，烟气余热应用方法较多，若采取点对点应用，则能源匹配存在差别，余热应用不充分，且设备换热类型多样导致全部体系复杂。选择过热水作为中心换热介质，将全厂烟气余热经由过程气—水换热器加热临盆过热水，再经由过程过热水向用户供热，因为过热水优胜的换热和传输特质，可实现余热的最大化应用。同时，该体系设备简单、投资小，若热量供给不足，还可应用蒸汽弥补热量，临盆稳定、波动小，能适应停机或者临盆波动的影响。
余热收受接收办法各有利弊
余热收受接收的原则是根据余热资本的数量和品位以及用户的需求，尽量做到能级的匹配，在相符技巧经济原则的前提下，选择合适的体系和设备，使余热发挥最大的后果。今朝，冷轧硅钢厂对各工序余热资本的收受接收重要有直接收受接收、间接收受接收、综合收受接收和余热制冷等方法。这些收受接收办法可以零丁应用，也可以综合应用，以充分应用烟气资本。
直接收受接收余热进行空气、原料预热和干燥。余热直接收受接收应用是将须要加热的气体或液体经由过程换热器与高温烟气直接进行热量交换，经由加热的气体或者液体可知足机组临盆的须要，如热空气用于带钢干燥，热水用于带钢清洗等。
为了不影响炉内氛围和压力，一般采取低压热交换器。其最大的长处是热交换体系压力低，保护便利，没有安然隐患；缺点是热收受吸见效力低，投资比较大。
以连退机组（CAPL）热收受接收体系为例，烟气经由该收受接收体系，热能被收受接收约10%，产生热水或者热空气供在线设备应用，根本能知足供热风干燥或者清洗段的热量须要。因废气风机的极限耐热温度为400℃，为确保废气风机正常工作，体系设置了吸冷风口对热风降温。然则当机组产能较大时，烟气温度很高，响应产生的热水或者热空气增长，若大于本机组用户的须要，则多余的热介质就只有排放掉落，造成资本浪费。直接收受接收余热的方法不克不及适应临盆波动导致的烟气参数的波动。
直接热交换方法的体系简单靠得住，但气-气换热器体型宏大，相对价格也高。同时，退火炉的余热源同热风干燥举措措施不克不及太远，不然，大型送热风气管会占用大量空间，热损掉也必将增大。
间接收受接收余热产生蒸汽。采取余热锅炉收受接收余热临盆蒸汽，供工艺流程应用，加热介质为空气或者水，也是一种常用的余热应用方法。大多半企业采取的余热锅炉，进口温度平均在500℃~700℃，出口温度一般在250℃~300℃，烟气余热的收受接收率为50%阁下。
采取余热锅炉收受接收余热后果最好，工作稳定，效力较高，热收受接收率也较高，其终产品（蒸汽）轻易实现全厂区域的临盆调剂均衡。当临盆线的蒸汽消费量低于体系产生量时，充裕的蒸汽将弥补到车间蒸汽管网中，是以不存在产能高造成热收受接收不充分的问题。余热锅炉的临盆才能跟着退火炉处理才能的降低而降低。采取余热锅炉收受接收体系，热能收受接收率可以达到14%。
然则余热锅炉的投资比较大，属于压力容器，治理比较麻烦，每年要对安然阀校验，要按期探伤检查等，维修费用也相对多一些。同时，临盆过程须要软水，治理保护成本高。别的，余热锅炉的热管结垢也是一个晦气身分。
过热（高温）水综合收受接收余热。退火炉采取过热水的余热收受接收体系，其重要设备是过热水体系。过热水体系是一个封闭的高压轮回体系，体系的设计压力为1.2兆帕，采取烟气余热对高压力的水进行热交换，轮回水热交换后水温为140℃，因为管道压力比较高，该过热水不会形成蒸汽。过热水经由过程热交换器，用于清洗段的热水漂洗，加热空气用于热风干燥器。
这种收受接收烟气热能的办法与余热锅炉类似，但设备构造较简单，投资也小，保护起来相对轻易一些。过热水体系是一个封闭的轮回体系，假如没有泄漏，不消经常补水。而余热锅炉为了产生蒸汽实际上还要消费很多纯水，是以过热水体系安然与便利性比余热锅炉要好。
余热制冷体系。与采取传统电力空调制冷比拟，接收式制冷技巧可以充分应用各类余热、废热资本，达到节能降耗的目标。接收式制冷体系也合适中低温余热烟气应用。
余热接收式制冷体系将溴化锂溶液作为接收剂，水作为制冷剂，蒸发器内水溶液接收空调冷冻水热量后，蒸发成水蒸气进入接收器；接收器内溴化锂浓溶液接收水蒸气，稀释后送入产生器；产生器内溴化锂稀溶液在余热废气的感化下，蒸发出水蒸气，溶液变浓，流入接收器，完成再生轮回；水蒸气进入冷凝器；冷凝器内水蒸气在冷却水感化下，冷凝为液态，进入蒸发器，完成制冷轮回。
余热制冷体系投资高，国内没有专用于烟气余热应用的溴化锂制冷机，对溴化锂制冷机的再生部分（产生器）热管须要从新设计，这也制约了其成长。
随机应变择优拔取
冷轧硅钢临盆工艺流程长，以取向硅钢临盆工序为例，包含常化酸洗、冷轧、中心退火—涂MgO、高温退火、热拉伸平整—涂绝缘层等工序，个中常化酸洗、中心退火、高温退火和热拉伸平整—涂绝缘层工序都包含有退火炉。因为加热方法和目标不合，退火炉存在多个炉段，是以，存在多个烟气排放点。别的，每一个烟气排放点排放的废气量和温度都不一样，是以潜在可换的热值不一样。产品规格、临盆节拍的改变或者停机保护时，余热烟气量和温度也会产生波动。可见冷轧硅钢可用烟气余热热源数量多，热源分布较为分散，且热源可收受接收应用热量会产生波动。
而烟气余热用户对热源的供给方法也存在不合的请求，如热风干燥器合适直接进行气—气换热；清洗段加热液体介质因为轮回罐体小、换热装配宏大，不合适直接换热；电气室须要制冷……可见，退火炉余热用户不仅分布分散，并且对余热须要的供热方法也多样化。
要对硅钢厂退火炉烟气余热资本进行综合收受接收应用，必须兼顾热源和用户的特点，找到换热效力高、介质传输过程损掉小、对不合用户具有普适性的换热办法。综合推敲，采取过热水作为中心介质对用户进行加热的筹划对烟气余热综合收受接收应用最可行。过热水装配既避免了蒸汽余热收受接收体系应用余热锅炉保护成本高的问题，又避免了直接换热设备宏大、换热效力不高、传输过程热量损掉大的问题。
单个热源点和单个用户很难做到能级完全匹配，若采取点对点的方法，则可能导致余热应用不充分或者不克不及完全知足用户须要，同时，每个体系须要增长额外的弥补水体系和蒸汽加热装配，会使投资增大。是以，将全厂烟气余热换热制取高温水后收集起来，然后供全厂用户应用是较好的应用筹划。基于全厂的烟气余热应用可做到余热资本的最大化应用，体系运行稳定，易于控制调剂，同时投资和运行成本易于控制。
退火炉烟气余热体系中的过热水轮回水泵将热水储存罐中的140℃的热水输送到余热用户（热风干燥器、清洗段、电气室制冷机等）进行换热，实现对空气或者碱液等的加热，过热水温度降为90℃。为了便利全厂调剂和适应用户对热量需求的变更，每个用户点设置控制阀门，可控制用户歧路的过水量，各歧路的水量之和为过热水轮回泵的输水量。
降温后的热水汇总到干路后，输送到热源端烟气—水换热器，将降温的热水从新加热到140℃，每个换热点前设置控制阀门，根据余热热量来控制过水量，避免临盆才能不足造成体系不稳定。当机组临盆才能大，余热资本量大时，从用户端过热水—气/液换热器出来的冷水小于热源端烟气—水换热器可加热量，热源端可直接排放或吸冷风降温后排放部分烟气。
为了防止烟气工艺不足，管路设置蒸汽加热装配，防止热水在轮回过程中产生热损掉导致的降温，也可以防止因烟气供给的热量小不克不及知足全厂用户请求的情况产生。因为热水会产生地漏现象，是以，设置脱盐水弥补装配，根据储存罐内水位主动弥补脱盐水。因为过热水临盆装配存在必定的压力，是以，须要设置压力控制单位控制体系压力。
（此文登载于《中国冶金报》2015年5月14日8版）
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