冷軋薄板連續退火爐余熱回收技術與節能量計算

朱 紅

（天津市節能中心 天津 300051）

冷軋薄板鍍鋅連續退火爐一般分為二段。一段為加熱段，安裝有輻射管燒嘴，將天然氣（或混合煤氣）與助燃空氣按一定比例輸送到輻射管燒嘴，混合燃燒。煙氣出加熱段后的煙氣溫度為614℃，高溫煙氣未經任何余熱回收措施，兌入冷風，從煙道中排掉。煙道溫度180℃以上，甚至在200℃~300℃之間，由于煙氣排量大，使能源白白損失。二段為快冷區，該區為冷軋薄板退火后的冷卻段。常用風機循環冷卻爐氣，使鋼板冷卻到熱鍍鋅溫度，即用風機把120℃左右的爐氣抽出，經水冷卻到40℃后，再回爐內，形成冷卻循環系統，冷卻水帶走大量的熱能。

1 連續退火爐余熱回收措施

為節約能源，降低生產成本，連續退火爐考慮實施余熱回收，在鋼鐵企業已有成功先例。(1)在排煙管道上安裝余熱回收裝置，如余熱鍋爐或換熱器，吸收煙道廢氣的余熱。加熱除鹽水，使之汽化，從而產生蒸汽。所產生的蒸汽可以并入全廠蒸汽管網，也可將蒸汽直接用于冷軋工序，如加熱酸軋乳化液、鍍鋅連退的脫脂劑。(2)可以在快冷區增加一套熱管換熱器，回收高溫熱水（蒸汽）熱力。熱管是一種高效熱傳導元件，熱管換熱器是一種高效率的余熱回收裝置，余熱回收效率可達50%~70%。其構造簡單、結構緊湊、安裝方便，使用壽命長。采用熱管換熱器回收高溫熱水（蒸汽）可供余熱鍋爐及清洗用水等。如供余熱鍋爐可提高余熱鍋爐效率。

加熱段爐氣空氣系數往往＜1，出爐高溫煙氣中含有CO、H2等可燃氣體，經煙道中兌入冷空氣使之燃燒，兌入冷空氣即可降低煙氣溫度，又可將兌入冷空氣改為預熱助燃空氣至350℃以上，以節約燃料，回收的廢熱能預熱空氣至100℃作為熱風干燥帶鋼以節約能源。

2 案例分析

2.1 案例一

某公司冷軋薄板鍍鋅連續退火爐煙道溫度280℃～300℃之間，過去白白排放，造成能源浪費。公司進行節能技術改造，將原連續退火爐管路切斷，在爐旁安裝一套換熱裝置。用煙氣余熱加熱盤管道中脫鹽水成蒸汽，蒸汽進入汽包，汽包壓力增至一定壓力后，通過管道并入公司蒸汽管網。該套余熱回收裝置主要設備有：補水泵、水箱、循環風機、汽包、閥門控制器、電氣控制系統等。該套裝置所產生的蒸汽，用于軋制和鍍鋅工藝。方案成熟，施工簡單可行。按項目可利用的連續退火爐煙道氣流量為60000Nm3/h,煙道氣進、出余熱回收裝置的溫度分別為300℃和162℃。

計算節能量為：

（1）每小時煙道氣帶出的熱量

式中：N-連續退火爐煙氣流量（Nm3/h）

ρ-煙氣密度（kg/Nm3）

C1-300℃時煙氣比熱容（kJ/kg℃）

C2-162℃時煙氣比熱容（kJ/kg℃）

t1-進裝置煙氣的溫度（℃）

t2-出裝置煙氣的溫度（℃）

(2)計算產蒸汽量

產生蒸汽壓力為0.7MPa，蒸汽焓值2763.29kJ/kg，水初始溫度為20℃，水焓值83.86kJ/kg，換熱器熱效率為90%，產生蒸汽量為：

12484155×0.9÷（2763.29-83.86）=4193kg/h,即每小時可產生蒸汽4.193t；

按年工作時間7200計算,可年產蒸汽30190t；

年節能量：12484155kJ/h×0.9÷29307kJ/kgce×7200h/1000=2760tce；

如果折算天然氣，可年節約天然氣2760tce÷12.143tce/萬Nm3=227.3×104Nm3

(3)經濟效益與減排效果

如天然氣價格按3.20元/Nm3計算,可年節約資金727萬元，項目總投資500萬元，回收期僅9個月。項目可年減排CO21490t,減排SO245.5t及NOX43t。

2.2 案例二

某公司冷軋薄板連續退火爐快冷區余熱回收，采用技術成熟的熱管熱水換熱器。用風機把120℃左右的爐氣抽出，經熱管換熱器吸收熱量，用水冷卻至40℃后，再回收進入爐內，形成冷卻循環系統，冷卻水可帶走大量熱能。依據鍍鋅連續退火爐的熱平衡測試報告結果，冷卻水每處理一噸冷軋薄板換熱器可吸收熱力為12.95×104kJ/t，如年產量30×104t冷軋薄板，用于電鍍鋅和冷軋商品卷可回收熱量為：

回收率按照60%計算，為1326tce×0.6=795.6tce

如折算天然氣795.6tce÷12.143tce/萬Nm3=65.52×104Nm3

如天然氣價格按3.20元/Nm3計算,可年節約資金209.7萬元，項目總投資50萬元，回收期僅3個月。項目可年減排CO2533t,減排SO213t及NOX12.4t。

3 結語

由此可見，冷軋薄板連續退火爐無論是加熱段還是快冷區，余熱均可采用實用成熟技術回收利用，并取得明顯節能減排效果。項目也完全可以利用合同能源管理方式這一節能管理新機制進行。生產企業可請合同能源管理公司進行設計施工，并以節能效益償還設備投資。

[1]企業節能量計算方法GB/T13234-2009.