热轧冷床余热回收利用

热轧冷床余热回收利用

邓子超,高一静,杨博

陕西龙门钢铁有限责任公司  陕西 韩城 715400

摘要：随着我国城市化进程的快速发展，目前冶金企业能耗较大，节能降本潜力巨大，许多热轧生产线的冷床余热未被有效开发利用。冷床是冶金工业生产中重要的冷却设备，在现有装置中，热量直接散失在大气中，造成能源浪费。采用热管技术对轧钢冷床余热进行回收和利用，不但可以创造可观的经济效益，同时可以减少环境污染，具有一定的节能意义。

关键词：热轧；冷床余热；回收利用

1 引言

冷床是冶金工业生产中重要的冷却设备，在冷床上，随着轧件温度的降低，大量的热能

逐渐散失掉，明显造成大量的能源浪费。轧钢冷床余热回收是节约能源和提高能源利用率的

重要途径。采用一定的余热回收技术对轧钢冷床余热进行回收和利用，不但可以创造可观的

经济效益，同时可以减少环境污染，具有一定的节能意义。

2 背景技术

某钢75万吨/年棒材生产线共有轧机18架，粗、中、精轧机各6架，开轧温度控制在1000℃左右，倍尺材温度在900℃左右。轧制过程中，高温轧件使轧机冷却水以及除鳞除尘、穿水冷却等工序使用的大量冷却水蒸发产生大量水蒸汽，而北方冬季寒冷，生产现场轧机区域温度在0℃以下，由于环境温度低，产生的大量水蒸汽不能及时扩散、排出，使整个轧机区笼罩在雾气中，能见度只有2-3米，且雾气在房顶处冷凝成水，从屋顶滴落到地面结冰，给生产操作、人身和设备的安全带来极大隐患。而冬季冷床区域静态温度可达到500℃，若将冷床区热能输送到轧机区，使厂房空气达到热平衡，提高轧机区温度、消除雾气，实现能源循环利用。

3 汽化控制系统优化

3.1主要改造内容

烟气余热回收系统由汽包、循环泵组及蒸发器组成。汽包利用原加热炉汽化冷却系统汽包。原有循环泵能力不够，全部更换。系统现场远程I/O柜新增模拟量输入模块，接入蒸发器循环回路流量信号、汽化系统调节阀输出信号及循环泵出口电动阀开关信号。由于现场仪表设备运行已经很多年，汽化系统调节阀老化、调节能力及响应速度均很差，无法实现自动控制。此次改造更换调节阀包括：循环水泵出口电动阀、汽包补水调节阀、汽包主蒸汽调节阀、汽包放散阀、除氧器压力调节阀、除氧器温度调节阀及除氧器补水调节阀。所有调节阀要求先按工艺操作参数由厂家重新计算流通能力，再确定最终管径，选用先进可靠的进口品牌；更换流量、压力检测点引压管（带保温）；更换变送器保温箱；增加除氧器、汽包现场液位检测系统。

3.2控制系统

余热系统采用全自动控制模式，减少人为操作失误。主要的控制内容包括加热炉炉压控制和余热系统汽水控制。加热炉炉压通过风机电机的频率变化进行控制，加热炉炉压升高时风机电机频率增加，反之风机电机频率降低，通过风机变频来满足加热炉炉压的波动范围，使加热炉炉压控制在正常范围内，不影响加热炉的生产。汽水系统的自动控制主要包括汽包、除氧器的液位和并网压力的自动控制以及各种报警、紧急停炉等内容，使余热系统随热轧工艺的变化平稳运行。

3.3汽包压力控制

为了保证汽包蒸汽系统的稳定，对汽包蒸汽回路采用双阀控制策略。主蒸汽管线以汽包压力值作为被控参数，通过调整主蒸汽阀开度大小，达到调节汽包压力的目的。当主蒸汽开度达到90%以上仍无法控制汽包压力或者汽包压力达到1.2MPa时，蒸汽放散阀联锁慢慢打开，对空放散。

3.4除氧器压力和温度控制

除氧器压力采用单回路控制，以除氧器蒸汽阀调节为主，优化PID参数保证除氧器压力控制在20kPa。除氧器温度采用单回路控制，以除氧器温度调节阀为主调节，保证水温104℃达到最佳的除氧器效果。

3.5除氧器液位控制

除氧器液位以除氧器补水阀为主调节，引入汽包补水量前馈控制，当汽包补水量增加时，除氧器补水量跟随增加，当汽包补水量减少时，除氧器补水量跟随减少，始终保证除氧器水位维持在中心液位+150mm。

4 轧钢冷床余热回收方式

以钢管冷床为例，提出热管技术在轧钢冷床余热回收方面的应用。经减径以后的钢管温度一般为700℃～1000℃，此时在这样高的管温下很难进行冷精整。因此，钢管必须在冷床上冷却到50℃～100℃后方可进入其他精整工序。在钢管生产车间，一般均采用冷床对钢管进行自然冷却。长期以来，钢管冷却时释放的热量没有得到充分利用，造成了能源浪费。因此，在冷床上引用热管技术既节约能源又不影响冷床使用，同时还可以提高冷床的冷却能力。如何采用合适的技术措施，回收这些余热是合理利用能源和节约能源的重要途径，也是在节能环保的理念下对冷床设备的一个重大突破。按照热管(换热器)的安装位置，现提出以下两种冷床余热回收的方案:

1)在冷床下方安装热管将热管在冷床长度方向的布置划分为三个区间:1000℃～500℃高温区;500℃～300℃中温区;300℃～100℃低温区。这样可以针对不同的温度区间，在冷床余热回收过程中更有效的发挥热管的作用。

2)在冷床上方安装热管换热器

热管换热器以一定高度悬在冷床之上(钢管上方)，热管换热器可以选择平板型。利用回收的热量，可以生产采暖热水，用于装置的采暖、伴热等。另外，收集的热量也可以预热空气，应用热管技术将冷空气预热后，为加热炉提供燃烧所需空气，减少燃料的消耗。

5 应用效果

余热系统产生的效益：某钢铁厂低压蒸汽单价为156元/t；扣除本系统用电量和锅炉给水量价格，折算后为130元/t；运行27个月实际产生的效益为：427143.35×130=5552.8万元。相对于加热炉的节能效益：根据加热炉生产需求，每年每台加热炉轧钢产量约110万t，余热锅炉节约的能耗相当于热轧1t钢能耗降低5.94kg标准煤，经济效益显著。余热回收利用具有良好的经济效益，既节约了能源，也保护了环境，为我国早日实现碳达峰碳中和作出了积极有效的贡献。

6 结语

余热回收系统正常运行后加热炉炉压控制稳定，不影响加热炉的生产。该余热系统自动化程度高，系统自动运行，减少人为操作失误和人为操作的工作量。节能效果显著，大大降低t钢能耗，提高市场竞争力，为类似加热炉的节能改造提供了很好的应用实例。一方面节约了能源，保护了环境，为节能减排做出积极有效的贡献；另一方面节约低压蒸汽，降低电煤消耗，减少二氧化碳和二氧化硫的排放，也降低了脱硫费用及环保成本。

参考文献

[1] 祝亚峰，喻晓炜，张爱芳，付念先，转炉余热发电技术在钢铁企业的典型应用[J].第33卷2014年第8期40-42.

[2] 张群力，张秋月，曹明凯，等.燃气锅炉烟气余热回收利用技术研究［J］.建筑科学，2016(6):133－141.

[3] 郭乃理，杨春生，肖鹏，等.工业低温烟气废热回收与梯级利用技术的研究与应用［J］.过程工程学报，2017，17(5):1091－1096.

[4] 季明明，冯善奔，石虎珍.热管技术应用在轧钢冷床余热回收上浅谈[J],冶金设备,2013 （2）：126-127.

[5] 余蔚茗.钢铁工业冷床余热利用潜力分析[J],绿色科技,2013,7（7）：300-302.