摘要：在北方钢铁企业中解冻库是必不可少的重要设备，山钢集团银山型钢炼铁厂解冻库，使用烟气炉燃烧产生的热烟气与混风室吸入的冷风给结冰的火车皮解冻，解冻后的废烟气从解冻室烟囱排出，由于废烟气温度显著高于冷风温度，从节约能源角度考虑，我们实施了解冻库废烟气余热的再利用技术改造，改造后解冻库消耗的煤气量大幅度减少，取得较好的应用效果。
关键词：解冻库；废烟气；余热；冷风；煤气
1 引言
钢铁企业用解冻库是以给冬季结冰的火车皮解冻为目的的火车库，其工艺流程图如图1所示，高炉（焦炉）煤气与助燃空气在烟气发生炉内燃烧，燃烧产生的热烟气在混风室与吸入的冷空气充分混合到设定的温度，再经过引风机和热风管道送入解冻室内火车两侧的热风喷吹管道，热风从喷吹管道上的喷嘴喷出，依靠强制对流方式解冻矿粉、原煤等物料，热烟气加热火车皮后从解冻库两端的排烟囱排出，烟气发生炉燃烧的高炉煤气是解冻库运行消耗的主要动力能源，通常一座解冻库设置2座解冻室，增大解冻能力的同时也方便火车的运行调度。山钢集团银山型钢炼铁厂为冬季原料受卸配备了一座解冻库，自2006年10月开始运行，主要在冬季对矿粉、原煤等物料进行解冻。解冻库设有2个解冻室，配2座烟气发生炉和4台引风机。
2 存在问题及改造可行性研究
1.1存在问题
解冻库解冻时为了保护火车皮上的轴承、密封件等设备，对鼓风温度做了限制，解冻库操作规程限定，风机出口烟气温度不得大于230℃，库内温度不得大于100℃。正常生产状态，风机出口温度控制在170——180℃，烟囱排气温度90℃。解冻季节室外温度通常低于0℃，而解冻库一边吸入低温冷风一边排出高温烟气的运行模式显然是不合理的，不符合节能环保的要求，因此需要进行工艺技术改造，对废烟气的余热再加以利用。
1.2改造可行性研究
为了确定改造具备经济效益值得投资，需要对废烟气余热再利用的潜在价值进行核算。按照常规运行模式下鼓风温度180℃，排气温度按照90℃，高炉煤气燃烧热值3350KJ/Nm3计算。我厂区冬季平均气温按照0℃，利用热平衡方程对节能潜力进行验算如下：
空气常压下的比热容Cp基本随温度成线性变化
Cp≈1007+3.74T J/Kg.k 其中T为空气温度（摄氏度）
把质量为m的空气从T1预热到T2需要吸收热量
Q=[1007+3.74*（T1+T2）/2]*（T2-T1）
一公斤的0℃冷空气加热到180℃吸收热量Q1
Q1=[1007+3.74*（180+0）/2]*（180-0）=241848（KJ）
一公斤的90℃冷空气加热到180℃吸收热量Q2
Q2=[1007+3.74*（180+90）/2]*（180-90）=136071（KJ）
以兑冷空气消耗的总热量为100%，则采用循环供风可节约热量
Q’=（1-Q2/Q1）*100% =43.7%
以一个作业季解冻作业时间3个半月100天，解冻库作业率75%，2台烟气炉煤气总流量2*10000Nm3/h计算，一个作业季解冻库可节约高炉煤气热值
Q=100*24*75%*2*10000*43.7%*3350 =52702GJ
每GJ热值结算价27元，一个解冻季总计节约费用142.3万元，经济效益十分可观，而增加废烟气回收的投资估算在150万元，因此解冻库余热利用项目是可行的。
3 工艺优化方案及实施方法
3.1 工艺优化方案
为充分利用废烟气的余热资源，从解冻室顶部引一路回风管道，把废烟气重新引入风机前的混风室，同时取消冷风吸入管路和解冻室外排烟囱，使热风及废烟气形成闭路循环，从而循环利用废烟气的余热，达到节能降耗的目的，具体工艺流程图如图2所示。
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3.2实施方法
在库内火车两侧新设4个φ900mm回风支管从解冻室底部喷吹管上向上引至库顶外，与安装于库顶外的φ1400mm分支主管道相连接，分支主管上安装一台DN1400轻型电动蝶阀，分支主管汇合到回风主管道上并引入混风室。东侧回风主管道一段沿着解冻库房顶东西进行布置，其余南北方向布置。这样来自解冻库东端的1根回风主管道与东侧燃烧炉的混风室相连接。而来自解冻库西端的1根回风主管道与西侧燃烧炉的混风室相连接。考虑到热胀冷缩，东侧回风主管道上设有1个膨胀节，具体如图3所示。
3.3运行方法
解冻库实际运行时2个解冻室存在间歇工作情况，当一个解冻室停用时要及时关闭该解冻室对应分支管道上的阀门，同时关停对应的风机、烟气炉，从而避免吸入冷风及节约煤气、电力。
4 改造后实际使用效果
2016年10月份改造完成后，经过一个解冻季的运行使用，2座烟气炉高炉煤气消耗量比原消耗量减少1327万立方，价值120万元，节能效率37%，基本达到预期的设计效果，节约设备运行费用的同时减少了大量二氧化碳的排放，具备较好的推广应用价值。
5 结语
从实际改造运行过程分析，解冻库废烟气余热利用改造实施难度低，投资少见效快，在节约设备运行费用的同时减少了大量二氧化碳的排放，具备较好的推广应用价值，值得进一步推广应用。
论文作者:孙延龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/6
标签：烟气论文; 余热论文; 温度论文; 煤气论文; 高炉论文; 冷风论文; 火车论文; 《电力设备》2017年第18期论文;