刘伟
（宝钢工程技术集团有限公司上海201900）
摘要：探讨烟气余热回收设计的几个关键问题包括余热资源调研、余热资源分析、余热利用原则、余热利用方案、方案评价等在阔气余热回收设计中落实好上述关键问题烟气余热能得到更合理的有 效利用避免热能的贬值无效利用
引言
1余热资源调研
关键词：烟气：余热回收：设计：关键问题
doi: 103969 /j. issn. 1004 7948. 2014. 07. 010
“十二五”期间国家加大了余热再利用产业的政策扶持余热再利用产业及余热回收技术得以快速发展阶段.诸多企业由于利润率的降低都在努力寻求新的利润增长点，也逐步认识到余热回收利用的重要性，烟气余热回收项目得到了普遍的实施-
由于从事余热回收的设计人员及企业的管理、决策人员未能充分认识产生烟气余热的工艺设备的生产工艺、生产方法、原料条件、燃料条件以及工艺上的干变万化也未重视企业的总体设计、总体规划、能源分布、管网特征等，盲目实施余热回收热、余热有效利用率不高、影响工艺生产、回收的热 项目投产后造成不能足量回收本工序产生的余能贬值、回收的热能无用户利用、余热回收运行不稳定、季节性供需不平衡、回收资源得不偿失等缺陷甚至不能投产造成资源和能源的极大浪费.
笔者认为烟气余热回收设计应重点落实如下利用原则、余热利用方案、方案评价等. 关键问题即：余热资源调研、余热资源分析、余热
由于工业设备和系统千差万别工艺生产使用和种类亦各不相同从而给余热回收利用带来很多 条件等更是千变万化造成余热资源的数量、质量
困难.要想解决这些困难必须清楚了解其特性，一般应从如下方面进行调研.
1)热负荷的稳定性.
热负荷是否稳定是由工艺生产过程所决定有的生产是周期性的，有的生产是间断性的有的生产虽然连续稳定，但是提供的热量会随着生产的波动而波动.对于有波动性的、周期性的必须要调研清楚各种工况必要时进行热工测试，以充分掌握其规律.
2）烟气温度和流量
在了解余热资源时要注意其数量和分散程度有的余热资源尽管温度很高但比较分散、数量不大则没有回收利用价值：有的余热资源温度较低但是数量很大而且集中则有回收的价值
3）烟气成分
烟气成分主要包括气体组分和含尘量其成分决定了烟气是否有毒、对人体是否有害、比热、值、烟气露点等含尘成分可分析积灰特性及其结 灰指数.
4）场地条件及能源介质供应条件.
余热回收项目基本上为改造项目余热回收设备常受到场地条件的限制有的对前后工艺设备的联接有一定的要求有的要求排烟温度须保持在一的工艺设备、工艺方法、工艺流程、原料条件、燃料定的范围内有的必须留够检修及消防通道等，以及能源介质供应不能满足项目需要.这些问题与 项目常发生一定的矛盾必须认真研究、统筹解决.
2余热资源分析
烟气余热是指被考察体系排出的烟气可释放的高于环境温度的热量和低位发热量在进行烟气余热回收设计时，首先需要对系统的余热资源进行 仔细分析-由于技术条件、经济性以及余热利用条件的限制在进行余热资源分析时通常考虑如下因素
1)下限温度-
后工艺的要求、产出介质的特性、技术条件、余热利 在利用烟气余热时通常根据烟气的特性、前用的经济性等规定一个下限温度随着技术的进步，下限温度将逐步降低理论上讲，下限温度的最低值为环境温度.
2)余热的数量，
即能量守恒定律，可利用的余热数量取决于在相 在分析这一数量时涉及到热力学第一定律，互转化时能量的平衡即生产工艺设备和生产过程中的热量平衡.
3）余热的质量
余热的质量是一个比较复杂的问题涉及到热力学第二定律和網的概念.热力学第二定律指出 了余热回收过程进行的方向、条件，網表达了余热转化过程中热能的可用性和余热回收的可能性，以及余热在数量上与质量上的关系.
4）余热回收的方式.
余热资源将其热量传递给被加热的物体或工外还离不开必要的设备和一定的媒介物质.根据 质时除了遵循热力学第一定律和热力学第二定律热力学观点，余热利用的方式可分为3种基本方式即：余热的焙利用即与余热回收量有关而与其温度水平无关的热利用：余热的網利用，即回收余热的可用能将其转化为有用的动力：余热的全利用（燃利用和拥利用的组合），烟气余热利用方式 如表1所示.
表1烟气余热利用方式
燃利用 娟利用 全利用热泵 空气预热 蔡汽发电生产蒸汽、热水 直接热注入 有机工质发电 燃气轮机 吸收式制冷 热电联产
3余热利用原则及方案
在烟气余热回收设计中，一般采取“根据用户用、逐级回收、温度对口、梯级利用“的原则，避免 需求、先自身使用、后对外供能、高温高用、低温低造成焗损失以及热贬值，首先考虑降低生产工艺的主要载能体的单耗及其载能量其次考虑降低辅助载能体的单耗和载能量然后再考虑回收利用排放的烟气余热.如热轧加热炉余热利用应先考度、汽化冷却装置、在烟道内设置空气预热器等再 虑控制燃料空气过量系数、合理降低钢坯出炉温考虑设置烟气余热锅炉等.
烟气余热回收设计方案是项目成败的关键设计方案须根据余热资源调研、余热资源分析及用户需求来确定，确定设计方案一般应注意如下因素.
1)不影响工艺生产.
烟气余热一般来源于工业炉窑等其对燃料或助燃空气、炉压等均有一定的要求在设计时必须采取措施保证工艺生产的相关参数不受余热回收装置的影响特别是余热回收装置切入或切出系统时如：增设旁通烟道、风机变频调节、增设烟道调节闯等，
2）余热回收产品参数对口
余热回收产品参数在考虑用户需求基础上须与全厂管网或用能设备的参数对口并考虑输送时的压力损失、温度损失、流量波动等参数不对口，可能就会造成所回收的能量得不到最有效的利用或利用效率降低，例如用于余热发电设备的烟气 余热回收当回收利用过程中产生的蒸汽温度偏低时，常用的解决办法是锅炉降压运行，或在蒸汽管道上安装减压装置，以保证蒸汽的相对过热度余热的利用效率明显降低.
3）烟气流速.
选择烟气流速应考虑介质特性、设备条件、运行费用、投资等对于含尘烟气还须考虑积灰和烟道磨损《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规25m/s.含尘量较少的可取下限值，含尘量较多的
程》中关于烟风管道的推荐设计流速为15-取上限值-
4)余热发电系统的保安蒸汽.
余热回收系统的短期波动或不稳定常常会影响余热发电系统汽轮机的正常运行汽轮发电系统须停机、再启动，汽轮机启动过程中，各部件的温差、热应力、热变形大并须经过启动准备、冲转、升 速至额定转速、发电机并网和汽轮机带负荷几个阶段频启停必将浪费大量的人力，并降低余热回收的效益.增设保安用蒸汽可避免上述的状况发生在余热回收系统不稳定时，可保持汽轮发电机组稳定运行效益最大化故设计中应根据系统配置情况考虑是否增设保安蒸汽系统
率、单位产品能耗3个指标的评价结果是一致的，只是在不同热工设备或不同工况下缺乏可比性才造成评价结果的不一致.只有余热回收利用环节完善性和用能系统合理性的统一判据，节能方 所在的工序产品能耗的改变量才是评价热工设备案评价应按折算为单位产品能耗方法进行.
5工程实践
宝钢工程技术集团有限公司EPC某钢厂加热炉余热回收项目实施时充分重视了上述几个关键 问题烟气成分主要为天然气燃烧后的产物烟气含尘量较少工况相对稳定随轧钢加热炉轧制的钢种不同而波动烟气温度330-380℃烟气流量5.5万-9.5万m²/h根据烟气特性、用户需求及考虑全厂蒸汽管网的匹配性设置1套余热锅炉生 产1.8MPa、300C的过热蒸汽烟气流速取15m/s，为了不影响加热炉工艺生产在余热锅炉系统增设旁通烟道、风机变频调节、增设烟道调节阀等控制加热炉炉压在其允许的范围内.
4方案评价
促进企业在烟气余热回收方面进行投资的原因是由此所带来的节能效益及余热资源的利用率.在烟气余热回收设计中，需要对节能方案进行评 价-
目前，节能方案评价的方法主要有热效率、爆效率、能级平衡分析法、单位产品能耗等，能级平衡分析法可从数量和质量2个方面来评价能量利用过程只是评价能量利用合理性的质量指标. 有学者认为：就能源转化设备而言，热效率、網效
余热锅炉基本技术参数如表2所示.
表2余热锅炉基本技术参数
烟气梦数 余热锅炉蒸汽参数项目 温度/℃烟气量/×10m²-1 压力/MPs 温度/C 流量/h- 排烟温度/C 给水温度/工况范围330-380 5.5 9.5 1. 8 ±0.1 02-082 4.2 -10.6 140 170 20 40
余热锅炉投产后蒸汽平均产量约6.8t/h作业时间7200h，年经济效益约580万元，年节能量折标煤约6300t系统运行稳定不影响工艺生产.
参考文献
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6结论
在烟气余热回收设计中充分认识到烟气余热回收利用的复杂性、多变性，以及工艺设备的生产工艺、生产方法、原料条件、燃料条件以及工艺上的 千变万化重视企业的总体设计、总体规划、能源分布、管网特征等.对上述几个关键问题认真分析、逐步落实、统筹解决烟气余热可以得到更合理的有效利用避免热能的贬值和无效利用.
作者简介：刘伟（1980-）男河南项城人硕士，工程师，从事热能动力工程-余热回收利用工程设计及项目管理工 作.
收稿日期:2014 04 - 18;修回日期:2014 05 13
