三、冶金企業(yè)專用設(shè)備的節(jié)能監(jiān)測

冶金行業(yè)類別很多，其工藝流程、工藝設(shè)備、能源消耗也千差萬別，本書中將不一一敘述，現(xiàn)就對(duì)鋼鐵生產(chǎn)和銅鋁生產(chǎn)中幾典型設(shè)備的節(jié)能技術(shù)和節(jié)能監(jiān)測進(jìn)行說明。

(一)焦?fàn)t的節(jié)能監(jiān)測

1.焦?fàn)t的節(jié)能技術(shù)

干熄焦(CDQ)-在焦化過程中，如果不熄焦降低焦炭溫度，熱焦炭與空氣接觸會(huì)迅速消耗。焦炭溫度高，現(xiàn)有的皮帶送料方式難以使用。此外，焦炭在高爐內(nèi)除了作燃料外，還起還原性和骨架的作用，熱的焦炭強(qiáng)度不夠。

干熄焦是用CO2、惰性氣體等穿過紅焦層對(duì)焦炭進(jìn)行冷卻，焦炭冷卻到250℃以下，惰性氣體升溫至800℃左右，送到余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，具體工藝流程如圖4-15所示。炭化室推出的約1000℃的紅焦由推焦機(jī)推入焦罐中，焦罐車將其牽引到橫移裝置處，把裝有紅焦的焦罐橫移到提升井，提升吊車把其提升并運(yùn)送到干熄槽頂部，經(jīng)裝料裝置把紅焦裝入干熄槽中。紅焦在冷卻室內(nèi)與循環(huán)鼓風(fēng)鼓人的200℃惰性氣體進(jìn)行換熱，溫度降低到230t以下;由排料裝置排到皮帶運(yùn)輸機(jī)上運(yùn)至爐前焦庫。惰性氣體吸收了焦炭的顯熱溫度升到900～950℃，經(jīng)一次除塵后進(jìn)入余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，從鍋爐出來的惰性氣體又降至200℃左右，經(jīng)二次除塵降溫后，再次送入干熄焦槽中。余熱鍋爐產(chǎn)生中壓蒸汽，可并入蒸汽管網(wǎng)或送入發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

焦化生產(chǎn)中，出爐紅焦顯熱占焦?fàn)t能耗的35%～40%，采用干熄焦可回收約80%的紅焦顯熱。按照目前技術(shù)條件，平均每干熄1t焦，可回收450℃，3.9MPa的蒸汽0.45t以上;扣除干熄焦工藝的自身電耗，可凈發(fā)電20～30kWh/t焦，折合標(biāo)準(zhǔn)煤8～12kg/t。根據(jù)寶鋼的生產(chǎn)實(shí)際，CDQ可降低能耗50～60kg/t，國外某鋼鐵公司對(duì)其煉焦?fàn)t和CDQ得熱收支進(jìn)行分析，如圖4-16所示，可見，CDQ可回收煉焦能耗的49.4%。

日本某鋼鐵企業(yè)對(duì)其CDQ技術(shù)的節(jié)能效果進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表4-4所示。年節(jié)約電能850MWh/a，總的有效燃料節(jié)約量(換算為原油)4730kL/a。

濟(jì)鋼焦化廠現(xiàn)有焦?fàn)t4座，設(shè)計(jì)年產(chǎn)焦炭110萬t，其干熄焦裝置配備2臺(tái)35t/h的余熱鍋爐和1臺(tái)6100kW的背壓發(fā)電機(jī)組，全年可回收余熱蒸汽47萬t，發(fā)電3920萬kWh。在國家對(duì)節(jié)能環(huán)保要求越來越嚴(yán)格、能源價(jià)格越來越高、能源供應(yīng)越來越緊張的情況下，干熄焦所帶來的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、節(jié)能效果越發(fā)顯著。

2.焦?fàn)t的節(jié)能監(jiān)測

根據(jù)焦?fàn)t的工藝特點(diǎn)，焦?fàn)t的節(jié)能監(jiān)測項(xiàng)目為出爐煙氣溫度、出爐煙氣中O2含量、出爐煙氣中CO含量、焦餅中心溫度、爐體表面溫升和設(shè)備狀況。

(1)出爐煙氣溫度。出爐煙氣溫度是控制排煙物理熱損失的一個(gè)很重要的參數(shù)。焦?fàn)t出爐煙氣溫度的測定，應(yīng)選擇連續(xù)5個(gè)燃燒室(注意避開邊燃燒室)，在燃燒室兩側(cè)(即機(jī)側(cè)和焦側(cè))廢氣開閉器小煙道連接處插入測溫儀表(在節(jié)能監(jiān)測中以插入0～500℃的玻璃液體溫度計(jì)為宜)，下降氣流的煙氣溫度在交換前5min開始讀數(shù)。5個(gè)燃燒室兩側(cè)各測取3次，以其平均值作為監(jiān)測值。

(2)出爐煙氣中O2含量和CO含量。出爐煙氣中O2含量是控制排煙物理熱損失的另一個(gè)很重要的參數(shù)，CO含量則表示燃燒的化學(xué)不完全燃燒情況。這兩個(gè)參數(shù)的監(jiān)測是必要的。選取兩個(gè)燃燒室，取樣點(diǎn)設(shè)置在兩側(cè)小煙道連接管處，在交換前各取下降氣流煙氣樣一次，并立即進(jìn)行成分分析，成分分析儀器可使用燃燒效率測定儀或奧氏氣體分析器。

(3)焦餅中心溫度。焦餅中心溫度是影響結(jié)焦質(zhì)量的重要控制參數(shù)。在節(jié)能監(jiān)測中，焦餅中心溫度可抽測一個(gè)炭化室。

(4)爐體表面溫升。爐體表面溫升表示焦?fàn)t爐體的絕熱保溫情況。

由于焦?fàn)t爐體尺寸很大，在節(jié)能監(jiān)測中要測定全部表面的溫度工作量很大，也是沒有必要的。監(jiān)測時(shí)可選擇分別處于初、中、末結(jié)焦時(shí)間的3個(gè)炭化室及其燃燒室進(jìn)行抽測。每個(gè)炭化室和燃燒室按爐頂、爐墻(爐門)分別測定，爐頂按機(jī)側(cè)、中間、焦側(cè)測定3點(diǎn)(應(yīng)避開炭化室裝煤孔)，爐墻(爐門)按上、中、下測定3點(diǎn)。

(二)燒結(jié)機(jī)的節(jié)能監(jiān)測

1.燒結(jié)機(jī)的節(jié)能技術(shù)

(1)低溫余熱回收、爐渣顯熱回收等技術(shù)。燒結(jié)熱平衡計(jì)算表明，熱燒結(jié)礦的顯熱和廢氣帶走的顯熱約占總支出的60%。從節(jié)省能源，改善環(huán)境，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，應(yīng)盡可能回收利用。

當(dāng)燒結(jié)進(jìn)行到最后，煙氣溫度明顯上升，機(jī)尾風(fēng)箱排出的廢氣溫度可達(dá)300～400℃，含氧量可達(dá)18%～20%，這部分所含顯熱占總熱耗的20%左右。從燒結(jié)機(jī)尾部卸出的燒結(jié)餅溫度平均為500～800℃，其顯熱占總熱耗的3526～45%。熱燒結(jié)礦在冷卻過程中其顯熱變?yōu)槔鋮s廢氣顯熱，廢氣溫度隨冷卻方式和冷卻機(jī)部位的不同在100～450℃之間變化，其顯熱約占總熱耗的30%，相當(dāng)于(380～600)×103kj/t燒結(jié)礦的熱量由環(huán)冷機(jī)廢氣帶走。因此，環(huán)冷機(jī)廢氣和機(jī)尾風(fēng)箱廢氣是燒結(jié)余熱回收的重點(diǎn)。

(2)環(huán)冷機(jī)廢氣余熱鍋爐。高溫廢氣從環(huán)冷機(jī)上部的兩個(gè)排氣筒抽出經(jīng)重力除塵器進(jìn)入余熱鍋爐進(jìn)行換熱，鍋爐排出的150～200℃的廢氣由循環(huán)風(fēng)機(jī)送回環(huán)冷機(jī)風(fēng)箱連通管循環(huán)使用。系統(tǒng)中專設(shè)一臺(tái)常溫風(fēng)機(jī)，其作用是當(dāng)余熱回收設(shè)備運(yùn)行時(shí)補(bǔ)充系統(tǒng)漏風(fēng)。余熱回收設(shè)備不運(yùn)行而燒結(jié)生產(chǎn)仍在進(jìn)行時(shí)，可打開余熱回收區(qū)的排氣筒閥門，啟用該風(fēng)機(jī)，以保證環(huán)冷機(jī)的正常運(yùn)行并使它卸出冷燒結(jié)礦的溫度低于150℃，其工藝流程如圖4-17所示。

(3)燒結(jié)機(jī)廢氣余熱鎘爐。燒結(jié)主排煙氣從熱回收區(qū)抽出經(jīng)重力除塵處理，進(jìn)入余熱鍋爐進(jìn)行熱交換，鍋爐排出150～200℃的低溫?zé)煔庠俳?jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)返回?zé)Y(jié)機(jī)主排煙管。系統(tǒng)中沒有旁通管，當(dāng)最后一個(gè)風(fēng)箱由于漏風(fēng)而使溫度下降時(shí)，可將此風(fēng)箱的煙氣送回至前面合適的主排煙管道，以保證抽出的煙氣溫度在一個(gè)較高的水平上。當(dāng)最后一個(gè)風(fēng)箱溫度回升時(shí)，這部分煙氣還可繼續(xù)回收利用。此外，在熱回收區(qū)與非回收區(qū)之間不設(shè)隔板，用遠(yuǎn)程手動(dòng)操作調(diào)節(jié)煙氣量，從而保證穩(wěn)定操作不影響燒結(jié)生產(chǎn)，同時(shí)確保主電除塵器人口煙氣溫度在露點(diǎn)以上。某495mz燒結(jié)機(jī)主排廢氣回收利用裝置如圖4-18所示。

2.燒結(jié)機(jī)的節(jié)能監(jiān)測

(1)料層厚度。料層厚度對(duì)于提高產(chǎn)量、降低能耗有著重大的影響。冶金工業(yè)部在《燒結(jié)工序節(jié)約能源的規(guī)定》中提出了要實(shí)行厚料層燒結(jié)，要求各企業(yè)應(yīng)從強(qiáng)化造球、提高混合料溫度、蓋上布料等方面采取措施，為厚料層燒結(jié)創(chuàng)造條件。

在節(jié)能監(jiān)測的實(shí)施過程中，直接用量具插入料層測量厚度有一定困難，并容易造成誤差，監(jiān)測時(shí)可采用間接測定法，即在布料后測定料層頂面到臺(tái)車上沿的高度，以臺(tái)車總深度減去測定值作為料層厚度的監(jiān)測值。

(2)廢氣溫度。燒結(jié)機(jī)產(chǎn)生的廢氣量很大，其平均溫度為80～180℃，若從位于燒結(jié)機(jī)的起點(diǎn)至終點(diǎn)的主廢氣管道來看，廢氣溫度范圍為50～500℃。對(duì)于這部分廢氣的回收利用是燒結(jié)機(jī)的重要節(jié)能手段。

(3)燒結(jié)礦殘?zhí)己俊Y(jié)礦原料和燃料的配比一般在工藝上都是根據(jù)原料條件對(duì)燒結(jié)礦的要求確定的，在原料無大的波動(dòng)的情況下，這個(gè)配比一般是不變的。燒結(jié)料在燒結(jié)過程完成時(shí)應(yīng)完全燒透，所配焦沫或無煙煤同時(shí)也應(yīng)燒盡。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，燒結(jié)礦殘?zhí)己繎?yīng)達(dá)到某一特定的數(shù)值之下。這個(gè)指標(biāo)不僅控制了能源消耗，保證固體燃料最大程度利用，而且對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量有重大影響。如果燒結(jié)完成順利，燒結(jié)礦燒透，殘?zhí)己康停瑒t燒結(jié)礦強(qiáng)度高、質(zhì)量好、成品率高、產(chǎn)量也會(huì)相應(yīng)提高，返礦率降低，單位成品燒結(jié)礦能耗也相應(yīng)降低。

(4)點(diǎn)火煤氣消耗。燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火煤氣消耗也是影響燒結(jié)能耗的一個(gè)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，

冶金工業(yè)部《燒結(jié)工序節(jié)約能源的規(guī)定》提出，要經(jīng)常測定爐氣成分和壓力，不斷研究改進(jìn)點(diǎn)火工藝，研究爐型結(jié)構(gòu)，改進(jìn)燒嘴，降低點(diǎn)火燃耗，并規(guī)定具體指標(biāo)：50m2及其以上的燒結(jié)機(jī)，點(diǎn)火燃耗應(yīng)不大于125MJ，50m2以下的燒結(jié)機(jī)應(yīng)不大于210MJ。

測定點(diǎn)火煤氣消耗，要測定點(diǎn)火煤氣的流量、溫度、壓力，并取樣分析其成分、計(jì)算其低位發(fā)熱量。若現(xiàn)場有流量、壓力、溫度儀表，且在檢定周期內(nèi)，可以利用現(xiàn)場儀表。