摘要对1号高炉热风炉余热回收系统的流程、工作原理、运行中存在的问题及改造的必要性进行了阐述，并对系统改造过程、改造后的实际运行情况进行了总结，系统改造达到了提高热风炉热效率、降低高炉纯水及焦炉煤气消耗的目的。

关键词热风炉余热回收节能

1  引言

    在高炉炼铁工序中，热风炉是一个耗能较多的环节，尤其在高风温的情况下，大量的燃烧废气(通常烟道总管中的温度在220～290℃)带走了可观的显热。为此，利用废气的余热对煤气和助燃空气预热，减少煤气量消耗量，特别是减少高热值焦炉煤气的消耗量越来越受到人们的重视。宝钢1号高炉采用热媒式余热回收装置对废气热量进行回收，该装置近年来运行状况不好，经常发生烟气换热器和煤气换热器漏水现象；处理烟气换热器漏水时，由于烟气换热器无出口截止阀，打开换热器箱体时空气的吸人会造成制粉系统含氧量上升，给系统正常运行带来安全隐患；在煤气换热器漏水时，只能停用并等到定修处理，影响到热风炉的烧炉并增加焦炉煤气使用量。鉴于余热回收装置的运行状况，于2004年7～9月份对其进行了改造，以期降低热风炉烧炉时煤气消耗及回收系统的纯水消耗，最终达到降低炼铁成本的目的。

2  余热回收系统现状

2．1  余热回收系统工艺

    宝钢1号高炉在1985年9月15日建成投产时，热风炉并没有采用余热回收装置，也没有预留位置。此后，为缓解宝钢焦炉煤气长期严重短缺的矛盾，决定安装余热回收装置，充分利用热风炉烧炉后烟气带走的热量，降低热风炉烧炉时消耗的焦炉煤气量。由于受现场位置限制，最后选择了水热媒式余热回收装置，该装置于1990年完成施工和热负荷调试，11月23日投入运行。该热媒式余热回收器主要由烟气、空气、煤气三个换热系统，纯水热媒压送系统，电气、仪表、管道和阀门等组成，工艺流程如图1所示。系统运行时，以循环泵提供循环动力，使热媒纯水在水管和3台换热器组成的密闭循环系统中运行，热媒纯水在烟气换热器中吸收废气热量后(废气温度由290℃左右降至170℃左右)通过管道分别进入空气换热器和煤气换热器，把助燃空气从常温加热到出气温度145 ℃左右，高炉煤气从42℃左右加热到145℃左右。通过加热热风炉烧炉用的高炉煤气和助燃空气，达到提高风温和降低焦炉煤气使用量的目的。   

2．2  系统运行现状   

    1号高炉余热回收装置使用至今已是第二代，在1996～1997年的高炉大修前，换热器内部管道材质为一般的锅炉钢，实际使用效果良好，到高炉大修余热回收停用时，也没有发生过换热器漏水现象。高炉大修时，对该余热回收装置进行了部分更换，主要将换热器内部材质由锅炉钢改成考登钢。   

    1号高炉余热回收装置近几年来的运行状况逐渐变差，经常发生换热器漏水现象。当煤气换热器漏水时，正常生产过程无法解决，只能待定修处理，这种状况造成热风炉烧炉过程煤气量增加。另外，换热器中的水分进入热风炉后，对热风炉砖衬有不利影响。处理烟气换热器漏水时，箱体打开会使供制粉废气中含氧量大幅上升，给制粉系统带来安全隐患。进入2004年后，余热回收状况变得更糟糕，换热器漏水更加频繁，系统漏水的部位也不仅仅在水管的连接焊缝处，而是发展到换热器管子的本体及供水总管上，而且烟气换热器的箱体也已破损。煤气换热器除了在2月20日～3月11日进行利用外，其余都处于停用状态。在6月3日l号高炉定修时，曾对余热回收装置进行了全面捉漏，但到6月14日发现烟气换热器漏水，6月15日又出现煤气换热器大量漏水，于是再次在6月16日停机处理烟气换热器漏水，但无法处理煤气换热器漏水，只能将煤气换热器进出水阀关闭进行半回收。

  1号高炉大修后，余热回收系统中的定压泵采用的是马达与泵一体的单节形式，使用过程中存在压力不易建立，泵与马达连接部经常泄漏导致停泵故障；另外，目前使用的循环泵规格不相同，每次换泵都需连同法兰一起换掉，给检修工作带来较大困难，而且泵的进出口阀门密封性不好，阀门关不严，每次换泵，必须停系统后方可进行，这些都降低了系统运行效率。近年来，余热回收系统实际运行状态表明，该系统已到了不得不进行改造的地步。

3系统改造情况

3．1系统改造前期工作

  为了解空气换热器、烟气换热器截止阀的泄漏情况，在5月27日高炉计划定修前，打开空气换热器旁通阀，关闭前后截止阀，然后打开换热器人孔进人后，没有发现有明显的泄漏，从助燃风机阻尼挡板开度变化来看(开人孔前后，开度从31．5⁰变至32⁰)，也说明了这一点。同样，对烟气换热器的泄漏情况进行了调查，发现换热器截止阀关闭后的泄漏量，不会造成制粉系统含氧量大幅上升而影响系统安全。为此，决定在5月27日高炉定修时，仅在煤气换热器的进出截止阀处安装盲板，定修过后系统仍进行半回收，待正式施工日再停止半回收。

3．2系统改造过程

    1号高炉在5月27日定修时，首先，在烟气换热器的出口处新安装了直径为Ø5．5 m蝶阀；同时，在煤气换热器的前后截止阀靠换热器侧封盲板，将煤气换热器的水管道封盲板。此次定修后，继续利用烟气换热器和空气换热器进行半回收，考虑到废气热量太多，将烟气换热器的旁通阀关到30⁰左右。到7月13日07：30，停止余热回收系统的运转，之后进行管道排水、从内部对烟气换热器和空气换热器前后截止阀泄漏点堵塞以及相关设备的拆除作业。

    余热回收系统改造工事于9月2日全部结束，9月3～5日进行电气调试和系统试压，9月6～9日系统进行煮炉和药物预膜，到9月13日，系统具备投运条件。从9月14日开始，投入烟气换热器和空气换热器，系统进入半回收状态。9月28日在1号高炉37次定修期间，拆除煤气换热器处的盲板，并在29日高炉送风后，关闭煤气换热器的旁通阀，打开相应的进出口阀，投入煤气换热器，系统进入全回收状态，至此余热回收系统改造全部结束。

    此次系统改造，还将原先的定压泵换成压力易建立的卧式多级离心泵，并将已无法使用的加药泵更换成故障率较低的新型加药泵。

3．3  系统改造后效果

    (1)降低焦炉煤气使用量。1号高炉余热回收系统改造投入后，系统运行正常，烟气换热器出口温度明显下降，助燃空气及煤气换热器出口温度较高并且相对稳定，图2、3分别为1号高炉余热回收系统改造前后各主要出口温度及焦炉煤气消耗情况。

    从图2可以看出，余热回收系统改造前，助燃空气出口温度、煤气出口温度基本维持在110 ℃和95℃左右水平，系统改造后，助燃空气和煤气出口温度大幅上升，平均温度可达到130℃以上，烟气出口温度也从改造前的175℃降至160℃左右，换热器的热效率大大提高。由于助燃空气及高炉煤气温度的提高，烧炉用的焦炉煤气可相应降低；从图3大致可以看出，在余热回收停用时COG的吨铁使用量在32．0m3／t左右，半回收时COG的吨铁使用量在27．0 m3／t，改造后全回收时COG使用量降至22．0m3／t左右水平，说明系统改造后，在保证送风温度基本不变的情况下，热风炉烧炉用的焦炉煤气量明显下降。

    (2)减少纯水的补水量。系统改造前，漏水较严重，平均40min就要补一次水，月平均耗纯水量在1600m³；系统改造后，漏水明显减少，余热回收系统的纯水箱补水时间明显延长，改造后平均6 h补一次水，月平均耗纯水量降至900m³。系统改造前后纯水消耗情况如图4所示。

4结语

（1）1号高炉余热回收系统改选前，烟气换热器及煤气换热器故障频繁，经常发生管道漏水现象，影响到系统的正常运行和造成炼铁成本上升，系统已到了非改造不可的地步。

（2）系统改造投入后运行稳定，与改造前相比，烟气换热器出口温度明显下降，空气及煤气换热器出口温度上升明显，达到135℃左右，热风炉烧炉所使用的焦炉煤气量和纯水补水量明显降低，取得明显的经济效益。

（3）此次余热回收系统成功改造的实例说明，高炉在生产和运行过程中，如出现某些大节能设备长时间运行率低下、节能效果不明显的情况，只要有可能，就需及时处理或进行改造，这样对高炉长期节能降耗和降低吨铁成本是有益的。