三、冶金企業專用設備的節能監測

冶金行業類別很多，其工藝流程、工藝設備、能源消耗也千差萬別，本書中將不一一敘述，現就對鋼鐵生產和銅鋁生產中幾典型設備的節能技術和節能監測進行說明。

(一)焦爐的節能監測

1.焦爐的節能技術

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迅速消耗。焦炭溫度高，現有的皮帶送料方式難以使用。此外，焦炭在高爐內除了作燃料外，還起還原性和骨架的作用，熱的焦炭強度不夠。

干熄焦是用CO2、惰性氣體等穿過紅焦層對焦炭進行冷卻，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送到干熄槽頂部，經裝料裝置把紅焦裝入干熄槽中。紅焦在冷卻室內與循環鼓風鼓人的200℃惰性氣體進行換熱，溫度降低到230t以下;由排料裝置排到皮帶運輸機上運至爐前焦庫。惰性氣體吸收了焦炭的顯熱溫度升到900～950℃，經一次除塵后進入余熱鍋爐產生蒸汽，從鍋爐出來的惰性氣體又降至200℃左右，經二次除塵降溫后，再次送入干熄焦槽中。余熱鍋爐產生中壓蒸汽，可并入蒸汽管網或送入發電機組發電。

焦化生產中，出爐紅焦顯熱占焦爐能耗的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，可凈發電20～30kWh/t焦，折合標準煤8～12kg/t。根據寶鋼的生產實際，CDQ可降低能耗50～60kg/t，國外某鋼鐵公司對其煉焦爐和CDQ得熱收支進行分析，如圖4-16所示，可見，CDQ可回收煉焦能耗的49.4%。

日本某鋼鐵企業對其CDQ技術的節能效果進行計算，計算結果如表4-4所示。年節約電能850MWh/a，總的有效燃料節約量(換算為原油)4730kL/a。

濟鋼焦化廠現有焦爐4座，設計年產焦炭110萬t，其干熄焦裝置配備2臺35t/h的余熱鍋爐和1臺6100kW的背壓發電機組，全年可回收余熱蒸汽47萬t，發電3920萬kWh。在國家對節能環保要求越來越嚴格、能源價格越來越高、能源供應越來越緊張的情況下，干熄焦所帶來的經濟效益、環境效益、節能效果越發顯著。

2.焦爐的節能監測

根據焦爐的工藝特點，焦爐的節能監測項目為出爐煙氣溫度、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很重要的參數。焦爐出爐煙氣溫度的測定，應選擇連續5個燃燒室(注意避開邊燃燒室)，在燃燒室兩側(即機側和焦側)廢氣開閉器小煙道連接處插入測溫儀表(在節能監測中以插入0～500℃的玻璃液體溫度計為宜)，下降氣流的煙氣溫度在交換前5min開始讀數。5個燃燒室兩側各測取3次，以其平均值作為監測值。

(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很重要的參數，CO含量則表示燃燒的化學不完全燃燒情況。這兩個參數的監測是必要的。選取兩個燃燒室，取樣點設置在兩側小煙道連接管處，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焦質量的重要控制參數。在節能監測中，焦餅中心溫度可抽測一個炭化室。

(4)爐體表面溫升。爐體表面溫升表示焦爐爐體的絕熱保溫情況。

由于焦爐爐體尺寸很大，在節能監測中要測定全部表面的溫度工作量很大，也是沒有必要的。監測時可選擇分別處于初、中、末結焦時間的3個炭化室及其燃燒室進行抽測。每個炭化室和燃燒室按爐頂、爐墻(爐門)分別測定，爐頂按機側、中間、焦側測定3點(應避開炭化室裝煤孔)，爐墻(爐門)按上、中、下測定3點。

(二)燒結機的節能監測

1.燒結機的節能技術

(1)低溫余熱回收、爐渣顯熱回收等技術。燒結熱平衡計算表明，熱燒結礦的顯熱和廢氣帶走的顯熱約占總支出的60%。從節省能源，改善環境，提高企業經濟效益出發，應盡可能回收利用。

當燒結進行到最后，煙氣溫度明顯上升，機尾風箱排出的廢氣溫度可達300～400℃，含氧量可達18%～20%，這部分所含顯熱占總熱耗的20%左右。從燒結機尾部卸出的燒結餅溫度平均為500～800℃，其顯熱占總熱耗的3526～45%。熱燒結礦在冷卻過程中其顯熱變為冷卻廢氣顯熱，廢氣溫度隨冷卻方式和冷卻機部位的不同在100～450℃之間變化，其顯熱約占總熱耗的30%，相當于(380～600)×103kj/t燒結礦的熱量由環冷機廢氣帶走。因此，環冷機廢氣和機尾風箱廢氣是燒結余熱回收的重點。

(2)環冷機廢氣余熱鍋爐。高溫廢氣從環冷機上部的兩個排氣筒抽出經重力除塵器進入余熱鍋爐進行換熱，鍋爐排出的150～200℃的廢氣由循環風機送回環冷機風箱連通管循環使用。系統中專設一臺常溫風機，其作用是當余熱回收設備運行時補充系統漏風。余熱回收設備不運行而燒結生產仍在進行時，可打開余熱回收區的排氣筒閥門，啟用該風機，以保證環冷機的正常運行并使它卸出冷燒結礦的溫度低于150℃，其工藝流程如圖4-17所示。

(3)燒結機廢氣余熱鎘爐。燒結主排煙氣從熱回收區抽出經重力除塵處理，進入余熱鍋爐進行熱交換，鍋爐排出150～200℃的低溫煙氣再經循環風機返回燒結機主排煙管。系統中沒有旁通管，當最后一個風箱由于漏風而使溫度下降時，可將此風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較高的水平上。當最后一個風箱溫度回升時，這部分煙氣還可繼續回收利用。此外，在熱回收區與非回收區之間不設隔板，用遠程手動操作調節煙氣量，從而保證穩定操作不影響燒結生產，同時確保主電除塵器人口煙氣溫度在露點以上。某495mz燒結機主排廢氣回收利用裝置如圖4-18所示。

2.燒結機的節能監測

(1)料層厚度。料層厚度對于提高產量、降低能耗有著重大的影響。冶金工業部在《燒結工序節約能源的規定》中提出了要實行厚料層燒結，要求各企業應從強化造球、提高混合料溫度、蓋上布料等方面采取措施，為厚料層燒結創造條件。

在節能監測的實施過程中，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，監測時可采用間接測定法，即在布料后測定料層頂面到臺車上沿的高度，以臺車總深度減去測定值作為料層厚度的監測值。

(2)廢氣溫度。燒結機產生的廢氣量很大，其平均溫度為80～180℃，若從位于燒結機的起點至終點的主廢氣管道來看，廢氣溫度范圍為50～500℃。對于這部分廢氣的回收利用是燒結機的重要節能手段。

(3)燒結礦殘碳含量。燒結礦原料和燃料的配比一般在工藝上都是根據原料條件對燒結礦的要求確定的，在原料無大的波動的情況下，這個配比一般是不變的。燒結料在燒結過程完成時應完全燒透，所配焦沫或無煙煤同時也應燒盡。在實際生產過程中，燒結礦殘碳含量應達到某一特定的數值之下。這個指標不僅控制了能源消耗，保證固體燃料最大程度利用，而且對燒結礦質量有重大影響。如果燒結完成順利，燒結礦燒透，殘碳含量低，則燒結礦強度高、質量好、成品率高、產量也會相應提高，返礦率降低，單位成品燒結礦能耗也相應降低。

(4)點火煤氣消耗。燒結機點火煤氣消耗也是影響燒結能耗的一個重要技術經濟指標，

冶金工業部《燒結工序節約能源的規定》提出，要經常測定爐氣成分和壓力，不斷研究改進點火工藝，研究爐型結構，改進燒嘴，降低點火燃耗，并規定具體指標：50m2及其以上的燒結機，點火燃耗應不大于125MJ，50m2以下的燒結機應不大于210MJ。

測定點火煤氣消耗，要測定點火煤氣的流量、溫度、壓力，并取樣分析其成分、計算其低位發熱量。若現場有流量、壓力、溫度儀表，且在檢定周期內，可以利用現場儀表。