电炉烟气余热回收利用

2017-11-21翁玉水

环球市场 2017年27期

关键词：电炉热管余热

翁玉水

福建冶金工业设计院有限公司

电炉烟气余热回收利用

翁玉水

福建冶金工业设计院有限公司

为满足可持续发展的要求,福建三宝钢铁有限公司通过电炉除尘系统改造及烟气余热回收，不仅在满足环境净化要求的同时,对高温烟气进行余热回收蒸汽，蒸汽并入企业发电系统蒸汽管网。为促进企业节能减排、发展循环经济起着积极作用。

电炉；除尘改造；余热回收

1 前言

在电炉冶炼过程中产生大量的高温含尘烟气,其携带的热量约为电炉输入总能量的11%,有的甚至高达20%。福建三宝钢铁有限公司(简称三宝钢铁)现有70t和90t超高功率电炉各1座，设计年产钢约130万吨。电炉一次高温烟气经炉盖第四孔排烟—水冷烟道—燃烧沉降室—水冷烟道—布袋除尘器—烟囱排放。高温烟气中的大量显热不仅没有回收利用，而且还需要大量的冷却水冷却降温后才能进入布袋除尘器，浪费能源，增加生产成本。

随着三宝钢铁对节能减排的日益重视,为解决电炉冶炼中产生大量的烟气热能得不到循环利用，因此，决定通过电炉除尘系统改造,采用“电炉第四孔排烟—水冷烟道—燃烧沉降室—余热回收装置—布袋除尘器—烟囱排放”的独立一次除尘系统，不仅使除尘能力能满足国家环保排放标准的要求，而且还能通过余热锅炉回收蒸汽，蒸汽并入企业发电系统蒸汽管网。电炉烟气余热回收的应用将对企业促进节能降耗、提高经济效益有着积极的推动作用。

2 技术方案

2.1 方案选择

目前国内电炉烟气余热回收主要采用废钢预热技术和烟气余热锅炉技术，废钢预热技术主要应用于Consteel型电炉及竖炉型电炉废钢预热；烟气余热锅炉技术主要是通过余热锅炉的热交换器和蓄热器吸收高温烟气的热量产生蒸汽，蒸汽用于余热发电或其他生产、生活使用。电炉烟气余热回收技术的比较见表1[1]：

根据表1比较分析并根据三宝钢铁现有工艺布置、厂房结构及工艺条件，确定采用电炉余热锅炉(热管式)技术回收电炉烟气余热，不仅投资省效益高，可根据目前条件因地制宜的进行工艺布置，而且安全性能高、能全部回收电炉烟气余热，产生的蒸汽并入企业余热发电蒸汽管网。

2.2 电炉工艺条件

电炉平均出钢量均按70t，兑铁水比例按最大70%，吹氧强度～4800Nm3/h,电炉冶炼周期～65min，年工作天数340天；电炉第四孔的炉气流量设计取值65000～70000m3/h，炉气温度设计取值1500～1600℃，燃烧沉降室出口处烟气流量设计取值154000m3/h，烟气温度低于800℃。

2.3 烟气余热回收装置设计

(1)余热锅炉选型

根据电炉冶炼工艺生产的实际工况，同时考虑电炉一次烟气流量及温度的波动，借鉴国内电炉厂烟气余热回收的实际经验，采用一对一设2台15t/h热管式余热锅炉，余热锅炉选用列管式对流管束水管锅炉，换热管采用U型布置结构型式。余热锅炉技术参数见表2：

(2)余热回收装置布置

燃烧沉降室出口与余热锅炉之间采用绝热管道连接，燃烧沉降室布置在电炉操作平台下，余热锅炉布置在电炉西侧，露天布置。

(3)设备特点

余热锅炉系统的核心部件是热管，热管具有传热能力大，传热效率高的特点。采用热管式余热锅炉的特点[2]：

采用热管作为传热元件,整个汽—水系统的受热及循环完全与热流体隔离而独立存在于热流体烟道以外,使本系统有别于一般余热锅炉。

设备中热管元件间相互独立,热流体与蒸汽发生区双重隔离互不影响,即使单根或数根热管损坏,也不会影响系统正常运行,同时水、汽也不会因热管的破损而进入热流体。

热管两端的传热面积可有效调节和控制壁温,防止低温酸露点腐蚀。

表1电炉烟气余热回收技术的比较

表2 余热锅炉技术参数

表3 主要设备配置表

操作简单、维修方便、工作可靠,整个系统的热量输送过程不需任何外界动力,故障率低,效率高。

综上所述,热管换热器在余热回收方面具有装置体积小、结构简单、运行稳定、安全可靠等特点。

3 系统组成及工艺流程

3.1 系统组成

电炉烟气余热回收装置由余热锅炉、锅炉给水泵、除氧器、蓄热器等设备及工艺管道组成。余热回收系统主要设备配置见表3：

3.2 工艺流程

(1)烟气系统流程

高温烟气从电炉炉顶(第四孔)抽出、经水冷烟道(兼做余热锅炉预热器)、燃烧沉降室充分燃烧并将烟温降至低于800℃、余热锅炉热管换热器吸收烟气热量产生蒸汽并使烟气温度降低后，进入布袋除尘器净化达标后排放。燃烧沉降室出口与余热锅炉之间采用绝热管道连接。

(2)汽水系统流程

汽水辅助系统包括给水系统、排污系统、蒸汽系统、疏水系统、锅炉给水泵、循环热泵、除氧器、蓄热器等。

锅炉用水采用除盐水，除盐水来自企业发电制水系统经变频水泵送至除氧器，除盐水再经锅炉给水泵供给热管换热器，在热管交换器内吸收烟气中的热量并产生蒸汽，蒸汽送往蓄热器。蒸汽采用过热，蓄热器出口蒸汽进入锅炉过热器过热后再并入蒸汽管网，过热器出口温度为＞250℃，过热蒸汽通过管道并入企业发电系统的蒸汽管网。

为了排除锅炉内各下部联箱的水垢，各下联箱的排污支管接入锅炉的环形排污母管，然后经定排母管接至定期排污扩容器，扩容后的二次蒸汽排大气、污水排入污水沟。

(3)清灰输灰系统流程

热管换热器为双烟箱立式结构，烟气从上至下横向冲刷管排，管排积灰情况较烟道内更为严重。因此在每个蒸发器模块及省煤器模块均设有激波清灰装置，利用激波清灰装置进行清灰。热管换热器底部设有灰斗，用于收集烟气中及被激波清灰器清除下来的灰尘。在非冶炼期间，定期开启灰斗下的卸灰阀，通过设在卸灰阀下的埋刮板输灰机送至统一存灰处，定期由车辆运输送至烧结系统返回利用[3]。