电炉烟气余热回收装置及应用

随着经济社会发展，资源短缺与环境恶化问题日益显现，资源与环境问题已成为全球共同关注的问题。专家指出经济发展与资源、环境相协调，科技进步是最佳的解决方案。企业通过技术创新，走节约型企业发展新路，提高了企业的生命力，实现了资源节约与环境友好，促进了经济社会的和谐发展。

在电炉冶炼过程中产生的含尘烟气最高温度可达1300℃，其携带的热量约为电炉输入总能量的10%，如这部分烟气的余热不予以回收，则造成热量的巨大浪费。

目前国内多数钢厂均采用水冷烟道的方式冷却烟气。电炉烟气从炉盖第四孔抽出，经过水冷弯头、水冷滑套加上吸入大量空气，然后进入二次燃烧沉降室，进入水冷烟道后，再进入强制通风冷却器冷却后，烟气温度降至约300℃，最后和来自电炉狗屋、大屋顶罩温度约60℃的二次烟气相混合，混合以后的烟气温度低于150℃，直接进入布袋除尘器除尘，达标后经风机、烟囱直接排空。电炉烟气的水冷烟道冷却方式，冷却水温度升高只有3～4℃，不但没有回收到烟气中的大量高温显热，需要大量循环，而且消耗了大量电能。

2系统组成及工艺流程

2.1系统组成

整个余热回收系统设备包括余热回收本体、汽包、自动控制系统、除氧器、蓄热器、取样器（给水、炉水、蒸汽）、软水箱、加药器、输灰系统、清灰系统、汽水管路及阀门管件、支撑钢结构及平台爬梯等。

其中余热回收本体包括：中压蒸发器、中压省煤器、低压蒸发器共三组受热面以及中压汽包、低压汽包、蓄热器。

余热回收设备采取立式布置，分成受热部分和公用部分。热管换热器分成热管联箱、热管支架、和灰斗等组件。灰斗位于换热管正下方。

公用部分分成三层设置，均为钢结构。一层布置出灰装置；二层布置中压蒸发器（共4组）、中压省煤器、低压蒸发器（共2组）；三层布置中压汽包、低压汽包。

水处理间布置中压给水泵、软水泵，软水箱、汽水取样分析装置和锅内磷酸盐加药装置。

2.2工艺流程

高温烟气从电炉炉顶（第四孔）抽出，经水冷烟道，在绝热燃烧沉降室（烟气在燃烧沉降室一方面充分燃烧，同时大颗粒灰尘沉积在沉降室底部）充分燃烧，然后烟气继续流经高温烟道，混风后温度降至约850℃，再经过热管蒸汽发生器和热管省煤器后混风烟气温度降至约150℃，与二次烟气混合送至除尘系统净化达标后排入大气（见图1）。

2.3热管的传热原理及特点

2.3.1热管的传热原理

将一根封闭的管壳抽成真空，内部充装一定比例的液体工作介质（工质），即构成了热管。热管放在热源部分的称之为蒸发段（热端），放在冷却部分的称之为冷凝段（冷端）。在管内压差作用下，汽体携带潜热由蒸发段流到冷凝段，把热量传递给管外的冷流体，放出凝结潜热，管内工质又由汽体凝为液体，在重力作用下，又回到蒸发段，继续吸热汽化。如此周而复始，将热量不断地由热流体传给冷流体。

2.3.2热管的特点

（1）极高的导热性：金属、非金属材料本身的导热速率取决于材料的导热系数、温度梯度。以金属银为例，其值为429W/m·K。经测定，随管内工质的不同，热管的传热系数可以达到106 W/m·K，是银的数千倍。故热管又有超导体之称。

（2）优良的等温性：由于热管内的传热过程是相变过程，而且工质的纯度很高，因此热管内蒸汽温度基本上保持恒温，经测定：热管两端的温差不超过5℃，与其它传热元件相比，热管具有良好的等温性能。一根直径12.7mm，长1000mm的紫铜棒，两端温差100℃时传输30W的热量；而一根同样直径和长度的热管传输100W的热量，两端温差只需几度。

（3）适应温度范围广：热管能适应的温度范围与热管的具体结构、采用的工作流体及热管的环境工作温度有关。按照热管管内工作温度区分，热管可分为低温热管（-273～0℃）、常温热管（0～250℃）、中温热管（250～450℃）、高温热管（450～1000℃）等[1]。

3电炉烟气余热回收装置的实际应用

国内某钢厂一期新建1座100t电炉炼钢连铸车间，年产钢水72.5×104t，连铸坯63×104t，铸锭7×104t。为节能降耗，减少吨钢能耗指标，提高全厂循环经济效益，与之配套新建1套电炉汽化冷却烟气余热回收装置。

3.1电炉工艺原始数据

电炉公称容量100t，平均出钢量100t，最大出钢量120t，铁水兑入率35%，冶炼周期56min，年作业时间300天。电炉第四孔炉气参数：炉气设计流量87000m3/h，炉气设计温度：max 1600℃。

3.2余热回收系统主要技术指标

余热回收系统参数：额定烟气量348000m3/h，烟道入口额定烟气温度1300℃。氧化初期烟气最高温度为850℃，热管余热回收设备出口烟气温度≤150℃，设备进出口烟气压损1.2～1.5kPa，除氧器工作压力0.03MPa，汽包工作压力1.6MPa，外送蒸汽压力0.8～1.2MPa，冶炼周期余热回收平均蒸汽流量12t/h。

4结束语

电炉烟气余热回收装置的回收，完全符合国家规划关于“节能减排、余热回收”的指导方针。其在钢铁厂的成功应用，能降低国内电炉炼钢的吨钢能耗指标，为企业及社会带来切实的利益，为国内电炉炼钢进一步开展综合利用，提高企业的经济效益，开拓了一条新途径。

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