浅谈余热锅炉在40t电弧炉上的应用.doc

浅谈余热锅炉在40t电弧炉上的应用王中建 周宇（本钢集团有限公司特殊钢厂炼钢车间辽宁 本溪 117021）摘要： 介绍了本钢集团有限公司特殊钢厂40t电炉烟气余热锅炉，其烟气冷却方式汽化冷却，采用辐射换热器和热管换热器回收烟气中的余热。重点说明了电炉烟气余热回收系统的系统组成、工艺流程、主要技术措施、技术分析及其发展前景。关键词：电炉炼钢；余热锅炉；汽化冷却Discussion on the waste heat Boiler in 40t arcFurnaceWang Zhongjian ZhouYu( Benxi Iron and Steel Group Company Limited special steel steelmaking workshop of Liaoning Benxi 117021 )Abstract: This paper introduces the Benxi Iron and Steel Group Ltd. 40t electric furnace flue gas waste heat boiler, the flue gas cooling evaporation cooling, radiant heat exchanger and heat pipe heat exchanger in flue gas waste heat recovery. Highlights of the electric furnace flue gas waste heat recovery system, technological process, main technical measures, technical analysis and Prospect of development.Key words: electric steelmaking furnace; waste heat boiler; vaporization cooling1、概述本钢特钢厂7#、8#交流电弧炉经改造后设有第四孔排烟，配套烟气余热回收系统各一套，以提高全厂的循环经济效益，实现节能降耗、减少吨钢能耗指标的目标。2、主要技术方案及措施2.1 40t电炉工艺原始参数表1项目参数值交流电弧炉公称容量4最大出钢量42t最大出钢量每炉钢平均冶炼时间日产钢炉数小时生产率年工作天数冶炼氧气单耗：氧气平均流量氧气峰值流量：吹氧时间：2座40t42t70min20.5炉36t/h290天50 Nm3/t钢2500 Nm3/h4000Nm3/h30mi2.2系统组成及工艺流程电炉烟气余热回收系统主要由锅炉系统、蒸汽及蓄热器系统、给水系统、输灰系统等组成，锅炉系统共为两套，每套电炉汽化冷却系统各有一套锅炉系统，蒸汽及蓄热器系统、给水系统、输灰系统为两台电炉余热回收的公用部分。每套电炉汽化冷却系统主要设备有： 2台电动热水循环泵（一运一备），一件滑套及其驱动小车，一件段烟道，一件燃烧沉降室，一件段烟道，一套热管换热器，一台汽包。两套系统共用的主要设备有：3台锅炉给水泵（两运一备），一台大气式除氧器及水箱，一套加药装置，一台蓄热器，一台分汽缸，一台排污扩容器。具体工艺流程如下所述：从电炉炼钢车间供应的软水，接入除氧器除氧，经锅炉给水泵供入热管换热器省煤器,加热后打入汽包。汽包下降管分为两路，一路循环水经热水循环泵加压后进入燃烧沉降室和烟道，通过布置在沉降室和烟道中的水冷膜式壁与高温电炉烟气换热，产生汽水混合物，再经上升管返回汽包，组成了一个强制循环。另一路与热管换热器组成自然循环。汽水混合物返回汽包后，在筒体上部分离产生出蒸汽并外送至蓄热器，出蓄热器后的蒸汽和现供VD的蒸汽管线并网。为充分利用烟气热量，在热管换热器后部设有省煤器。2.3 主要技术措施2.3.1热管换热器在电炉平台外侧处设置热管换热器。热管换热器主体采用的国内先进的重力式热管。其特点为换热效率高；结构紧凑；流体阻力低；单根热管损坏对设备换热影响不大，即使部分热管损坏也不会影响设备正常运行；可以调整冷热端面积控制管壁温度，避免露点腐蚀。热管换热器已广泛应用于化工、冶金、建材、能源等行业热能设备的余热回收工程中。本工程主要采用气液型热管换热器组。热管换热器内部设多组对流换热模块，每个换热模块由若干错排布置的热管构成。烟气入口处的热管管组的最高耐温为1000，为使热管能在安全温度下工作，管壳采用不锈钢，管内介质为水，经过前段的降温后段的热管采用带有环翅片的水-碳钢热管如图1。由于热管换热器及汽包布置在19.2m吊车梁下方，为不影响吊车的正常工作，汽包中心线15.668m，其下方设置的热管换热器采取L型布置。最高的换热器模块顶标高约为13.5m，与汽包高差约3m，以保证最小的自然循环倍率。由于换热面积有限，热管换热器出口设计烟气温度为200，内部压力损失约为800Pa。为清除积灰，在设备两侧设有多处冲击波吹灰器喷吹扫点，分布在锅炉各部位积灰较严重的地方，以确保所有换热面的导热系数始终满足在设计要求。图2 热管结构示意图2.4 设备布置主要设备布置共分为三大部分，第一部分为段烟道、燃烧沉降室、段烟道、循环泵，布置在7#、8#电炉之间，C线附近；第二部分为热管换热器、汽包，布置在C线与B线之间，7#、8#电炉平台外侧的空地上；第三部分为蓄热器、除氧器、给水泵、分汽缸、加药装置，排污扩容器，排污扩容器布置在A线外侧，其它设备均布置在A线、B线之间与、柱列之间相交的区域。3 运行情况电炉烟气余热回收系统于2010年11月14日热试成功后投入使用，汽包运行压力为1.2MPa。根据现场仪表的记录，系统运行平稳。 热管换热器出口烟温约为180，未超过250，优于设计中小于300。出热管换热器与来自大密闭罩及大屋顶罩温度为60的二次烟气相混合，混合后的烟气温度低于130，可直接进入脉冲布袋除尘器净化，并经风机排往大气。 吹炼期压损约为600-700Pa，从未高于750Pa，优于设计中不大于800Pa的技术指标。 余热回收系统烟气设计工况为：流量为40000Nm3/h，热管换热器入口烟气温度为500-800。电炉烟气温度因每炉冶炼钢种及操作习惯不同而有一定差异，但整体上每个冶炼周期内烟温波动都很大，吹氧期间烟温会急剧上升，高温持续时间会很短。现热管换热器每炉钢运行的最高烟温约700，最低约为120，维持在500以上时间约为15min/炉。目前24小时产气量约为96t（最高110t），按系统平均产气4.2-4.5t/h计算说明产气能力达到设计要求指标如表2。表2 项目 参数值系统最大烟气流量（氧化期）段烟道进口烟气温度热管换热器出口烟气温度除氧器工作压力汽包工作压力蓄热器调节阀后压力冶炼周期单台电炉平均蒸汽产量40000Nm3/h10002000.02MPa1.6MPa1.0MPa4.24.5t/h4 结论 本钢集团有限公司特钢厂炼钢车间电炉烟气余热锅炉系统运行情况表明，各项指标达到设计要求，保障了电炉的安全生产。 电炉烟气余热回收系统将烟气显热充分回收，变废为宝，使之转化为可利用的蒸汽。