电炉烟气余热回收装置的研发与工程实践

电炉炼钢产生的高温烟气中含有大量的显热 和化学能。但传统内排烟烟气处理设施多采用水 冷却方式:冶炼所产生的一次烟气从其炉顶抽 出,经水冷弯头、水冷滑套、燃烧沉降室、水冷 烟道冷却后,再经空冷机或喷雾冷却塔降到约 350℃,最后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℃,接进除尘器净化,并经风机排往大气。 电炉烟气采用水冷却方式,不仅高温烟气的 热量没有得到回收,冷却水温升小、流量大消耗 了大量电能,同时循环过程中的冷却水的损耗及 其对环境造成的污染也较大。
为了充分利用余热,节电、节水,对电炉烟 气处理设施的革新势在必行。
1　国内外相关技术现状与发展趋势
国内外电炉炉内排烟处理设施以水冷为主 然而多年来针对电炉烟气余热回收的研发却从未 停止,目前投入工程应用的有废钢预热和余热回 收生产蒸汽两种方式。
1·1　废钢预热
废钢预热分为水平通道预热(Consteel)、竖 炉预热(Fuchs)两种。近年来国内成套引进了 多台Consteel炉,如石横、通化、韶钢等钢厂 投运后虽废钢有一定温升,但存在预热温度低 温升不均匀、预热通道漏风量大、风机电耗较 高、车间内占地面积大、料跨吊车作业率高等问 题。且该项技术至今未能国产化,初投资较大 同时废钢预热也只能部分利用烟气的显热,排烟 温度仍较高。
1·2　余热回收生产蒸汽
在上个世纪80年代,德国的OSCHATZ公司为欧洲钢铁厂的4座电炉设计和制造了汽化冷 却系统,在120~140t超功率电炉的炉体、炉盖 和内排烟上都实现了汽化冷却。其中德国克虏伯 150t超高功率电炉的炉壳和内排烟采用的汽化冷 却装置,蒸汽压力1·0~2·5MPa,蒸汽产量1 ~13t/h。而在前苏联,汽化冷却也被普遍采用 不论是炼钢电炉还是铁合金电炉,不论是开放式 的还是闭式,都采用汽化冷却。
国内电炉炼钢一直采用传统水冷烟气处理设 施,在余热回收生产蒸汽方面尚无成熟的产品 近年来,高温辐射型转炉汽化冷却、加热炉汽化 冷却等余热利用取得了显著的经济和社会效益 证明了高温辐射型汽化冷却技术上成熟、可靠 从而得到广泛采用。同一期间,随着对炼钢炉烟 尘特性的深入了解及高效除灰设施的成功研制 低温对流换热器的设计、制造在国内也取得了较 大的进展。此外,余热回收的中、低参数蒸汽作 为炼钢车间RH、VD等真空精炼装置及全厂低 压饱和蒸汽发电用汽汽源的技术也渐渐成熟,这 些都为充分利用炼钢炉烟气余热回收提供了前提 条件。因此电炉烟气余热回收生产蒸汽的方式得 到了前所未有的关注。
2　电炉汽化冷却烟气余热回收装置
2005年起,公司针对国内电弧炉烟气余热 回收技术进行专题研究,考察了国内众多电炉炼 钢厂,收集了大量资料。经过三年多的基础研究 工作,初步建立了的电炉烟气参数理论模型,并 明确了电炉烟气汽化冷却余热回收技术需要解决 的关键问题。
根据电炉烟气的特点,提出了电炉烟气余热 回收装置设计方案应重点解决的三项内容:
(1)电炉烟气烟温波动大,瞬间温度高 因此首先需要设计合理的烟气流量及汽化冷却循 环方