电炉烟气全余热回收装置


2电炉烟气全余热回收装置及其优势

由于目前的几种电炉烟气冷却方式存在部分余热没有回收利用、增加除尘装置负荷、能耗高、余热蒸汽利用困难等问题,中冶赛迪开发了电炉烟气全余热回收装置,并进行了工程实践。

电炉烟气全余热回收装置流程见图2,烟气由电炉抽出后,与从水冷弯头和水冷滑套间环缝混入的空气一起进入汽化冷却弯管,在汽化冷却弯管内的烟气经初步降温后进入燃烧沉降室。在燃烧沉降室内,烟气中剩余的CO会进行完全燃烧,同时烟气携带的粉尘粗颗粒也会经重力除尘沉降下来。其后烟气进入高压汽化冷却烟道进行换热,进一步降温后进入列管余热锅炉,降温至250℃以下后与电炉密闭罩出口的除尘风混合,降温至80℃后送入布袋除尘器,除尘达标后的烟气经过风机、消声器从烟囱排出。

相比前述几种烟气冷却方式,电炉烟气全余热回收装置具有突出优势。

2.1电炉烟气全余热回收

从图2可以看出,电炉烟气全余热回收装置从水冷滑套开始到列管式余热锅炉,回收电炉第四孔出口烟气约2100~250℃的全部余热。同时该装置采用高低压复合循环的冷却方式,充分回收电炉烟气余热的同时,采用自然循环的列管式余热锅炉,与水冷系统相比,循环水量显著减小,节约了电能。

2.2最佳的过剩空气系数

电炉烟气全余热回收装置根据燃烧沉降室出口的烟气成分,合理控制水冷滑套的开度,确保了最佳的过剩空气系数。

电炉烟气中含有一定浓度的CO,由于CO含量低于煤气回收下限,一般采用二次燃烧技术回收一氧化碳的潜热,而不进行煤气回收。尽管目前国内出现了电炉大量兑铁水,CO浓度显著增加的现象,但电炉的优势主要体现在短流程炼钢,因此CO进行燃烧而不直接回收煤气的工艺不会改变,在这种条件下,合理控制电炉余热锅炉系统混风量,既要保证CO的燃尽又要保持余热锅炉尽量高的热效率就显得尤为重要。

电炉冶炼过程中,参与炉气燃烧的氧气主要来源由3部分组成:1)吹氧冶炼炉气中本身含有氧气,2)从电炉的观察孔、电极孔等漏入的空气,3)为了保证炉气中的CO全部燃尽从水冷滑套进入的空气。因此根据燃烧沉降室出口烟气成分控制水冷滑套混入的空气,就能控制最佳的过剩空气系数,使得余热回收系统及除尘系统更加节能。

2.3高效沉降

电炉烟气全余热回收装置另一个突出优势是高效沉降。中冶赛迪根据电炉烟气粉尘浓度和粉尘粒径,及粉尘的沉降机理,进行了数值模拟,开发了高效燃烧沉降室。燃烧沉降室的作用主要有3个:1)冶炼初期加热烟气,促进CO的燃烧;2)促进烟气与空气的混合,保证CO等可燃成分的燃尽;3)对电炉烟气进行粗除尘,减少进入余热锅炉烟道的烟尘量,保证余热锅炉的换热效率和使用寿命。

电炉在冶炼过程中,烟气的成分和烟气的温度都是随时间变化的,电炉烟气中的可燃成分主要为CO,CO在空气中的着火点为610℃,即只有当CO和空气混合后的温度超过610℃时,才能确保CO在燃烧沉降室内的燃烧。

烟尘的有效沉降可以保障后续对流受热面余热锅炉的换热效率,同时减少了烟气对锅炉壁面的磨损,因此实现燃烧沉降室内烟尘的有效沉降是非常重要的。

经过对燃烧沉降室内粉尘沉降的机理研究,电炉烟气全余热回收装置采用直角式的燃烧沉降室,即烟气从燃烧沉降室顶部进入,然后从侧向流出的形式。同时根据模拟分析确定了合理的燃烧沉降室流通截面,确保灰尘的高效沉降。

2.4锅炉压力高、寿命长

为了避免热管余热锅炉在1.3节中提到的缺陷,电炉烟气全余热回收装置采用了列管式余热锅炉。列管式余热锅炉采用自然循环,吹灰装置采用激波吹灰,不仅提高对流受热面余热锅炉的寿命,延长锅炉换热失效时间,而且提高汽包出口蒸汽压力,便于蒸汽的利用。


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