电炉烟气余热回收装置的工程应用

２７０ ℃，均高于设计规定值。经分析热管换 热器 （３）增加 烟 气 侧 阻 力 ，影 响 除 尘 效 果 。 结 合 该
出口烟气温度较高与换热器 内积灰情况有重要关 工程实际及营口中式基地等类似工程的情况 ，建
系 ，因此每天必须增加激波清灰次数 。经现场运 议清灰周期为每周 １次。同时在以后类似工程的
Ｐｒｏｊｅｃｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｕｍｅ ａｆｔｅｒｈｅａｔ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｉｎｓｔａｌｌｍｅｎｔ
ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｒｃ ｆｕｒｎａｃｅ
Ｚｈｏｕ Ｘｉｊｉａｎ Ｌｉ Ｇｕｏｓｈｅｎｇ Ｙａｎｇ Ｍｉｎｇｈｕａ Ｗｕ Ｓｈｉｍｉｎｇ Ｌｉ Ｒｕｉ （ＭＣＣ Ｃａｐｉｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ）
期新建一座 ７０ｔ电炉炼钢连铸车间 ，年产钢水 ７２ 续流经 ＩＩ段烟道、ＩＩＩ段烟道、ＩＶ烟道 ，烟温降
万 ｔ，连铸坯 ７Ｏ万 ｔ；二期铁水热装时 ，年产连 至约 ８５０℃，再经过 热பைடு நூலகம் 换热器 后烟 温降 至约
铸坯达到 ８Ｏ一９０万 ｔ。同时 ，为节能降耗 ，减少 ２５０℃，与二次烟气混合送至除尘系统净化达标
度 ８５０℃。热管换热器出口额定烟气温度 ２５０￣Ｃ。 情况较烟道内更为严重。因此在每个蒸发器模块
烟气侧阻损 １８００～２５０ｏＰａ。汽包额定工作 压力 及省煤器模块均设有激波清灰装置 。运行人员根
１．６ＭＰａ。除氧器额定 工作压力 ０．０２ＭＰａ。外送 据管排积灰情况利用激波清灰装置对设备进行清
ｏｐｉｎｉｏｎｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｒａｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｑｍｃ￣ｙ ａ ｎｄ ｅｆｉｃｉｅｎｔｌｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ａｆｔｅｒｈｅａ土ｒｅｃｙｃｌ ｉｎｇ ｅｌｅ ｃｔｒｉｃ ａ工℃ｆｕｒｎａｃｅ ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ
收稿 日期 ：２０１１—０５—３１ 周 细建 （１９８２一 ），工 程师 ；１００１７６ 北京市 经济技 术开 发 。
且废 钢预热 也只能 利用烟 气的部 分显 热 ，排 烟 温 度仍较 高 。
在上个世纪 ８Ｏ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。近年来 ，随着高 温辐射型转炉汽化冷却、加热炉汽化冷却等余热 利用技术在国内市场的广泛应用 ，从取得的显著 经济和社会效益来看 ，电炉烟气余热 回收装置将 对国内企业节能降耗及提高经济效益具有十分重 要 的意义 。
设 计 温 度 １７Ｏ ￣Ｃ。
器 ，与来 自快 速锅 炉房 的过热 蒸汽 经减 压后供 外
２．２ 烟气余热回收装置设计参数
网及 ＶＤ真空脱气装置使用。
额定 烟 气 流 量 １８００Ｏ ｍ３／ｈ。烟 道 人 口额 定
清灰 输灰 系统 流程 热管 换热 器为 双烟箱 立
烟气温度 １０００℃ 。热管换热器人 口额定烟气温 式结构 ，烟气从上至下横 向冲刷管排 ，管排积灰
出钢 量 １１０ｔ。 电 炉 兑 铁 率 ：一 期 ８０％ 废 钢 ， 经热 水循 环泵 加 压 后 进 入 汽 化 冷却 烟道 （Ｉｕ段
２０％生铁 ；二 期 ６０％ 废 钢 ，４０％ 铁 水 。 电 炉 冶 烟道 采用 自然 循环 ），在 水冷 膜 式壁 中 与 电炉 高
炼周期 ：一期 ５８ｒ ａｉｎ，二期 ４５ｍｉｍ。年工作天数 温烟气换热 ，产生汽水混合物 ，再经上升管返 回
蒸汽压力 １．３ＭＰａ。冶炼周期余热 回收平均蒸汽 灰。热管换热器底部设有灰斗 ，用 以收集烟气 中
流量 ８ｔ／ｈ。
及被激波清灰器清除下来 的灰尘。在非冶炼期操
３ 系统 组成 及 工艺流 程
作人员定期开启灰斗下的卸灰 阀，通过设在卸灰 阀下 的埋刮板输灰机输送至统一存灰处 ，定期 由
汽化冷却装置由汽包、汽化冷却烟道、热管 投产至今 ，电炉烟气余热回收装置已成功配合炼
换热器 （蒸发器部 ）、热水循环泵、循环水管道 钢工艺生产合格钢水达 ｌ８万 ｔ。到 目前为止，该
等组 成 。
套装置运行情况稳定 ，各项经济指标均达到或接
汽化冷却烟道 由 Ｉ段烟道、ＩＩ段烟道、ＩＩＩ段 近设计值 ，得到了业主的充分肯定 。经对该套装
吨钢能耗指标 ，提高全厂循环经济效益 ，与之配 后排人大气。
套新建 了一套电炉汽化冷却烟气余热回收装置。
汽水 系统 流 程 从 电炉 炼 钢 车 间 供 应 的 软
２．１ ７０ｔ电炉工 艺原 始数 据
水 ，接入除氧器 ，经锅炉给水泵供入省煤器加热
电炉公称容量 ７０ｔ。平均 出钢量 １００ｔ。最大 后送至汽包。汽包下降管分为两路 ：一路循环水
泛使用 ，因此现场运行经验不是十分丰富 ，同时 但由于多种原因，投产前期积灰未能得到及时清
还存在各钢厂之间的差异性 。该套装置在华菱锡 理 ，导致从 Ｉ段烟道下来 的高温烟气及灰尘在遇
钢投产前期 ，运行人员每天保证激波清灰一次的 到灰堆上表面后迅速反弹 ，造成对沉降室顶部 的
情况下 ，热 管 换 热 器 人 口烟气 温 度 始 终低 于 严重冲刷 。这样可能造成如下后果 ： （１）燃烧
２０１１年 ３月 ３日晚 ８点 １４分至 ４日早 ８点
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冶 金 能 源
ＥＮＥＲＧＹ ＦＯＲ Ｍ ＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
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１１分 ，炼 钢 系统 连续 炼钢 ｌ２炉 ，除氧器 人 口软 水记 录总 流量 由 ６６００ｍ 上 升 为 ６７０１ｍ ，同时汽 包水位由 ＋２１．６ｍｍ 变为 ＋１３０ｍｍ，除氧器水位
ｆｕｍ ｅ，ｔｈｉｓ ｉｎｓｔａｌｌｍｅｎｔ ｈａｓ ｉｔｓ ｓｕｐｅｒｉｏｒ ｉｔｙ ｏｎ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｅｃｏｎｏｍｙ．Ｉｔ ｍｕｓｔ ｓｕｐｐｌｙ ｓｏｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｎｅｗ
ａｎｄ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｐｒ０ｊｃｏｔ ｉｎ ｔｈｅ￣ｔｕｒｅ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒ ｏｂｌｅｍｓ ｄｕｒｉｎｇ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｇａｖｅ ｓｏｍｅ
图 １ 电炉汽化 冷却 系统流程 图
４．２ 排 烟温度
采用了绝热。从现场运行情况看 ，电炉烟气 中含
该套装置 自２００８年研制成功 以来 ，由于研 尘量大，沉降室短期 内沉积大量灰尘 （根据现
制成功时间距今较短 ，在现有钢厂中还未得到广 场观察 Ｉ段烟道正下方积灰高度可达 ４ｍ左右），
ｌ 国 内外 相关 技术 发展现 状
在 电炉 的冶炼过 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 ２Ｏ％ 。
目前 ，国内外电炉炉内排烟处理设施仍 以水 冷为主 ，电炉 烟气余热 回收系统 尚处于起始 阶 段 目前投 入工程 应用 的 电炉 烟气余 热 回收设施 有 废 钢预热 器和余 热锅 炉 。近 年来 国 内成套 引进 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 。
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冶 金 能 源
ＥＮＥＲＧＹ ＦＯＲ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
Ｖｏｉ．３ｌ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１２
电炉 烟气 余 热 回收 装 置 的 工程 应 用
周细建 李国盛 杨 明华 吴仕 明 李 睿
（中冶京诚 工程技 术有 限公 司）
摘 要 介绍 了电炉烟气余 热回收装置 ，并结合具体工 程讲 述 了该套 装置在工程 中的实 际应 用情况 ，从技术经济的角度分析 了该套装置 与传统烟气水冷设 施相 比存在 的优势 ，为今后 国 内电炉 的升级改造及新上项 目提供 了参考 ，同时针对该 套装置在工程 应用 中暴露 的问题提 出 了个人意见 ，以期为今后该套系统 的优化设计及快速有效 的运行提供借 鉴。 关键 词 汽化冷却 余热 回收 电炉炼钢
３００天 。
汽包 ，组成强制循环 ；另一路循环水进入热管换
一 期 电炉第 四孔炉气 参数 ：炉气设计 流量 热器 ，在换 热器 内吸收低 温烟 气 中的热 量 ，产 生
５５０Ｏｍ ／ｈ，炉气设计温度 １７００ｃ【＝。二期 电炉第 汽水混合物返 回汽包 ，组成 自然循环。汽水混合
四孔炉气参数 ：炉气设计 流量 ７１０００ｍ。／ｈ，炉气 物在汽包简体上部汽水分离 ，蒸汽送至新建蓄热
烟道 、Ⅳ 烟道 及非金属补偿器等组 成 ；热管换 置在本工程中运行情况 的长期跟踪并结合现场的
热器由蒸发器 、省煤器及锅炉框架等组成 。
一 些运行数据 ，谈谈该套装置在工程中的应用情
３．２ 工艺 流程
况 。
烟气系统 流程 高温烟气从 电炉炉顶 （第 ４．１ 产 汽量
四孔） 抽 出，经水 冷 弯 头、水 冷滑 套、Ｉ段 烟
逮 筻 彦曼 枣
— １．３Ｍｒａ￣ 蒸汽
Ｉ段烟道— —一 Ⅱ ｆ－，－ＩＶ段烟道 · 辐射 换热型汽化冷 却烟道
一 蒸发器一 Ｉ省煤器 ｌ出口烟气 －－ｗ－ ———－——－——。 — －－ —－———————。 ‘－－－－－－－——● 对流换热型汽化冷却烟道 ｛￣ ＜２５０＂Ｃ
６００℃ ，低于设计值 ；换热器 出口左侧烟箱 烟气 沉 降室绝 热顶部 寿 命 严 重 缩 短 ； （２） 沉 降 室 沉
温度高 于右侧 ，左侧 烟箱 烟气温度最高时达到 降空间减小 ，烟气在沉降室停留时间缩短 ，烟气
３００℃左 右 ，右 侧 烟 箱 烟 气 温 度 最 高 时 约 为 沉降效果 减 弱 ，增 加 之后 烟气 流 经设 备 的负 担 ；
由 ＋３２４ｍｍ变 为 ＋２７０ｍｍ，期 间系 统 总共 排 污 ３ 次 ，按 每次 排污 量 ｌｔ计 算 ，炼 钢 系统 连续 稳 定 运行时，汽化冷却系统产汽约 ９．０３ｔ／ｈ。
汽 包 额 定工作压力 １．ｆ ｉＭＰａ
圈 热水循环泵
供 １．６外Ｎ 网ａ 蓄热器
堡 进 姿
外 网供ＶＤ
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冶 金 能 源
ＥＮＥＲＧＹ ＦＯＲ ＭＥ ｎ ＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳ ｒＲＹ
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２ 工 程简 介
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
江苏华菱锡钢技术改造搬迁工程炼钢项 目一 部 ，由专人定 期清 除）充分燃烧 ，然后烟气 继
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｆｕｍｅ ａｆｔｅｒｈｅａｔ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｉｎｓｔａｌｌｍｅｎｔ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ ａｌ＇ｃ ｆｕｒ ｎａｃｅ，ａｎｄ
ｔｏｌｄ ｉｔｓ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｕｓｉｎｇ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｉｎｓｔａｌｌｍｅｎｔ ｏ ｆ ｗａｔｅｒ ｔｏ ｔｈｅ
３．１ 系统 组 成
汽车拉走 。
电炉 烟 气余 热 回收装 置 由汽化 冷却装 置 、锅
电炉烟气余热 回收系统流程见图 １。
炉给水泵 、除氧器、蓄热器、蒸汽滤洁器、分气 缸、磷酸盐加药装置、取样冷却器、排污扩容器 ４ 现场 的 实际运 行
等设 备及 工艺 管道 组 成 。
华菱锡钢炼钢工程 自２０１０年 １１月 ７日正式