余热锅炉技术在电炉第四孔除尘系统中的研究及应用_盛春成

余热锅炉技术在电炉第四孔除尘系统中的

研究及应用

盛春成　陈晓丽

(特殊钢厂)

摘　要:研究探讨新一代热管技术在电炉第四孔除尘系统中的应用,通过实践运行解决适合对热管清灰的关键技术,实现了除尘烟气热量的循环再利用和清洁生产。

关键词:电炉第四孔　烟气热量　热管　在线清灰　循环再利用

0　前言

随着莱钢特钢厂50t电炉装备技术的改进、工艺操作的优化、多项先进冶炼技术的应用,使电炉产能得到很大提升,但电炉烟气产生量和设计时相比发生很大增量。造成原除尘系统能力严重不足,同时冶炼过程中产生的烟气含大量的热量,如果不加以利用直接排放到大气中对能源是极大的浪费。为此,2007年初通过电炉第四孔新增了一套除尘系统,并通过余热锅炉把烟气的热量回收利用,产生蒸汽,用于V D炉的生产。

1　系统方案

通过电炉第四孔将高温烟道烟气吸出,经过高温烟道,进入燃烧沉降室。在这里,一部分粉尘沉降下来,另一方面烟气中的C O二次燃烧。然后烟气进入余热换热系统,经过换热,将软水加热到200℃,产生饱和蒸汽,送入蓄热器,以备使用。同时烟气温度降至150℃以下,进入除尘器,经布袋除尘,将粉尘去除,最后,由风机排放的的烟气达到环保标准要求。系统工艺图见图1。

当V D炉生产需要蒸汽时,由蓄热器供给,同时可用于其它蒸汽的使用。该系统最大的优点在于一方面解决了烟气除尘的问题,另一面又将大量的余热回收利用。

根据特钢厂50t电炉工艺现状,结合国内50t

作者简介:盛春成(1966-),男,1991年毕业于包头钢铁学院自动化专业。现为特殊钢厂供水运行车间副主任,高级工程师,主要从事生产技术管理工作。左右电炉除尘系统的情况,系统采用的是第四孔内排烟除尘方式,同时利用烟气热量产生的蒸汽供V D炉生产

。

图1　系统工艺

2　热管式余热锅炉

电炉第四孔余热除尘系统主要由第四孔移动水冷套、高温烟道、燃烧沉降室、热管式余热锅炉系统、除尘器、风机、吹灰系统、软水站、空压机站、电气系统、仪表及自动化系统等组成。为适应电炉炼钢的工艺特点,要求余热锅炉必须具有启动速度快、负荷适应能力强、连续无故障运行时间长、部件故障时不影响电炉工作等特点。本系统选用了热管式余热锅炉、额定蒸发量25t/h,额定工作压力1.6M P a,蒸汽温度203℃。而热管式余热锅炉系统是电炉第四孔余热除尘系统的核心部位,热管换热效率高、热管使用寿命长、热管在线清灰是系统研究的重点。

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2.1　系统组成

该系统主要包括六台蒸发器,分三级组成,每级两台,并列运行,是系统产汽的部分;四台水预器,分两级组成,每级两台,并列运行,主要作用是使除氧器出来的水预热到170℃以上,以供汽包补水,同时室烟气温度降至150℃以下,以满足除尘器要求。三台汽包,汽包压力1.6P M a ,向蓄热器送汽。2.2　热管简介

热管是一种具有高传热性能的传热元件,它通过密闭真空管壳内工作介质的相变潜热来传递热量,因此,具有传热能力大,传热速度快、效率高的特点。典型的重力热管如图2所示,在密闭的管内先抽成10-3

～10-4

P a 的负压,在此状态下充入少量工质。在热管的下端加热,工质吸收热量汽化为蒸汽,在微小的压差下,上升到热管上端,并向外界放出热量,且凝结为液体。冷凝液在重力的作用下,沿热管内壁返回到受热段,并再次受热汽化,如此循环往复,连续不断地将热量由一端传向另一端。由于是相变传热,因此热管内热阻很小,所以能以较小的温差获得较大的传热功率,且结构简单,具有单向导热的特点,特别是由于热管的特有机理,使冷热流体间的热交换均在管外进行,并可以方便地进行强化传热

。

图2　重力热管元件工作原理

2.3　热管蒸汽发生器的基本结构及工作原理热管蒸汽发生器是由若干根特殊的热管元件组合而成。其基本结构如图3所示。热管的受热段置于热流体风道内,热风横掠热管受热段,热管元件的放热段插在水-汽系统内。由于热管的存在使得该水-汽系统的受热及循环完全和热源分离而独立存在于热流体的风道之外,水-汽系统不受热流体的直接冲刷。它的工作原理是:热流体的热量由热管传给水套内的饱和水(饱和水由下降管输入),并

使其汽化,所产蒸汽(汽、水混合物)经蒸汽上升管达到汽包,经集中分离以后再经蒸汽主控阀输出(汽包内的水由104℃除氧水经水预热器加热至170℃后供给)。这样由于热管不断将热量输入水套,通过外部汽-水管道的上升及下降完成基本的汽-水循环,达到将热流体降温,并转化为蒸汽的目的

。

1-热管;2-水夹套;3-上升管;4-汽包;5-下降管

图3　热管蒸汽发生器基本结构

2.4　热管余热锅炉的基本特点

1)由于采用热管作为传热元件,汽包和热管产汽套管部分分离,整个汽水系统的受热及循环完全热管流体隔离而独立存在于热流体烟道以外,这就使本系统有别于一般余热锅炉。

2)设备中热管元件间相互独立,热流体与蒸汽发生区双重隔离互不影响,即使单根或数根热管损坏,也不影响系统正常运行,同时水、汽也不会由于热管破损而进入热流体,这是与烟道式余热锅炉完全不同的地方。

3)设计时调节热管两端的传热面积可有效地调节和控制壁温,在一定的范围内防止换热管管壁温度过高或抬高管壁温度,防止换热管超温或防止低温酸露点腐蚀的发生。

4)热管热侧采用高频焊接翅片强化传热,传热效率高,热侧阻力小,设备结构紧凑。

5)操作简单、维修方便、工作可靠,整个系统的热量输送过程不需要任何外界动力,故障率低,效率高。

综上所述,热管余热蒸汽发生系统回收炼钢废气的余热,具有技术成熟、装置体积小、结构简单、运行稳定、安全可靠等特点。2.5　余热锅炉热管清灰系统

电炉烟气量大,灰尘多,带有电荷,易吸附,热管容易堵塞,因此解决在线热管清灰问题是保证锅炉

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