废钢预热技术的工业应用及其节能作用

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烟气余热回收，比如回收余热生产蒸汽形成热能 或发电供企业生产用，最大限度地利用烟气余 热。
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吊篮型废钢预热在节约电力的同时，也带来 了污染物排放问题，特别是二氧芑（致癌物）的 产生，其主要是废钢中的油分、涂料、橡胶、化
学合成品等有机物和锌、镉镀层挥发物在预热装 置中温度较低时加热而产生。受到吊篮局部过热 变形、废钢黏结的限制，预热温度不能太高，预 热效果有限，限制了该方法的推广使用。
直流双壳炉型废钢预热法寻求节能突破
为提高电炉生产能力，日本率先开发出直流 双壳电炉，可达到 100%废钢预热，可减少电耗 60 千瓦时/吨钢～90 千瓦时/吨钢。受换热能力 和废钢类型的限制，直接采用烟气余热来预热废 钢的双壳炉型实际很难取得预期效果，故多采用
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带有烧嘴的双壳炉型废钢预热方法，而且需要增 加其他燃料。尽管这种方法吨钢耗电量能够减 少，生产率提高 20%以上，通常节约 20 千瓦时/ 吨钢～40 千瓦时/吨钢，但因增加了其他能源， 导致节能效果下降。
Consteel 型废钢预热法不断改进
Consteel 电炉是在连续加料的同时，利用炉 子产生的高温废气对运送过程中的炉料进行连
续预热，可使废钢入炉前的温度高达 500℃～ 600℃，而预热后的废气经燃烧室进入预热回收 系统。它实现了废钢连续预热、连续加料、连续 熔化，提高了生产率，改善了车间内外的环保条 件，降低了电耗及电极消耗等。连续电弧炉是未 来电弧炉的发展趋势，具有显著的节能作用。目 前我国引进最多的高端、先进的电弧炉炼钢设备 炉型就尽是管 CCoonnsstteeeell电电炉炉。具有显著的节能效果， 但目前也存在明显的不足，主要体现在下面 3 个
伴随着钢铁生产的技术进步，我国电炉炼钢 技术也得到了持续的发展，包括超高功率冶炼、 富氧及燃料喷吹、偏心炉底出钢、热兑铁水等， 但与国外同行相比，我国电炉炼钢的综合能耗偏 高，尚未达到国际先进水平。而电炉炼钢中富氧 技术的应用直接导致了电炉烟气温度上升，温度 可达 1300℃，随烟气显热带走的热量占总投入热 量的 13%～20%。理论上废钢预热温度每增加 100℃，可节约电能 20 千瓦时/吨钢。除节约能 源、降低消耗外，废钢预热还可缩短冶炼周期， 提高生产率。目前，成功得到工业应用的废钢预
关注的热点，也是电炉炼钢技术中节能减排的重 要措施。目前国内使用最多的是竖炉型废钢预 热、Consteel 型、双壳电炉废钢预热。为了响应 国家节能减排号召，钢铁企业应该进一步推进电 炉烟气余热利用。新建电炉应充分考虑采用废钢 预热技术，以充分利用余热资源，降低消耗，减 少成本，并可提高电炉生产效率。现有电炉应结 合场地、炉型等实际条件，进行适当改造，以充 分利用烟气余热进行废钢预热，从而取得最佳经 济效益。由于受各种客观条件的影响，对于推进 废钢预热技术有困难的电炉，应充分考虑到电炉
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动方向和烟气余热与废钢的热交换，并增大通道 内废钢量，增加预热停留时间。二是去掉 Consteel 工艺大约 30 米长的废钢运输机，采用 废钢料斗（料筐）向箱式液压废钢加料机加料， 加料次数相对较少，避免了电磁吊车频繁操作和 多次长提升行程操作。三是将 Consteel 工艺的 动态密封装置改为直接密封，从而大大降低了漏 风量，目提前高，了我预国热钢效铁果企。业面临越来越大的节能减 排压力，电炉烟气余热如何充分利用已成为行业
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期缩短 3 分钟/炉，节约电极 0.3 千克/吨钢～0.5 千克/吨钢，提高生产率约 5%。随着电炉炼钢技 术的发展，电炉冶炼周期时间缩短，要提高烟气 余热回收率，就需要提高废钢预热的时间和预热 废钢的比例，从而需要多个吊篮进行预热，通过 串联形成吊篮型多级废钢换热，提高了预热效 果。
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竖炉型废钢预热仍然存在一些需要改进的 地方，如由于剖面不对称或呈椭圆形导致炉内受 热不平衡，从而引起热损失；高温预热导致废钢 氧化，降低炼钢收得率并增大为进行还原而需要 的能量；废钢保存装置抗热负荷的可靠性；二次 燃烧的空间小，增大了防止一氧化碳气体的难 度。
点。动态密封要准确控制则比较难，动态密封起 不到应起的作用而成为最大的漏风点。三是料跨 吊车作业率非常高，影响电炉生产。双吸盘电磁 吊车给 Consteel 废钢运输机上料，吊车作业率 高，这不但要求吊车司机要有熟练的操作技能， 而且经常会因上料问题影响电炉生产。
针对以上问题，我国有厂家对 Consteel 废 钢预热装置进行改进，提高了超过 1 倍的废钢预 热效果。主要改进措施包括：一是改变预热通道 内水冷料槽的结构并增加料层高度，实现烟气流
竖炉型废钢预热法应用广泛
由于吊篮型废钢预热存在环境和预热效果 的问题，在 20 世纪 90 年代初，出现了两种商业 运行成功的废钢预热方法，即竖炉型废钢预热和 Consteel 型电炉废钢预热法。竖炉型废钢预热方
法，是目前最为成功、应用最为广泛的电炉废钢 预热方法竖炉直接安装在电炉上方，电炉排出烟 气不经管道直接进入竖炉，保证了排气热量的充 分利用。双壳炉体型竖式电炉，热效率比一般烧 嘴热效率要高,可回收废气热量的 60%～70%，与 无竖炉的传统超高功率电弧炉相比，总能耗要减 少 50 千瓦时/吨钢～100 千瓦时/吨钢，提高生产 效率 15%以上，并且减少环境污染。连续装料型 S-EAF 竖式双电极直流电弧炉，电耗下降 40 千瓦 时/吨钢以上，冶炼周期缩短 7 分钟～8 分钟，生 产效率比常规机组增加 30%～40%。
热技术主要有吊篮型、直流双壳炉型、竖炉型和 Consteel（康斯迪）型 4 种。
吊篮型废钢预热法需解决污染难题
吊篮型预热方式是将装满废钢的吊篮放入 容器中进行预热，同时备用吊篮轮流连续使用。 实践表明，吊篮型废钢预热的效果受到废钢种 类、烟气温度、预热时间等因素影响，不同电炉 节省电力的大小差别较大，通常可以回收 20%～ 30%的烟气余热，降低电耗 10 千瓦时/吨钢～35 千瓦时/吨钢（平均为 20 千瓦时/吨钢），冶炼周
方面：
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一是烟气余热利用不足，废钢预热温度低。 Consteel 电炉的高温烟气单纯地从废钢炉料的 上方通过，主要靠辐射将热量传给废钢，比烟气 穿过废钢料柱直接进行热交换的废钢预热方式 如竖炉式电炉的废钢预热效果差得多。二是动态 密封准确控制难，预热通道漏风量大。电炉与 Consteel 废钢预热通道的衔接处、预热通道水冷 料槽与小车水冷料槽的叠加处、上料废钢运ห้องสมุดไป่ตู้机 与预热通道之间的动态密封装置处是主要漏风