電弧爐煉鋼應(yīng)用熱管余熱鍋爐說(shuō)明
電弧爐冶煉過(guò)程中的節(jié)能降耗一直是人們研究的主要課題。在電爐冶煉生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的高溫含塵煙氣，其四孔（二孔）煙氣溫度高達(dá)1300℃左右，含塵量達(dá)10g/m3左右，爐內(nèi)排煙量約為5000～200000m3/h．t，高溫?zé)煔獾娘@熱占總能耗的20％左右；厥諢煔獾娘@熱將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。在冶煉過(guò)程中，煙氣的流量、溫度、含塵量在不斷的變化中。其中以氧化期的煙氣溫度*高，流量*大，含塵量*多；在出鋼期的煙氣溫度*低，流量*小，含塵量也*小。煙氣參數(shù)的周期變化給煙氣的余熱利用帶來(lái)了一定的困難。
一、常用的電爐煙氣顯熱回收方法有兩種方式：預(yù)熱廢鋼和采用余熱鍋爐。煙氣顯熱預(yù)熱廢鋼后的煙氣溫度仍高達(dá)1000℃左右，在實(shí)際生產(chǎn)中，這部分煙氣的余熱資源一直未被利用，白白浪費(fèi)掉了，造成巨大的能源浪費(fèi)。在充分論證的基礎(chǔ)上，天津華能集團(tuán)能源設(shè)備有限公司利用高新技術(shù)“熱管”，研制開(kāi)發(fā)了全國(guó)首例電弧爐熱管余熱鍋爐裝置于2006年11月21日在山東萊鋼集團(tuán)機(jī)械廠30噸電弧爐順利投產(chǎn)，試車一次成功，至今運(yùn)轉(zhuǎn)正常，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。2007年7月新疆八一鋼廠70噸電爐熱管余熱鍋爐順利安裝,8月份準(zhǔn)備投產(chǎn)。
二、電弧爐爐內(nèi)排煙系統(tǒng)
山東萊鋼集團(tuán)機(jī)械廠30t電弧爐的排煙系統(tǒng)，煙氣從電弧爐出來(lái)流經(jīng)滑套管進(jìn)入沉降室，在此進(jìn)行預(yù)除塵后進(jìn)入水冷煙道和噴水冷卻器，使廢氣溫度降至250℃以下，進(jìn)入布袋除塵器中進(jìn)行高效除塵后，由引風(fēng)機(jī)經(jīng)煙囪排人大氣。
爐內(nèi)排煙系統(tǒng)存在以下不足：(1)從爐內(nèi)出來(lái)的高達(dá)l300℃的高溫?zé)煔庥酂嵛幢焕，浪費(fèi)嚴(yán)重。 (2)煙氣溫度偏高，燒毀布袋。(3)除塵效率不高，排塵超標(biāo)。
三、天津華能集團(tuán)能源設(shè)備有限公司根據(jù)現(xiàn)行的除塵工藝，通過(guò)研究排煙中灰塵的特性，結(jié)合熱管技術(shù)設(shè)計(jì)出不易積灰的熱管式余熱鍋爐代替?zhèn)鹘y(tǒng)除塵系統(tǒng)中的機(jī)力冷卻或噴水降溫，將煙氣溫度降低到200℃，充分回收煙氣中的余熱產(chǎn)生飽和蒸汽，用于企業(yè)生產(chǎn)和生活，同時(shí)給出較好除灰方案，在回收余熱的同時(shí)，保證煙氣排出溫度滿足布袋除塵器的許用工作溫度。并且長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。
1、熱管技術(shù)及工作原理
（1）熱管是一種新型高效的傳熱元件，按較*的定義應(yīng)稱之為“封閉的兩相傳熱系統(tǒng)”，即在一個(gè)抽成真空的封閉的體系內(nèi)，依賴裝入內(nèi)部的流體的相態(tài)變化（液態(tài)變?yōu)槠麘B(tài)和汽態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)）來(lái)傳遞熱量的裝置。近幾年來(lái)，熱管技術(shù)得到了迅速發(fā)展，由于其具有傳熱速快、熱效率高、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于余熱回收的多種領(lǐng)域。
（2）熱管的傳熱原理
將一根封閉的管殼抽成真空，內(nèi)部充裝一定比例的液體工作介質(zhì)（工質(zhì)），即構(gòu)成了熱管。熱管放在熱源部分的稱之為蒸發(fā)段（熱端），放在冷卻部分的稱之為冷凝段（冷端）。當(dāng)蒸發(fā)段吸熱把熱量傳遞給工質(zhì)后，工質(zhì)吸熱由液體變成汽體，發(fā)生相變，吸收汽化潛熱。在管內(nèi)壓差作用下，汽體攜帶潛熱由蒸發(fā)段流到冷凝段，把熱量傳遞給管外的冷流體，放出凝結(jié)潛熱，管內(nèi)工質(zhì)又由汽體凝為液體，在重力作用下，又回到蒸發(fā)段，繼續(xù)吸熱汽化。如此周而復(fù)始，將熱量不斷地由熱流體傳給冷流體。
（3）熱管的特點(diǎn)
①金屬、非金屬材料本身的導(dǎo)熱速率取決于材料的導(dǎo)熱系數(shù)、溫度梯度，正交于溫度梯度的截面面積。以金屬銀為例，其值為415W/m.K左右，經(jīng)測(cè)定，熱管的導(dǎo)熱系數(shù)是銀的幾百倍到上千倍，故熱管有超導(dǎo)體之稱。
②由于熱管內(nèi)的傳熱過(guò)程是相變過(guò)程，而且工質(zhì)的純度很高，因此熱管內(nèi)蒸汽溫度基本上保持恒溫，經(jīng)測(cè)定：熱管兩端的溫差不超過(guò)5℃，與其它傳熱元件相比，熱管具有良好的等溫性能。
③熱管能適應(yīng)的溫度范圍與熱管的具體結(jié)構(gòu)、采用的工作流體及熱管的環(huán)境工作溫度有關(guān)。目前，熱管能適應(yīng)的溫度范圍一般為-200℃～2000℃，這也是其它傳熱元件所難以達(dá)到的。
④運(yùn)行中即使有個(gè)別熱管損壞，也不會(huì)造成兩種換熱介質(zhì)相混，不必停車堵漏。因此，熱管設(shè)備具有使用周期長(zhǎng)、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。
⑤由于每一支熱管都是一個(gè)獨(dú)立的換熱元件，因此不論其多大、多長(zhǎng)，每一支熱管均可任意拆換、更換性能強(qiáng)。
2、熱管式余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)和原理
熱管式余熱鍋爐有立式和臥式，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件設(shè)計(jì)。主要由熱管軟水加熱器、熱管鍋爐、熱管省煤器三部分組成。熱管采用縱向翅片和環(huán)向翅片叉排布置。通過(guò)熱管使煙氣與水完成熱量傳遞，產(chǎn)生飽和蒸汽。該結(jié)構(gòu)形式不易積灰。
四、熱管式余熱鍋爐的除塵方法
由于電爐的煙氣中含有大量的粉塵，例如生產(chǎn)1噸鋼就會(huì)產(chǎn)生6－8kg粉塵，因此設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間，就會(huì)出現(xiàn)積灰現(xiàn)象，影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，針對(duì)設(shè)備的具體特點(diǎn)，我們采用了燃?xì)鉀_擊波吹灰的方法，設(shè)有乙炔站和燃?xì)鉀_擊波吹灰系統(tǒng)，當(dāng)鍋爐系統(tǒng)阻力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，吹灰系統(tǒng)啟動(dòng)，先吹掃，然后逆向吹灰，從設(shè)備末端開(kāi)始依次向前，然后從前向后在吹一遍。利用燃?xì)獗籍a(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊力將翅片上附著的灰塵吹落，一部分被煙氣帶走，一部分落在灰斗內(nèi)，由輸灰系統(tǒng)排出。燃?xì)鉀_擊波吹灰簡(jiǎn)單實(shí)用，效果明顯。
五、電弧爐余熱回收工藝流程
l300℃高溫?zé)煔鈴幕坠芰魅氤两凳遥ㄈ紵遥，在此進(jìn)行預(yù)除塵和除去co，1200℃煙氣進(jìn)入水冷煙道，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步冷卻到850℃，進(jìn)入熱管軟水器，在此將20℃軟水加熱到104℃進(jìn)熱力除氧器，煙氣進(jìn)一步被冷卻后，進(jìn)入熱管余熱鍋爐中，產(chǎn)生高壓飽和蒸汽。煙氣在進(jìn)入熱管省煤器，將除氧軟水由104℃加熱到200℃進(jìn)入汽液分離器（汽包），煙氣降到200℃進(jìn)入布袋除塵系統(tǒng)。高壓飽和蒸汽送到蓄熱器變成低壓蒸汽連續(xù)供生產(chǎn)、生活或低壓發(fā)電使用。
生產(chǎn)實(shí)踐表明，熱管余熱回收系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、設(shè)計(jì)合理，具有運(yùn)行平穩(wěn)、操作方便、安全可靠、節(jié)能顯著、煉鋼順行、投資回收期短等特點(diǎn)。熱管余熱回收系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成功為電弧爐的余熱利用闖出了一條新路，為冶金行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步做出了新的貢獻(xiàn)。
天津華能集團(tuán)能源設(shè)備有限公司是一個(gè)靠科技發(fā)展起來(lái)的天津市高新技術(shù)企業(yè)，現(xiàn)有員工550人，其中大專以上學(xué)歷的91人，有高級(jí)工程師12人，工程師22人，年銷售收入1.5億元。1990年由中科院引進(jìn)高新技術(shù)——“熱管”，并以此為龍頭，不斷推陳出新，開(kāi)發(fā)、研制出數(shù)十項(xiàng)新型節(jié)能設(shè)備。其中一項(xiàng)成果獲得*新產(chǎn)品稱號(hào)，四項(xiàng)成果獲天津市科技進(jìn)步一、二、三等獎(jiǎng)，取得了三項(xiàng)國(guó)家專利。2000年天津市科委命名為“天津市高新技術(shù)企業(yè)”，2001年通過(guò)“ISO9001國(guó)際質(zhì)量體系認(rèn)證”。我公司竭誠(chéng)歡迎科研院所、企業(yè)前來(lái)考察、咨詢、合作。
目前業(yè)績(jī)：
1、山東萊鋼集團(tuán)機(jī)械廠30T煉鋼電爐用熱管余熱鍋爐；
2、新疆八一鋼廠70T煉鋼電爐用熱管余熱鍋爐；
3、黑龍江西林鋼鐵集團(tuán)阿城特鋼30T煉鋼電爐用熱管余熱鍋爐；
4、江陰興澄特鋼100T煉鋼電爐用熱管余熱鍋爐；
5、遼寧本溪鋼鐵公司兩臺(tái)40T煉鋼電爐用熱管余熱鍋爐；
6、江蘇沙鋼集團(tuán)淮安鋼鐵公司80T煉鋼電爐用熱管余熱鍋爐；
7、山東齊魯特鋼公司80T煉鋼電爐用熱管余熱鍋爐；
8、河南舞陽(yáng)鋼鐵公司100T煉鋼電爐用熱管余熱鍋爐；
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