电炉除尘器烟气全余热回收装置及其优越性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,烟气由电炉除尘设备抽出后,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越性。
1、电炉烟气全余热回收
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、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,但电炉的优越性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。
3、高效沉降
电炉除尘器烟气全余热回收装置另一个突出优越性是 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C0,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。
4、锅炉压力高、寿命长
为了避免热管余热锅炉在中提到的缺陷,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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