熱管技術在電爐煉鋼余熱回收中的應用
電爐煉鋼主要是靠電極和爐料間放電產生的電弧,使電能在弧光中轉變為熱能,并借助輻射和電弧的直接作用加熱并熔化金屬和爐渣,冶煉出各種成分的鋼和合金的一種煉鋼方法。目前,電爐煉鋼是世界各國生產特殊鋼的主要方法。電爐主要是通過用廢銅、鐵合金和部分渣料進行配料冶煉,根據不同的鋼種要求,可以接受高碳鉻鐵水,然后熔制出碳鋼或不銹鋼鋼水供連鑄用。電爐煉鋼時含有有害物污染的煙氣主要產生在電爐的加料、冶煉和出鋼這三個階段。電爐冶煉一般分為裝料期、熔化期、氧化期、還原期和出鋼期。熔化期主要是爐料中的油脂類可燃物質的燃燒和金屬物質在電授通電達高溫時的熔化過程,此時產生的是黑褐色煙氣;氧化期強化脫碳,由于吹氧或加礦石而產生大量赤褐色濃煙;還原期主要是去除鋼中的氧和硫,調整化學成分而投入炭粉等造渣材料,產生白色和黑色煙氣。在這幾個過程中氧化期產生的煙氣量最大,含塵濃度和煙氣溫度最高。
??目前國內冶金行業中,電爐、轉爐煉鋼等冶煉過程的余熱均未得到充分有效的利用,而且該部分高溫煙氣的降溫均采用循環水激冷,不僅浪費了大量高品位的能源,而且消耗電力和水資源,造成極大的能源和資源的浪費及環境污染。對這部分能量的回收,電爐煉鋼的主要困難在于:第一溫度高,最高時達1000℃以上;第二交變幅度大,每40—45min一個周期,溫度在200—800℃之間變化;每爐鋼煙氣流量從幾萬到數十萬標立方米,呈現出強周期性變化;第三粉塵含量高,灰塵在煙氣降溫降速過程中會存在沉積和腐蝕。傳統的管式、板式換熱器不但難以承受如此大幅度的熱應力,同時對高含塵也束手無策。采用熱管作為傳熱元件,電爐、轉爐煉鋼高溫氣體冷卻余熱回收產汽節能系統裝置,可以通過熱管內部性能的改善以及靈活捧列和冷熱段長度的調整,控制一定的流速和管壁溫度,減低和避免灰塵的沉淀,同時換熱元件熱管的兩端處于自由狀態,避免了熱應力的問題,實現了高溫交變、高含塵量的煙氣余熱的有效回收,產生連續穩定的飽和蒸汽輸出,并網使用或用于后續VD爐(真空爐)抽真空所需要的蒸汽供給。
??電爐煉鋼的高溫煙氣由和爐蓋連接的第四孔進入,此時最高溫度在1200℃以上,經過高溫冷卻煙遭到達二次燃燒沉降室,進行CO氣體的充分燃燒和灰塵初步的沉降后,煙氣最高溫度也可達1000℃左右,煙氣依次進入多級熱管蒸汽發生器和熱管省煤器,將排煙溫度降到200℃以下,進入后續袋式除塵器、風機、煙囪后達標排放。
??該系坑中的水和產汽系統除熱管蒸汽發生器和熱管省煤器外還有軟化水裝置、除氧器、汽包、蓄熱器和泵等主要設備。由熱管蒸汽發生器產生的蒸汽經汽包汽水分離后得到2.5MPa以下的飽和蒸汽,因熱源波動較大,所以產汽量的波動范圍也相應較大,產生的飽和蒸汽通過主蒸汽管送入蓄熱器,通過蓄熱器可得到1.6MPa以下的連續飽和蒸汽。