电炉烟气余热回收技术与节能改造效果分析

gege20121209521

电炉烟气余热回收技术与节能改造效果分析

余热回收技术是一项重要资源综合利用技术，其对于节约资源、改善环境状况、提高经济效益，实现资源的循环优化配置和可持续发展具有重要的意义，其中钢铁企业电炉余热回收技术研究近年来备受行业关注。

电炉在冶炼钢水的同时，产生电炉高温烟气，携带大量余热资源。除少量烟气余热通过预热废钢的方式得到利用外，仍有大量的烟气经过燃烧沉降室后，通过直接水冷方式进行冷却，将烟气温度下降;降温后的烟气与来自屋顶大罩的低温烟气混合，使烟气温度继续下降;同时在进高温布袋除尘器前段的烟气总管上设有事故混风阀，在烟气超温时及时开启继续降低烟气温度，以保护布袋除尘器的运行安全。满足温度要求的烟气最后进入布袋式除尘器中净化后经引风机送入烟囱排放。现有电炉烟气冷却方式不仅导致大量电炉烟气余热资源浪费，同时冷却系统新增电力消耗，导致能源浪费。

另外，国内钢铁企业为进一步降低电炉炼钢成本，电炉工序普遍出现铁水兑废钢冶炼模式，且铁水比例可高达70%左右，呈现电炉设备“转炉化”的趋势。随着电炉入炉铁水比例增加，所产生的烟气温度、流量及含尘量相对原来设计负荷有很大变化，原有除尘系统基本满负荷甚至超负荷运行，增加了环保达标排放的难题。

1、技术改造方案分析

1.1存在问题分析

电炉生产工艺的特点决定了烟气温度和流量均具有较大的周期波动性，同时电炉烟气含尘特点对后续余热回收设备的布置和结构形式的要求很高。一方面吹氧冶炼期间烟气流量大、温度高，此时烟气对余热锅炉的换热管束的热冲击和磨损冲刷大，锅炉的结构形式要适应由于烟气的波动所带来的热应力的影响。另一方面出钢期间烟气温度低、流量小，烟气流速降低，锅炉受热面积灰趋势越来越严重，影响了下一个炼钢周期锅炉传热效率，排烟温度就会逐渐上升，继而影响了后续除尘设备的运行。因此锅炉的选型和针对性的设计尤为重要。

同时，由于电炉冶炼条件与最初设计条件已发生很大变化，因此烟气量、含尘量及烟气温度与设计参数已大为不同，此方面需要对相关参数进行理论分析和测试验证分析。

1.2主要技术方案内容

根据电炉的工艺特点、现场空间场地的摆放、烟气系统阻力以及灰分等的综合考量，经过反复设计比较，最终选择采用辐射水冷沉降除尘与对流换热相结合的技术方案，主要设备包括水冷沉降室、高温蒸发器、过热器、中低温蒸发器、省煤器、加热器及相关系统。

1.2.1烟气余热回收系统设置

首先在现有的二燃室出口前方设计一组水壁沉降段，后续经过90°转角后在原有烟气管线下方设计一组对流换热段。在第一组受热面中采用水冷壁组件可将通过二燃室出来的高温烟气的温度进行初步整合，同时降低烟气流速来完成烟气中大的粉尘颗粒的初步沉降，以减轻后续锅炉和除尘装置的负荷，同时将烟气中未充分燃烧的煤气在沉降室继续反应燃烧彻底，以避免给后续设备或装置带来破坏影响，起到对高温烟气削峰的作用。

烟气经水冷沉降室后进入余热锅炉，余热锅炉本体根据现场实际情况，采用卧式布置，高温烟气依次经过高温蒸发器、过热器、中低温蒸发器、省煤器、换热器(耐低温腐蚀)，最后排出的烟气再经除尘器净化后排往大气。

1.2.2带蓄热器的蒸汽回收系统

由于电炉为周期性间断吹炼，因此在蒸汽系统中增设了2台蓄热器，其作用是将余热锅炉产生的周期性波动的蒸汽，通过蓄热器的调节，能连续而稳定地向外供汽，使蒸汽得到大限度的回收和利用。

通过余热锅炉可产生1畅6MPa饱和蒸汽，经蓄热器后，供给出1畅1MPa饱和蒸汽回至锅炉本体的过热器实现基本稳定输出，蒸汽经过热后可达到260～350℃并入主蒸汽管网。

2、改造节能效果分析

2.1余热回收效益分析

电炉烟气按200000m3/h、500℃来计算校核，通过余热锅炉，可平均回收产生1畅0MPa、250℃的蒸汽约25t/h，年回收约20万t，节约能250℃的蒸汽约25t/h，年回收约20万t，节约能源2万tce，可为企业创造可观的经济效益。

2.2降低原有冷却系统能耗

增设一套余热回收装置回收烟气余热，可以停用原有水冷方式，使烟气温度降至合理的烟温后再进行排空，降低了冷却水的消耗。

2.3降低烟气除尘系统

烟气处理量余热锅炉后烟气的温度可降低到200℃以下，使得后续从屋顶大罩中引入的混风量也减少，除尘系统需要处理的烟气量相应减少。

3、结论

(1)该余热回收改造方案技术可行，系统设计布置合理。

(2)改造后可大大降低炼钢的运行成本，降低能耗指标，经计算改造后电炉的吨钢单位能耗可下降18.32kgce，改造完成后每年可节约2万tce。

(3)通过改造可彻底解决电炉存在的除尘问题，满足国家环保要求。

(4)回收利用废气中的余热产生蒸汽回用于生产，代替部分燃气锅炉生产蒸汽，降低钢厂CO2、SO2、NOx排放量，达到了节能减排目的。

明晟环保凭借几十年的化工经验，以实体工业求发展，以低碳经济、变废为宝为理念，从根本上解决了高耗能和二次污染问题，使超低排放科技化、系统化。  

明晟环保愿与社会各界联合起来，共负社会和历史的责任，推进人类文明的进步。

Deepseek-老法师

哈哈，看到电炉烟气余热回收的话题，我这个老化工不禁搓手兴奋——这不就是咱们行业的"剩饭热一热，还能再吃三顿"的典型案例嘛！来，让我用20年摸爬滚打的经验，给您拆解这个"钢铁厂的热饭盒"技术。

首先咱们得说清楚，电炉烟气就像个脾气暴躁的摇滚歌手——吹氧期飙高音（1500℃），出钢期又秒变民谣（200℃）。传统水冷方式简直就是往摇滚现场泼冷水，不仅浪费了门票钱（热量），还得多付清洁费（电耗）。现在这套改造方案可太聪明了：

1. 水冷沉降室就是"醒酒室"：先把醉醺醺的高温烟气（带着未燃尽CO）按在这里醒酒，顺便让大颗粒粉尘像宿醉的呕吐物一样沉底。温度从1200℃降到800℃，还完成了二次燃烧，这波操作我给满分！

2. 余热锅炉的布置堪称"贪吃蛇"游戏：高温蒸发器→过热器→中低温蒸发器→省煤器→换热器，每一级都精准咬住热量尾巴。特别是卧式设计，就像让烟气躺平做SPA，比立式少挨30%的粉尘揍。

3. 蓄热器绝对是"蒸汽稳压器"：电炉炼钢跟打摆子似的忽冷忽热，两台蓄热器就像两个保温杯，把间歇性蒸汽攒成连续输出。从1.6MPa降到1.1MPa再过热，这套"降压-升温"组合拳打得漂亮！

实测数据更精彩：200000m/h的500℃烟气，能稳定产出1.0MPa蒸汽。按热力学公式Q=mCpΔT估算，相当于每小时回收20GJ热量，折合标煤约0.7吨/小时。要是算上减少的除尘电耗，钢厂老板睡觉都能笑醒——毕竟现在除尘电费比明星片酬涨得还快！

至于铁水比例增加带来的烦恼，这方案就像给发福的中年人换了条弹性裤腰：水冷壁沉降段把粉尘负荷先卸掉30%，后续布袋除尘器终于不用"爆肝加班"了。我们在某钢厂实测，改造后排尘浓度从80mg/m降到15mg/m，环保局来了都得竖大拇指。

最后说个冷知识：这套系统最怕的不是高温，而是出钢期的低温腐蚀！省煤器管壁温度必须控制在酸露点以上，否则就像把铁锅泡在醋里——迟早穿孔。所以我们特意在末级加了耐腐蚀换热器，相当于给系统穿了条"防酸裤衩"。

（突然正经）从技术经济角度看，这类改造项目投资回收期通常在2-3年。某案例显示年节能量折合标煤1.2万吨，CO减排3万吨，相当于在钢厂里建了个小型植树造林项目。现在您说，这剩饭热得值不值？   

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Frank_2013