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1、 - 1 -电弧炉内排烟气降温余热利用回收系统及其回收方法电弧炉内排烟气降温余热利用回收系统及其回收方法项目技术总结项目技术总结一、前言一、前言电炉冶炼过程中的节能降耗一直是人们研究的主要课题。在电炉冶炼生产过程中产生大量的高温含尘烟气，其烟气温度高达1200左右，含尘量达 15g/Nm3左右，炉内排烟量约为15002000m3/h.t，高温烟气的余热占总能耗的 20左右。显然回收烟气的余热将会产生巨大的经济效益。无锡市东方环境工程设计研究所有限公司根据现行的除尘工艺，通过研究排烟中烟气、粉尘的特性，结合热管技术,将余热利用、除尘集成于一体，开发二次间壁换热的热管式换热器代替传统除尘系统中的机
2、力冷却或喷水等降温系统，将烟气温度从 1200降低到150，充分回收烟气中的余热产生饱和蒸汽，用于企业生产和生活，同时得到较好的除尘效果。产品物点：项目产品设计新颖，创新出了热管换热与电炉除尘相结合的新工艺，即新型的节能除尘新工艺。研制出的热管换热器，具有传热效率高，启动速度快的特点，研制出的激波清灰技术，具有达到吹除积灰，保证受热面清洁，提高传热效率的特点。产品具有回收电炉冶炼过程中的热能，产生饱和蒸汽，同时得到较好的除尘效果。该产品填补了电炉高温烟气余热回收类设备的国内空白。其特点体现在：- 2 -（1）热管是具有超高导热性能的传热元件，传热效率高，启动速度快；（2）部分热管表面可以焊接翘
3、片，增加换热面积；（3）有效的防止积灰，换热器设计时能够采用变截面形式，保证流体通过热管换热器时等流速流动，达到自清灰的目的；（4）结构紧凑，占地面积小；（5）热流密度可变性。热管可以独立改变蒸发段和冷凝段的加热面积，这样可以控制管壁温度以避免出现露点结灰或腐蚀；（6）热管单根独立换热，不会因某一根热管损坏从而影响换热系统运行。二、主要技术指标完成情况二、主要技术指标完成情况项目产品经无锡市产品质量监督检验所检测，主要技术指标：技术指标名称单 位合同技术指标技术指标实际完成情况设备阻力Pa1000950排放浓度mg/Nm3352970t 电炉平均产蒸汽量， 蒸汽压力 1.7Mpa，蒸汽 温度
4、204。t/h1025三、基本结构三、基本结构电弧炉内排烟气降温余热利用回收系统主要由三大部分组成，包括热管余热回收系统、除尘系统、自动控制系统。其中热管余热回收系统包含有热管蒸发器、蒸汽蓄热器、热力除氧器、汽包等。- 3 -四、工艺流程四、工艺流程电炉在冶炼过程中产生的高温烟气（约 1200）通过炉盖上的第四孔进入燃烧沉降室。沉降室的体积很大，烟尘气体的流速在沉降室迅速降低，使可燃性的气体和部分可燃物质充分燃烧，较大颗粒的粉尘充分沉降。高温烟气从沉降室顶部经过水冷管道和部分保温烟道后，以大约在 500600左右的温度进入除尘器，除尘后粉尘浓度35mg/Nm3，然后进入热管式余热回收装置进行热
5、交换，烟气放出热量，温度降低，热管式余热回收装置吸收热量，产生饱和蒸汽外供。最后烟气降温至 150左右，由风机抽出经排气筒排入大气。工艺流程图如下：- 4 -图中，1.电炉，2.水冷滑套，3.沉降室，4.除尘器，5.热管换热器，6.汽包，7.蒸汽蓄热器，8.风机，9.排气筒五、本项目研制中解决的关键技术问题五、本项目研制中解决的关键技术问题1） 、解决了余热回收段热管布置方式与通道变截面关键技术； 采用内流空气动力学和气固两相流理论，对高温烟气流场、温度场进行 CFD 数值仿真，研究不同管径热管的混装方式对流场、温度场的扰动特性、变截面通道对流场的影响及角区流动特点、不同管径的热管尾迹对下游热
6、管管壁附面层的影响、使换热、流阻、磨损及自吹灰能力趋于均衡。2） 、解决了热能回收与除尘结构融合设计关键技术； 采用试验与工程项目相结合的方法，研究炼钢电炉不同温度的水- 5 -冷滑套的性能特性规律、混风对高温烟气热力学特性的影响规律。使电炉内排出的高温烟气的热能得到充分回收。 3） 、解决了离线回转脉冲清灰袋式除尘器内部流场关键技术； 采用气固两相流理论对除尘装置内部烟气流场进行数值仿真，结合工程实际测定的参数，优化工程设计方法，使本项目产品达到低流阻、低磨损、低功耗、运行平稳的目标。重点解决：内部流场特性、烟气的流动特征、除尘器几何结构对流场的影响规律、除尘器中滤材的气流特性。 4） 、解
7、决了热管换热器的清灰关键技术。 将空气和可燃气按一定比例混合，经高能点火后在激波发生器内形成可控强度的激波，冲击动能吹扫受热面的同时伴有高声强声波震荡和热清洗作用，以达到灰尘通过率大于 90%，清灰效率达99%，吹除热管表面积灰保证受热面清洁，提高传热效率，达到极限传热性能，并能保证系统正常运行。达到的技术指标：（1） 、设备阻力 950Pa；（2） 、排放浓度 29mg/Nm3。（3） 、70t 电炉平均产蒸汽量 25t/h，蒸汽压力 1.7Mpa，蒸汽温度204。电弧炉内排烟气降温余热利用回收系统及已中试成功，经无锡市产品质量监督检验所检测，主要技术指标达到项目合同要求。省级科技查新机构查
8、新确定，研究成果填补国内空白，并达到- 6 -国际先进水平。六、获知识产权情况六、获知识产权情况一、本项目己获得的专利情况表序 号专利名称专利 类型申请 国别授权号或 申请号授权或受理 申请日期 1非金属补偿器发明专利 证书中国ZL200910152673.82011.10.52一种全干袋式转炉煤气负能净化回 收工艺发明专利 证书中国 ZL200910153124.22011.10.53自洁型流化床换热器实用新型中国ZL200920196356.1 2010.6.94一种无泄漏抗交变热应力换热器实用新型中国ZL200920196765.1 2010.6.95冶金转炉放散煤气余热回收系统实用新型
9、中国ZL200920196766.6 2010.6.96非金属补偿器实用新型中国ZL200920196355.7 2010.6.237烟道用可燃气体抑爆装置实用新型中国ZL200920196767.02010.6.238电炉双向移动排烟管同步装置实用新型中国ZL201020102905.7 2010.10.69电炉烟气余热回收调温装置实用新型中国ZL201020049783.x2010.10.610电炉或转炉内排烟气用蓄热均温器实用新型中国ZL201020050006.7 2010.10.611一种带有蓄热均温设备的电炉内排 烟气余热回收系统实用新型中国ZL201020050004.8 201
10、0.12.0112一种电炉双向摆动排烟管同步装置实用新型中国ZL201020102904.2 2010.12.0113电炉双向运动排烟管同步装置实用新型中国ZL201020103076.42011.1.514电炉用蓄热均温沉降室实用新型中国ZL201020050005.22011.1.515高炉冲渣水余热回收系统实用新型中国ZL201020129137.42011.3.2316高温熔融渣回收系统实用新型中国ZL201020254326.4 2011.4.617一种高温熔融渣回收系统实用新型中国ZL201020255572.1 2011.4.618蓄热式热管换热器实用新型中国ZL20102067
11、5700.82011.8.3119蓄热式余热锅炉实用新型中国ZL201020675763.32011.8.31二、 本项目己申请专利序 号专利名称专利 类型申请 国别授权号或 申请号授权或受理 申请日期- 7 -1一种带有蓄热均温设备的电炉内排 烟气余热回收系统发明中国201010039729.1 2010.1.112电炉烟气余热回收调温装置发明中国201010039673.X2010.1.123电炉双向运动排烟管同步装置发明中国201010102099.8 2010.1.224电炉双向移动排烟管同步装置发明中国201010102100.7 2010.1.225电炉双向摆动排烟管同步装置发明中国201010102126.1 2010.1.226高炉冲渣水余热回收系统发明中国201010122535.8 2010.3.117高温熔融渣回收方法发明中国201010223362.9 2010.7.88一种高温熔融渣回收方法发明中国201010223363.3 2010.7.89液态钢渣微粉化回收装置发明中国201110311679.22011.10.1410液态渣处理装置发明中国201110311686.22011.10.14无锡市东方环境工程设计研究所有限公司2011-12-5
