電弧爐煉鋼應用熱管余熱鍋爐說明
電弧爐冶煉過程中的節能降耗一直是人們研究的主要課題。在電爐冶煉生產過程中產生大量的高溫含塵煙氣，其四孔（二孔）煙氣溫度高達1300℃左右，含塵量達10g/m3左右，爐內排煙量約為5000～200000m3/h．t，高溫煙氣的顯熱占總能耗的20％左右。回收煙氣的顯熱將會產生巨大的經濟效益。在冶煉過程中，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。煙氣參數的周期變化給煙氣的余熱利用帶來了一定的困難。
一、常用的電爐煙氣顯熱回收方法有兩種方式：預熱廢鋼和采用余熱鍋爐。煙氣顯熱預熱廢鋼后的煙氣溫度仍高達1000℃左右，在實際生產中，這部分煙氣的余熱資源一直未被利用，白白浪費掉了，造成巨大的能源浪費。在充分論證的基礎上，天津華能集團能源設備有限公司利用高新技術“熱管”，研制開發了全國首例電弧爐熱管余熱鍋爐裝置于2006年11月21日在山東萊鋼集團機械廠30噸電弧爐順利投產，試車一次成功，至今運轉正常，取得了顯著的經濟效益。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月份準備投產。
二、電弧爐爐內排煙系統
山東萊鋼集團機械廠30t電弧爐的排煙系統，煙氣從電弧爐出來流經滑套管進入沉降室，在此進行預除塵后進入水冷煙道和噴水冷卻器，使廢氣溫度降至250℃以下，進入布袋除塵器中進行高效除塵后，由引風機經煙囪排人大氣。
爐內排煙系統存在以下不足：(1)從爐內出來的高達l300℃的高溫煙氣余熱未被利用，浪費嚴重。 (2)煙氣溫度偏高，燒毀布袋。(3)除塵效率不高，排塵超標。
三、天津華能集團能源設備有限公司根據現行的除塵工藝，通過研究排煙中灰塵的特性，結合熱管技術設計出不易積灰的熱管式余熱鍋爐代替傳統除塵系統中的機力冷卻或噴水降溫，將煙氣溫度降低到200℃，充分回收煙氣中的余熱產生飽和蒸汽，用于企業生產和生活，同時給出較好除灰方案，在回收余熱的同時，保證煙氣排出溫度滿足布袋除塵器的許用工作溫度。并且長周期穩定運行。
1、熱管技術及工作原理
（1）熱管是一種新型高效的傳熱元件，按較*的定義應稱之為“封閉的兩相傳熱系統”，即在一個抽成真空的封閉的體系內，依賴裝入內部的流體的相態變化（液態變為汽態和汽態變為液態）來傳遞熱量的裝置。近幾年來，熱管技術得到了迅速發展，由于其具有傳熱速快、熱效率高、運行和維護費用低等優點，被廣泛應用于余熱回收的多種領域。
（2）熱管的傳熱原理
將一根封閉的管殼抽成真空，內部充裝一定比例的液體工作介質（工質），即構成了熱管。熱管放在熱源部分的稱之為蒸發段（熱端），放在冷卻部分的稱之為冷凝段（冷端）。當蒸發段吸熱把熱量傳遞給工質后，工質吸熱由液體變成汽體，發生相變，吸收汽化潛熱。在管內壓差作用下，汽體攜帶潛熱由蒸發段流到冷凝段，把熱量傳遞給管外的冷流體，放出凝結潛熱，管內工質又由汽體凝為液體，在重力作用下，又回到蒸發段，繼續吸熱汽化。如此周而復始，將熱量不斷地由熱流體傳給冷流體。
（3）熱管的特點
①金屬、非金屬材料本身的導熱速率取決于材料的導熱系數、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，經測定，熱管的導熱系數是銀的幾百倍到上千倍，故熱管有超導體之稱。
②由于熱管內的傳熱過程是相變過程，而且工質的純度很高，因此熱管內蒸汽溫度基本上保持恒溫，經測定：熱管兩端的溫差不超過5℃，與其它傳熱元件相比，熱管具有良好的等溫性能。
③熱管能適應的溫度范圍與熱管的具體結構、采用的工作流體及熱管的環境工作溫度有關。目前，熱管能適應的溫度范圍一般為-200℃～2000℃，這也是其它傳熱元件所難以達到的。
④運行中即使有個別熱管損壞，也不會造成兩種換熱介質相混，不必停車堵漏。因此，熱管設備具有使用周期長、安全可靠的優點。
⑤由于每一支熱管都是一個獨立的換熱元件，因此不論其多大、多長，每一支熱管均可任意拆換、更換性能強。
2、熱管式余熱鍋爐的結構和原理
熱管式余熱鍋爐有立式和臥式，可根據現場條件設計。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向翅片叉排布置。通過熱管使煙氣與水完成熱量傳遞，產生飽和蒸汽。該結構形式不易積灰。
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1噸鋼就會產生6－8kg粉塵，因此設備運行一段時間，就會出現積灰現象，影響整個系統的正常運行，針對設備的具體特點，我們采用了燃氣沖擊波吹灰的方法，設有乙炔站和燃氣沖擊波吹灰系統，當鍋爐系統阻力達到設定值時，吹灰系統啟動，先吹掃，然后逆向吹灰，從設備末端開始依次向前，然后從前向后在吹一遍。利用燃氣爆燃產生的強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，由輸灰系統排出。燃氣沖擊波吹灰簡單實用，效果明顯。
五、電弧爐余熱回收工藝流程
l300℃高溫煙氣從滑套管流入沉降室（燃燒室），在此進行預除塵和除去co，1200℃煙氣進入水冷煙道，經過進一步冷卻到850℃，進入熱管軟水器，在此將20℃軟水加熱到104℃進熱力除氧器，煙氣進一步被冷卻后，進入熱管余熱鍋爐中，產生高壓飽和蒸汽。煙氣在進入熱管省煤器，將除氧軟水由104℃加熱到200℃進入汽液分離器（汽包），煙氣降到200℃進入布袋除塵系統。高壓飽和蒸汽送到蓄熱器變成低壓蒸汽連續供生產、生活或低壓發電使用。
生產實踐表明，熱管余熱回收系統技術先進、設計合理，具有運行平穩、操作方便、安全可靠、節能顯著、煉鋼順行、投資回收期短等特點。熱管余熱回收系統開發成功為電弧爐的余熱利用闖出了一條新路，為冶金行業的技術進步做出了新的貢獻。
天津華能集團能源設備有限公司是一個靠科技發展起來的天津市高新技術企業，現有員工550人，其中大專以上學歷的91人，有高級工程師12人，工程師22人，年銷售收入1.5億元。1990年由中科院引進高新技術——“熱管”，并以此為龍頭，不斷推陳出新，開發、研制出數十項新型節能設備。其中一項成果獲得*新產品稱號，四項成果獲天津市科技進步一、二、三等獎，取得了三項國家專利。2000年天津市科委命名為“天津市高新技術企業”，2001年通過“ISO9001國際質量體系認證”。我公司竭誠歡迎科研院所、企業前來考察、咨詢、合作。
目前業績：
1、山東萊鋼集團機械廠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40T煉鋼電爐用熱管余熱鍋爐；
6、江蘇沙鋼集團淮安鋼鐵公司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、河南舞陽鋼鐵公司100T煉鋼電爐用熱管余熱鍋爐；
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