余熱余能技術(shù)是一項重要資源綜合利用技術(shù)， 其對于節(jié)約資源、改善環(huán)境狀況、提高經(jīng)濟(jì)效益， 實現(xiàn)資源的循環(huán)優(yōu)化配置和可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義， 其中鋼鐵企業(yè)電爐余熱回收技術(shù)研究近年來備受行業(yè)關(guān)注。2011 年貴陽鋼廠康斯迪電爐成功進(jìn)行了煙氣余熱回收系統(tǒng)的改造。

　　某鋼廠電爐2000 年建成投產(chǎn)， 2005 年經(jīng)過工藝改造， 入爐鐵水比例由過去的15％提高到90％左右， 電爐產(chǎn)能由每年60 萬t 擴(kuò)大到110萬t。電爐在冶煉鋼水的同時， 產(chǎn)生約200000m3 ／h 電爐高溫?zé)煔猓?攜帶大量余熱資源。除少量煙氣余熱通過預(yù)熱廢鋼的方式得到利用外， 仍有350 ～800℃的煙氣經(jīng)過燃燒沉降室后，通過直接水冷方式進(jìn)行冷卻， 將煙氣溫度降至300℃以下； 降溫后的煙氣與來自屋頂大罩的低溫?zé)煔饣旌希?使煙氣溫度繼續(xù)降到180℃以下；同時在進(jìn)高溫布袋除塵器前段的煙氣總管上設(shè)有事故混風(fēng)閥， 在煙氣超溫時及時開啟繼續(xù)降低煙氣溫度， 以保護(hù)布袋除塵器的運行安全。滿足溫度要求的煙氣最后進(jìn)入布袋式除塵器中凈化后經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入煙囪排放。現(xiàn)有電爐煙氣冷卻方式不僅導(dǎo)致大量電爐煙氣余熱資源浪費， 同時冷卻系統(tǒng)新增電力消耗， 導(dǎo)致能源浪費。

　　另外， 國內(nèi)鋼鐵企業(yè)為進(jìn)一步降低電爐煉鋼成本， 電爐工序普遍出現(xiàn)鐵水兌廢鋼冶煉模式，且鐵水比例可高達(dá)70％左右， 呈現(xiàn)電爐設(shè)備“轉(zhuǎn)爐化” 的趨勢。隨著電爐入爐鐵水比例增加， 所產(chǎn)生的煙氣溫度、流量及含塵量相對原來設(shè)計負(fù)荷有很大變化， 原有除塵系統(tǒng)基本滿負(fù)荷甚至超負(fù)荷運行， 增加了環(huán)保達(dá)標(biāo)排放的難題。

　　1、技術(shù)改造方案分析

　　1.1　存在問題分析

　　電爐生產(chǎn)工藝的特點決定了煙氣溫度和流量均具有較大的周期波動性， 同時電爐煙氣含塵特點對后續(xù)余熱回收設(shè)備的布置和結(jié)構(gòu)形式的要求很高。一方面吹氧冶煉期間煙氣流量大、溫度最高， 此時煙氣對余熱鍋爐的換熱管束的熱沖擊和磨損沖刷最大， 鍋爐的結(jié)構(gòu)形式要適應(yīng)由于煙氣的波動所帶來的熱應(yīng)力的影響。另一方面出鋼期間煙氣溫度低、流量最小， 煙氣流速降低， 鍋爐受熱面積灰趨勢越來越嚴(yán)重， 影響了下一個煉鋼周期鍋爐傳熱效率， 排煙溫度就會逐漸上升， 繼而影響了后續(xù)除塵設(shè)備的運行。因此鍋爐的選型和針對性的設(shè)計尤為重要。

　　同時， 由于電爐冶煉條件與最初設(shè)計條件已發(fā)生很大變化， 因此煙氣量、含塵量及煙氣溫度與設(shè)計參數(shù)已大為不同， 此方面需要對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行理論分析和測試驗證分析。

　　1.2　主要技術(shù)方案內(nèi)容

　　根據(jù)電爐的工藝特點、現(xiàn)場空間場地的擺放、煙氣系統(tǒng)阻力以及灰分等的綜合考量， 經(jīng)過反復(fù)設(shè)計比較， 最終選擇采用輻射水冷沉降除塵與對流換熱相結(jié)合的技術(shù)方案， 主要設(shè)備包括水冷沉降室、高溫蒸發(fā)器、過熱器、中低溫蒸發(fā)器、省煤器、加熱器及相關(guān)系統(tǒng)。

　　（1） 煙氣余熱回收系統(tǒng)設(shè)置

　　首先在現(xiàn)有的二燃室出口前方設(shè)計一組輻射水壁沉降段， 后續(xù)經(jīng)過90°轉(zhuǎn)角后在原有煙氣管線下方設(shè)計一組對流換熱段。在第一組受熱面中采用輻射水冷壁組件可將通過二燃室出來的高溫?zé)煔獾臏囟冗M(jìn)行初步整合， 同時降低煙氣流速來完成煙氣中大的粉塵顆粒的初步沉降， 以減輕后續(xù)鍋爐和除塵裝置的負(fù)荷， 同時將煙氣中未充分燃燒的煤氣在沉降室繼續(xù)反應(yīng)燃燒徹底， 以避免給后續(xù)設(shè)備或裝置帶來爆炸破壞影響， 起到對高溫?zé)煔庀鞣宓淖饔谩?/span>

　　煙氣經(jīng)水冷沉降室后進(jìn)入余熱鍋爐， 余熱鍋爐本體根據(jù)現(xiàn)場實際情況， 采用臥式布置， 高溫?zé)煔庖来谓?jīng)過高溫蒸發(fā)器、過熱器、中低溫蒸發(fā)器、省煤器、換熱器（耐低溫露點腐蝕）， 最后排出的煙氣再經(jīng)除塵器凈化后排往大氣。

　　（2） 帶蓄熱器的蒸汽回收系統(tǒng)

　　由于電爐為周期性間斷吹煉， 因此在蒸汽系統(tǒng)中增設(shè)了2 臺蓄熱器， 其作用是將余熱鍋爐產(chǎn)生的周期性波動的蒸汽， 通過蓄熱器的調(diào)節(jié)， 能連續(xù)而穩(wěn)定地向外供汽， 使蒸汽得到最大限度的回收和利用。

　　通過余熱鍋爐可產(chǎn)生1暢6 MPa 飽和蒸汽， 經(jīng)蓄熱器后， 供給出1暢1MPa 飽和蒸汽回至鍋爐本體的過熱器實現(xiàn)基本穩(wěn)定輸出， 蒸汽經(jīng)過熱后可達(dá)到260 ～350 ℃并入主蒸汽管網(wǎng)。

　　2、改造節(jié)能效果分析

　　（1） 余熱回收效益分析

　　電爐煙氣按200000m3 ／h、500℃來計算校核， 通過余熱鍋爐， 可平均回收產(chǎn)生1暢0MPa、250℃的蒸汽約25t／h， 年回收約20 萬t， 節(jié)約能250℃的蒸汽約25t／h， 年回收約20 萬t， 節(jié)約能源2 萬tce， 可為企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

　　（2） 降低原有冷卻系統(tǒng)能耗

　　增設(shè)一套余熱回收裝置回收煙氣余熱， 可以停用原有水冷方式， 使煙氣溫度降至合理的煙溫后再進(jìn)行排空， 降低了冷卻水的消耗。

　　（3） 降低煙氣除塵系統(tǒng)煙氣處理量余熱鍋爐后煙氣的溫度可降低到200℃以下， 使得后續(xù)從屋頂大罩中引入的混風(fēng)量也減少， 除塵系統(tǒng)需要處理的煙氣量相應(yīng)減少。

　　3、結(jié)論

　　（1） 該余熱回收改造方案技術(shù)可行， 系統(tǒng)設(shè)計布置合理。

　　（2） 改造后可大大降低煉鋼的運行成本，降低能耗指標(biāo)， 經(jīng)計算改造后電爐的噸鋼單位能耗可下降18.32 kgce， 改造完成后每年可節(jié)約2萬tce。

　　（3） 通過改造可徹底解決電爐存在的除塵問題， 滿足國家環(huán)保要求。

　　（4） 回收利用廢氣中的余熱產(chǎn)生蒸汽回用于生產(chǎn)， 代替部分燃?xì)忮仩t生產(chǎn)蒸汽， 降低鋼廠CO2 、SO2 、NOx 排放量， 達(dá)到了節(jié)能減排目的。