煉鋼電爐爐氣綜合回收利用

摘要：本文介紹了一種煉鋼電爐爐氣中的一氧化碳、煙氣熱能和煉鋼含鐵粉塵的綜合回收系統，該系統同時解決了電爐煉鋼的節能、環保問題。

關鍵詞：煉鋼；節能；環保

中圖分類號：TF741.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-864X（2014）08-0190-01

一、前言

電爐煉鋼的廢能回收是電弧爐技術發展的重要技術之一。電爐煉鋼的廢能回收分兩個部分，化學能回收和熱能回收。隨著氧煤噴吹技術逐漸應用，原料高配碳技術和泡沫渣操作工藝的采用，相當量的爐氣燃燒不完全，煙氣中含有大量一氧化碳。利用二次燃燒回收這部分的能量勢在必行。隨著電爐冶煉工藝的改進，冶煉節奏的加快，單位時間內電爐爐氣大幅增加，造成爐頂溫度升高，聚集大量熱能。同時冶煉產生大量粉塵。該粉塵中含有鐵、鋅和鉛等有價物質。全國每年約有70萬噸電爐煉鋼的粉塵[1]。為了適應生產、節能和環保要求，采用一氧化碳能量、煙氣熱能和煉鋼粉塵綜合回收技術。該系統首先通過二次燃燒回收一氧化碳能量，利用二級熱管式余熱鍋爐回收爐氣熱量，將爐氣溫度降至220℃以下，再通過布袋除塵器收集粉塵。

二、煉鋼電爐爐氣綜合回收系統

煉鋼電爐爐氣綜合回收系統如圖1所示。該系統通過水冷煙道和煉鋼電爐的第四孔連接。爐氣通過水冷煙道進入二次燃燒爐，將一氧化碳燒盡。二次燃燒爐還起到沉降室的作用，較大的粉塵會在此沉降，去除部分粉塵。燃燒后的煙氣通過煙道進入熱管式余熱鍋爐。余熱鍋爐分兩部分，產生兩種不同壓力的蒸汽。低壓蒸汽用于除氧。經過余熱鍋爐的煙氣被降到220℃以下，再通過布袋除塵器收集粉塵。最終，煙氣通過煙囪排放。

圖1 煉鋼電爐爐氣綜合回收系統示意圖

通過布袋除塵器收集粉塵可用轉底爐還原等方法，回收其中的鋅、鉛和鐵等。我國主要鋼鐵企業電爐粉塵化學成分統計如表1[1]所示。

中國主要企業電爐粉塵化學成分統計（wt%） 表1

根據文獻[2]報導，電爐煙氣成分也隨時間變化，變化情況如圖2所示。一個周期約2500s（42min）。

圖2 電弧爐煙氣中氣體成分含量

電爐煉鋼的余熱回收主要困難在于第一、溫度高，最高時達1000℃以上；第二、交變幅度大，每40—45分鐘一個周期，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，每生產一噸鋼要產生10—20kg/t的灰塵[1]。灰塵在煙氣降溫降速過程中會存在沉積和腐蝕。

根據以上特性，我們引用熱管作為換熱元件，制作余熱鍋爐。熱管一段可自由膨脹，煙氣溫度和流量變化時不會產生較大的熱應力。煙氣溫度達到1000℃時，熱管壁溫可控制在250℃以下。因熱管具有壁溫等溫和可調的特性，在設計時，可設計熱管壁溫在露點以上防止腐蝕。該設備運行時，采用控制最低流速和安裝除灰器的方法較好的解決了結灰問題。熱管是獨立工作，水氣分離，單根或多根損壞不影響整體，安全可靠。

根據二次燃燒爐出來的煙氣溫度信號，控制風機轉速。減緩鍋爐產汽量的波動。圖3為100噸電爐余熱鍋爐入口、出口煙氣溫度變化和產汽量變化曲線圖。經過煙氣流量的控制，盡量做到產汽量和出口煙氣溫度穩定。

圖3電爐煉鋼煙氣特性

三、應用實例

某廠100噸煉鋼電弧爐。每爐的平均冶煉時間為45min，每年運行330天，年產量90萬噸鋼。引進余熱綜合回收技術及系統。表2為該系統熱能回收裝置的技術參數。

由于爐氣含塵較多，熱能回收裝置上設置了清灰機構，裝置底部設置了灰斗。

電爐爐氣的熱量和流量呈周期變化，本雖然已通過風量調節來減緩產汽量的波動，但是還是在系統中設置了一臺蓄熱器，以調節蒸汽壓力。蓄熱器可連續供應壓力為1.3MPa蒸汽，用于用于二臺真空脫氣爐（VD爐）多級蒸汽噴射真空泵系統。

該系統每年要回收13500噸電爐塵灰。回收熱量2257523136000kJ。折合77048噸標準煤。

四、結論

1.煉鋼電爐爐氣綜合回收系統實現了一氧化碳、熱量和粉塵的綜合回收；

2.一氧化碳和粉塵回收減少了空氣污染，熱量回收實現了節能減排；

3.系統通過風量控制和蓄熱器調節，可提供相對穩定的蒸汽用于二臺真空脫氣爐（VD爐）多級蒸汽噴射真空泵系統；

4.100噸煉鋼電弧爐可回收的化學能和熱能總量折合標準煤約77048噸/年。收集電爐塵灰約13500噸/年。

參考文獻：

[1]李京社，朱經濤，楊宏博，楊樹峰.中國電爐煉鋼粉塵處理現狀[J].河南冶金，2011.19（4）：2-4。

[2]何春來，朱榮，董凱，王廣連，李猛，王學利.基于煙氣成分分析的電弧爐煉鋼脫碳模型[J].北京科技大學學報，2010.32（12）：1537-1541。

[3]張紅，楊峻，莊駿.熱管節能技術[M].北京：化學工業出版社，2009。

[4]邵李忠，王禮正，王明軍.熱管式余熱鍋爐在電弧爐煙氣余熱回收中的應用[J].工業鍋爐，2010.121（3）：39-40。

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