炼钢电炉炉气综合回收利用

炼钢电炉炉气综合回收利用

毕洪伟

毕洪伟

（西宁特殊钢股份有限公司，青海西宁810005）

摘要：本文介绍了一种炼钢电炉炉气中的一氧化碳、烟气热能和炼钢含铁粉尘的综合回收系统，该系统同时解决了电炉炼钢的节能、环保问题。

关键词：炼钢；节能；环保

中图分类号：TF741.5文献标识码：A文章编号：1671-6035（2013）06-0000-02

一、前言

电炉炼钢的废能回收是电弧炉技术发展的重要技术之一。电炉炼钢的废能回收分两个部分，化学能回收和热能回收。随着氧煤喷吹技术逐渐应用，原料高配碳技术和泡沫渣操作工艺的采用，相当量的炉气燃烧不完全，烟气中含有大量一氧化碳。利用二次燃烧回收这部分的能量势在必行。随着电炉冶炼工艺的改进，冶炼节奏的加快，单位时间内电炉炉气大幅增加，造成炉顶温度升高，聚集大量热能。同时冶炼产生大量粉尘。该粉尘中含有铁、锌和铅等有价物质。全国每年约有70万吨电炉炼钢的粉尘[1]。为了适应生产、节能和环保要求，采用一氧化碳能量、烟气热能和炼钢粉尘综合回收技术。该系统首先通过二次燃烧回收一氧化碳能量，利用二级热管式余热锅炉回收炉气热量，将炉气温度降至220℃以下，再通过布袋除尘器收集粉尘。

二、炼钢电炉炉气综合回收系统

炼钢电炉炉气综合回收系统如图1所示。该系统通过水冷烟道和炼钢电炉的第四孔连接。炉气通过水冷烟道进入二次燃烧炉，将一氧化碳烧尽。二次燃烧炉还起到沉降室的作用，较大的粉尘会在此沉降，去除部分粉尘。燃烧后的烟气通过烟道进入热管式余热锅炉。余热锅炉分两部分，产生两种不同压力的蒸汽。低压蒸汽用于除氧。经过余热锅炉的烟气被降到220℃以下，再通过布袋除尘器收集粉尘。最终，烟气通过烟囱排放。

图1炼钢电炉炉气综合回收系统示意图

通过布袋除尘器收集粉尘可用转底炉还原等方法，回收其中的锌、铅和铁等。我国主要钢铁企业电炉粉尘化学成分统计如表1[1]所示。

中国主要企业电炉粉尘化学成分统计（wt%）表1

根据文献[2]报导，电炉烟气成分也随时间变化，变化情况如图2所示。一个周期约2500s（42min）。

图2电弧炉烟气中气体成分含量

电炉炼钢的余热回收主要困难在于第一、温度高，最高时达1000℃以上；第二、交变幅度大，每40—45分钟一个周期，温度在200—800℃之间变化，每炉钢烟气流量从几万到数十万标立方米，呈现出强周期性变化；第三、粉尘含量高，每生产一吨钢要产生10—20kg/t的灰尘[1]。灰尘在烟气降温降速过程中会存在沉积和腐蚀。

根据以上特性，我们引用热管作为换热元件，制作余热锅炉。热管一段可自由膨胀，烟气温度和流量变化时不会产生较大的热应力。烟气温度达到1000℃时，热管壁温可控制在250℃以下。因热管具有壁温等温和可调的特性，在设计时，可设计热管壁温在露点以上防止腐蚀。该设备运行时，采用控制最低流速和安装除灰器的方法较好的解决了结灰问题。热管是独立工作，水气分离，单根或多根损坏不影响整体，安全可靠。

根据二次燃烧炉出来的烟气温度信号，控制风机转速。减缓锅炉产汽量的波动。图3为100吨电炉余热锅炉入口、出口烟气温度变化和产汽量变化曲线图。经过烟气流量的控制，尽量做到产汽量和出口烟气温度稳定。

图3电炉炼钢烟气特性

三、应用实例

某厂100吨炼钢电弧炉。每炉的平均冶炼时间为45min，每年运行330天，年产量90万吨钢。引进余热综合回收技术及系统。表2为该系统热能回收装置的技术参数。

热能回收装置的技术参数表2

由于炉气含尘较多，热能回收装置上设置了清灰机构，装置底部设置了灰斗。

电炉炉气的热量和流量呈周期变化，本虽然已通过风量调节来减缓产汽量的波动，但是还是在系统中设置了一台蓄热器，以调节蒸汽压力。蓄热器可连续供应压力为1.3MPa蒸汽，用于用于二台真空脱气炉（VD炉）多级蒸汽喷射真空泵系统。

该系统每年要回收13500吨电炉尘灰。回收热量2257523136000kJ。折合77048吨标准煤。

四、结论

1.炼钢电炉炉气综合回收系统实现了一氧化碳、热量和粉尘的综合回收；

2.一氧化碳和粉尘回收减少了空气污染，热量回收实现了节能减排；

3.系统通过风量控制和蓄热器调节，可提供相对稳定的蒸汽用于二台真空脱气炉（VD炉）多级蒸汽喷射真空泵系统；

4.100吨炼钢电弧炉可回收的化学能和热能总量折合标准煤约77048吨/年。收集电炉尘灰约13500吨/年。

参考文献：

[1]李京社，朱经涛，杨宏博，杨树峰．中国电炉炼钢粉尘处理现状[J]．河南冶金，2011．19（4）：2-4。

[2]何春来，朱荣，董凯，王广连，李猛，王学利．基于烟气成分分析的电弧炉炼钢脱碳模型[J]．北京科技大学学报，2010．32(12)：1537-1541。

[3]张红，杨峻，庄骏．热管节能技术[M]．北京：化学工业出版社，2009。

[4]邵李忠，王礼正，王明军．热管式余热锅炉在电弧炉烟气余热回收中的应用[J].工业锅炉,2010.121(3):39-40。

[5]梅国华．电炉内排烟气的余热回收利用[J].现代冶金,2011.39(6):24-25。