电炉炼钢余热回收技术

电炉炼钢余热回收技术

曾吉辉

四川川润动力设备有限公司，四川省自贡市，643000

摘要：在电炉炼钢过程中烟气流量、温度周期性波动较大。针对电炉炼钢过程中烟气周期性波动大，余热利用不足造成能量损失的现状，从电炉炼钢余热回收的理论计算出发，通过在电炉水冷烟道后加装一台余热锅炉，将烟气中热能转化为电能。电炉炼钢行业属于高能耗行业，炼钢中排出废气热量高，含尘量大，不回收利用，不符合环保要求。特别在能源紧缺、碳达峰、碳中和的倡导下，电炉炼钢余热回收利用的经济效益和环境效益显著。基于此，本文对电炉炼钢余热回收技术进行了简要的分析。

关键词：电炉；炼钢；余热回收；技术

1电炉炼钢余热回收原理

1.1电炉炼钢烟气分析

电炉在炼钢过程中烟气流量和温度波动幅度大，而且成周期性变化。电炉炼钢主要分为3个阶段，分别为融化期、氧化期、出钢期。融化期为燃烧废钢中的可燃物产生大量高温黑褐色烟气。氧化期为氧化脱碳，因吹氧或加矿石而产生大量高温赤褐色浓烟，且烟气中携带CO。在冶炼的氧化阶段烟、尘排放量很大，此时期烟气温度高达1200~1600℃，烟气含尘量高达30g/Nm³。出钢期为倾倒钢业液，此阶段电炉停止通电，不产生烟气。电炉炼钢一般出钢周期为42min，其中融化期26min、氧化期6min、出钢期10min。电炉炼钢废钢种类庞杂，烟气中含尘量大，根据收集电炉烟气灰分分析，灰分的颗粒粒径基本在微米级，成分主要含Fe2O3、CaO、MgO、ZnO、SiO2、K2O、SO3、MnO、Na2O、CL、AL2O3、、PbO、P2O5、Cr2O3、CuO、TiO2。

1.2余热回收利用

电炉炼钢过程中会产生大量的高温烟气,这部分烟气热量占总能耗的21%，传统的余热利用是将这部分烟气用于加热废钢+极速水冷后与顶部烟罩吸收空气混合后直接排放，不能很好利用这部分热量。在电炉冷却烟道后加装一台余热锅炉，并通过蒸汽发电技术把这部分热能转化为电能，能更好的回收这部分热能，而且电炉在炼钢中需要消耗大量的电能，可以减少电炉对电能的消耗，也能带来很好的经济和环保效应。根据对电炉炼钢烟气分析，加装的余热锅炉需注意以下几点。

1. 电炉烟气的波动性大且不连续，而蒸汽发电需要连续的蒸汽才能发电，这就需要我们在锅炉出口增加1台蓄热器用于保证蒸汽的连续性。
2. 蓄热器容积的大小与出钢期的时长相关，缩短出钢期的时间就能减小蓄热器的大小。现代电炉炼钢新工艺把出钢期的时间缩短到仅需2~4min，及大的减小的对蓄热器容积的要求，也缩短了炼钢周期，提高了炼钢效率。
3. 电炉烟气中含有一定浓度的CO，CO属于易燃易爆有毒气体，需进行二次燃烧，时刻检测进入锅炉烟气中CO的浓度，严禁CO进入锅炉中爆燃。
4. 电炉烟气中含有大量的烟尘，特别是烟气中含有易粘接颗粒，需考虑吹灰、防磨,及粉尘回收。

1.3烟气余热回收系统

电炉炼钢余热回收系统主要是由余热锅炉、蓄热器、凝气式汽轮机、发电机组成。电炉炼钢水冷烟道后的850℃高温废气在余热锅炉中被降低到250℃以下进入除尘器，锅炉吸收烟气中热量产生蒸汽，蒸汽通过蒸汽管道引入蓄热器进行储能，蒸汽再从蓄热器引入汽轮机冲刷汽轮机转子叶片，汽轮机转子带动发电机转子转动发电，蒸汽发电后在汽轮机中冷凝成水再供锅炉给水。

2工程案例

钢厂150T电炉炼钢，炼钢周期35min（融化期26min、氧化期6min，出钢期3min），先利用电炉炼钢废气预热废钢、再经水冷烟道、燃烧沉降室、850℃废气经余热锅炉冷却至200℃进入尾部除尘器除尘。

2.1锅炉型式

锅炉结构形式为卧式布置，为单汽包自然循环锅炉。废气从下部引入，经过入口冷却烟罩、蒸发器（I~V级）、省煤器（I~II级）。锅炉采用全悬吊、全密封式结构，具有适应负荷变化范围大、连续运行周期长、运行安全可靠、密封性能好、运行操作简便等特点。

2.2水质要求

因本锅炉蒸汽用于发电，锅炉水质需符合GB/T12145-2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》标准中规定的水质标准要求。

2.3水—汽流程

本锅炉为卧式布置，单压自然循环。来自除氧器的除氧水（104℃）进入省煤器管束被加热到182℃后，由管道引入锅筒。锅筒→下降管→蒸发器（I~V级）和入口冷却烟罩→上升管，被加热的汽水混合物再引回锅筒，在锅筒中经一、二次分离后生成额定压力、额定温度下的饱和蒸汽，通过蒸汽管道引至蓄热器，再送往汽轮机发电。

2.4烟气流程

本锅炉为卧式布置，烟气从锅炉下部入口烟道引入依次经过入口冷却烟罩、蒸发器I~蒸发器Ⅳ、省煤器，最后经出口烟道引入除尘设备。

结束语：

炼钢余热直接排放，不回收利用，属于高能耗系统，不符合节能环保要求，锅炉的余热回收利用具有重要意义，是一种经济、稳定、合理、灵活的新型锅炉。该锅炉的推广使用完全符合国家节能减排的要求，可以显著降低钢铁企业的炼钢能耗，为钢铁企业的绿色发展提供帮助。

参考文献：

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电炉炼钢产生的废气1200~1400摄氏度，占电炉热量总收入热量的20%