电弧炉烟气全余热回收装置的研究

摘要

目前国内大部分电弧炉都没有做到四孔烟气余热的全部回收.研发了电弧炉烟气全余热回收装置,在某钢厂110 t电弧炉上进行了中试,对烟气温度、烟气组成及换热情况进行了现场测试,并对测试结果进行分析,得到如下结论:兑铁水的比例从全废钢到质量分数为80％铁水,电弧炉烟气全余热回收装置出口的烟气温度均能控制在250℃以下,说明烟气全余热回收装置在变工况条件下能够回收电弧炉四孔烟气250～2 100 ℃的全部余热.铁水加入量(质量分数)约50％的典型工况下,Ⅰ段烟道入口烟气最高温度可达1 982℃.铁水加入量(质量分数)约50％的典型工况下,Ⅰ段烟道上半部分平均热流密度高达999.8 kW/m2,传热系数高达657 W/(m2·K);下半部分平均热流密度为327.2 kW/m2,传热系数为277 W/(m2·K),Ⅰ段烟道上半部分的平均热流密度为下半部分热流密度的3.06倍.一个冶炼周期内的烟气最大温差为l 624℃.如此高的热流密度及温度交变,在Ⅰ段烟道设计时需充分考虑如此大幅波动的烟气温度所造成的汽化冷却烟道的疲劳问题.燃烧沉降室顶盖虽然采用了汽化冷却结构,但其换热量很小.由于燃烧沉降室四周及底部采用了耐火材料结构,具备很好的蓄热作用,减小了燃烧沉降室出口、Ⅱ段烟道及后续列管余热锅炉的温度波动,在冶炼初期还出现了燃烧沉降室加热烟气的情况.从冶炼周期烟气组成来看,由于漏风等原因,电弧炉第四孔出口到Ⅰ段烟道中部时烟气中的CO已经基本燃尽.主要原因可能是电弧炉的观火孔、电极孔等孔隙的漏风率已经很高,造成电弧炉内已经有大量CO燃烧.因此为了减少漏入空气量,保持合理的过剩空气系数,减小一次风机负荷,尽量多地回收烟气余热,此时水冷滑套的开度要尽可能小,同时应尽可能减少电弧炉孔隙的漏风量.