邯寶煉鋼轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收利用研究

石海霞

摘要：鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)順利展開(kāi)和發(fā)展的保障和支持。但鋼鐵工業(yè)雖然帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，給我們的生活和工作帶來(lái)了極大的便利。但同時(shí)它也給我們的生活和發(fā)展帶來(lái)許多問(wèn)題。其中最主要的問(wèn)題就是其所排放的煙氣問(wèn)題，煙氣不僅污染環(huán)境，而且煙氣自身帶有大量熱量，我們不加利用隨意排放，給企業(yè)形象造成重大損失。19大以來(lái)，國(guó)家對(duì)環(huán)保要求日益嚴(yán)格，企業(yè)必須加強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，特別是煙氣排放管理，才能保障企業(yè)發(fā)展，給企業(yè)帶來(lái)利潤(rùn)?；诖吮疚姆治隽撕獙殶掍撧D(zhuǎn)爐煙氣余熱回收利用，以供參閱。

關(guān)鍵詞：煉鋼轉(zhuǎn)爐；煙氣余熱；回收利用

引言

鋼鐵生產(chǎn)流程中投入的大量能源，主要是為鋼鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)創(chuàng)造和維持一個(gè)高溫反應(yīng)與變形的條件，大部分轉(zhuǎn)變?yōu)槎文茉幢淮罅糠派ⅰＳ行Щ厥绽娩撹F流程中的二次能源，是鋼鐵企業(yè)降低能耗的重要途徑。而多種冶金工業(yè)爐排放的大量高溫?zé)煔饩哂心茉椿厥绽玫木薮鬂摿?，其中煉鋼轉(zhuǎn)爐煙氣因其不穩(wěn)定性、工藝復(fù)雜性為實(shí)現(xiàn)其有效回收利用增加了難度，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究非常有必要。

1煙氣熱能利用的原則

1.1燃料的燃燒盡可能在高溫下進(jìn)行

溫度越高，得到的煙氣所具有的火用值越大。燃料種類(lèi)很多，不但它們的發(fā)熱量有很大差別，而且絕熱燃燒溫度也不同，因此，在利用燃燒產(chǎn)物的熱能時(shí)，從確的觀點(diǎn)，它的使用價(jià)值不僅要看熱能的數(shù)量，還要看它的火用值。而燃燒產(chǎn)物的火用值與絕熱燃燒溫度有關(guān)。高熱值燃料由于理論燃燒溫度高，燃燒產(chǎn)物的火用值與低熱值燃料燃燒產(chǎn)物的使用價(jià)值相比，高出的倍數(shù)將大于熱值相差的倍數(shù)。因此，在評(píng)價(jià)燃料時(shí)，僅從熱值考慮是不夠全面的，應(yīng)考慮燃料在質(zhì)量的差異，并應(yīng)根據(jù)不同設(shè)備對(duì)燃料能質(zhì)要求的不同，合理地加以使用。在能源管理中，應(yīng)根據(jù)對(duì)實(shí)際利用的燃燒產(chǎn)物的能級(jí)要求，選擇所需的燃料。

1.2盡量減小火用損失

由于少火用損失是由各種不可逆過(guò)程中造成的，因此在利用煙氣熱能的場(chǎng)合，應(yīng)設(shè)法減小各類(lèi)不可逆損失，包括減小傳熱溫差，避免節(jié)流和摩擦等。在煙氣熱能的利用過(guò)程中，不同的生產(chǎn)工藝以及生活消費(fèi)對(duì)熱能的質(zhì)量有不同的要求。要使熱能得到合理利用，就必須根據(jù)用戶需要，按質(zhì)提供熱能，不僅在數(shù)量上要滿足，而且在質(zhì)量上要相匹配，從而達(dá)到熱盡其用。如果把高質(zhì)量熱能用于只需低質(zhì)量熱能的場(chǎng)合，必然是大材小用，造成不必要的火用值的浪費(fèi)。

1.3盡可能采用總能系統(tǒng)的概念

總能系統(tǒng)的主要含義為按照能量品位的高低進(jìn)行梯級(jí)利用，安排好功、熱冷與工質(zhì)內(nèi)能等多種能量之間的配合關(guān)系與轉(zhuǎn)換利用，不僅要著眼于提高單一的設(shè)備或工藝的能源利用率，而且要全面考慮熱力、動(dòng)態(tài)、控制、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等多因素、多目標(biāo)，以取得最佳的總效果。能源動(dòng)力系統(tǒng)可分為三代。第一代基本上以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)，追求有較高總能利用率第二代的特點(diǎn)是基于第二定律萬(wàn)'注意到能量的品位差別與梯級(jí)利用，開(kāi)始提出總能系統(tǒng)第三代則全面發(fā)展了總能系統(tǒng)，注意多學(xué)科的交叉結(jié)合。常用的總能系統(tǒng)已得到廣泛的應(yīng)用，且形式多種多樣，如聯(lián)合循環(huán)，電熱并供，先熱利用，余熱利用，多聯(lián)產(chǎn)，多重聯(lián)合循環(huán)以及總能工廠等。

2煉鋼轉(zhuǎn)爐煙氣熱能回收利用現(xiàn)狀分析

轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中由于C—O反應(yīng)產(chǎn)生大量富含可燃?xì)怏w（CO）的煙氣，噸鋼可達(dá)200Nm3，煙氣主要含有CO、C02、02和基本成分為氧化鐵的塵粒，煙氣溫度為1550～1700℃，CO含量為40—80%，含塵量為1509/Nm3。這部分煙氣帶出大量潛熱和顯熱，這些有害氣體若直接外排，會(huì)嚴(yán)重污染大氣環(huán)境，鋼鐵企業(yè)必須對(duì)轉(zhuǎn)爐煙氣進(jìn)行有效治理。在治理的同時(shí)，盡可能回收煙氣中的熱能和化學(xué)能，以降低煉鋼工序能耗，減少環(huán)境污染。轉(zhuǎn)爐采用間歇性作業(yè)，每爐冶煉周期大約為25～30min，其中吹煉時(shí)間12-18min。在吹煉過(guò)程中熔池脫碳產(chǎn)生大量CO煤氣，可以進(jìn)行回收。而在冶煉間歇時(shí)間煙道里充滿了大量的冷空氣，對(duì)轉(zhuǎn)爐煙氣余熱的回收利用造成困難。

3煉鋼過(guò)程中采用的一般性煙氣余熱處理技術(shù)

這里說(shuō)的一般技術(shù)不是指一些具體的機(jī)器設(shè)備，而是指使用這些設(shè)備的情況下所應(yīng)該遵循的基本行為規(guī)范。這些規(guī)范體現(xiàn)在實(shí)際的操作過(guò)程之中，好好利用會(huì)保證機(jī)器的使用壽命和煙氣余熱處理質(zhì)量。這些技術(shù)是在中外各大企業(yè)中實(shí)踐過(guò)程中總結(jié)出來(lái)的，他們?yōu)榻?jīng)驗(yàn)所證明是普遍有效的，是能夠在較短的實(shí)踐里解決問(wèn)題，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的，所以值得大大提倡和使用推廣。這些具體條例如下：（1）電爐煙氣溫度在一個(gè)煉鋼周期中變化很大，必須設(shè)計(jì)計(jì)算出合理的煙氣流量，給煙道各部件選擇合適的水汽循環(huán)方式。這些循環(huán)方式需要專門(mén)技術(shù)人員進(jìn)行考察后做必要的設(shè)置。（2）電爐煙氣一般含塵量在10g/m3左右，煙塵黏性大，所以必須選定合適的清灰系統(tǒng)，設(shè)計(jì)適宜的高效對(duì)流換熱系統(tǒng)。換熱系統(tǒng)是煙氣余熱處理中的核心設(shè)備，一般清灰系統(tǒng)選擇激波吹灰系統(tǒng)較為適宜，不應(yīng)該在這里過(guò)分計(jì)較機(jī)器的開(kāi)支。（3）煙道截面宜優(yōu)先選用圓形，并根據(jù)自清灰的原則設(shè)計(jì)合適的煙氣流速。流速雖然調(diào)節(jié)的幅度很大，但流速過(guò)大也要注意磨損機(jī)器和設(shè)備。（4）將三通閥應(yīng)用到電爐汽化冷卻煙道中，在電爐吹氧冶煉期，汽化冷卻煙道末端采用自然循環(huán)方式運(yùn)行，在非吹氧冶煉期，通過(guò)三通閥自動(dòng)轉(zhuǎn)換到強(qiáng)制循環(huán)方式。只有必要的強(qiáng)制才能較好的清理煙氣和余熱。并且采用汽化冷卻煙道技術(shù)還能產(chǎn)生很明顯的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。這些其實(shí)上面已經(jīng)做了仔細(xì)的分析，這里就不再多說(shuō)。但是很多人或許會(huì)問(wèn)，要進(jìn)一步提高效益可有途徑，當(dāng)然有，這就是我們必須合理地采用負(fù)壓進(jìn)技術(shù)壓進(jìn)渣料。壓進(jìn)渣料的做法可以大大降低煙氣的排放，減小余熱不必要的浪費(fèi)，是一種較為理想的清除煙氣余熱的方法。

結(jié)束語(yǔ)

總之，煉鋼轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收具有非常重要的意義，可有效降低濟(jì)鋼煉鋼工序能耗，為企業(yè)降低成本增加效益發(fā)揮積極作用，具有很大推廣價(jià)值，將推動(dòng)我國(guó)鋼鐵工業(yè)在余熱利用領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究非常有必要。

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