电炉余热锅炉的热管换热原理研究和工艺改进

吴明辉（舞阳钢铁有限责任公司，河南省　舞钢市 462500）

电炉余热锅炉的热管换热原理研究和工艺改进

吴明辉（舞阳钢铁有限责任公司，河南省舞钢市 462500）

本文介绍热管及热管换热器的特点，和热管余热锅炉在低温烟气余热回收中的应用，以及在舞钢公司使用过程中出现的问题和改进方法。

热管余热锅炉；热管换热器；蓄热器

因环保及循环经济、节能等需要，舞钢公司从2009年以来陆续建成了四座电炉余热锅炉，即在电炉排除尘系统中配置余热回收系统，利用电炉产生的烟气余热，生产饱和蒸汽，供炼钢精炼抽真空使用，改变了原来单一使用燃气蒸汽抽真空的历史，取得了经济效益与环境效益的双丰收。本文以1#电炉余热锅炉为例，介绍了电炉余热锅炉在舞钢公司的使用情况和取得的经济效益，重点阐述了电炉余热锅炉的生产工艺流程和热管换热原理，以及在使用过程中出现的问题分析和解决方案。

1　余热锅炉的组成与生产工艺

余热锅炉系统包括了软化水除氧、给水加热、热管蒸汽发生器、蓄热器、激波吹灰、汽水辅机和刮板除灰等六部分构成。

热管蒸汽发生器部分由高压汽包、低压汽包、高温蒸发器、低温蒸发器组成，主要功能是高温蒸发器产生饱和蒸汽外供，低温蒸发器产生蒸汽供除氧器自用，当低压汽包蒸发量较小时，由高压汽包通过调节阀供给低压汽包部分蒸汽。每组蒸发器和汽包有低点排污口。

为了更有效地降低排烟温度，本余热系统采用双压系统，高压部分设计最大工作压力1.8 MPa，该部分产生的饱和蒸汽温度可达到201℃，是锅炉的主要产汽部分，设计参数如下：

烟气入口温度：500℃，烟气出口温度170℃，烟气阻力损失800Pa，换热面积5100㎡。给水温度170℃，饱和蒸汽温度201℃，蒸汽压力1.8MPa，翅片类型：环。

低压部分设计最大工作压力0.5 MPa，该部分产生的蒸汽供除氧器加热使用，在产汽量高需要不断放散时，可送入外网蒸汽管道，该部分设计参数如下：

烟气入口温度：220℃，烟气出口温度220℃，烟气阻力损失800Pa，换热面积900㎡。给水温度104℃，饱和蒸汽温度151℃，蒸汽压力0.5MPa，翅片类型：环。

高、低压部分之间有一组中温换热器即省煤器，该部分主要是给高压汽包给水预热，预热后的水温可达到170℃，为防止蒸汽温度过高并设有回水装置，

2　热管换热原理

热管换热器是由高校传热元件热管组成的一种新型换热器，它具有结构紧凑、重量轻、传热效率高、无运动部件、维护简单、运行可靠等优点，特别适合于中、低温余热回收。热管换热器与普通的热交换器有着本质的不同，热管余热回收装置的换热效率可达98%，这是普通热交换器无法比拟的。

热管是在一个密闭结构中，有若干工作液体，借助于液体的吸热蒸发、蒸汽的运输和放热冷凝，然后靠重力，使冷凝液从冷凝段返回到蒸发段，从而实现把热量从结构的一部分告诉传递到另一部分的目的。

3　电炉余热锅炉在舞钢公司的应用

1#电炉余热锅炉于2010年2月投产，该锅炉是根据热管换热原理，回收1号超高功率电炉在生产过程中产生高温烟气的热量，生产出饱和蒸汽，蒸汽储存在两台100m3的蓄热器内，最后供给一炼钢VD、VOD炉抽真空使用。改变了原来由燃气锅炉供炼钢抽真空的单一方式，更有力得确保了蒸汽供应。

对电炉余热锅炉在实际生产中的应用情况总结如下：

优点：

（1）安全可靠性高

热管余热回收器则是二次间壁换热，即热流要通过热管的蒸发段管壁和冷凝段管壁才能传到冷流体。

（2）热管余热锅炉具有传热效率高，节能效果显著。

（3）热管余热锅炉具有良好的防腐能力，同时热管在导热时会产生自振动，使灰不易沾附在关闭和翅片上，因而不会堵灰。

（4）使用寿命长，单根热管可拆卸更换，维护简单成本低。

缺点：

（1）电炉余热锅炉的产汽量受炼钢电炉生产节奏影响很大，在电炉避峰生产时，由于余热锅炉停产时间长，启动后数小时没有产汽量，如果单纯依靠余热锅炉无法满足目前生产需要。

（2）热管换热的余热锅炉只能产生饱和蒸汽，蒸汽含水率高，蓄热器内的液位会不断升高，这一现象在电炉间断生产时更加明显。

4　结语

在电炉余热锅炉建成后，在炼钢电炉连续生产时，余热锅炉产生的蒸汽可以满足精炼使用，大幅度降低生产成本。余热锅炉配备的蓄热器，较好地弥补了余热锅炉产汽不连续的缺点。电炉余热锅炉在舞钢公司取得了经济效益和环境效益的双丰收。

［1］朱驾；《单压余热锅炉的热力学性能研究》［D］；重庆大学；2010年

［2］曹家甡；《余热锅炉技术进展》［A］；中国动力工程学会成立四十周年文集［C］；2002年

吴明辉（1986-），男，汉族，籍贯：河南省卫辉市，工作单位：舞阳钢铁有限责任公司河南省舞钢市462500，热力专业责任工程师，学士学位，工业余热利用。