第10期 杨振国等：电炉流程中热管式余热回收 ·1289· 汽包 高温细气 人口 温冷却 除尘器 热管省煤器 热管燕汽发生器 图3热管式余热回收系统示意图 Fig.3 Schematic diagram of a waster heat recovery system with heat pipes 汽包将汽水分离后得到1.6MPa的饱和蒸汽，产生 予以修正，进而选择合理的风量，才能满足除尘效果 的饱和蒸汽通过主蒸汽管送入蓄热器，经蓄热器稳 及换热要求.以莱钢50t电炉为例，综合以上因素， 压后进分汽缸，通过分气缸供给用户使用. 经计算确定烟气流量为8.5×10m3h-1 3.2关键参数的确定 3.2.2系统阻损的确定 余热回收技术的关键参数有烟气流量、烟气温 根据低阻、中温、大流量工艺，优化管网设计，降 度和蒸汽压力.首先，根据电炉第4孔的理论排烟 低系统阻损.采用流速控制法，确定系统管道经济 量确定系统的风量，按照系统处理风量与系统阻损 流速为12~16ms,其基本理论见下式： 选择风机，使风机保持在其特性曲线的稳定高效区 AP=2[∑+∑（合）] (3) 段范围内工作.其次，根据热管及后序除尘滤袋的 耐热温度，合理配置各部位烟气温度，实现系统产汽 式中：△P为系统阻力损失，Pa;g为重力加速度，m 量稳定及除尘系统安全运行.第三，产生的蒸汽压 s2p为气流密度，kgm3;v为烟气流速，m·s; 力、温度及流量相对稳定，满足下游工序生产要求. 为局部阻力系数：入为摩擦阻力系数：D为管径，m; 3.2.1烟气流量的确定 L为管道长度，m 电炉氧化期的烟气量最大.烟气从电炉第4孔 通过以上的计算和优化，降低系统阻损的措施 立即进入燃烧沉降室，炉气中的C0全部燃烧成 如下：优化热管布置，将热管全部倾斜12°放置，便 C02' 于清除积灰：合理布置烟气管网结构，尽量减小弯头 00+1.5(0+×)= 及管道突变等产生的局部阻力，采用低阻结构的阀 门和选择合适的管道截面形状 C02+0.2502+2.82N2 (1) 3.2.3风机的选择 空气过热系数取1.5，则此时最大排烟量Q。为： 根据风机特性运行曲线，合理匹配管网阻力与 风机最佳工作点，使风机运行曲线相对平缓，实现高 Q0=（1+3.07φo） 6×60x22.4x 中co+中co2 12 x Ve,mas 效低耗 (2) 由风机P-Q特性曲线图（图4）可知：管网③设 式中：Q。为电炉氧化期最大排烟量，m3,h1;e,m为 计不合理，特性曲线高而陡，为达到所需的处理风 最大脱碳速率，minl;G为最大装入金属量，kg:中co 量，则须选用较高压头的风机，系统能耗也随之增 为炉气中C02体积分数；中o为炉气中C0体积 加；管网②经优化设计后，特性曲线低且平坦，只需 分数 选用低压头的风机，就能得到所需处理的风量，能 电炉兑加铁水比例大时，炉内脱碳量大，烟气量 耗低. 会加大.吹氧时一般按吹氧量的3~4倍设计排烟 当风机工作在曲线①的A点附近，输出设计所 量口.风量选取得小，将影响换热能力和除尘效果： 需要的风量Q在效率曲线④的高效点A处，其效率 风量选取得大，电炉内吸入冷风量大，将会使电炉能 和功率分别为n4和N;图中N虽然大于Ng,但基 耗升高. 本式（下式）可知：此时，风机输出的单位风量所消 因此，理论计算的风量需结合现场工况，对结果 耗的能量低，即高效率、低能耗.第 10 期 杨振国等: 电炉流程中热管式余热回收 图 3 热管式余热回收系统示意图 Fig． 3 Schematic diagram of a waster heat recovery system with heat pipes 汽包将汽水分离后得到 1. 6 MPa 的饱和蒸汽，产生 的饱和蒸汽通过主蒸汽管送入蓄热器，经蓄热器稳 压后进分汽缸，通过分气缸供给用户使用． 3. 2 关键参数的确定 余热回收技术的关键参数有烟气流量、烟气温 度和蒸汽压力． 首先，根据电炉第 4 孔的理论排烟 量确定系统的风量，按照系统处理风量与系统阻损 选择风机，使风机保持在其特性曲线的稳定高效区 段范围内工作． 其次，根据热管及后序除尘滤袋的 耐热温度，合理配置各部位烟气温度，实现系统产汽 量稳定及除尘系统安全运行． 第三，产生的蒸汽压 力、温度及流量相对稳定，满足下游工序生产要求． 3. 2. 1 烟气流量的确定 电炉氧化期的烟气量最大． 烟气从电炉第 4 孔 立即进入燃烧沉降室，炉气中的 CO 全部燃烧成 CO2， CO + 1 ( . 5 1 2 O2 + 1 2 × 79 21 N2 ) = CO2 + 0. 25O2 + 2. 82N2 ( 1) 空气过热系数取 1. 5，则此时最大排烟量 Q0为: Q0 = ( 1 + 3. 07CO) G CO + CO2 × 60 × 22. 4 12 × vc，max ( 2) 式中: Q0为电炉氧化期最大排烟量，m3 ·h － 1 ; vc，max为 最大脱碳速率，min － 1 ; G 为最大装入金属量，kg; CO2 为炉气 中 CO2 体 积 分 数; CO 为 炉 气 中 CO 体 积 分数． 电炉兑加铁水比例大时，炉内脱碳量大，烟气量 会加大． 吹氧时一般按吹氧量的 3 ～ 4 倍设计排烟 量［7］． 风量选取得小，将影响换热能力和除尘效果; 风量选取得大，电炉内吸入冷风量大，将会使电炉能 耗升高． 因此，理论计算的风量需结合现场工况，对结果 予以修正，进而选择合理的风量，才能满足除尘效果 及换热要求． 以莱钢 50 t 电炉为例，综合以上因素， 经计算确定烟气流量为 8. 5 × 104 m3 ·h － 1 ． 3. 2. 2 系统阻损的确定 根据低阻、中温、大流量工艺，优化管网设计，降 低系统阻损． 采用流速控制法，确定系统管道经济 流速为 12 ～ 16 m·s － 1 ，其基本理论见下式: ΔP = 1 2g ρν [ 2 ∑ ξ + ∑ ( λ ) D L ] ( 3) 式中: ΔP 为系统阻力损失，Pa; g 为重力加速度，m· s － 2 ; ρ 为气流密度，kg·m － 3 ; v 为烟气流速，m·s － 1 ; ξ 为局部阻力系数; λ 为摩擦阻力系数; D 为管径，m; L 为管道长度，m． 通过以上的计算和优化，降低系统阻损的措施 如下: 优化热管布置，将热管全部倾斜 12°放置，便 于清除积灰; 合理布置烟气管网结构，尽量减小弯头 及管道突变等产生的局部阻力，采用低阻结构的阀 门和选择合适的管道截面形状． 3. 2. 3 风机的选择 根据风机特性运行曲线，合理匹配管网阻力与 风机最佳工作点，使风机运行曲线相对平缓，实现高 效低耗． 由风机 P--Q 特性曲线图( 图 4) 可知: 管网③设 计不合理，特性曲线高而陡，为达到所需的处理风 量，则须选用较高压头的风机，系统能耗也随之增 加; 管网②经优化设计后，特性曲线低且平坦，只需 选用低压头的风机，就能得到所需处理的风量，能 耗低． 当风机工作在曲线①的 A 点附近，输出设计所 需要的风量 QA在效率曲线④的高效点 A'处，其效率 和功率分别为 ηA和 NA ; 图中 NA虽然大于 NB，但基 本式( 下式) 可知: 此时，风机输出的单位风量所消 耗的能量低，即高效率、低能耗． ·1289·