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熱管余熱鍋爐在燒結(jié)機余熱回收及發(fā)電中的應(yīng)用

發(fā)布時間:2014-03-12 16:51:32 文章來源:irozsrov 點擊次數(shù):2532次

  鋼鐵冶金企業(yè)是國家支柱產(chǎn)業(yè),在現(xiàn)代化建設(shè)中起著重要作用,同時這些企業(yè)也是耗能大戶,能耗占產(chǎn)品成本比例較大。因此企業(yè)的節(jié)能降耗顯得尤其重要。燒結(jié)工序是高爐礦料入爐以前的準(zhǔn)備工序。有塊狀燒結(jié)和球團狀燒結(jié)兩種工藝。塊狀燒結(jié)是將不能直接加入爐的煉鐵原料,如精礦粉、高爐爐塵、硫酸渣等配加一定的燃料和溶劑,加熱到1300~1500℃,使粉料燒結(jié)成塊狀。球團燒結(jié)則是將細磨物料,如精礦粉配加一定的黏結(jié)劑,在造球設(shè)備上滾成球,然后在燒結(jié)設(shè)備上高溫?zé)Y(jié)。兩種燒結(jié)過程都要消耗大量的能源。據(jù)統(tǒng)計,燒結(jié)工序的能耗約占冶金總能耗的12%。而其排放的余熱約占總能耗熱能的49%?;厥蘸屠眠@些余熱,顯然極為重要,余熱回收主要在燒結(jié)礦成品顯熱及冷卻機的排氣顯熱兩個方面。目前熱管技術(shù)主要應(yīng)用在冷卻機的排氣顯熱回收上。燒結(jié)機生產(chǎn)時,熱燒結(jié)礦從燒結(jié)機的尾部落下經(jīng)破碎后,通過振動篩分經(jīng)溜槽落到冷卻機傳送帶上,在溜槽部分熱礦料溫度可達700~800℃,此時以輻射形式向外散熱為主,落到冷卻帶上后料溫仍在600℃以上。一般在燒結(jié)冷卻機下布置有數(shù)臺冷卻風(fēng)機,通過軸流風(fēng)機或鼓風(fēng)機,使冷卻風(fēng)強制穿過料礦層,經(jīng)料礦加熱后,在第 一風(fēng)罩內(nèi)冷卻風(fēng)溫提高到350~400℃,在第二風(fēng)罩內(nèi)冷卻風(fēng)溫提高到250~300℃,這兩個風(fēng)罩內(nèi)的冷卻風(fēng)都可以利用其余熱。

  一、燒結(jié)冷卻機余熱回收系統(tǒng)的設(shè)計

  雖然各個冶金企業(yè)的燒結(jié)冷卻機(帶冷機或環(huán)冷機)的型號、規(guī)格、工藝參數(shù)以及余熱資源都不完全相同,但余熱回收系統(tǒng)的原理基本都是一致的。

  現(xiàn)以某鋼廠2×105m2燒結(jié)冷卻機(環(huán)冷機)為例,簡介余熱回收系統(tǒng)的設(shè)計。該系統(tǒng)由兩套完全相同的裝置組成,每套都由熱管蒸氣發(fā)生器、一級省煤器、二級省煤器、汽包、外連管路和控制儀表等組成,并且互相獨立。

  1、系統(tǒng)主要功能

  工業(yè)自來水經(jīng)水處理軟化后進熱力除氧器除氧(水質(zhì)指標(biāo)按照一般鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)),由除氧水泵輸入熱管一級省煤器;經(jīng)過預(yù)熱后進入熱管二級省煤器再預(yù)熱后進入汽包,水通過下降管進入熱管蒸汽發(fā)生器,水吸收熱量變成蒸汽,蒸汽再經(jīng)上升管進入汽包,在汽包里進行水汽分離,形成1.5MPa的飽和蒸汽,飽和蒸汽經(jīng)過過熱器過熱,溫度達到200℃以上,再送至蒸汽總管或用戶。

  2、主要熱管設(shè)備的性能

  1)蒸汽發(fā)生器的性能參數(shù)(表1)

  蒸汽發(fā)生器的原理為:熱流體的熱量由熱管傳給水套管內(nèi)的水(水由下降管輸入),并使其汽化,所產(chǎn)汽、水混合物經(jīng)蒸汽上升管到達汽包,經(jīng)集中分離以后再經(jīng)蒸汽主控閥輸出。這樣由于熱管不斷將熱量輸入水套管內(nèi)的水,并通過外部汽———水管道的上升及下降完成基本的汽———水循環(huán),達到將熱流體降溫,并轉(zhuǎn)化為蒸汽的目的。

  表1蒸汽發(fā)生器的性能參數(shù)(單套)

  設(shè)計工況

  熱側(cè)     冷側(cè)

  介質(zhì)     廢氣     水、水蒸氣

  流量(Nm3/h)      99600     11000

  進口溫度/℃        370     198.3

  出口溫度/℃        215    198.3

  設(shè)計壓力MPa      常壓    2.4

  工作壓力MPa      常壓    2.2

  換熱面積M2         2800    320

  2)熱管一級省煤器的性能參數(shù)(表2)

  原理為:熱流體的熱量由翅片熱管傳給管內(nèi)的水,水吸收熱量,使熱流體降溫,達到預(yù)期的效果。表2一級省煤器的性能參數(shù)(單套)

  設(shè)計工況

  熱側(cè)           冷側(cè)

  介質(zhì)            廢氣      水

  流量(Nm3/h)     99600    11000

  進口溫度/℃        215    45

  出口溫度/℃        190    105

  設(shè)計壓力MPa     常壓    2.4

  工作壓力MPa     常壓    2.2

  換熱面積M2        260    36

  3)熱管二級省煤器的性能參數(shù)(表2)

  原理為:熱流體的熱量由翅片熱管傳給管內(nèi)的水,水吸收熱量,使熱流體降溫,達到預(yù)期的效果。表3二級省煤器性能參數(shù)(單套)

  設(shè)計工況

  熱側(cè)     冷側(cè)

  介質(zhì)              廢氣     水

  流量(Nm3/h)     72800    11000

  進口溫度/℃        225    105

  出口溫度/℃        175    210

  設(shè)計壓力MPa     常壓    2.4

  工作壓力MPa     常壓    2.2

  換熱面積M2        1250    120

  二、熱管設(shè)備結(jié)構(gòu)的設(shè)計

  熱管蒸氣發(fā)生器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下:熱管管徑38mm,管長3700mm,翅片高度15mm,管束布置成叉排,管子橫向間距110mm,管子縱向間距95mm,單管換熱面積1.5m2,熱管束傾斜布置。

  省煤器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下:熱管管徑38mm,管長3700mm,翅片高度15mm,管束布置成叉排,管子橫向間距100mm,管子縱向間距95mm,熱管束傾斜布置。

  三、熱管設(shè)備的主要特點

  (1)傳熱系數(shù)高。廢氣和水及水蒸氣的換熱均在熱管的外表面進行,而且廢氣熱管外側(cè)為翅片,這樣換熱面積增大,傳熱得到強化,因而使換熱系數(shù)得到了很大的提高;

  (2)防積灰、堵灰、抗腐蝕能力強。通過調(diào)節(jié)熱管冷熱段受熱表面的比例,可以調(diào)節(jié)管壁溫度,使之高于煙氣露 點溫度或腐蝕區(qū)。由于管壁溫度始終高于煙氣露 點溫度,附著熱管外表面的積灰呈干燥疏松狀態(tài),積灰就容易脫落,一般煙氣的流速設(shè)為8~12m/s,既可以避免堵灰,又能使熱管磨損大大降低;

  (3)冷熱流體完全隔開,有效防止水汽系統(tǒng)的泄漏。在運行時,由于廢氣的大量沖刷,即使管子受到一定的損壞,也不會造成冷側(cè)的氣水泄漏到熱側(cè),確保了系統(tǒng)的安全運行,這也是該設(shè)備有別于一般煙道中設(shè)備的特點;

  (4)阻力損失小,可以適用于老機組的改造。一般情況下,增加了余熱回收設(shè)備,熱廢氣的阻力增加在250Pa左右,這樣低的阻力損失,可以不對原熱風(fēng)系統(tǒng)做多大調(diào)整,僅需在風(fēng)罩處布置余熱設(shè)備即可,有利于冶金企業(yè)已有燒結(jié)機組的改造;

  (5)單根或多根熱管的損壞不影響設(shè)備整體使用。由于露 點腐蝕或其他原因造成熱管損壞,但這不影響整個設(shè)備的運行和系統(tǒng)的安全,只是隨著熱管的損壞,換熱器的換熱面積減少,余熱回收的效率降低。

  利用余熱鍋爐所產(chǎn)1.5MPa的飽和蒸汽,飽和蒸汽經(jīng)過過熱器過熱,溫度達到200℃以上,送到7000KW發(fā)電機實現(xiàn)發(fā)電。

  通過多年的設(shè)計和冶金企業(yè)的實際運行,證明采用熱管技術(shù)回收燒結(jié)冷卻機的余熱是確實可行的,且回收的效果很明顯。這不僅節(jié)省了能源,也為企業(yè)增加了經(jīng)濟效益,這種技術(shù)不僅在冶金企業(yè)得到了應(yīng)用,而且在化工、石化等行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。



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