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            熱管余熱鍋爐在燒結機余熱回收及發電中的應用

            發布時間:2014-03-12 16:51:32 文章來源:irozsrov 點擊次數:1490次

              鋼鐵冶金企業是國家支柱產業,在現代化建設中起著重要作用,同時這些企業也是耗能大戶,能耗占產品成本比例較大。因此企業的節能降耗顯得尤其重要。燒結工序是高爐礦料入爐以前的準備工序。有塊狀燒結和球團狀燒結兩種工藝。塊狀燒結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℃,使粉料燒結成塊狀。球團燒結則是將細磨物料,如精礦粉配加一定的黏結劑,在造球設備上滾成球,然后在燒結設備上高溫燒結。兩種燒結過程都要消耗大量的能源。據統計,燒結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%。回收和利用這些余熱,顯然極為重要,余熱回收主要在燒結礦成品顯熱及冷卻機的排氣顯熱兩個方面。目前熱管技術主要應用在冷卻機的排氣顯熱回收上。燒結機生產時,熱燒結礦從燒結機的尾部落下經破碎后,通過振動篩分經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。一般在燒結冷卻機下布置有數臺冷卻風機,通過軸流風機或鼓風機,使冷卻風強制穿過料礦層,經料礦加熱后,在第 一風罩內冷卻風溫提高到350~400℃,在第二風罩內冷卻風溫提高到250~300℃,這兩個風罩內的冷卻風都可以利用其余熱。

              一、燒結冷卻機余熱回收系統的設計

              雖然各個冶金企業的燒結冷卻機(帶冷機或環冷機)的型號、規格、工藝參數以及余熱資源都不完全相同,但余熱回收系統的原理基本都是一致的。

              現以某鋼廠2×105m2燒結冷卻機(環冷機)為例,簡介余熱回收系統的設計。該系統由兩套完全相同的裝置組成,每套都由熱管蒸氣發生器、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、系統主要功能

              工業自來水經水處理軟化后進熱力除氧器除氧(水質指標按照一般鍋爐水質標準),由除氧水泵輸入熱管一級省煤器;經過預熱后進入熱管二級省煤器再預熱后進入汽包,水通過下降管進入熱管蒸汽發生器,水吸收熱量變成蒸汽,蒸汽再經上升管進入汽包,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、主要熱管設備的性能

              1)蒸汽發生器的性能參數(表1)

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

              表1蒸汽發生器的性能參數(單套)

              設計工況

              熱側     冷側

              介質     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(表2)

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

              設計工況

              熱側           冷側

              介質            廢氣      水

              流量(Nm3/h)     99600    11000

              進口溫度/℃        215    45

              出口溫度/℃        190    105

              設計壓力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(表2)

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

              設計工況

              熱側     冷側

              介質              廢氣     水

              流量(Nm3/h)     72800    11000

              進口溫度/℃        225    105

              出口溫度/℃        175    210

              設計壓力MPa     常壓    2.4

              工作壓力MPa     常壓    2.2

              換熱面積M2        1250    120

              二、熱管設備結構的設計

              熱管蒸氣發生器主要結構參數如下: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。

              省煤器主要結構參數如下: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、熱管設備的主要特點

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

              (2)防積灰、堵灰、抗腐蝕能力強。通過調節熱管冷熱段受熱表面的比例,可以調節管壁溫度,使之高于煙氣露 點溫度或腐蝕區。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,積灰就容易脫落,一般煙氣的流速設為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,也不會造成冷側的氣水泄漏到熱側,確保了系統的安全運行,這也是該設備有別于一般煙道中設備的特點;

              (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,可以不對原熱風系統做多大調整,僅需在風罩處布置余熱設備即可,有利于冶金企業已有燒結機組的改造;

              (5)單根或多根熱管的損壞不影響設備整體使用。由于露 點腐蝕或其他原因造成熱管損壞,但這不影響整個設備的運行和系統的安全,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1.5MPa的飽和蒸汽,飽和蒸汽經過過熱器過熱,溫度達到200℃以上,送到7000KW發電機實現發電。

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



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