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热管余热锅炉在冶金电炉烟气余热回收中应用.doc

痛到我眼泪掉下来
2017-11-13 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《热管余热锅炉在冶金电炉烟气余热回收中应用.docdoc》,可适用于综合领域

热管余热锅炉在冶金电炉烟气余热回收中应用doc热管余热锅炉在冶金电炉烟气余热回收中应用摘要:本文介绍在炼钢电炉烟气布袋除尘系统中降低烟气温度来满足布袋除尘器的许用温度的一项技术。该技术采用热管做传热元件并用水做降温介质利用热管内工质相变吸收烟气的热量并产生饱和蒸汽供用户使用。关键词:热管蒸发器电炉烟气相变降温前言随着改革开放的深入进行我国国民经济迅猛发展发展与环保问题的是我国经济发展的重中之重冶金领域的环保治理与余热回收是其重要内容。冶金电炉烟气含尘粒度较小其直径为~目这一粒度的灰尘一般采用布袋除尘器收集灰尘。但是电炉尾气温度为至这一温度超出了布袋除尘器的许用工作温度。如果不进行降温处理布袋很快烧穿无法运行。这样电炉烟气在进入除尘器的前的降温显得十分必要。因此开发了热管余热回收系统回收烟气余热既可将高温烟气能量转化为高温高压蒸汽满足日常生活和生产的需求又可将烟气温度降至左右(布袋许用温度)保证了布袋除尘器的可靠运行。本文通过新疆八一钢厂t电炉余热回收系统的实例介绍一种余热回收装置它成功解决了电炉烟气温度高、灰尘多且细的技术难题。新疆八一钢厂t电炉余热回收技术该余热利用系统主要由热管蒸汽发生器、热管软水预热器和蒸汽聚集器、冲击波吹灰系统组成。热管蒸汽发生器、热管软水预热器主要采用高效传热元件热管较一般余热回收装置有许多明显优点。工艺流程根据t电炉余热的工艺参数和使用要求电炉余热回收装置流程见图(软水流程)、图(烟气流程)。工业自来水经水处理软化后进除氧器再经加压水泵加压进入热管水预热器经过预热后进入蒸汽聚集器通过下降管和上升管与热管蒸汽发生器进行自然循环除氧水吸收热量后气化形成MPa的饱和蒸汽进入蒸汽总管供用户使用。工艺条件()平均出钢量:t炉()最大烟气量:Nmh()烟气最高入口温度:()烟气出口温度()饱和蒸汽压力:MPa()回收热量:KW()最大蒸汽流量:th热管余热回收系统结构此热管余热回收系统主要由热管蒸发器、热管软水预热器、和蒸汽聚集器、冲击波吹灰系统组成。烟气先经过蒸发器后经过水预热器。换热设备(蒸发器和水预热器)之间有过渡段连接过渡段上设有不锈钢膨胀节(以满足设备的热膨胀)和人孔(供设备安装和停炉检修时使用)以及冲击波吹灰器(吹灰用)。另外每台蒸发器和每台水预热器上都设有吹扫管可根据积灰的情况辅助吹灰。在蒸发器和水预热器底部设有灰斗用于储灰和排灰。(系统工作原理()热管蒸发器是由若干根热管元件组合而成。其基本结构及工作原理如图所示。热管的受热段置于热流体风道内热风横掠热管受热段热管元件的放热段插在汽一水系统内。由于热管的存在使得该汽一水系统的受热及循环完全和热源分离而独立存在于热流体的风道之外汽一水系统不受热流体的直接冲刷。热流体的热量由热管传给水套管内的饱和水(饱和水由下降管输入)并使其汽化所产蒸汽(汽、水混合物)经蒸汽上升管到达汽包经汽水分离以后再经主汽阀输出。这样热管不断将热量输入水套管通过外部汽一水管道的上升及下降完成基本的汽一水循环达到将热烟气降温并转化为蒸汽的目的。()热管水预热器(省煤器)也是由若干根特殊的热管元件组合而成热管的受热段置于烟气风道内热管受热将热量传至夹套管中从除氧器进来的除氧水加热到以上送至蒸汽聚集器。系统特点采用热管作为传热元件具有极高的传热性能气液换热一侧是具有一定流速的烟气另一侧是软水相变为蒸汽换热时对流换热系数为Wm。的烟气经过热管蒸发器温度降至左右。同时产生MPa的饱和蒸汽供用户使用。整个汽水系统的受热及循环完全和热流体隔离而独立存在于热流体烟道以外这就使本系统有别于一般余热锅炉。设备中热管元件间相互独立热流体与蒸汽发生区双重隔离互不影响即使单根或数根热管损坏也不影响系统正常运行同时水、汽也不会由于热管破损而进入热流体。设计时调节热管两端的传热面积可有效地调节和控制壁温防止低温酸露点腐蚀。操作简单、维修方便、工作可靠整个系统的热量输送过程不需要任何外界动力故障率低效率高。换热器的积灰问题电炉烟气含尘量是gm也就是说每小时Kg左右的灰尘通过换热器。电炉烟尘粒度较小μm的灰占灰尘总量的以上该种灰有较强的吸附力换热器的除灰是该换热器的设计的核心内容在换热器结构的设计上采用以下措施()换热管间距较其他工况设备增大。()烟气在设备中流速设计一般为米左右。()换热器的布置形式必须考虑便于除尘换热器布置上采用立式。采用冲击波吹灰系统冲击波吹灰系统是我国引进前苏联军工技术我国消化研制开发的在线吹灰产品。其工作原理是将空气和可燃气按一定比例混合经高能点火后在冲击波发生器内形成可控强度的冲击波冲击动能吹扫受热面的同时伴有高声强声波震荡和热清洗作用以达到吹除积灰保证受热面清洁提高传热效率恢复锅炉出力的目的。设备运行及使用寿命分析应用于该工段的换热设备在设计上需考虑三个方面的问题。一是高温烟气的换热问题二是设备冲刷问题三是热应力造成设备损坏问题四是积灰问题。热管换热器工作时烟气通过热管换热器的流速为ms流速较低烟气侧热管镍基钎焊有纵翅片镍基合金厚度mm硬度HRC。因此合理的解决烟气对设备的冲刷问题。热管换热器的热管单支点焊接在联箱壁上其热涨冷缩变形不受约束避免了应力破坏。因此热管换热器不存在热应力造成设备损坏问题。热管具有单管作业性能有一根热管(即使部分热管)损坏不会造成换热的烟气和水混淆对换热的影响也不大。因此可保证设备长周期稳定运行。结论余热利用系统投入运行后不仅确保了粉尘浓度符合环保要求达到了利用高温烟气的热量产生蒸汽供VD真空炉生产和其他生活用汽使用的目标而且采用烟气余热利用新技术后原VD真空炉使用进口柴油锅炉作为备用每年节标煤万吨。典型用户新疆八一钢铁有限公司江阴兴澄特钢有限公司江苏淮安钢铁有限公司热管降温器在高炉布袋除尘系统中的应用研究天津华能集团能源设备有限公司()摘要:本文介绍在炼铁高炉荒煤气布袋除尘系统中降低荒煤气温度来满足布袋除尘器的许用温度的一项技术。该技术采用热管做传热元件并用水做降温介质利用水的相变吸收荒煤气的热量。关键词:热管散热器高炉煤气相变降温前言高炉煤气除尘净化在炼铁生产中有重要的作用每吨生铁产出煤气约m是钢铁厂重要的二次能源。因为含尘量高必须净化使含尘gm除尘到mgm以下才能使用。目前炼铁高炉的煤气除尘工艺分为干式和湿式两大类。高炉煤气的干法与湿法相比不仅能合理利用煤气显热提高煤气热效率增加TRT发电量而且系统基本不用水、电、从根本上解决了二次水污染及污泥处理问题。因而在国内m以下高炉大多应用干法除尘工艺自从年首秦号(m)高炉干法除尘工艺成功运行后我国大高炉开始采用该技术。高炉干法除尘采用布袋除尘技术分为反吹风布袋除尘和低压脉冲布袋除尘两种工艺。这两种工艺国内都有应用事例。但两种干法除尘工艺均需煤气降温。高炉正常工作时煤气进入布袋前温度这一温度满足布袋许用温度(布袋许用工作温度小于)当高炉操作不正常时煤气进入布袋前温度达左右特别在高炉故障时瞬时温度高达左右远远超出了布袋所能承受的温度造成布袋烧损严重影响布袋除尘器的可靠运行。因此高炉布除尘煤气降温问题亟待解决。本文通过首秦号高炉(m)干法除尘项目的实例介绍一种新型降温装置它成功解决干法除尘中的煤气降温技术问题。首秦号高炉(m)布袋除尘技术干法除尘范围干法除尘的范围是从重力除尘器出口到净煤气管网入口包括:干法除尘工艺设备、土建结构、电气自动化检测控制等。工艺流程来自重力除尘器的荒煤气(含尘gm)经过总管进入多箱体低压脉冲布袋除尘过滤净化净煤气含尘量约mgm(经实测含尘量为mgm)经箱体支管汇入净煤气主管输出。管网按干式煤气设计进入高炉煤气柜前设喷水降温。箱体列式布置共设个箱体生产时可全部投入或部分使用以完成高炉煤气全部净化。滤布积灰定时由脉冲阀启动高压气体向滤袋内喷射使滤袋急遽膨胀、抖动而掉落。灰斗中的干灰每天定时排放采用气力排灰输送方法各箱体的灰输送至一个大灰仓储存每天集中由罐车装车运出。(见工艺流程图)工艺条件()高炉容积:m()煤气发生量:Nmh()煤气压力:MPa()布袋入口煤气温度:()荒煤气含尘量:gm()净煤气含尘量:,mgm降温系统布袋除尘器工作温度要求,瞬时允许到。因此温度调节和控制十分重要。本设计在布袋除尘入口前荒煤气主管道上并联一套热管降温器。正常生产时煤气温度在规定范围内可以直接进入布袋当高炉生产出现温度过高时煤气经过换热降温使布袋入口煤气温度降至左右。热管降温器的工作原理热管降温器是一种气――液换热装置它主要通过传热元件热管将荒煤气热量传递给软水软水由液态相变为气态带走荒煤气的热量从而保证进入布袋室的荒煤气控制在一定的温度范围内。正常情况下(来自重力除尘器的高炉煤气温度低于)热管降温器的各种阀门处于关闭状态来自重力除尘的高炉煤气直接进入布袋除尘器当通过重力除尘器后荒煤气温度大于的时候程序会自动把换热器管道上的蝶阀打开高温煤气通过热管散热器将煤气温度降至左右然后进入布袋除尘器进行除尘。(热管降温器的结构热管降温器由热管散热器、汽包、上升管、下降管等组成。热管散热器是相变式热管降温装置的主要设备它为直立圆筒结构由外筒体、内筒体和热管三部分构成(首秦号高炉两台并联)。热管径向斜置焊接在热管散热器的内筒体壁上插入内筒体的是光管内筒体外侧热管段镍基钎焊有纵翅片。工作时荒煤气走热管散热器外筒体与内筒体之间的夹套软水走热管散热器内筒体里面并和汽包自然循环产生饱和蒸汽排向大气。(技术要点换热效果说明本设备采用热管散热器应用热管作传热元件具有极高的传热性能气液换热一侧是具有一定流速的荒煤气另一侧是软水相变为蒸汽换热时对流换热系数为Wm。的高炉煤气经过热管散热器温度降至左右。同时产生MPa的饱和蒸汽排向大气。应急降温效果正常情况下热管散热器的各种阀门处于关闭状态来自重力除尘的高炉煤气直接进入布袋除尘器热管降温器不工作处于冷态。当通过重力除尘器后荒煤气温度大于的时候程序会自动把换热器管道上的蝶阀打开高温煤气通过热管散热器。这时高温煤气与冷态设备内的低温水进行换热。换热温差大瞬时可将的煤气降至左右实现应急降温保证布袋除尘器稳定运行。设备运行及使用寿命分析应用于该工段的换热设备在设计上需考虑三个方面的问题。一是设备冲刷问题二是热应力造成设备损坏问题三是积灰问题。热管降温器(外筒体、内筒体两台并联)工作时荒煤气走热外筒体与内筒体之间的夹套煤气通过热管降温器流速为ms流速较低煤气侧热管镍基钎焊有纵翅片镍基合金厚度mm硬度HRC。因此合理的解决煤气对设备的冲刷问题。热管散热器的热管单支点焊接在内筒体壁上其热涨冷缩变形不受约束避免了应力破坏外筒体与内件也没有约束点。因此热管降温器不存在热应力造成设备损坏问题。热管具有单管作业性能有一根热管(即使部分热管)损坏不会造成换热的煤气和水混淆对换热的影响也不大。因此可保证设备长周期稳定运行。运行费用及占地热管降温器利用水的汽化相变吸收煤气的热量(水的汽化潜热KJKg)运行时只需消耗少量软水。首秦号高炉(m)配套的热管降温器工作时每小时只消耗吨的软水。没有其他消耗。热管降温器换热效果好、体积非常小占地也非常少。首秦号高炉(m)配套的设备占地m。(与列管式降温器的比较列管式降温器结构是上下管板固定列管管束煤气走列管内靠风冷和喷水降温。其设备存在以下技术不足:()管板固定管束存在严重的热应力造成设备损坏问题。()煤气与低温的空气或低温的水换热管内煤气达到露点。不可避免的造成管内积灰。()管外喷水降温存在两个问题:一是水喷在管壁上很容易形成水垢二是北方冬季冰冻问题无法解决。热管式降温器与列管式降温器的比较表名称应力积换热应急运行使用体积损失灰效果降温费用问题热管式无轻好较强低无小列管式有严一般一般高水垢、庞大重冰冻(实际运行数据见微机运行参数照片(结论热管降温器已在首秦号高炉(m)、号高炉(m)等干法除尘系统中应用降温效果良好,没有发生布袋因高温烧损而引起高炉荒煤气放散的现象,提高了干法布袋除尘器的可靠性。典型用户首钢集团秦皇岛钢铁公司济南钢铁股份有限公司秦皇岛首秦公司河北首钢迁安钢铁有限公司太原钢铁有限公司首钢京唐联合钢铁有限公司

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