电弧炉余热锅炉设计.pdf

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工业钢炉
2011年第3期(总第127期)
文章编号:1004-8774(2011)03-20-03
电弧炉余热锅炉设计
杨彬,沈士兴,王方荣,伍燕萍,吕岩岩
(上海工业锅炉研究所,上海200071)
摘要:通过计算机模拟计算和经验判断,结合一台100t电弧炉余热锅炉的设计,在锅炉?
结构优化的同时有效解决了锅炉面临的积灰、水循环、适应性及热膨胀等关键问题。
关键词:电弧炉;余热锅炉;锅炉性能设计计算;烟气余热利用
中图分类号:TK229
文献标识码:A
第一作者:杨彬
Design of Waste Heat Boiler Used for
(1982-),河北唐山
Electric Are Furnace (EAF)
人,T学硕士,毕业
于中科院工程热物
YANG Bin, SHEN Shi-xing, WANG Fang-rong, WU Yan-ping, LV Yan-yan理研究所热能工程
Shanghai Industrial Boiler Research Institute, Shanghai 200071, China)
专业,现主要从事余
热锅炉的设计研发、
Abstract: By the computer simulation and experience judgment,wiha100 I EAF waste heat超细煤粉燃烧技术
boiler design, the structure of the boiler was optimized and the problems of boiler fouling, water cycle,以及传热传质方面
adaptation and thermal expansion and other key issues, which existed in the boiler operation, were A ff
solve
Key words: electric arc furnace (EAF) waste heat boiler; design calculation of boiler performance; utiliza-
tion of flue gas waste heat
0引言
燃烧沉降室仍存在水循环不足热膨胀受限等问题。
近年来,随着钢铁工业的发展,电弧炉炼钢的钢徐启明等对电炉余热回收系筑进行了研究,该电
产量不断提高。据统计,2001年世界钢总量为炉余热锅炉采用立式布置,锅炉的各项指标达到设
84379.7万い其中电炉钢产量为29587.9万に、占计水平,但在运行中仍存在着烟气外溢、蓄热式沉降
总产量的35.07%。钢铁行业是耗能和污染大户,
室调温及粉尘沉降效果不明显等问题。
因此电弧炉炼钢过程中的节能降耗一直备受关注。
针对电弧炉余热锅炉存在的上述问题,我所结
电弧炉冶炼生产过程中产生大量高温含尘烟气,温合某用户的实际运行情况,为其100t电弧炉设计、
度高达1300℃,含尘量为10~30g/m3,烟气产生并发余热锅炉。该余热锅炉采用卧式布置、水管立
量为500-1200m/(h?t),高温烟气的显热占总式布置方式,并设置前置冷却室,锅炉整体采用全悬
能耗的20%以上。可见,回收高温烟气的余热不仅
吊结构,烟风阻力小,虽然耗钢量较其他型式的余热
会给企业带来巨大的经济效益,同时对环境保护和锅炉略大,但是该炉型能有效地解决烟气外泄、受热
节约资源具有重要意义。
面积灰、水循环可靠性、烟气波动适应性以及热膨胀
电弧炉炼钢余热回收的方式通常有两种:用于等关键问题。本文借助锅炉设计软件,依据多年设
预热废钢和余热锅炉。马晓茜等通过计算,对两计经验,合理设置计算中的参数,优化了锅炉性能,
种方式进行了比较,结果表明余热锅炉回收热量约并对该锅炉的结构、技术优势及经济效益进行了分
为预热废钢回收热量的2.5倍,但预热废钢可减少析。
电耗,并能提高电炉效率。刘改娟等对100t电弧炉1余热锅炉设计计算
的余热回收进行了实践,用热管余热锅炉替代了1.1余热锅炉设计条件
原有的水冷烟道,改进后运行良好,收益显著,但是
烟气量:正常工况150000m3/h(标态)
最大工况180000m3/h(标态)
收稿日期;2011-02-2
烟气温度:平均温度650℃最高温度850℃
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研究与开发
电弧炉余热锅炉设计
烟气成分:CO220%C010%027%N21.4锅炉的计算
63%
电弧炉余热锅炉通常没有补燃系统。考虑到余
烟气含尘量:8.5g/m(标态)
热锅炉的布置型式多样,故需在合理采用本体结构
粉尘成分:H204.38%挥发物6.96%Ca0型式的基础上,进行计算和分析,以优化锅炉性能及
13.2%Fe20352%Fe01.15%
本体结构。因此,需要不断对锅炉结构及受热面布
Al2035.87%Si029.39%
置等进行修改、优化,以达到较好的能量梯度合理利
1.2锅炉主要技术参数
用。通过建立不同的工质流程图以及汽水循环图,
锅炉型式:卧式水管锅炉
针对电弧炉烟气间歇性及波动性大温度高、含尘量
蒸发量:正常工况48th最大工况80レh
大的特点,利用计算机分别对余热锅炉在平均烟气
蒸汽压力:2.0MPa
工况以及最大工况下进行模拟计算。
蒸汽温度:215℃(饱和)
根据计算需要及炉型布置,分别建立烟气流程
锅炉给水温度:104℃
(如图2所示)、汽水流程(如图3所示)以及汽水循
排烟温度:≤180℃
环的计算模型。锅炉在正常工况下的计算数据包括
锅炉烟气阻力:正常工况650Pa
进口烟温、蒸发器Ⅰ出口烟温、蒸发器I出口烟温、
最大工况930Pa
蒸发器II出口烟温、排烟温度以及相应受热面内的
水循环方式:自然循环
平均烟气流速如图1所示。由于烟气含尘量较大
清灰方式:激波吹灰
为了减小受热面的磨损,选用烟气的平均流速在7
1.3余热锅炉结构简介
8m/s。建立数学模型后,按照锅炉设计计算准则
该余热锅炉为单汽包自然循环,由汽包、水冷进行计算,得出计算结果以及Q-T曲线图(如图
壁、蒸发器、省煤器、水预加热器等组成。锅炉按烟4所示),根据设计经验,适当对换热部件结构进行
气流动方向布置进口烟道、膜式水冷壁、蒸发系统、调整,优化锅炉设计
省煤器、水加热器、出口烟道,在锅炉两侧还布置激
水
冷
波吹灰器、底部布置灰斗以及除灰机等设备。余热
4
锅炉系统见图1。
7. 8m/ 1 7, 1m/s f 5.5m/s 1 7 ]m/s 5.8m/s
主蒸汽你
烟气入口
蒸
水
锅倚
发
器
器
加
器
热F20
给水
去除氧器
水冷壁
图2烟气流程图
烟气入口c
冷
如加
汽包水位控制
烟出
省
蒸汽出口
>器
汽包ン
图1余热锅炉系统图
水入[口1