轉爐煙氣余熱回收系統(tǒng)工藝設計

轉爐煙氣余熱回收系統(tǒng)工藝設計

余熱鍋爐余熱利用技術在現代大型處理廠中，氧氣初級吹掃爐是最常用的鋼類機械。在轉爐吹煉過程中,有大量的高溫爐氣從爐口涌出,爐氣中可燃氣體CO含量很高,在爐口遇空氣少部分燃燒后溫度可達1600℃以上。為了冷卻這部分爐氣,便于下一流程的煤氣回收,通常采用汽化冷卻技術,在轉爐爐口上方設置煙道式余熱鍋爐,將高溫煙氣冷卻至900℃以下,以滿足后續(xù)除塵凈化和煤氣回收工藝的要求。與此同時,余熱鍋爐吸收煙氣余熱后所產生的蒸汽可供生產和生活之用,從而可降低鋼鐵企業(yè)的生產成本。工藝設計是一個工程設計的核心環(huán)節(jié),也是相關技術人員最為關心的課題。工藝設計方案的優(yōu)劣決定了系統(tǒng)運行的安全性,也直接關乎系統(tǒng)運行的經濟性。本文以某鋼鐵廠已成功投運的120t轉爐煙氣余熱回收系統(tǒng)為研究對象,介紹其系統(tǒng)組成及工藝設計要點。1設計條件：1.爐煙回收系統(tǒng)的香煙殘余回收系統(tǒng)轉爐冶煉原始工藝參數見表1。出口爐氣成分見表2。2系統(tǒng)和技術設計整個余熱回收系統(tǒng)主要由余熱鍋爐煙道、鍋筒、除氧器、蓄熱器等設備以及各設備間的連接管路組成,其系統(tǒng)流程圖見圖1。2.1主4.2煙道結構余熱鍋爐煙道本體由活動煙罩﹑爐口固定段、可移動段﹑中段(中Ⅰ段﹑中Ⅱ段)﹑末段(末Ⅰ段﹑末Ⅱ段)等7部分組成,其中可移動段上設有氧槍口、副槍口和下料溜槽口。爐氣分別流經活動煙罩﹑爐口固定段、可移動段和中段煙道后折向進入末段煙道頂部,然后垂直向下進入轉爐煙氣凈化系統(tǒng)。煙道截面為圓形,其節(jié)圓直徑Φ2900~3050mm,拐點角度55°。煙道為圓筒形管板式結構,受熱蒸發(fā)管束縱向布置,管子與隔板之間進行氣密性焊接。蒸發(fā)管采用鍋爐用無縫鋼管,高溫煙氣段的煙道內表面噴涂耐磨、耐高溫合金涂料?；顒訜熣峙c爐口固定段之間的密封采用氮封。為使活動煙罩每根受熱管流量分配均勻,在每根受熱管入口處設置節(jié)流裝置。爐口固定段和可移動段之間的密封采用砂封。為便于拆卸,可移動段和中I段之間設置帶有制動裝置的非金屬補償器。同樣,在爐口固定段和可移動段的每根受熱管入口處也設置節(jié)流裝置,以使受熱管流量分配均勻。中段(中Ⅰ段﹑中Ⅱ段)及末段(末Ⅰ段﹑末Ⅱ段)煙道均為法蘭連接。在末Ⅰ段和末Ⅱ段煙道頂部設有檢修孔?；顒訜熣稚?個吊耳通過鏈條與煙罩提升裝置相連,煙罩提升裝置布置在17.3m平臺上,由液壓驅動,煙罩升降行程700mm。爐口固定段煙道由千斤頂支撐在17.3m平臺的鋼梁上。可移動段煙道支撐在移動臺車上,臺車由電機驅動,能橫向移動7m,移動臺車軌道也布置在17.3m平臺上。其余各段煙道則支撐或吊掛在轉爐跨各層平臺上。2.2不同段熱負荷變化中復合式汽化冷卻轉爐余熱鍋爐冷卻系統(tǒng)循環(huán)方式有全段煙道自然循環(huán)汽化冷卻、全段煙道冷卻水循環(huán)冷卻以及根據鍋爐煙道不同段的熱負荷變化分別采用強制循環(huán)和自然循環(huán)相結合的復合式汽化冷卻等3種方式。這3種方式各有優(yōu)缺點,其中復合式汽化冷卻系統(tǒng)具有系統(tǒng)運行安全可靠、爐口煙道使用壽命長等優(yōu)點,是較為先進的煙氣冷卻方式。目前國內外大、中型轉爐多采用復合式冷卻方式,本余熱鍋爐煙道冷卻系統(tǒng)也采用該種方式。2.2.1除氧水循環(huán)過程將活動煙罩、氧槍口冷卻套和下料溜槽冷卻套與除氧水箱連接,采用低壓泵進行強制循環(huán)冷卻。除氧水通過低壓熱水循環(huán)泵升壓后進入活動煙罩、氧槍口冷卻套和下料溜槽冷卻套并再回到除氧水箱,這種循環(huán)過程既達到冷卻的目的,又能補充一部分除氧器所需的熱源。低壓循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)水量為350t/h,運行壓力為0.4~1.0MPa,工作溫度為150℃。2.2.2高壓強制泵循環(huán)冷卻將爐口固定段煙道、可移動段煙道與鍋筒連接,通過高壓強制泵進行循環(huán)冷卻。鍋筒水經高壓熱水循環(huán)泵加壓后進入煙道,吸熱后的汽水混合物經上升管進入鍋筒。爐口固定段和可移動段煙道冷卻水量為780t/h。2.2.3汽化汁壓頭循環(huán)中Ⅰ段、中Ⅱ段、末Ⅰ段和末Ⅱ段煙道設計采用自然循環(huán)汽化冷卻,靠其回路系統(tǒng)(鍋筒—煙道—鍋筒)內部汽水混合物產生的壓頭維持循環(huán)。汽水混合物在鍋筒中進行汽水分離,蒸汽經調壓閥進入蒸汽蓄熱器,分離的循環(huán)水則投入下一輪循環(huán)。鍋筒額定壓力為2.45MPa,溫度為225℃。系統(tǒng)瞬時最大蒸發(fā)量約為112t/h,冶煉期平均蒸發(fā)量約為29t/h。2.3汽的回收和利用轉爐余熱鍋爐所產生的蒸汽隨轉爐間斷性吹煉而周期性變化,為利用這種具有波動性的蒸汽,在供汽系統(tǒng)中設置了蓄熱器,通過蓄熱器的調節(jié)使得系統(tǒng)能連續(xù)而穩(wěn)定地向外供汽,避免了對蒸汽管網的波動性沖擊,使蒸汽得到最大限度的回收和利用。轉爐吹煉工程中,余熱鍋爐產生的大量蒸汽一部分對蓄熱器充汽,另一部分向外部管網送汽(在與外部管道連接處設置壓力控制閥)。當轉爐停吹時,余熱鍋爐蒸汽開始減少直至停止,此時蓄熱器釋放蒸汽繼續(xù)向外供汽,以保持蒸汽輸送的連續(xù)性。系統(tǒng)的充汽壓力為2.45MPa,外供汽壓力為1.27MPa。在蒸汽母管通向低壓蒸汽外網的出口處,裝有一組調節(jié)閥,為定流量調節(jié)方式,使輸送到外網的蒸汽量保持恒定的數值,在正常情況下,可按冶煉周期平均產汽量向外供汽。除氧器所用蒸汽壓力為0.6MPa,由蓄熱器后的低壓蒸汽提供。1.27MPa的低壓蒸汽經減壓閥、調節(jié)閥后進入除氧器。2.4給水調節(jié)系統(tǒng)余熱鍋爐的給水采用軟化水,由軟水站的軟水泵送入除氧器,經過除氧的軟化水再由鍋爐給水泵送入鍋筒并向蓄熱器補充水,給水水質應符合GB1576—2008《工業(yè)鍋爐水質》的要求。給水調節(jié)采用三沖量自動調節(jié)系統(tǒng),通過鍋筒水位、蒸汽流量和給水流量來控制給水閥的開度,進而調節(jié)給水流量。采用吹氧期給水的間斷給水方式,給水調節(jié)閥的啟閉與氧槍的升降聯鎖。2.5管道泄放蒸汽排放余熱鍋爐鍋筒定期排污、連續(xù)排污和緊急放水、煙道上下聯箱排污、除氧水箱排污和高水位放水等分別由支管道接至排污母管,然后由排污母管送至定期排污擴容器。為了保證系統(tǒng)運行安全,在鍋筒、除氧器和除氧水箱上設置安全閥和超壓放散閥,泄放蒸汽通過管道排至廠房外。為了保證蒸汽品質和爐水水質,避免鍋筒和聯箱結垢,系統(tǒng)設有爐水、除氧水取樣管路和鍋爐磷酸鹽加藥管路。3均具備安全生產要求該煙氣余熱回收系統(tǒng)自投運以來,整個生產過程運行