轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收系統(tǒng)工藝設(shè)計

轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收系統(tǒng)工藝設(shè)計

余熱鍋爐余熱利用技術(shù)在現(xiàn)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(zhuǎn)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(shù),在轉(zhuǎn)爐爐口上方設(shè)置煙道式余熱鍋爐,將高溫?zé)煔饫鋮s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(chǎn)生的蒸汽可供生產(chǎn)和生活之用,從而可降低鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)成本。工藝設(shè)計是一個工程設(shè)計的核心環(huán)節(jié),也是相關(guān)技術(shù)人員最為關(guān)心的課題。工藝設(shè)計方案的優(yōu)劣決定了系統(tǒng)運行的安全性,也直接關(guān)乎系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。本文以某鋼鐵廠已成功投運的120t轉(zhuǎn)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(shè)計要點。1設(shè)計條件：1.爐煙回收系統(tǒng)的香煙殘余回收系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐冶煉原始工藝參數(shù)見表1。出口爐氣成分見表2。2系統(tǒng)和技術(shù)設(shè)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(shè)備以及各設(shè)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(jié)構(gòu)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(shè)有氧槍口、副槍口和下料溜槽口。爐氣分別流經(jīng)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu),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?zé)煔舛蔚臒煹纼?nèi)表面噴涂耐磨、耐高溫合金涂料。活動煙罩與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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(qū)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?？梢苿佣螣煹乐卧谝苿优_車上,臺車由電機驅(qū)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(zhuǎn)爐跨各層平臺上。2.2不同段熱負荷變化中復(fù)合式汽化冷卻轉(zhuǎn)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(jù)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(jié)合的復(fù)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(fù)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(nèi)外大、中型轉(zhuǎn)爐多采用復(fù)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(jīng)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(jīng)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(shè)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(nèi)部汽水混合物產(chǎn)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(jīng)調(diào)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(zhuǎn)爐余熱鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽隨轉(zhuǎn)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(shè)置了蓄熱器,通過蓄熱器的調(diào)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(wǎng)的波動性沖擊,使蒸汽得到最大限度的回收和利用。轉(zhuǎn)爐吹煉工程中,余熱鍋爐產(chǎn)生的大量蒸汽一部分對蓄熱器充汽,另一部分向外部管網(wǎng)送汽(在與外部管道連接處設(shè)置壓力控制閥)。當轉(zhuǎn)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(wǎng)的出口處,裝有一組調(diào)節(jié)閥,為定流量調(diào)節(jié)方式,使輸送到外網(wǎng)的蒸汽量保持恒定的數(shù)值,在正常情況下,可按冶煉周期平均產(chǎn)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(jīng)減壓閥、調(diào)節(jié)閥后進入除氧器。2.4給水調(diào)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(jīng)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(zhì)應(yīng)符合GB1576—2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》的要求。給水調(diào)節(jié)采用三沖量自動調(diào)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(diào)節(jié)給水流量。采用吹氧期給水的間斷給水方式,給水調(diào)節(jié)閥的啟閉與氧槍的升降聯(lián)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(lián)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(shè)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(zhì)和爐水水質(zhì),避免鍋筒和聯(lián)箱結(jié)垢,系統(tǒng)設(shè)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(chǎn)要求該煙氣余熱回收系統(tǒng)自投運以來,整個生產(chǎn)過程運行