转炉烟气余热回收系统工艺设计

转炉烟气余热回收系统工艺设计

余热锅炉余热利用技术在现代大型处理厂中，氧气初级吹扫炉是最常用的钢类机械。在转炉吹炼过程中,有大量的高温炉气从炉口涌出,炉气中可燃气体CO含量很高,在炉口遇空气少部分燃烧后温度可达1600℃以上。为了冷却这部分炉气,便于下一流程的煤气回收,通常采用汽化冷却技术,在转炉炉口上方设置烟道式余热锅炉,将高温烟气冷却至900℃以下,以满足后续除尘净化和煤气回收工艺的要求。与此同时,余热锅炉吸收烟气余热后所产生的蒸汽可供生产和生活之用,从而可降低钢铁企业的生产成本。工艺设计是一个工程设计的核心环节,也是相关技术人员最为关心的课题。工艺设计方案的优劣决定了系统运行的安全性,也直接关乎系统运行的经济性。本文以某钢铁厂已成功投运的120t转炉烟气余热回收系统为研究对象,介绍其系统组成及工艺设计要点。1设计条件：1.炉烟回收系统的香烟残余回收系统转炉冶炼原始工艺参数见表1。出口炉气成分见表2。2系统和技术设计整个余热回收系统主要由余热锅炉烟道、锅筒、除氧器、蓄热器等设备以及各设备间的连接管路组成,其系统流程图见图1。2.1主4.2烟道结构余热锅炉烟道本体由活动烟罩﹑炉口固定段、可移动段﹑中段(中Ⅰ段﹑中Ⅱ段)﹑末段(末Ⅰ段﹑末Ⅱ段)等7部分组成,其中可移动段上设有氧枪口、副枪口和下料溜槽口。炉气分别流经活动烟罩﹑炉口固定段、可移动段和中段烟道后折向进入末段烟道顶部,然后垂直向下进入转炉烟气净化系统。烟道截面为圆形,其节圆直径Φ2900~3050mm,拐点角度55°。烟道为圆筒形管板式结构,受热蒸发管束纵向布置,管子与隔板之间进行气密性焊接。蒸发管采用锅炉用无缝钢管,高温烟气段的烟道内表面喷涂耐磨、耐高温合金涂料。活动烟罩与炉口固定段之间的密封采用氮封。为使活动烟罩每根受热管流量分配均匀,在每根受热管入口处设置节流装置。炉口固定段和可移动段之间的密封采用砂封。为便于拆卸,可移动段和中I段之间设置带有制动装置的非金属补偿器。同样,在炉口固定段和可移动段的每根受热管入口处也设置节流装置,以使受热管流量分配均匀。中段(中Ⅰ段﹑中Ⅱ段)及末段(末Ⅰ段﹑末Ⅱ段)烟道均为法兰连接。在末Ⅰ段和末Ⅱ段烟道顶部设有检修孔。活动烟罩上4个吊耳通过链条与烟罩提升装置相连,烟罩提升装置布置在17.3m平台上,由液压驱动,烟罩升降行程700mm。炉口固定段烟道由千斤顶支撑在17.3m平台的钢梁上。可移动段烟道支撑在移动台车上,台车由电机驱动,能横向移动7m,移动台车轨道也布置在17.3m平台上。其余各段烟道则支撑或吊挂在转炉跨各层平台上。2.2不同段热负荷变化中复合式汽化冷却转炉余热锅炉冷却系统循环方式有全段烟道自然循环汽化冷却、全段烟道冷却水循环冷却以及根据锅炉烟道不同段的热负荷变化分别采用强制循环和自然循环相结合的复合式汽化冷却等3种方式。这3种方式各有优缺点,其中复合式汽化冷却系统具有系统运行安全可靠、炉口烟道使用寿命长等优点,是较为先进的烟气冷却方式。目前国内外大、中型转炉多采用复合式冷却方式,本余热锅炉烟道冷却系统也采用该种方式。2.2.1除氧水循环过程将活动烟罩、氧枪口冷却套和下料溜槽冷却套与除氧水箱连接,采用低压泵进行强制循环冷却。除氧水通过低压热水循环泵升压后进入活动烟罩、氧枪口冷却套和下料溜槽冷却套并再回到除氧水箱,这种循环过程既达到冷却的目的,又能补充一部分除氧器所需的热源。低压循环系统的循环水量为350t/h,运行压力为0.4~1.0MPa,工作温度为150℃。2.2.2高压强制泵循环冷却将炉口固定段烟道、可移动段烟道与锅筒连接,通过高压强制泵进行循环冷却。锅筒水经高压热水循环泵加压后进入烟道,吸热后的汽水混合物经上升管进入锅筒。炉口固定段和可移动段烟道冷却水量为780t/h。2.2.3汽化汁压头循环中Ⅰ段、中Ⅱ段、末Ⅰ段和末Ⅱ段烟道设计采用自然循环汽化冷却,靠其回路系统(锅筒—烟道—锅筒)内部汽水混合物产生的压头维持循环。汽水混合物在锅筒中进行汽水分离,蒸汽经调压阀进入蒸汽蓄热器,分离的循环水则投入下一轮循环。锅筒额定压力为2.45MPa,温度为225℃。系统瞬时最大蒸发量约为112t/h,冶炼期平均蒸发量约为29t/h。2.3汽的回收和利用转炉余热锅炉所产生的蒸汽随转炉间断性吹炼而周期性变化,为利用这种具有波动性的蒸汽,在供汽系统中设置了蓄热器,通过蓄热器的调节使得系统能连续而稳定地向外供汽,避免了对蒸汽管网的波动性冲击,使蒸汽得到最大限度的回收和利用。转炉吹炼工程中,余热锅炉产生的大量蒸汽一部分对蓄热器充汽,另一部分向外部管网送汽(在与外部管道连接处设置压力控制阀)。当转炉停吹时,余热锅炉蒸汽开始减少直至停止,此时蓄热器释放蒸汽继续向外供汽,以保持蒸汽输送的连续性。系统的充汽压力为2.45MPa,外供汽压力为1.27MPa。在蒸汽母管通向低压蒸汽外网的出口处,装有一组调节阀,为定流量调节方式,使输送到外网的蒸汽量保持恒定的数值,在正常情况下,可按冶炼周期平均产汽量向外供汽。除氧器所用蒸汽压力为0.6MPa,由蓄热器后的低压蒸汽提供。1.27MPa的低压蒸汽经减压阀、调节阀后进入除氧器。2.4给水调节系统余热锅炉的给水采用软化水,由软水站的软水泵送入除氧器,经过除氧的软化水再由锅炉给水泵送入锅筒并向蓄热器补充水,给水水质应符合GB1576—2008《工业锅炉水质》的要求。给水调节采用三冲量自动调节系统,通过锅筒水位、蒸汽流量和给水流量来控制给水阀的开度,进而调节给水流量。采用吹氧期给水的间断给水方式,给水调节阀的启闭与氧枪的升降联锁。2.5管道泄放蒸汽排放余热锅炉锅筒定期排污、连续排污和紧急放水、烟道上下联箱排污、除氧水箱排污和高水位放水等分别由支管道接至排污母管,然后由排污母管送至定期排污扩容器。为了保证系统运行安全,在锅筒、除氧器和除氧水箱上设置安全阀和超压放散阀,泄放蒸汽通过管道排至厂房外。为了保证蒸汽品质和炉水水质,避免锅筒和联箱结垢,系统设有炉水、除氧水取样管路和锅炉磷酸盐加药管路。3均具备安全生产要求该烟气余热回收系统自投运以来,整个生产过程运行