高爐熱風爐余熱回收技術 
添加時間:2023-05-12 最后編輯時間:10:58 瀏覽次數:
高爐熱風爐的煙氣溫度為250--350℃,排煙中含有大量余熱。將高爐熱風爐余熱回收利用,來預熱熱風爐燃燒所需燃氣和助燃空氣,可有效地提高風溫、增加高爐噴煤量和降低燃料比。高爐熱風余熱回收技術類型較多,我國使用的高爐熱風爐余熱回收裝置及技術有多種型式,如單體式熱管換熱器、分離式熱管換熱器、回收式換熱器、熱媒式(水或油)換熱器、板式換熱器,以及熱風爐自身預熱技術等。 一、 單體式熱管換熱器的結構。熱管是20世紀60年代發展起來的,
具有結構簡單、導熱性能高效等特點。熱管為一根抽成真空(或裝有吸液芯)的密封金屬管,該金屬管作為管殼,其內壁貼附有絲網吸液芯,利用毛細作用力使液體在吸液芯內不受熱管位置的限制而移動。管殼兩端完全密封,在密封前管內先封裝適量的液態工質。熱管分為蒸發段、絕熱段和冷凝段。其兩端分別為蒸發段和冷凝段。工作時,蒸發段(吸熱段)的工作液體被熱管外的熱流體加熱,吸收潛熱蒸發,其蒸發經絕熱段(保溫)流向冷凝段(散熱段),工作液蒸氣釋放潛熱,凝結為液體。蒸氣液化釋放出來的潛熱通過管壁傳遞給管外側冷流體。匯集在冷凝段的吸液芯中的凝結液借助于重力、表面張力或吸液芯的毛細力的作用流回蒸發段;工質蒸氣冷凝放出的熱量通過管壁加熱環境。通過工質吸熱蒸發在冷凝放熱熱量,將熱量從加熱段傳遞到冷凝段。
由于熱管利用了相交傳熱原理,熱管內部傳熱速度極快,因此元件傳熱速度卻決于管壁與氣流間傳熱的快慢。一般在熱管兩端裝設翅片,增大傳熱面積,改善熱管的換熱效果。目前,大多數鋼鐵企業使用的均為單體式熱管重力型熱管,即工作液依靠重力回流的熱管。單體式熱管換熱器通常布置于熱風爐煙道上。其內部分為上下兩個換熱室,其外觀為一大箱體。下部換熱室通過熱煙氣,上部換熱室流過煤氣或助燃空氣:上下換熱室其間由縱貫上下兩室的單體式熱管管束來傳遞熱量。熱管換熱器的密封性能好,可用于空氣和煤氣的預熱。
換熱器內的熱管元件各自獨立,分別安裝,在積灰嚴重或需要更換檢修時,可以打開上蓋取出單根損壞的熱管。由于熱風爐的換熱器采用了鋼-水熱管,熱管中的蒸氣壓力隨溫度的升高而增加。為了防止煙溫過高引起熱管破裂,往往在設計時要采用溫控措施。當溫度超過規定值時,自動減少流動換熱器的煙氣量。保證熱管的工作溫度始終處于正常范圍。
二、 分體式熱管換熱器。采用分體式布置,燃燒爐、換熱器各成一
體,保證了燃燒充分、換熱完全,量大供熱量能做到1.05KW。分體式熱管的結構為:制作成管排的蒸發部和冷凝段分別放置于煙氣流和空氣流(或煤氣流)中,冷凝段在高處,加熱蒸發段的位置較低,中間用兩根以上的流通管和回流管相連接。受熱蒸發的工質蒸氣經流通管上升到冷凝段放熱,冷凝的液態工質依靠重力經流管回到加熱蒸發段,重新吸熱參與再一次的換熱循環。冷凝段和蒸發段的距離可達30—50m,方便了換熱器在使用現場的布置和安裝。換熱系數采用逆叉流換熱方式,即煙氣走管外,空氣走管內。一方面有效控制了換熱器的積灰,即使積灰也容易清理;另一方面強化了換熱,降低系統阻力,減少風機功耗。同時在整個系統中采用自動上煤、自動除渣,配備了具有電力驅動、控制、監測等功能的電控設備,保證系數正常工作。
三、 板式換熱器。板式換熱器的特點:板式換熱器是以波紋板為傳
熱面的新型、高效換熱器,具有以下特點:1.傳熱系數高。由于波動板片相互倒置,在流通中形成網狀觸點,流通交叉變化,流體方向多變,在臨界諾數約為200時就能達到湍流,使膜傳導系數顯著提高,增強了傳熱;2.體積小,占地面積小,質量輕,特別適用于空間有限的場合。板式換熱器結構緊湊,體積小,占地面積僅為列管換熱器的1/5—1/10;3.組裝靈活,拆裝清洗方便。國內中小高爐爐體軟水冷卻大多采用空冷器,由于空冷器以空氣為冷媒,受季節影響大,進高爐軟水溫度隨季節變動而波動。在夏天時最高進高爐水溫達到70℃以上,遠高于最佳供水溫度35--40℃。空冷器管束易腐蝕、漏水,而對腐蝕管術采用“盲死”措施后,空冷器換熱面積減少,更使進入高爐的軟水溫度升高。隨著煉鐵工藝的完善及高爐利用系數的提高,空冷器冷卻能力不足的矛盾日益突出,已嚴重影響高爐的安全高產和使用壽命。
四、 高溫噴流換熱器。采用國際上冶金行業較為先進的氣-氣換熱結
構,換熱管由外管和噴流內管組成。來自噴流內管的高速氣流沖擊在換熱管的弧形內壁,具有破膜作用,較大地提高了內壁的傳熱系數。可達到950W/(m2 • ℃)以上,并使換熱管的平均工作溫度降低,提高換熱器的使用壽命。通過選取不同材質和布置方式,可使供熱溫度到達到500℃以上。
五、 熱媒式換熱器。這種換熱器的工作原理是利用熱媒(水、油)
的循環,將煙氣的余熱不斷地傳送給需要預熱的煤氣或空氣。熱換煤換熱器由煙氣換熱器、煤氣換熱器和空氣換熱器、循環泵、膨脹罐、儲液罐及管路組成。這些設備組成一個熱媒的循環回路。在循環泵的驅動下,熱媒在煙氣換熱器(裝于煙道之中)中吸熱煙氣余熱升溫,高溫熱媒分別被送入煤氣換熱器和空氣換熱器中,對煤氣和空氣進行預熱,變冷的熱媒被重新送入煙氣換熱器進行新一輪的加熱和換熱循環。
六、 油熱煤換熱器。油熱煤換熱器通常采用高溫導熱油為熱媒介質,
可在320℃以下正常工作,工作壓力較低,由于熱煤油比熱容小于水的比熱容。所以在熱媒供出與回送溫度差相同時,油熱煤的循環量較水熱媒大50%,循環所需的動力消耗高50%左右。油熱煤換熱器有如下技術特點:1.油熱煤壓力波動小。在熱媒的吸熱放熱循環過程中,由于熱媒的溫度在不斷變化,因此其體積也在不斷改變。熱媒膨脹箱可吸收熱媒體及變化引起的壓力改變,確保不出現壓力過高而破壞設備,或壓力過低使系數發生到空現象2.運行穩定3.維修方便
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