热管余热锅炉在烧结机余热回收及发电中的应用

tjhn2008

热管余热锅炉在烧结机余热回收及发电中的应用

钢铁冶金企业是国家支柱产业，在现代化建设中起着重要作用，同时这些企业也是耗能大户，能耗占产品成本比例较大。因此企业的节能降耗显得尤其重要。烧结工序是高炉矿料入炉以前的准备工序。有块状烧结和球团状烧结两种工艺。块状烧结是将不能直接加入炉的炼铁原料，如精矿粉、高炉炉尘、硫酸渣等配加一定的燃料和溶剂，加热到1300～1500℃，使粉料烧结成块状。球团烧结则是将细磨物料，如精矿粉配加一定的黏结剂，在造球设备上滚成球，然后在烧结设备上高温烧结。两种烧结过程都要消耗大量的能源。据统计，烧结工序的能耗约占冶金总能耗的12%。而其排放的余热约占总能耗热能的49%。回收和利用这些余热，显然极为重要，余热回收主要在烧结矿成品显热及冷却机的排气显热两个方面。目前热管技术主要应用在冷却机的排气显热回收上。烧结机生产时，热烧结矿从烧结机的尾部落下经破碎后，通过振动筛分经溜槽落到冷却机传送带上，在溜槽部分热矿料温度可达700～800℃，此时以辐射形式向外散热为主，落到冷却带上后料温仍在600℃以上。一般在烧结冷却机下布置有数台冷却风机，通过轴流风机或鼓风机，使冷却风强制穿过料矿层，经料矿加热后，在第一风罩内冷却风温提高到350～400℃，在第二风罩内冷却风温提高到250～300℃，这两个风罩内的冷却风都可以利用其余热。

一、烧结冷却机余热回收系统的设计

虽然各个冶金企业的烧结冷却机（带冷机或环冷机）的型号、规格、工艺参数以及余热资源都不完全相同，但余热回收系统的原理基本都是一致的。

现以某钢厂2×90ｍ2烧结冷却机（环冷机）为例，简介余热回收系统的设计。该系统由两套完全相同的装置组成，每套都由热管蒸气发生器、一级省煤器、二级省煤器、汽包、外连管路和控制仪表等组成，并且互相独立。

1、系统主要功能
工业自来水经水处理软化后进热力除氧器除氧(水质指标按照一般锅炉水质标准)，由除氧水泵输入热管一级省煤器；经过预热后进入热管二级省煤器再预热后进入汽包，水通过下降管进入热管蒸汽发生器，水吸收热量变成蒸汽，蒸汽再经上升管进入汽包，在汽包里进行水汽分离，形成1.5ＭＰａ的饱和蒸汽，饱和蒸汽经过过热器过热，温度达到200℃以上，最后再送至蒸汽总管或用户。

2、主要热管设备的性能

1）蒸汽发生器的性能参数(表1)

蒸汽发生器的原理为：热流体的热量由热管传给水套管内的水(水由下降管输入)，并使其汽化，所产汽、水混合物经蒸汽上升管到达汽包，经集中分离以后再经蒸汽主控阀输出。这样由于热管不断将热量输入水套管内的水，并通过外部汽———水管道的上升及下降完成基本的汽———水循环，达到将热流体降温，并转化为蒸汽的目的。

表1蒸汽发生器的性能参数(单套)

	设计工况
	热侧		冷侧
介质	废气	水、水蒸气
流量（Nm3/h）	99600		11000
进口温度/℃	370	198.3
出口温度/℃	215		198.3
设计压力MＰａ	常压	2.4
工作压力MＰａ	常压	2.2
换热面积M2	2800	320

[ 本帖最后由 liangjian1 于 2007-11-27 20:15 编辑 ]

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2）热管一级省煤器的性能参数(表2)

原理为：热流体的热量由翅片热管传给管内的水，水吸收热量，使热流体降温，达到预期的效果。表2一级省煤器的性能参数(单套)

	设计工况
	热侧	冷侧
介质	废气	水
流量（Nm3/h）	99600	11000
进口温度/℃	215	45
出口温度/℃	190	105
设计压力MＰａ	常压	2.4
工作压力MＰａ	常压	2.2
换热面积M2	260	36

3）热管二级省煤器的性能参数(表2)

原理为：热流体的热量由翅片热管传给管内的水，水吸收热量，使热流体降温，达到预期的效果。表3二级省煤器性能参数(单套)

	设计工况
	热侧	冷侧
介质	废气	水
流量（Nm3/h）	72800	11000
进口温度/℃	225	105
出口温度/℃	175	210
设计压力MＰａ	常压	2.4
工作压力MＰａ	常压	2.2
换热面积M2	1250	120

二、热管设备结构的设计

热管蒸气发生器主要结构参数如下：热管管径38ｍｍ，管长3700ｍｍ，翅片高度15ｍｍ，管束布置成叉排，管子横向间距110ｍｍ，管子纵向间距95ｍｍ，单管换热面积1.5ｍ2，热管束倾斜布置。

省煤器主要结构参数如下：热管管径38ｍｍ，管长3700ｍｍ，翅片高度15ｍｍ，管束布置成叉排，管子横向间距100ｍｍ，管子纵向间距95ｍｍ，热管束倾斜布置。

三、热管设备的主要特点
(1)传热系数高。废气和水及水蒸气的换热均在热管的外表面进行，而且废气热管外侧为翅片，这样换热面积增大，传热得到强化，因而使换热系数得到了很大的提高；
(2)防积灰、堵灰、抗腐蚀能力强。通过调节热管冷热段受热表面的比例，可以调节管壁温度，使之高于烟气露点温度或最大腐蚀区。由于管壁温度始终高于烟气露点温度，附着热管外表面的积灰呈干燥疏松状态，积灰就容易脱落，一般烟气的流速设为8～12ｍ/ｓ，既可以避免堵灰，又能使热管磨损大大降低；
(3)冷热流体完全隔开，有效防止水汽系统的泄漏。在运行时，由于废气的大量冲刷，即使管子受到一定的损坏，也不会造成冷侧的气水泄漏到热侧，确保了系统的安全运行，这也是该设备有别于一般烟道中设备的最大特点；
(4)阻力损失小，可以适用于老机组的改造。一般情况下，增加了余热回收设备，热废气的阻力增加在250Ｐａ左右，这样低的阻力损失，可以不对原热风系统做多大调整，仅需在风罩处布置余热设备即可，有利于冶金企业已有烧结机组的改造；
(5)单根或多根热管的损坏不影响设备整体使用。由于露点腐蚀或其他原因造成热管损坏，但这不影响整个设备的运行和系统的安全，只是随着热管的损坏，换热器的换热面积减少，余热回收的效率降低。

利用余热锅炉所产1.5ＭＰａ的饱和蒸汽，饱和蒸汽经过过热器过热，温度达到200℃以上，最后送到7000KW发电机实现发电。
通过多年的设计和冶金企业的实际运行，证明采用热管技术回收烧结冷却机的余热是确实可行的，且回收的效果很明显。这不仅节省了能源，也为企业增加了经济效益，这种技术不仅在冶金企业得到了应用，而且在化工、石化等行业中具有广阔的应用前景。
我公司竭诚欢迎科研院所、企业前来考察、咨询、合作。




[ 本帖最后由 qimingxing 于 2008-3-23 00:09 编辑 ]

tjhn2008

联系人：刘亚军   13342058136

winter666

针对具体工况，最好进行热管与普通锅炉设计的效果对比，这样才有说服力。

fly8241

很好的资料

hkqin

谢谢介绍，有项目就和你联系。