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摘要：开发一种电炉余热高效回收利用技术，针对余热系统与电炉生产工艺匹配性，余热锅炉结构与电炉烟气特性匹配以及电炉烟气能量优化利用几方面进行研究开发，解决现有余热系统余热回收效率较低、运行不稳定等一系列问题，不但能使电炉余热热量的回收率大幅提升，余热锅炉产汽量达到200kg/t钢以上，而且还能保证电炉四孔烟气节能净化排放系统长周期安全运行。
关键词：匹配性；余热回收效率；安全运行
引言
在电炉冶炼过程中会产生大量的高温含尘烟气，这些烟气所携带的热量约为电炉输入总能量的10%～20%，此部分烟气的回收利用不但能降低电炉生产成本，更能减少CO2的大量排放，具有巨大的经济和社会效益。电炉四孔烟气同时具有高温、高交变、高含尘的特点，国内近10年，有约20%的电炉陆续采用的热管式余热锅炉回收利用电炉四孔烟气余热，但是由于对系统研究不足，余热回收系统与电炉冶炼工艺不匹配，以往的余热回收系统产汽量仅有100-150kg/t钢，而且经常出现热管爆管或者换热面灰堵导致电炉生产停滞的现象。随着国内日益艰巨的环保压力以及钢铁企业深化节能降耗、降低成本的生存需求，电炉四孔烟气余热回收系统的高效热量回收和长周期安全稳定运行成为当前最急迫的研究方向。
正文
针对由于电炉生产冶炼工艺和烟气特性的研究不充分，余热回收系统与电炉生产工艺不匹配，余热锅炉结构不合理等导致电炉余热回收效率较低、运行不稳定等存在的问题进行研究，开发一种电炉余热高效回收利用技术，不但能使电炉余热热量的回收率大幅提升，余热锅炉产汽量达到200kg/t钢以上，而且还能保证电炉四孔烟气节能净化排放系统长周期安全运行。
1.余热回收系统与电炉生产工艺的匹配性研究
电炉可以冶炼的钢种有很多，不同的钢种会有不同的冶炼工艺，电炉的冶炼步骤、冶炼周期也不同，比如冶炼普通碳钢的电炉，也称粗炼炉，即在电炉里经过粗炼的钢水后续还要经过一系列精炼工艺才算完成，这种钢种的电炉冶炼一般分加料期、熔化期、氧化期、出钢期四个阶段，每个阶段从四孔排放的烟气温度和烟气流量相差很大，烟气中含尘量也有很大差异，因此需要对电炉冶炼周期内每个阶段的四孔烟气的烟气特性进行深入研究，分析四孔烟气温度、流量、含尘量与冶炼周期的关系。余热回收系统的设计需要与电炉生产工艺紧密配合，依据不同的冶炼阶段的工艺特点，通过水冷滑套调节和风机变频控制，调节进入余热锅炉的烟气流量和烟气温度，并匹配相应的余热锅炉汽水系统自动控制方案。
2.余热锅炉结构设计与电炉四孔烟气特性匹配性研究
由于电炉四孔烟气具有高温、高交变、高含尘以及由于廢钢原料未处理导致烟气中可能含硫的特性，所以余热锅炉的结构设计必须满足：烟气入口段耐高温、防冲刷磨损，即需对高温入口段的结构形式、型材选型以及保温形式、保温材质的选择、与高温烟气接触面的结构形式和选材等多方面进行研究；烟气出口段防结露酸腐蚀，即需对低温出口段的结构形式和型材选型、换热元件的形式、材质、给水系统的工艺流程和控制等多方面进行研究；余热锅炉全程防灰堵，即从换热元件的布置方式、间距大小设计、换热换件扩展换热面的尺寸设计、烟气流速的设计以及在线机械清灰和在线辅助动力清灰方式、布点等多方面进行研究。
3.余热回收系统能量优化利用研究
电炉四孔烟气节能净化排放系统从电炉四孔出口起，依次包括水冷滑套、水冷弯头、二次燃烧沉降室、高温烟道、余热锅炉、低温烟道、增压风机、除尘系统（独立除尘时顺序为除尘系统、引风机）、烟囱。从上述流程可知，余热回收系统优化节能，主要有三个方面：
一是减少系统的热量损失，即需要对水冷弯头管内循环水进行详细的热平衡计算，二次燃烧沉降室的结构尺寸不仅要满足烟气中CO完全燃烧的需要，还要进行保温计算减少散热量，高温烟道的结构形式和走向不仅要防止内部烟尘的聚集同时也要进行保温计算减少散热量；
二是减少系统的排烟损失，即需要依据冶炼周期的规律，调节风机的出力，尽可能的减少排烟带出系统的热量；
三是进行系统能量优化，即调节水冷滑套和四孔的间隙，提高氧化期时的烟气温度，确保余热锅炉换热面有较大的传热温差，提高蒸汽品质，并通过余热锅炉各级换热面的梯级利用，有效回收烟气中的大部分热量，同时提高加料、出料期的烟气温度，避免烟温低于水温出现“反补”现象造成热量损失。
通过上述步骤开发研究的电炉余热高效回收系统，大大的提高了电炉四孔烟气余热回收率，减少了大量的CO2等有害气体的排放，具有巨大的经济和社会效益，以冶炼普通钢50%铁水、50%废钢、冶炼周期45min的100吨电炉为例，主要的技术指标如下：
结论
对于钢铁、石化等各大高能耗行业，优化产业结构，深入开展节能降耗、降低生产成本已是关乎企业生存的必行之事。我国钢铁企业拥有近360座电炉，这么多电炉只有约20%采用了热管式余热锅炉对烟气余热进行回收利用，而且回收利用的效率不高，通过对老式电炉余热回收利用系统的研究和改善，开发出的针对电炉烟气的新型高效余热回收技术，不仅可以大幅提高国内电炉余热回收效率，而且还能保证电炉四孔烟气节能净化排放系统长周期安全运行。
参考文献：
[1]张红 杨峻 庄骏 热管节能技术[M].北京 化学工业出版社 2009.
[2]王永忠 宋七棣 电炉炼钢除尘 北京 冶金工业出版社 2003.
[3]邱绍岐 祝桂华 电炉炼钢原理及工艺 北京 冶金工业出版社 2008.
关键词：匹配性；余热回收效率；安全运行
引言
在电炉冶炼过程中会产生大量的高温含尘烟气，这些烟气所携带的热量约为电炉输入总能量的10%～20%，此部分烟气的回收利用不但能降低电炉生产成本，更能减少CO2的大量排放，具有巨大的经济和社会效益。电炉四孔烟气同时具有高温、高交变、高含尘的特点，国内近10年，有约20%的电炉陆续采用的热管式余热锅炉回收利用电炉四孔烟气余热，但是由于对系统研究不足，余热回收系统与电炉冶炼工艺不匹配，以往的余热回收系统产汽量仅有100-150kg/t钢，而且经常出现热管爆管或者换热面灰堵导致电炉生产停滞的现象。随着国内日益艰巨的环保压力以及钢铁企业深化节能降耗、降低成本的生存需求，电炉四孔烟气余热回收系统的高效热量回收和长周期安全稳定运行成为当前最急迫的研究方向。
正文
针对由于电炉生产冶炼工艺和烟气特性的研究不充分，余热回收系统与电炉生产工艺不匹配，余热锅炉结构不合理等导致电炉余热回收效率较低、运行不稳定等存在的问题进行研究，开发一种电炉余热高效回收利用技术，不但能使电炉余热热量的回收率大幅提升，余热锅炉产汽量达到200kg/t钢以上，而且还能保证电炉四孔烟气节能净化排放系统长周期安全运行。
1.余热回收系统与电炉生产工艺的匹配性研究
电炉可以冶炼的钢种有很多，不同的钢种会有不同的冶炼工艺，电炉的冶炼步骤、冶炼周期也不同，比如冶炼普通碳钢的电炉，也称粗炼炉，即在电炉里经过粗炼的钢水后续还要经过一系列精炼工艺才算完成，这种钢种的电炉冶炼一般分加料期、熔化期、氧化期、出钢期四个阶段，每个阶段从四孔排放的烟气温度和烟气流量相差很大，烟气中含尘量也有很大差异，因此需要对电炉冶炼周期内每个阶段的四孔烟气的烟气特性进行深入研究，分析四孔烟气温度、流量、含尘量与冶炼周期的关系。余热回收系统的设计需要与电炉生产工艺紧密配合，依据不同的冶炼阶段的工艺特点，通过水冷滑套调节和风机变频控制，调节进入余热锅炉的烟气流量和烟气温度，并匹配相应的余热锅炉汽水系统自动控制方案。
2.余热锅炉结构设计与电炉四孔烟气特性匹配性研究
由于电炉四孔烟气具有高温、高交变、高含尘以及由于廢钢原料未处理导致烟气中可能含硫的特性，所以余热锅炉的结构设计必须满足：烟气入口段耐高温、防冲刷磨损，即需对高温入口段的结构形式、型材选型以及保温形式、保温材质的选择、与高温烟气接触面的结构形式和选材等多方面进行研究；烟气出口段防结露酸腐蚀，即需对低温出口段的结构形式和型材选型、换热元件的形式、材质、给水系统的工艺流程和控制等多方面进行研究；余热锅炉全程防灰堵，即从换热元件的布置方式、间距大小设计、换热换件扩展换热面的尺寸设计、烟气流速的设计以及在线机械清灰和在线辅助动力清灰方式、布点等多方面进行研究。
3.余热回收系统能量优化利用研究
电炉四孔烟气节能净化排放系统从电炉四孔出口起，依次包括水冷滑套、水冷弯头、二次燃烧沉降室、高温烟道、余热锅炉、低温烟道、增压风机、除尘系统（独立除尘时顺序为除尘系统、引风机）、烟囱。从上述流程可知，余热回收系统优化节能，主要有三个方面：
一是减少系统的热量损失，即需要对水冷弯头管内循环水进行详细的热平衡计算，二次燃烧沉降室的结构尺寸不仅要满足烟气中CO完全燃烧的需要，还要进行保温计算减少散热量，高温烟道的结构形式和走向不仅要防止内部烟尘的聚集同时也要进行保温计算减少散热量；
二是减少系统的排烟损失，即需要依据冶炼周期的规律，调节风机的出力，尽可能的减少排烟带出系统的热量；
三是进行系统能量优化，即调节水冷滑套和四孔的间隙，提高氧化期时的烟气温度，确保余热锅炉换热面有较大的传热温差，提高蒸汽品质，并通过余热锅炉各级换热面的梯级利用，有效回收烟气中的大部分热量，同时提高加料、出料期的烟气温度，避免烟温低于水温出现“反补”现象造成热量损失。
通过上述步骤开发研究的电炉余热高效回收系统，大大的提高了电炉四孔烟气余热回收率，减少了大量的CO2等有害气体的排放，具有巨大的经济和社会效益，以冶炼普通钢50%铁水、50%废钢、冶炼周期45min的100吨电炉为例，主要的技术指标如下：
结论
对于钢铁、石化等各大高能耗行业，优化产业结构，深入开展节能降耗、降低生产成本已是关乎企业生存的必行之事。我国钢铁企业拥有近360座电炉，这么多电炉只有约20%采用了热管式余热锅炉对烟气余热进行回收利用，而且回收利用的效率不高，通过对老式电炉余热回收利用系统的研究和改善，开发出的针对电炉烟气的新型高效余热回收技术，不仅可以大幅提高国内电炉余热回收效率，而且还能保证电炉四孔烟气节能净化排放系统长周期安全运行。
参考文献：
[1]张红 杨峻 庄骏 热管节能技术[M].北京 化学工业出版社 2009.
[2]王永忠 宋七棣 电炉炼钢除尘 北京 冶金工业出版社 2003.
[3]邱绍岐 祝桂华 电炉炼钢原理及工艺 北京 冶金工业出版社 2008.