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邵志勇
摘 要 介绍了一种用竖炉冷却风预热空气和煤气的新型换热器, 经实践证明, 不仅节省能源,而且还可以提高球团矿的质量, 减少竖炉的操作维护费用, 可在钢铁企业推广使用。
关键词 竖炉 换热器
1 前言
我国球团矿的高温焙烧主要采用竖炉, 生球用皮带布料机从炉口加入焙烧室, 用煤气或重油作燃料, 燃烧室内1150～1250 ℃的烟气经过喷火孔进入焙烧室, 加热球团矿。生球由上至下经过干燥、预热、焙烧、均热和冷却几个阶段后从下部排出, 卸料辊可以将粘结成大块的球团破碎。通过燃烧室进入的空气量约为焙烧所需全部空气量的35 % , 其余空气从下部鼓入, 使球团冷却, 而空气则被加热到高温, 进入焙烧区域。
由于各球团厂产量的提高和煤气热值的降低, 球团焙烧竖炉在生产中存在以下几个问题:
(1) 焙烧温度低、加热时间长, 成品质量差、烧嘴易烧坏。
(2) 成品温度高, 链箅使用寿命短。
为解决上述问题, 利用一部分260 ℃的竖炉冷却风预热助燃空气和煤气, 换热后的冷却风送至竖炉上部, 用于生球干燥, 其工艺流程见图1 。
2 可行性分析
2.1 工况参数
废气量: 72000m3/ h
废气温度: 260 ℃
废气含尘浓度: 11.5g/ m3
粉尘粒径组成: 大于5mm 占15 % , 5～1mm 占50 % , 小于1mm 占35 %粉尘成分及含量: TFe 63 % , FeO0.58 % , SiO2 6.3 % , CaO 0.89 % , SO20.088 %
空气入口温度: 20 ℃
煤气入口温度: 35 ℃
需预热的空气、煤气量各15000m3/ h
煤气成分: CO 20.35 % ,CO2 18.95 % ,O2
0.6 % ,CH4 0.6 % ,H2 4.45 % ,N2 53.55 %
煤气密度: 1.33kg/ m3
煤气含尘量: 0.005g/ m3
预除尘器的废气入口压力: 3800Pa
2.2 技术要求
(1) 空气、煤气预热温度为150 ℃。
(2) 预除尘器除尘效率≥70 % , 除尘后粉尘粒度≤2mm。
(3) 要求预除尘器阻力损失小于500Pa ,换热器阻力损失小于1000Pa 。
2.3 热量平衡情况:
(1) 冷却风由260 ℃降到200 ℃时放出热量Q
Q = 72000 ×0.33 (260 - 200) ×4.18 =1425600 ×4.18kJ / h
(2) 空气由20 ℃加热到150 ℃时需吸收热量q1
q1 = 15000 ×0.32 ( 150 - 20) ×1.1 ×4.18 = 686400 ×4.18kJ / h
(3) 煤气由35 ℃加热到150 ℃时需吸收热量q2
q2 = 15000 ×0.31 ( 150 - 35) ×1.1 ×4.18 = 588300 ×4.18kJ / h
(4) 预热空气和煤气共需吸收热量q
q = q1 + q2 = 686400 ×4.18 + 588300 ×4.18 = 1274700 ×4.18kJ / h
通过计算冷却风由260 ℃降至200 ℃时放出热量Q 大于空气和煤气预热到150 ℃时的热量q , 因此, 该方案可行。
3 工艺流程及设备特性:
(1) 工艺流程
260 ℃的冷却风首先经YC10 预除尘器,将大粒粉尘除掉后, 分别进入预热空气、煤气用的HR618m2 竖管耐磨式换热器, 换热后的废气送至竖炉顶部用于生球干燥, 换热后的煤气、空气则分别进入竖炉的燃烧系统。
(2) 主要设备
因预热空气的和预热煤气的换热器性能相近, 均采用HR618m2 竖管耐磨式换热器。换热管采用Φ6 8 ×4 无缝钢管、材质为20g , 为保证严密性管板与换热管之间连接采用焊接方式, 管束做耐磨防腐处理。为防止空气、煤气对管束的冲刷磨损, 在换热器的空气、煤气入口处设有导流防冲板。为防止换热器因温差产生变形损坏, 在换热器的外壳设有波纹膨胀节。换热器具有检测管束泄露的检测孔和人孔。为减少热损失在外壳上设有保温层。
4 运行情况及市场前景
(1) 运行情况: 这种换热器于2000 年10月在某钢铁公司球团厂投入使用, 换热效果良好, 换热气体与被换热气体间的最小温差为30 ℃, 比预测的效果好很多。
(2) 以某钢铁公司球团厂用该技术后年经济效益270 万元为例进行计算, 全国有近20家球团厂, 有竖炉近30 座, 如果都采用此项技术, 年经济效益可达8000 万元以上。同时球团矿质量提高, 高炉也会受益。
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