矿热炉烟气余热利用技术分析

矿热炉烟气余热利用技术分析

李瑞东王鹏徐文高刘雷闫帅

内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司余热发电分公司内蒙古鄂尔多斯016064

摘要：近年来，由于余热锅炉技术的逐步成熟，我国矿炉烟气余热利用技术开始兴起，比如一些企业太仓促建立埋弧炉余热利用系统，建立余热发电系统没有测量埋弧炉的烟气温度，和发现烟气温度太低，以满足发电需求手术后的余热发电系统。因此，准备建设铁合金废热发电系统的企业应注意，尽可能全面调查行业现状，尊重科学，不盲目建设项目。

关键词：炉烟气；余热利用技术

1介绍

热炉烟气余热发电项目是利用废热锅炉换热烟气排放的废热恢复淹没热炉的生产过程，精炼炉，等等，产生过热蒸汽，驱动汽轮机驱动发电机发电和电力生产。整个热力系统不燃烧任何一次能源，不仅成本低，经济效益好，而且给企业带来了巨大的经济效益，可以缓解电力短缺的矛盾。埋弧炉又称电弧炉或电阻炉，主要用于生产硅铁、锰铁、铬铁、钨铁和锰铁合金。其工作特点是采用碳镁耐火材料作为衬里和自培养电极，但热效率低。国内外余热锅炉和低参数汽轮发电机的技术已经成熟。低温废热电站已进入成熟阶段。在水泥工业中有许多废热发电的成功例子。例如，电石炉余热发电的成功发展值得借鉴。低温余热回收技术将成为行业节能降耗的有效途径之一。

2矿热炉烟气余热利用技术

2.1烟气参数

埋弧焊炉主要生产硅铁、锰铁、铬铁、钨铁和硅锰合金以及矿砂、碳还原剂和溶剂生产的碳化钙。根据熔炼工艺和设备的密闭程度，沉水炉分为半封闭炉和封闭炉。目前，半封闭式炉主要冶炼硅铁、镍铁，封闭式炉主要冶炼电石、铬铁、锰、硅。半密闭炉内可燃气体含量极低，最高可达400摄氏度，炉门内的空气较多，烟气较多。适用于换热发电余热锅炉，热效率可达26%~28%，但困难在于有很多SiO2在尘土中，颗粒很好，吸附力强，质量轻，比表面积很大，这给锅炉的除灰带来很大的困难。传统的机械振动等除灰方法不理想，严重影响传热效率。

2.2烧石灰

该方案主要适用于电石生产的闭式炉。烟气中CO含量约为60%~80%，特别适用于电石矿加热炉。其反应公式为CaO+3C=CaC2+CO。它需要原料CaO。从工艺匹配的角度看，燃气烧石灰更直接、更经济。煅烧过程中产生的CaCO_3=CaO+CO_2可作为食品级原料生产碳酸饮料或开采地下石油。包装在水库。由于目前除尘工艺设备的限制，该工艺烟气的感热采用空白冷却，不能合理利用。它只利用烟气CO和少量氢气的潜热。本方案的主要设备有烟气除尘设备、石灰窑、二氧化碳膜分离变压吸附设备、监测设备等。

2.3燃气锅炉发电

除尘净化后，埋弧炉烟气进入气柜作缓冲。气柜提供了相对稳定的气源和压力。然后将燃气锅炉燃烧产生的蒸汽送入汽轮机发电并网。工艺流程图如图4所示。主要设备包括：煤气柜、燃气锅炉、汽轮发电机组、发电及配电控制设备等。该方案的特点是可以广泛借鉴火电发电的经验。技术配套比较成熟，投资和运行成本低，短期效益明显，但埋弧炉烟气感热应损失，热利用效率约30%。对于锰硅、铬铁、镍铁等含少量石灰的铁合金埋弧炉，可直接将烟气用于直燃锅炉，无需除尘。炉内燃烧时，工艺流程是：每台埋弧炉配有一台直燃锅炉，炉内烟气直接燃烧和除尘，蒸汽通过主管道产生并连接在一起，促进汽轮机发电。燃烧后尾温约为500c，送余热锅炉进行换热、生蒸汽。汽轮机是用来发电的。主要设备有燃气净化除尘设备、燃气压缩机、燃气轮机发电机组、余热锅炉、汽轮发电机组、发电及配电控制装置等。该方案一次性投资大，燃气轮机设备备件及维护费用较高，但长期效益明显。

2.4烟气产生化学制品

甲酸钠是一种重要的化工原料。主要用于甲酸、草酸、保险粉的生产。还可用于还原剂和消毒剂的制备。以烧碱和一氧化碳为原料，加热加压制备甲酸钠，无需催化剂参与。对于碳化钙生产过程中富烟道气，以及下游氯碱化工生产中富苛性钠溶液，用于生产甲酸钠，尤其具有优势。采用合成反应器合成甲酸钠水溶液，通过烧碱的制备、加压、预热和气体混合，使预热器达到一定的工艺要求。甲酸钠水溶液通过泵从贮槽蒸发到蒸发器。蒸发的甲酸钠悬浮物进入烘干机固液分离，母液循环蒸发。固体甲酸钠结晶材料进入气流干燥塔干燥，包装作为产品出售。甲醇是一种用途广泛的基础化工原料和优良的清洁燃料。在世界基本有机化工原料中，甲醇的消耗量仅次于乙烯、丙烯和苯。它是一种块状有机化学品，可加工100多种有机化学品。它包括气体净化、转化、脱硫脱碳、甲醇合成和精炼。由于原料气中氢与碳的比例过低，必须先通过转化过程将气体转化为氢和二氧化碳，再通过脱硫脱碳过程将多余的硫和二氧化碳去除。最后，以原煤气为原料，经压缩、甲醇合成、蒸馏制得甲醇。中低压适用于从埋弧炉烟气中合成甲醇。中压法和低压法的合成压力分别约为10mpa和5mpa。使用作为催化剂，运行温度在200-300c，能耗低，与高压相比投资相对较低。该方案的优点是与传统的煤气化、天然气、重油等生产工艺相比，原料成本低。矿炉煤气作为冶炼辅助产品，除增加净化投入外，几乎可以免费使用，且瓦斯浓度高，成本优势明显，经济效益显著，但总体投资成本较高。

2.5余热锅炉积灰及清理

清灰装置采用激波在线清灰装置。该装置制造可控制燃气爆燃．用以产生强度可控制的冲击波，由动能、声能及热清洗作用来清除积灰。它的主要技术关键是制造可控制的燃料爆燃，以产生一道强度可控的激波。可燃气体（乙炔、液化气、天然气等气体燃料）和空气以适当的比例充入一个特殊的混合器里，形成能够产生爆燃的可燃混合气体。混合气将充满混合器和其下游的管道和激波发生器罐体。用高能点火装置立即点燃点火装置中的混合气。点火装置中的爆燃火焰通过火焰导管迅速传至激波发生器中，点燃激波发生器中的混合燃气，燃气在罐体中发生强烈的爆燃，使发生器罐体中的压力骤然升高，形成瞬时高压并产生压缩波。聚集的压缩波在具有特别内部结构的激波发生器中得到加强和调制，在激波发射器喷口处形成具有所需形状和强度的激波。激波能量强度易于调整，喷口方向和形状适用于不同形状的工作面，有效作用范围广，清扫彻底，不留死角。运行操作实现自动化，能随机在线连续吹灰，吹灰速度快、时间短、效果好，经吹扫后的工作面清洁率可达95％以上。

3结束语

废热能量不是用于能源利用设备在一定的经济技术条件下，即盈余和浪费能源，包括高温废气余热，冷却介质余热，浪费蒸汽废水余热、高温产品和熔渣余热、废热的化学反应，等，主要分布在冶金、化工、建材、机械、电力等领域。据调查，各行业的总余热资源占总油耗的17%-67%，可回收余热资源约占总余热资源的60%。目前，全球约30%-70%的能源消耗主要以废热形式流失，中国实现节能减排目标面临的形势依然十分严峻。炉在工业窑炉系统中起着非常重要的作用。余热发电技术是国家积极鼓励和大力推广的节能技术。它不仅节约能源，而且更有利于环境保护。

参考文献：

［1］麻林伟，冯太伟，杨武，张国山，吴建锋.矿热炉的设计与无功补偿的分析及应用[J].冶金丛刊.2008（02）.

［3］顾崇孝.浅议冶金烟气的余热利用[J].有色金属设计.1999（01）.