基于相变换热技术的加热炉烟气余热回收工艺研究

张剑飞

（宝武集团鄂城钢铁有限公司能源环保部，湖北 鄂州  436000）

 摘 要：针对传统加热炉烟气余热回收工艺存在回收率较低的问题，提出基于相变换热技术的加热炉烟气余热回收工艺研究。利用烟气收集器对加热炉排放的烟气收集，通过对烟气脱硝处理，去除烟气中含有的有毒、有害物质，利用变相换热技术将烟气中热能转换到液体中，将其引流到加热炉水循环系统中，以此实现基于相变换热技术的加热炉烟气余热回收。经实验证明，在设计工艺应用下加热炉烟气余热回收率可以达到90%以上，设计工艺在加热炉烟气余热回收方面具有良好的应用前景。

关键词：相变换热技术；加热炉；烟气余热；烟气收集器；脱硝处理；

中图分类号：TK172.4  文献标识码：A

0 引言

加热炉是将温度加热到指定温度的机械设备，由于其具有加热速度快、操作简单、成本低等优点，目前已经被广泛应用到多个领域中，比如冶金工业、石油工业、化工、建材以及制药等，生活中最常见的锅炉就是加热炉的一种，并且加热炉已经得到了批量化的生产。排烟温度过高是加热炉最常见的一种情况，加热炉通过燃料燃烧提升炉内温度，在燃料燃烧过程中会产生大量的烟气，由于烟气温度过高，直接排放不仅会产生粉尘，而且还会导致加热炉电阻升高，当排烟温度到达一定数值时，会产生电阻故障，严重情况会导致加热炉停运，降低加热炉使用寿命。除此之外，加热炉烟气温度的上升还会导致加热炉除尘器工作环境恶化，并且在后续湿式脱硫环节中，需要使用大量的水降低烟气温度，但是与此同时烟气量以及烟气含水量会提升，从而使加热炉烟道运行状态变差。为了解决加热炉烟气温度过高问题，目前大部分企业已经引进了加热炉烟气余热回收工艺，通过对加热炉余热回收，不仅降低加热炉烟气温度，而且还能对回收的热能进行二次利用，对提升加热炉节能性能具有重要意义。但是现行的工艺在实际应用中回收效果并不理想，烟气余热回收率比较低，经过回收处理后的烟气温度仍然比较高，为此提出基于相变换热技术的加热炉烟气余热回收工艺研究。

1 加热炉烟气收集

对加热炉烟气收集是烟气余热回收的首要环节，根据加热炉烟气余热回收需求，设计一个烟气收集装置，该装置由引风机、烟气采样器、温度传感器等组成，其中引风机采用型号为OFHA-A4FG7离心式引风机，将引风机安装在加热炉排烟口处，并且在排烟口处安装一台温度传感器，用于感知加热炉烟气温度[1]。采用串并联的方式将温度传感器接入到引风机总线上[2]。当加热炉烟气温度达到回收最低温度要求时，利用引风机将加热炉排出的烟气引流到烟气采样器管道中，烟气采样器选用型号为KHFAH-A4F74，材质采用碳钢组件，根据实际情况对烟气采样器的流量范围、压力、采样频率等参数设定，烟气从管道进入到烟气采样器内部，用于后续烟气余热回收。

2 烟气脱硝处理

由于加热炉产生的烟气中含有大量的有毒、有害物质，如果直接对加热炉排出的烟气进行变相换热处理，回收的热能介质中也会含有有毒、有害成分，没有利用价值，因此在对烟气变相换热处理之前，采用脱硝技术对收集的烟气进行处理。利用直径为20cm-30cm的无缝钢管将烟气采样器与空预器入口连接，当烟气达到一定的采集量后，将烟气通入到空预器中，在空预器中对烟气进行脱硝处理，空预器内布置催化床，在催化床上铺洒五氧化二钒，流入的烟气经过催化床，烟气中的硫、砷、汞等物质与五氧化二钒发生化学反应，这些物质由气体转换为物体，沉淀到催化床上。在脱硝处理过程中，要严格把控五氧化二钒的用量和脱硝时间，五氧化二钒的用量与烟气量比为1：5，脱硝时间控制在3min左右，脱硝处理后的烟气从空预器出口排出。

（张剑飞）基于相变换热技术的加热炉烟气余热回收工艺研究.pdf