一方面達(dá)到輔助煙罩除塵效果，另一方面余熱系統(tǒng)吸收煙道能量降低煙氣溫度到1500進(jìn)入布袋除塵器，同時(shí)高溫?zé)煔饽芰勘挥酂崂孟到y(tǒng)轉(zhuǎn)化為高溫高壓蒸汽管式電爐，滿足日常生活和生產(chǎn)的需求。熱管式余熱利用鍋爐在萊鋼特殊鋼廠電爐系統(tǒng)的應(yīng)用取得了較好的效果。
余熱利用系統(tǒng)主要由熱嘴彗瀟汽發(fā)生器、熱管水預(yù)熱器和汽包組成。系統(tǒng)采用高效傳熱元件—熱管，電爐較一般余熱回收裝置有許多明顯優(yōu)點(diǎn)。
電爐煉鋼設(shè)備產(chǎn)能、箱式電爐鐵水兌入量和供氧強(qiáng)度增大等變化，萊鋼特殊鋼廠50t電爐除塵系統(tǒng)除塵能力減弱同時(shí)，電爐冶煉中產(chǎn)生的大量煙氣熱能得不到循環(huán)利用。
決定新增設(shè)一套除塵及余熱回收利用系統(tǒng)。經(jīng)過分析研究，采用電爐爐蓋加裝第四孔煙道除塵與熱管式余熱利用鍋爐相結(jié)合的新技術(shù)。
1．熱管
熱管蒸汽發(fā)生器的核心部件是熱管。熱管通過密閉真空管殼內(nèi)工作介質(zhì)的相變潛熱來傳遞熱量，其傳熱性能類似于超導(dǎo)體導(dǎo)電性能，它具有傳熱能力大，傳熱效率高的特點(diǎn)。典型的重力熱管如圖1所示，在密閉的管內(nèi)先抽成真空，在此狀態(tài)下充入少量工質(zhì)。在熱管的下端加熱，工質(zhì)吸收熱量汽化為蒸汽，在微小的壓差下，上到熱管上端，并向外界放出熱量，且凝結(jié)為液體。冷凝液在重力的作用下，沿?zé)峁軆?nèi)壁返回到受熱段，并再次受熱汽化，如此循環(huán)往復(fù)，連續(xù)不斷地將熱量由一端傳向另一端。由于是相變傳熱，因此熱管內(nèi)熱阻很小，所以能以較小的溫差獲得較大的傳熱功率，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有單向?qū)岬奶攸c(diǎn)，特別是由于熱管的特有機(jī)理，使冷熱流體間的熱交換均在管外進(jìn)行，并可以方便地進(jìn)行強(qiáng)化傳熱。
2．系統(tǒng)工作原理
50t電爐用余熱利用系統(tǒng)包含三段蒸發(fā)器（每段含兩臺(tái)）和兩段水預(yù)熱器（每段含兩臺(tái)），煙氣先經(jīng)過蒸發(fā)器，后經(jīng)過水預(yù)熱器。
(1)換熱設(shè)備（蒸發(fā)器和水預(yù)熱器）之間有過渡段連接，過渡段上設(shè)有金屬波紋膨脹節(jié)（以滿足設(shè)備的熱膨脹）和入孔（供設(shè)備安裝和停爐檢修時(shí)使用）以及聲波吹灰器（吹灰用）。另外，每臺(tái)蒸發(fā)器和每臺(tái)水預(yù)熱器上都設(shè)有吹掃管，可根據(jù)積灰的情況輔助吹灰。在蒸發(fā)器和水預(yù)熱器底部設(shè)有灰斗（帶入孔），用于儲(chǔ)灰和排灰。為了系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在爐氣進(jìn)口設(shè)有防爆門。每套裝置在兩臺(tái)設(shè)備間均留有中間通道，以便設(shè)備安裝和維修需要。
(2)熱管蒸發(fā)器是由若干根熱管元件組合而成。其基本結(jié)構(gòu)及工作原理如圖2所示。熱管的受熱段置于熱流體風(fēng)道內(nèi)，熱風(fēng)橫掠熱管受熱段，熱管元件的放熱段插在汽一水系統(tǒng)內(nèi)。由于熱管的存在使得該汽一水系統(tǒng)的受熱及循環(huán)完全和熱源分離而獨(dú)立存在于熱流體的風(fēng)道之外，汽一水系統(tǒng)不受熱流體的直接沖刷。熱流體的熱量由熱管傳給水套管內(nèi)的飽和水（飽和水由下降管輸入），并使其汽化，所產(chǎn)蒸汽（汽、水混合物）經(jīng)蒸汽上升管到達(dá)汽包，經(jīng)汽水分離以后再經(jīng)主汽閥輸出。這樣熱管不斷將熱量輸入水套管，通過外部汽一水管道的上升及下降完成基本的汽一水循環(huán)，達(dá)到將熱煙氣降溫，并轉(zhuǎn)化為蒸汽的目的。
(3)熱管水預(yù)熱器（省煤器）也是由若干根特殊的熱管元件組合而成，熱管的受熱段置于煙氣風(fēng)道內(nèi)，熱管受熱，將熱量傳至夾套管中從除氧器進(jìn)來的除氧水，加熱到180℃（其中當(dāng)煙氣進(jìn)口溫度為600℃時(shí)，水加熱至193℃）以上，送至汽包。
3．系統(tǒng)特點(diǎn)
(1)采用熱管作為傳熱元件，整個(gè)汽水系統(tǒng)的受熱及循環(huán)完全和熱流體隔離而獨(dú)立存在于熱流體煙道以外，-1箱式爐02這就使本系統(tǒng)有別于一般余熱鍋爐。
(2)設(shè)備中熱管元件間相互獨(dú)立，熱流體與蒸汽發(fā)生區(qū)雙重隔離互不影響，即使單根或數(shù)根熱管損壞，也不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，同時(shí)水、汽也不會(huì)由于熱管破損而進(jìn)入熱流體。
(3)設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)節(jié)熱管兩端的傳熱面積可有效地調(diào)節(jié)和控制壁溫，防止低溫酸露點(diǎn)腐蝕。
(4)操作簡(jiǎn)單、維修方便、工作可靠，整個(gè)系統(tǒng)的熱量輸送過程不需要任何外界動(dòng)力，故障率低，效率高。
4．主要技術(shù)參數(shù)
(1)熱管蒸發(fā)器設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。
表 1
(2)熱管水預(yù)熱器設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。
表 2
5．工藝流程
根據(jù)50t電爐余熱的工藝參數(shù)和使用要求，電爐余熱回收裝置流程見圖3。工業(yè)自來水經(jīng)水處理軟化后進(jìn)除氧器，再經(jīng)加壓水泵加壓進(jìn)入熱管水預(yù)熱器，經(jīng)過預(yù)熱后進(jìn)入汽包，通過下降管和上升管與熱管蒸汽發(fā)生器連接，除氧水吸收熱量后，氣化形成1.6 MPa的飽和蒸汽。
余熱利用系統(tǒng)投入運(yùn)行后不僅確保了粉塵濃度符合環(huán)保要求，達(dá)到了利用高溫?zé)煔獾臒崃慨a(chǎn)生蒸汽供VD真空爐生產(chǎn)和其他生活用汽使用的目標(biāo)，管式高溫電爐除塵器每天捕集到10t左右除塵灰，用于制作球團(tuán)再生循環(huán)利用，年經(jīng)濟(jì)效益30余萬元，而且采用煙氣余熱利用新技術(shù)后原VD真空爐使用進(jìn)口柴油鍋爐作為備用，每年節(jié)約大量燃料費(fèi)用。
