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电炉烟气的余热回收及除尘

无锡市工业设备安装有限公司丁韶华王炤文

摘要：电炉烟尘是金属加热过程中挥发出来的金属烟尘，包括金属和金属的氧化物，其种类
与炉料成分、氧化物料和浸油物质、熔炼速度、炉温以及吹氧强度等多种因素有关。电炉烟
尘具有排放烟尘颗粒小、温度高、毒性大的特点，如果不采取有效的控制措施，将会严重污
染车间和厂区环境，影响工人和周围居民的健康。由于电炉四孔排出的烟尘和屋顶大罩收集
的烟尘温度相差较大，因此对电炉烟尘按照内排烟系统和外排烟系统分别处理的工艺对电炉
烟气进行除尘处理。本文同时介绍了烟气的余热回收技术，重点讨论了热管式换热器在烟气

余热回收领域的应用。
关键词：电炉烟尘、除尘技术、余热回收、热管式换热器

1.概论
电炉烟尘是金属加热过程中挥发出来的金属烟尘，包括金属和金属的氧化物，其种类与
炉料成分、氧化物料和浸油物质、熔炼速度、炉温以及吹氧强度等多种因素有关。电炉烟尘
具有排放烟尘颗粒小、温度高、毒性大的特点，如果不采取有效的控制措施，将会严重污染
车间和厂区环境，影响工人和周围居民的健康。

2.烟气除尘的技术措施
因为电炉烟气含尘粒度较小，其直径大约为40～300目，这一粒度的灰尘一般只能采用
布袋除尘器收集灰尘排放才能达标。然而在电炉冶炼阶段，高温烟道内的温度高达1200℃，
即使经过常用除尘器烟道的降温，烟尘气体在进入除尘器前仍然会有500℃至800℃的温度，
显然这一温度超出了目前布袋除尘器所许用的工作温度，因而对除尘器的要求很高，排放达
不到环保标准。
而高温烟气主要是通过设置在电弧炉上的四孔排出的，屋顶大罩收集的烟尘通常温度不
是很高可以直接进入布袋除尘器处理。因此，可以考虑将电炉四孔排出的高温烟尘和除尘器
屋顶大罩收集的烟尘分开处理，即分为内排系统除尘加外排系统除尘。外排烟系统直接进入
布袋除尘器过滤，内排烟系统的高温烟尘则经降温后再进入除尘器过滤。
在对内排烟系统的高温烟尘进行降温的过程中，为了达到节能的目的，可对内排系统的
高温烟气进行余热回收来产生蒸汽。而高温烟尘在进入换热器前必须先进行粗除尘去除大颗
粒粉尘，因此在高温烟尘内排系统中设置了沉降室。为了使＞50μm粉尘颗粒能够在沉降室沉
降，沉降室必须具备以下特点：①沉降室必须足够大以降低流速。②沉降室必须有合适的长
高比保证粉尘的沉降效果；③沉降室上部的需采用保温耐热吊挂砖；④沉降室内温度需要相
对稳定。
烟尘内排系统的具体流程为：将电炉冶炼过程中产生的高温烟尘气体（约1200℃）通过
炉盖上的第四孔进入燃烧沉降室；烟尘气体的流速在沉降室迅速降低，使可燃性的气体和部
分可燃物质充分燃烧，较大颗粒的粉尘充分沉降；高温烟气从沉降室顶部90°弯头经过水冷
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管道和部分保温烟道后，以大约在700～800℃左右的温度进入换热器进行热交换，最后烟气
降温至180℃左右，进入高温滤料除尘器进行过滤，并由风机抽出经烟囱排入大气。
外排系统中除尘器屋顶大罩收集的烟尘经过除尘器烟道的冷却后直接进入布袋除尘器过
滤排放。
除尘系统原理图如图1所示。

图1除尘系统原理图

3.高温烟尘余热利用的构想和技术措施

3.1高温烟尘余热回收的设备
利用高温烟尘的余热产生蒸汽的设备主要有管壳式余热锅炉和热管式换热器。其中比较
常见的是管壳式余热锅炉。

3.1.1管壳式余热锅炉
管壳式余热锅炉的高温烟气在受热管管内流动，水在管外的锅壳中流动。热量通过管壁
传递给管外的水。大型管壳式余热锅炉有汽包、上升管、下降管，小型管壳式余热锅炉采用
锅壳上部的空间进行汽水分离。

3.1.2热管式换热器
热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的元件，结构如图2所示。把单根热管集
中起来形成一束，置于冷、热源之间，热管内的工质在热流体侧吸热汽化，并在冷热流体两
侧压差作用下从热流体侧流向冷流体侧，并在冷流体侧液化释放热量，从而使热源中的热量
通过热管束源源不断地传至冷源，而无须外加动力。

图2热管工作原理示意图

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3.1.3两种换热器的优缺点比较
管壳式余热锅炉结构紧凑，体积小，重量轻，成本较低。由于结构所限，在其工作压力
大于2.5MPa时，即不能采用管壳式结构。管壳式余热锅炉不大适用于含灰量大及黏结性大的
烟气，因为一旦烟尘黏结在管壁上，不易清除；同时管壳式余热锅炉要达到较好的传热效果，
要求有较高的烟气流速，而电炉高温烟尘含灰量大、同时黏结性也大，对烟管的磨损会较严
重，影响管壳式余热锅炉的使用寿命。
热管是利用工质的相变换热来传递热量，因此热管具有很大的传热能力和传热效率。同
时，热管还具有均温性能优良、结构紧凑、传热方向可逆、热流密度可变、适应环境能力较
强、冷热流体不混杂、阻力损失较小等优点。当热管元件的某一端局部损坏时，仅仅是