Midrex工艺气电加热技术

2023-11-22 作者：佚名网友评论 0 条

Midrex工艺气电加热技术

Todd Astoria,钱良丰

米德雷克思冶炼技术服务（上海）有限公司

1 简介

钢铁工业正经历着快速的市场变化和技术发展，市场变化的关键驱动因素之一是需要改善加工路线对环境的影响，减少二氧化碳排放是该行业面临的最重要的环境目标之一。

直接还原(DR) -电弧炉(EAF)路线是实现二氧化碳减排的最有前途的技术之一。为了实现减排，DR工厂正在扩大他们的燃料选择，包括绿色氢。

当用作工艺燃料时，氢在直接减少DR路线中的二氧化碳排放方面具有很大的前景；然而，在传统的基于燃烧的加热装置操作中，氢作为燃料用于加热过程气体时却有明显缺点。

一般来说，绿色氢是由电解产生的。如果在燃烧系统中使用氢作为燃料，那么与典型的化石燃料相比，它可以减少二氧化碳的排放。然而，当用电生产氢气时，效率低下，氢气必须被运送到设施。为了克服效率低下的问题，利用电直接加热工艺气体是更高效的。

电加热器的工作原理是使电通过电阻丝制成的元件。当电流通过导线时，会产生热量，热量传递给被加热的介质。介质可以是空气和其他惰性气体，也可以是合成气、氢气、液体和蒸汽。电加热器用于许多行业的各种应用。压力大于200bar，温度大于1000℃，热效率大于95%。额定功率可以从几百瓦到几百兆瓦，因为这项技术是非常可扩展的。

随着系统总功率需求的增加，通常加热器的数量也会增加。根据系统压力的不同，将一个功率大于10兆瓦的加热器与尽可能多的加热器并联以达到系统功率要求是可行的。每个加热器都通过一个控制面板进行控制，该控制面板使用内置保护的闭环反馈，以防止低流量或无流量情况或元件线温度可能超过设计限制的任何情况。

考虑到直接电加热已经在大规模应用上取得成功，那么只需要验证MIDREX®工厂电加热工艺气体的实际性能。

本文将讨论目前最先进的气体电加热应用，以及电加热器在DR应用中的热循环开发工作。

2 讨论

在考虑为MIDREX H2™装置设计电工艺气体加热器时，有几个重要的操作条件。本文的重点是电加热器的热循环。

最先进的MIDREX工厂通常每年运行超过8,000小时。运行时间的平衡是定期维护和计划外工厂停工的结合。与这些停机有关的主要因素是材料的性质和生产操作的炉温。

图1显示了MIDREX H2装置的流程，该装置包含一个电加热器(无二氧化碳气体加热器)。标识为1的流对应于将被引入竖炉的热还原气体。流1的确切要求取决于应用程序；然而，对于工业相关的例子，最常见的是发现温度超过900摄氏度。在这些高温下，金属部件的机械性能变得有趣。当加热装置的运行从正常工作温度降低到环境温度时，它被称为“热循环”。