进入21世纪后，受废钢资源限制，我国电弧炉炼钢开始普遍采用铁水热装技术。热铁水提供了大量物理热和化学热，减少了装料次数，改善了电弧燃烧条件，是电弧炉炼钢高效、节能的首选条件。然而，使用热铁水后，电炉排放的烟气温度显著增加，最高可达1400℃，随烟气显热带走的热量占总投入热量的13%至20%。对于炼钢企业而言，回收这部分高温烟气余热，是降低能耗、提升效益的必由之路。
莱钢特殊钢厂50t交流电弧炉原除尘系统于2000年改造投入运行。随着电炉装备技术改进、铁水兑入量增大、供氧强度提高、冶炼时间大幅缩短，电炉烟气产生量较设计值显著增加，原有除尘系统能力严重不足。冶炼高峰期产生的烟气无法被有效捕集，在厂房内弥漫，影响工作环境，大量高温烟气蕴含的热量也直接排入大气，造成能源浪费。
针对上述问题，莱钢新建了一套电炉第4孔除尘及烟气余热回收系统。该系统的核心思路是：通过对电弧炉第4孔移动烟道的改造，对接新建的燃烧沉降室和热管式余热锅炉，将高温烟气热量转化为饱和蒸汽，储存在2台150m³蓄热器中，供给VD真空精炼炉使用。
电炉冶炼产生的高温烟气（1200-1400℃）首先通过炉盖第4孔进入移动烟道，随后进入燃烧沉降室。在沉降室内，大颗粒粉尘充分沉降，烟气中未燃尽的CO等可燃物继续燃烧。通过调节沉降室出口混风阀，将烟气温度控制在800℃以内。降温后的烟气经高温烟道进入热管式余热锅炉进行热量交换，烟气温度降至160℃左右，再进入布袋除尘器净化后排放。
热管式余热锅炉之所以能够适应电炉炼钢烟气的特殊工况，主要得益于以下设计：
启动速度快、负荷适应能力强。电炉冶炼是间歇性过程，烟气温度、流量、含尘量随冶炼周期波动——氧化期温度最高、流量最大，出钢期降至最低。热管式余热锅炉能够在这种剧烈波动中快速响应，保持稳定运行。
单向传热强度大，安全可靠。热管作为传热元件，整个汽水系统的受热及循环完全与热流体隔离，独立存在于热流体烟道以外。即使单根或数根热管损坏，也不会影响系统正常运行，水和汽不会因热管破损而进入热流体，从根本上避免了传统余热锅炉的泄漏风险。
防低温酸露点腐蚀。通过调节热管两端的传热面积，可有效控制和调节壁温，防止低温酸露点腐蚀。
垂直布置，便于清灰。热管式余热锅炉采取垂直方式布置，高温烟气自上而下流动，灰尘在重力作用下自然散落在底部，便于清理。
该余热锅炉分为三级蒸发器：一级蒸发器尺寸5100mm×3745mm×3250mm，二级蒸发器5100mm×2860mm×3170mm，三级蒸发器5100mm×2040mm×3170mm。汽包直径3400mm，壁厚14mm。蒸发器进口烟气温度800℃，出口烟气温度约259℃，烟气量65000m³/h。设计回收热量22466kW·h，平均产汽量28535kg/h。
高铁水比冶炼时，电炉烟气量大、灰尘多，烟尘带有电荷易吸附，热管极易堵塞。解决在线清灰问题是保证余热系统长期稳定运行的关键。
现场运行发现，声波清灰对蒸发器壳体损伤较大，蒸汽清灰则会造成热管板结堵塞。经过实践验证，这两种方式均不可行。最终莱钢采用了燃气型冲击波清灰技术——选择乙炔作为可燃气体，设计24个吹灰点位，布置安装20台冲击波发生器，24支冲击波发射管分为10组工作，由PLC控制柜统一控制。冲击波清灰成功满足了热管在线清灰需求，保证了余热系统的安全稳定运行。
该余热回收系统投入运行后，可提供压力1.6MPa的饱和蒸汽15t/h。系统自产蒸汽量平均约15t/h，折合吨钢产汽量约200kg，能够满足全部炉次经VD真空处理的蒸汽需求。因燃油锅炉停运，每年减少燃油消耗费用2256万元。
在环境效益方面，高温烟气经热交换降温至160℃左右后进入布袋除尘器净化，有效改善了生产区域及周边大气环境。该系统集环境保护、含铁固废利用、余热余能回收利用于一体，自2007年投产运行以来效果良好。
莱钢50t电炉烟气余热回收项目，通过热管式余热锅炉与电炉第4孔除尘系统的有机结合，将原本直接排空的高温烟气转化为稳定的饱和蒸汽供给VD炉使用。系统投运后，产汽量稳定在15t/h以上，年节约燃油费用2256万元。冲击波在线清灰、风机变频调速、蒸汽蓄热稳压等关键技术的成功应用，为电炉余热回收领域提供了可复制的技术路径。该项目填补了国内电弧炉余热利用的空白，对钢铁行业节能降耗与清洁生产具有示范意义。
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