提高餘熱鍋爐效率的方法和設備的製作方法

2023-05-27 13:27:56

專利名稱：提高餘熱鍋爐效率的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種接連在懸浮熔煉爐特別是閃速熔煉爐後面的餘熱鍋爐的結構，在該結構中可以防止在懸浮熔煉爐中產生帶粉塵的氣體直接從餘熱鍋爐的輻射段流向對流段，以便減少由於這些氣體而導致的粉塵堆積的傾向，並有效地利用餘熱鍋爐的總容積及延長停留時間。本發明還涉及一種強化氣體混合併使它在餘熱鍋爐輻射段的總停留時間延長的方法。
用在懸浮熔煉爐後面的餘熱鍋爐一般為隧道式鍋爐，氣體在其中直接流動而鍋爐則分為兩段，輻射段和對流段。輻射段的目的是要冷卻氣體，使氣體在被引到餘熱鍋爐的對流段之前氣體中所含熔化微粒凝結而其溫度下降到微粒的燒結溫度以下。在對流段則用冷卻管束回收帶塵氣體所含尾熱。
但是在隧道式餘熱鍋爐的結構中常會由於在懸浮熔煉中所產生的氣體的高含塵量而造成粉塵堆積，以致妨礙餘熱鍋爐的操作和整個懸浮熔煉過程的進行。由於這種故障而可能造成的懸浮熔煉過程中斷給生產者帶來的損失相當可觀。例如下列各項因素均能促成粉末堆積。
在餘熱鍋爐的輻射段，只有爐頂和爐壁上部是有效利用的並且只有當它們潔淨時才能有效利用。而由於大部分熱負荷投向鍋爐的小部分區域，很難使餘熱鍋爐保持潔淨。另外，部分未經冷卻的灼熱的帶塵氣流直接來到鍋爐的對流段時，熔化的粉塵微粒會粘住在冷卻管束上而冷卻的微粒會被燒結。再者，餘熱鍋爐的底部不僅不能有效地接收輻射，而且還容許部分帶塵氣體長時間停留，這樣造成了二氧化硫氯化為三氧化硫的不利條件。在硫酸廠的氣體滌洗階段，三氧化硫變成硫酸即所謂滌洗酸，該酸為容易發生危險的廢液。
曾經嘗試用多種不同的方式除去餘熱鍋爐內的粉塵堆積;如用敲打機構強化鍋爐的清塵雖可獲得肯定的效果，但只是除去粉塵而已，並未消除造成問題的原因。而過分激烈的敲打會迅即帶來不利，使餘熱鍋爐的工作壽命縮短。在餘熱鍋爐的輻射段還曾構築過多塊與鍋爐平行的冷卻板，使氣體能自由地在所說板間流動;這些板如果設計得正確，已知是可以獲得良好效果。另外，在鍋爐的輻射段內曾嘗試採用橫向的，即橫越氣體流動方向的冷卻板。但試驗是令人失望的，因為有快速結成渣殼的傾向。還曾嘗試過將餘熱鍋爐的對流段設置得比輻射段低，使副射段的爐頂後部向下傾斜，以便防止氣體直接沿著輻射段的爐頂流動。
美國專利4530311是曾公開過一種餘熱鍋爐，其輻射段的結構已經更改以便消除上述這些結構的缺點。以輻射段的前端為準，餘熱鍋爐的對流段設在一個基本上較低的水平上以便防止帶塵氣體直接沿著輻射段的爐頂流動。輻射段爐頂的構築使輻射段以梯級形式逐步下降到對流段的前端，而同時將敲打機構按現有技術的狀態可以接通或關斷地裝在爐壁上。這樣便可能利用輻射的底部而這在現有技術的其他實施例中是不起作用的。另外，在輻射段的爐頂上還裝著多塊與氣體流動方向平行的板，使得在輻射段由橫向爐壁形成的隔間中，後一隔間中的冷卻板總是能將從前一隔間來的氣體或多或少地分成兩段。
本發明的餘熱鍋爐結構的目的是要消除上述現有技術的結構中存在的缺點並研製出一種改進的、操作上更為安全的餘熱鍋爐，該鍋爐適宜用來冷卻在懸浮熔煉過程中所產生的帶塵氣體，並可收集粉塵，後一點對於提高現有鍋爐的容量也是有利的。本發明還涉及一種相應的方法，用來使氣體有效地混合，並使它在鍋爐輻射段的總停留時間得以延長。
按照本發明，在標準隧道式餘熱鍋爐的基礎上，使輻射段前端的爐頂升高5-20%，最好是升高15%，使在前端形成一個凹膛似的空間，使從熔煉爐排出而到該空間去的熱氣形成回流，而不是以「凌厲的」和灼熱的噴射直接衝擊在爐頂管束上。爐頂在輻射段前端的升高最多只能延續到氣體流動方向的半程。
緊接著升高部分的後壁，本發明在橫越氣流的方向上構成一個爐頂的下降，該下降是從輻射段爐頂的正常高度一直降落下來的，並在鍋爐的輻射段形成一個通道，該通道本身是由兩塊由管板形成的壁和一個底部構成的。所說通道內可以安排絕熱層和敲打機構並有足夠空間可以進行設備的維護。橫向的向下的通道在輻射段的兩側和頂面必須是敞開的。這一下降的目的是要使從熔爐內排出的灼熱的主要氣流先是轉向向下，然後從通道下彎曲向上並形成一股引向對流段的向上氣流。
依靠本發明，在輻射段的升高部分和橫向通道內部可得到更多的冷卻表面。氣體在輻射段內的充滿程序提高了，因此停留時間不僅在絕對值上而且在相對值上都可得到延長。按照本發明，進來的灼熱的氣流被彎轉使它離開輻射段的爐頂而使粉塵主要被收集在輻射段的前端。
當氣體從熔煉爐內排出時，它的溫度為1300℃左右。當氣體冷卻到800°-600℃時，粉塵被硫酸鹽化，而氣體內所含帶金屬的微粒則被例如由輻射段底端放出的過量空氣所氧化，並掉落到輻射段底部上的漏鬥狀滑槽內。從氣體加工的觀點看，粉塵的硫酸鹽化是一種有利的現象，但若容許氣體溫度下降到600°-500℃的範圍，那麼接著發生的氣體反應為二氧化硫氧化成三氧化硫，這是一種有害現象已如上述。
在一具有標準結構的輻射段內，在衝擊爐頂的主氣流下面的氣流內生成著一個大而無效的回流，在該處氣體停留在渦流狀態並冷卻到不希望要的溫度。而由於本發明的結構，流得太快的主氣流和龐大的回流都被分割成數股小而能有效進行氣體混合的渦流，但該氣體在其溫度還沒有減少到足以發生不希望要的反應的範圍時就已經從該處進一步被排放掉了。這樣可使氣體總的停留時間增加，但還沒有足夠時間可使溫度下降到不希望要的範圍。
在輻射段升高部內的受控上渦流可使範圍較廣的循環噴氣流優化並使它們有效地與進入的氣流混合。
上渦流的氣體比起普通鍋爐內衝擊爐頂的灼熱氣焰能更有效地被冷卻。這樣我們就可接近粉塵硫酸鹽化的最優溫度，即700°±100℃，其時把帶氧的循環氣體送入，就可防止硫化粉塵進入對流段。
本發明為了增加冷卻表面還有效地採用延伸的冷卻管板。這些管板可設在升高部和其下面或設在橫向下降部分之後。所有這些安排要使敲打不僅可從爐頂並可從橫向下降形成的通道的內部進行。
本發明提供了一種接連在懸浮熔煉爐特別是閃速熔煉爐後面的餘熱鍋爐的結構，該結構由一輻射段和一對流段組成，隧道式餘熱鍋爐輻射段的前端被升高，而在升高部分的後面形成一條橫向的使氣流轉向的通道，該通道由兩塊基本上垂直的板壁和一塊將它們連接起來的底板構成，而在頂面和側面都是敞開的。
位在餘熱鍋爐輻射段前端後面的橫向使氣流轉向的通道的底板被安排在從爐頂向下的一段距離，該距離最多為輻射段高度的一半。
餘熱鍋爐輻射段的前端被升高5-20%的輻射段的高度。熱鍋爐輻射段的前端最好升高15%的輻射段的高度。在被兩塊板壁和底板限定的使氣流轉向的通道中設有敲打機構和絕熱層。
餘熱鍋爐的輻射段設有與氣流平行的冷卻管壁。
本發明還提供了一種使從懸浮熔煉爐例如閃速熔煉爐流出而進入餘熱鍋爐輻射段的灼熱氣體延長停留時間的方法，利用輻射段前端的升高以及隨後由兩塊板壁和一塊介在其間的底板構成的橫向的使氣流轉向的通道，所說通過由爐頂吊下，使灼熱的氣流離開輻射段的爐頂並在輻射段的前端至少形成兩股分開的受控的渦流，在輻射段的後端還形成另外的較小的渦流，這些渦流可以有效地增加氣體在輻射段內總的停留時間並可使粉塵主要在輻射段的前端析出。
由於橫向使氣流轉向通道的存在，在餘熱鍋爐內流動的氣體的橫向流動區最多被減少為一半。
從餘熱鍋爐輻射段內除去粉塵是用設在轉向通道內的敲打機構來進行的。
下面將結合附圖更詳細地對本發明進行說明。其中

圖1為一概略的垂直橫剖面的側視圖示出一個處在現有技術狀態的餘熱鍋爐結構在正常使用時氣體的流動模式。
圖2為一概略的垂直橫剖面的側視圖示出採用本發明的餘熱鍋爐結構時的情況。
圖1示出主氣流5及其回流6和7從熔煉爐1排出進入餘熱鍋爐2的輻射段3然後進入對流段4的情況。回流6大而緩慢。其熱交換率和隨之而來的混合效率都很差。灼熱氣流對輻射段爐頂8的碰撞點也在圖中標出。
圖2示出主氣流11及其渦流或回流12、13、14和15從熔煉爐1流到輻射段9然後繼續流到對流段10的情況。圖2還包括按照本發明設在輻射段前端的升高部16以及由兩塊基本上直立的板壁17和18和一塊位在其間的底板19構成的橫向的流動轉向通道，在該中間空間內設有敲打機構室，熱絕緣層甚至還可供維護人員操作。兩塊板壁及在其間的底板均沿橫向在鍋爐的整個輻射段上延伸。在升高部16內還標出廣泛應用的循環氣體噴嘴20。在氣體流動方向上由三個或更多的平行加熱管板組成的縱向熱回收壁在前部和後部分別由21和22標出。
最後熱的回收是在餘熱鍋爐的對流段內進行的，通向該段的氣體是在大部分固體雜質被清除後才進入該段的。這些雜質的大部分掉落在輻射段底部上漏鬥狀滑槽23內並可從中移出。粘結在管板上的固體物質最後也落到滑槽內，因為管板設有在該區域內廣泛應用的敲打機構，這些敲打機構隨時可使收集起來的固體物質掉落。在對流段的底部也設有漏鬥狀的部分以便回收並除去進一步從氣體內分離出來的固體物質。在對流段內熱量被冷卻管束內的蒸汽和液體循環所回收。
從餘熱鍋爐內排出的氣體已經相當潔淨，可以引入到電濾清器內作最後洗滌，以便例如轉移到下一加工工步。
權利要求
1.一種接連在懸浮熔煉爐特別是閃速熔煉爐後面的餘熱鍋爐的結構，該結構由一輻射段(9)和一對流段(10)組成，其特徵在於，隧道式餘熱鍋爐(2)輻射段(9)的前端(10)被升高，而在升高部分的後面形成一條橫向的使氣流轉向的通道，該通道由兩塊基本上垂直的板壁(17、18)和一塊將它們連接起來的底板(19)構成，而在頂面和側面都是敞開的。
2.按照權利要求1的結構，其特徵在於，位在餘熱鍋爐輻射段(9)前端(16)後面的橫向使氣流轉向的通道的底板(19)被安排在從爐頂(8)向下的一段距離，該距離最多為輻射段(9)高度的一半。
3.按照權利要求1的結構，其特徵在於，餘熱鍋爐輻射段的前端(16)被升高5-20%的輻射段的高度。
4.按照權利要求1的結構，其特徵在於，餘熱鍋爐輻射段的前端(16)最好升高15%的輻射段的高度。
5.按照權利要求1的結構，其特徵在於，在被兩塊板壁(17、18)和底板(19)限定的使氣流轉向的通道中設有敲打機構和絕熱層。
6.按照權利要求1的結構，其特徵在於，餘熱鍋爐的輻射段(9)設有與氣流平行的冷卻管壁(21、22)。
7.一種使從懸浮溶煉爐例如閃速熔煉爐流出而進入餘熱鍋爐輻射段的灼熱氣體延長停留時間的方法，其特徵在於，利用輻射段前端的升高以及隨後由兩塊板壁和一塊介在其間的底板構成的橫向的使氣流轉向的通道，所說通道由爐頂吊下，使灼熱的氣流離開輻射段的爐頂並在輻射段的前端至少形成兩股分開的受控的渦流，在輻射段的後端還形成另外的較小的渦流，這些渦流可以有效地增加氣體在輻射段內總的停留時間並可使粉塵主要在輻射段的前端析出。
8.按照權利要求7的方法，其特徵在於，由於橫向使氣流轉向通道的存在，在餘熱鍋爐內流動的氣體的橫向流動區最多被減少為一半。
9.按照權利要求7的方法，其特徵在於，從餘熱鍋爐輻射段內除去粉塵是用設在轉向通道內的敲打機構來進行的。
全文摘要
本發明涉及一種設在懸浮熔煉爐特別是閃速熔煉爐後面的餘熱鍋爐結構，在該結構中，可以防止在懸浮熔煉爐內產生的帶粉塵的氣體直接從餘熱鍋爐的輻射段流到對流段，以便減少由於這些氣體而導致的粉塵堆積的傾向，並有效地利用餘熱鍋爐的總容積及延長停留時間。本發明還涉及一種強化氣體的混合併使它在餘熱鍋爐輻射段的總停留時間延長的方法。
文檔編號F22B1/18GK1095157SQ9410394
公開日1994年11月16日 申請日期1994年4月1日 優先權日1993年4月2日
發明者勞諾·利拉傑, 凱裡·雷賈斯梅基, 維利·薩米, 海基·特珀裡, 佩克卡·圖科拉 申請人:奧託孔普哈爾亞瓦爾塔金屬製品有限公司