有機熱載體餘熱爐及餘熱爐系統的製作方法

2023-08-02 23:38:41

專利名稱：有機熱載體餘熱爐及餘熱爐系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種用在冶煉迴轉爐尾部的餘熱回收裝置，具體的說是ー種利用冶煉迴轉爐生產過程中排出的高溫煙氣作為加熱介質，以有機熱載體為熱載體將熱能輸送給用熱設備的裝置。
背景技術：
餘熱是在一定經濟技術條件下，在能源利用設備中沒有被利用的能源，也就是多餘、廢棄的能源。它包括高溫廢氣餘熱、冷卻介質餘熱、廢汽廢水餘熱、高溫產品和爐渣餘熱、化學反應餘熱、可燃廢氣廢液和廢料餘熱以及高壓流體餘壓等七種。各行業的餘熱總 資源約佔其燃料消耗總量的179Γ67%，可回收利用的餘熱資源約為餘熱總資源的60%，所以對鍋爐進行餘熱回收能夠節約能源，減少空氣汙染。冶煉迴轉爐由於其行業的特殊性，排出的煙氣溫度較高，所以現目前大多在迴轉爐尾部配備蒸汽餘熱鍋爐，對煙氣中的熱量進行回收利用，但是蒸汽餘熱鍋爐普遍具有兩個問題一是餘熱爐換熱面磨損嚴重，由於冶煉迴轉爐排出的高溫煙氣中含有大量的灰塵及金屬氧化物，這些灰塵和金屬氧化物易在餘熱爐換熱面上積聚，導致換熱面的傳熱熱阻増加，嚴重影響煙氣餘熱回收效果，同時灰塵隨煙氣流動，對換熱面進行衝刷時，容易磨損換熱面，降低熱交換裝置的壽命，也導致整個餘熱爐的工作效率降低；ニ是餘熱爐設備的低溫腐蝕問題，低溫腐蝕是指當餘熱鍋爐尾部受熱面(省煤器、空氣預熱器等)金屬壁溫低於煙氣露點時，煙氣中的硫酸酐和水蒸氣在管壁上凝結所造成的腐蝕。針對餘熱爐換熱面磨損問題，目前常採取的措施是餘熱爐熱交換裝置採用特殊的耐磨材料，設置防磨結構，或者設置多個吹灰器對換熱面進行定期吹灰，又或者利用特定的設備比如說旋風分離換熱器將煙氣先進行一次灰塵分離，但是這些措施導致餘熱爐的結構複雜，成本大大增加，操作複雜，使用維護成本也增加，而且不能徹底的解決餘熱爐換熱面積灰和磨損問題。例如中國專利文獻CN 201917229U公開ー種「冶金工業爐窯含塵煙氣餘熱利用裝置」，其由旋風分離換熱器、鎖氣卸灰閥、蒸發換熱器、預熱器、汽水容器五部件構成，旋風分離換熱器底部的豎管與鎖氣卸灰閥連接，旋風分離換熱器的導渦管與蒸發換熱器的煙氣進ロ相連，蒸發換熱器的煙氣出ロ與預熱器的煙氣進ロ連通，汽水容器的進水ロ與餘熱器預熱器的出口集箱相連，汽水容器的下降管與旋風分離換熱器和蒸發換熱器的進ロ集箱相連，汽水容器的汽水引入管分別於旋風分離換熱器和蒸發換熱器的出ロ集箱相連。此冶金エ業爐窯含塵煙氣餘熱利用裝置是將エ業窯排出的含塵煙氣經旋風分離換熱器的進ロ煙道沿筒體切向方向進入旋風分離換熱器的筒體，在離心カ的作用下，使一部分灰塵與煙氣分離，灰塵落入旋風分離換熱器的豎管經鎖氣卸灰閥定期排出，煙氣則由導渦管流出，經過渡煙道進入蒸發換熱器和預熱器進行下步換熱，這樣的結構設計不僅使餘熱爐內的設備增カロ，使餘熱爐的結構複雜化，而且增加設備的同時製造成本和使用維護成本也増加，而且不能徹底的解決餘熱爐換熱面積灰和磨損問題。
實用新型內容本實用新型的目的在於解決以下問題I、冶煉迴轉爐尾部配備的餘熱爐換熱面磨損嚴重的問題；2、冶煉迴轉爐尾部配備的餘熱爐設備的低溫腐蝕問題。為此提供一種有機熱載體餘熱爐及其餘熱爐系統，其具有結構簡單、安裝難度小、製造成本和維護成本低，煙塵分離的有效性高、煙氣流速低、受熱面管子磨損少、受熱面的傳熱效率高以及能有效解決受熱面低溫腐蝕的優點。為達此目的，本實用新型採用以下技術方案一種有機熱載體餘熱爐，包括餘熱爐本體、沉降室，所述沉降室的一側壁開設煙氣 進ロ，所述沉降室的另ー側壁通過煙道連接所述餘熱爐本體ー側壁，所述餘熱爐本體另ー側壁開設煙氣出口，所述沉降室內設置沉降室膜式壁管屏，所述沉降室膜式壁管屏頂部與所述沉降室頂部連接，所述沉降室膜式壁管屏底部留有煙氣通道，所述餘熱爐本體內設置若干相互平行的對流段，每相鄰對流段之間通過折煙裝置隔開，且每相鄰折煙裝置呈交錯設置，以使進入相鄰對流段的煙氣能產生轉向。通過折煙裝置將若干相互平行的對流段分別隔開，以使進入相鄰對流段的煙氣能產生轉向，増加煙氣在餘熱爐本體內的擾動，使換熱效率增加，實現煙塵的有效分離，同時這樣合理的安排煙氣的流程能減少受熱面管子的磨損。進ー步的，所述對流段包括若干相互平行設置的管屏，且每相鄰管屏之間的間距均設置在IOOmm以上，通過將每相鄰管屏之間的間距均設置在IOOmm以上，這樣增加了煙氣的流通截面積，進而降低煙氣流速，減少受熱面管子管壁的磨損。優選的，所述對流段有四段，依煙氣流向依次為對流一段、對流ニ段、對流三段、對流四段，且所述對流三段、對流四段相互並聯設置，所述對流一段、對流ニ段相互並聯設置。優選的，所述折煙裝置包括一屏中間膜式壁管屏和兩面折煙牆，所述中間膜式壁管屏設置在所述對流一段與所述對流ニ段之間，且所述中間膜式壁管屏底部留有煙氣通道，一面所述的折煙牆設置在所述對流ニ段與所述對流三段之間，且所述折煙牆頂部留有煙氣通道，另一面所述的折煙牆設置在所述對流三段與所述對流四段之間，且所述折煙牆底部留有煙氣通道。進ー步的，在所述餘熱爐本體頂部內還設有頂棚膜式壁管屏，所述頂棚膜式壁管屏的進ロ端、出口端分別設置第一進ロ集箱和第一出口集箱，所述第一出口集箱與有機熱載體出口相通，所述第一進ロ集箱通過連通管與所述沉降室膜式壁管屏的第二出口集箱相連通，所述沉降室膜式壁管屏的第二進ロ集箱通過連通管與所述中間膜式壁管屏的第三出ロ集箱相連通，所述中間膜式壁管屏的第三進ロ集箱與所述對流一段、對流ニ段的出口端相連通，所述對流一段、對流ニ段的進ロ端與所述對流三段、對流四段的出口端相連通，所述對流三段、對流四段的進ロ端與有機熱載體進ロ相連通。進ー步的，所述餘熱爐本體底部對應所述對流段設有落灰裝置。優選的，所述落灰裝置有六個，在所述餘熱爐本體底部對應所述對流一段和所述對流ニ段的均勻設置三個所述的落灰裝置，在所述餘熱爐本體底部對應所述對流三段和所述對流四段的均勻設置三個所述的落灰裝置。[0018]ー種有機熱載體餘熱爐系統，至少包含兩臺所述的有機熱載體餘熱爐，且相互之間呈並聯設置，以使每臺所述的餘熱爐的有機熱載體出ロ支路均匯集至第一主循環管路並輸送至用熱設備，來自用熱設備的有機熱載體通過第二主循環管路分流至有機熱載體進ロ支路進入所述的餘熱爐，在所述有機熱載體進ロ支路上均設置電動調節閥。通過將每臺迴轉爐尾部設置的有機熱載體餘熱爐並聯，使每一臺有機熱載體餘熱爐所產生的高溫熱載體都可以分配到其它餘熱爐內，保持停爐的餘熱爐的受熱面管子的管壁溫度高於硫酸的酸露點，避免造成低溫腐蝕。進ー步的，還包括油氣分離器，所述油氣分離器設置在用熱設備與第二主循環管路之間。進ー步的，在所述油氣分離器與第二主循環管路之間還順序設有過濾器、循環泵。本實用新型的有益效果為通過設置折煙裝置將若干相互平行的對流段分別隔開，且同時將每個對流段內的相鄰管屏之間的間距均設置在IOOmm以上，不僅能使進入相 鄰對流段的煙氣能產生轉向，增加煙氣在餘熱爐本體內的擾動，使換熱效率增加，實現煙塵的有效分離，還能増加了煙氣的流通截面積，進而降低煙氣流速，這樣通過合理的安排煙氣流程和控制煙氣流速來達到減少受熱面管子管壁的磨損的目的；通過將每臺迴轉爐尾部設置的有機熱載體餘熱爐並聯，使每一臺有機熱載體餘熱爐所產生的高溫熱載體都可以分配到其它餘熱爐內，保持停爐的餘熱爐的受熱面管子的管壁溫度高於硫酸的酸露點，避免造成低溫腐蝕，對比現有技術，此有機熱載體餘熱爐及其餘熱爐系統具有結構簡單、安裝難度小、製造成本和維護成本低，煙塵分離的有效性高、煙氣流速低、受熱面管子磨損少、受熱面的傳熱效率高以及能有效解決受熱面低溫腐蝕的優點。

圖I為本實用新型所述的ー種有機熱載體餘熱爐結構示意圖；圖2為本實用新型所述的ー種有機熱載體餘熱爐系統結構示意圖。圖 I 中I、沉降室；2、餘熱爐本體；3、煙道；4、沉降室膜式壁管屏；41、第二進ロ集箱；42、第二出ロ集箱；5、對流一段；6、對流ニ段；7、對流三段；8、對流四段；9、中間膜式壁管屏；91、第三進ロ集箱；92、第三出口集箱；10、頂棚膜式壁管屏；101、第一進ロ集箱；102、第一出口集箱；11、落灰裝置；12、煙氣進ロ ；13、煙氣出口 ；14、有機熱載體進ロ ；15、有機熱載體出ロ ；16、第一連通管；17、第二連通管；18、折煙牆；圖2 中01、一號有機熱載體餘熱爐；02、二號有機熱載體餘熱爐；03、第一主循環管路；
04、第二主循環管路；05、第一進ロ支路；06、第二進ロ支路；07、第一出ロ支路；08、第二出ロ支路；09、油氣分離器；010、過濾器；011、循環泵；012、電動調節閥。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型所述的ー種有機熱載體餘熱爐，包括餘熱爐本體2、沉降室1，沉降室I的ー側壁開設煙氣進ロ 12，沉降室I的另ー側壁通過3連接餘熱爐本體2 —側壁，餘熱爐本體2另ー側壁開設煙氣出口 13，沉降室I內設置沉降室膜式壁管屏4，沉降室膜式壁管屏4頂部與沉降室I頂部連接，沉降室膜式壁管屏4底部留有煙氣通道，餘熱爐本體2內設置若干相互平行的對流段，每相鄰對流段之間通過折煙裝置隔開，且每相鄰折煙裝置呈交錯設置，以使進入相鄰對流段的煙氣能產生轉向，對流段包括若干相互平行設置的管屏，且每相鄰管屏之間的間距均設置在IOOmm以上，通過設置折煙裝置將若干相互平行的對流段分別隔開，且同時將每個對流段內的相鄰管屏之間的間距均設置在IOOmm以上，不僅能使進入相鄰對流段的煙氣能產生轉向，増加煙氣在餘熱爐本體2內的擾動，使換熱效率増加，實現煙塵的有效分離，還能増加了煙氣的流通截面積，進而降低煙氣流速，這樣通過合理的安排煙氣流程和控制煙氣流速來達到減少受熱面管子管壁的磨損的目的。具體實施時，對流段分為四段，依煙氣流向依次為對流一段5、對流ニ段6、對流三段7、對流四段8，且對流三段7、對流四段8相互並聯設置，對流一段5、對流ニ段6相互並聯設置，折煙裝置包括一屏中間膜式壁管屏9和兩面折煙牆18，中間膜式壁管屏9設置在對流一段5與對流ニ段6之間，且中間膜式壁管屏9底部留有煙氣通道，其中一面折煙牆18設置在對流ニ段6與對流三段7之間，且此面折煙牆18頂部留有煙氣通道，另一面折煙牆18設置在對流三段7與對流四段8之間，且此折煙牆18底部留有煙氣通道。 在餘熱爐本體2頂部內還設有頂棚膜式壁管屏10，頂棚膜式壁管屏10的進ロ端、出ロ端分別設置第一進ロ集箱101和第一出ロ集箱102，第一出ロ集箱102與有機熱載體出ロ 15相通，第一進ロ集箱101通過第二連通管17與沉降室膜式壁管屏4的第二出ロ集箱42相連通，沉降室膜式壁管屏4的第二進ロ集箱41通過第一連通管16與中間膜式壁管屏9的第三出ロ集箱92相連通，中間膜式壁管屏9的第三進ロ集箱91與所述對流一段5、對流ニ段6的出口端相連通，對流一段5、對流ニ段6的進ロ端與對流三段7、對流四段8的出ロ端相連通，對流三段7、對流四段8的進ロ端與有機熱載體進ロ 14相連通。為了能將煙氣中的灰塵進行回收處理，在餘熱爐本體2底部對應對流段設有落灰裝置18，在本實施例中，落灰裝置18總共六個，且分別在餘熱爐本體2底部對應對流一段5和對流ニ段6的均勻設置三個落灰裝置18，在餘熱爐本體2底部對應對流三段7和對流四段8的均勻設置三個落灰裝置18。本實施例中的有機熱載體為導熱油，導熱油是ー種熱量的傳遞介質，其具有加熱均勻，調溫控溫準確，能在低蒸汽壓下產生高溫，傳熱效果好，節能，輸送和操作方便等特點，所以採用導熱油作為餘熱爐的有機熱載體介質，可使整個餘熱爐的操作安全性更高。此有機熱載體餘熱爐的工作原理為一、煙氣流程迴轉爐產生的高溫煙氣(700度以上)從煙氣進ロ 12進入沉降室I，在沉降室I內衝刷沉降室膜式壁管屏4，煙氣在此進行第一次轉向實現煙氣和灰塵的第一次分離以及第一次熱交換，並實現煙氣和灰塵的第一次分離，接著通過煙道3進入餘熱爐本體2內，而餘熱爐本體2內的四個對流段分別被從左至右設置的中間膜式壁管屏9和兩堵混凝土折煙牆18隔成四個煙氣回程，高溫煙氣依次經過對流一段5、對流ニ段6、對流三段7以及對流四段8，煙氣最後經過餘熱爐本體2右側壁上設置的煙氣出ロ 13進入下道エ序，而每經過ー個對流段都會有一次煙氣轉向實現煙氣和灰塵的一次分離以及一次熱交換，分離出來的灰塵被對流段底部設置的六個落灰裝置11收集到一起回收再利用，對流段內的管屏之間的間距設置在IOOmm以上，這樣能將煙氣的流速控制在6m/s以下，有效的控制了煙塵對管子的磨損，通過餘熱爐換熱煙氣溫度被降到400度左右通向下道エ藝。ニ、介質流程導熱油從有機熱載體進ロ 14進入並聯設置的對流三段7和對流四段8，再由對流三段7和對流四段8進入並聯設置的對流一段5和對流ニ段6，再經過對流一段5和對流ニ段6匯集到中間膜式壁管屏9的第三進ロ集箱91，導熱油穿過中間膜式壁管屏9匯集到第三出ロ集箱92，再從第三出ロ集箱92通過第一連通管16進入沉降室膜式壁管屏4的第ニ進ロ集箱41，導熱油穿過沉降室膜式壁管屏4匯集到第二出ロ集箱42，再通過第二連通管17進入頂棚膜式壁管屏10的第一進ロ集箱101，導熱油穿過頂棚膜式壁管屏10匯集到第一出口集箱102，最後將加熱到エ藝溫度的導熱油由有機熱載體出口 15進入用熱設備使用。如圖2所示，本實用新型所示的ー種有機熱載體餘熱爐系統，至少包含兩臺的有機熱載體餘熱爐，且相互之間呈並聯設置，以使每臺餘熱爐的有機熱載體出ロ支路均匯集 至第一主循環管路03並輸送至用熱設備，來自用熱設備的有機熱載體通過第二主循環管路04分流至有機熱載體進ロ支路進入餘熱爐，在有機熱載體進ロ支路上均設置電動調節閥012。通過將每臺迴轉爐尾部設置的有機熱載體餘熱爐並聯，使每一臺有機熱載體餘熱爐所產生的高溫熱載體都可以分配到其它餘熱爐內，保持停爐的餘熱爐的受熱面管子的管壁溫度高於硫酸的酸露點，避免造成低溫腐蝕。具體實施時，本有機熱載體餘熱爐包括兩個有機熱載體餘熱爐，分別為一號有機熱載體餘熱爐01和二號有機熱載體餘熱爐02，一號有機熱載體餘熱爐01出ロ端通過第一出ロ支路07與第一主循環管路03連通，二號有機熱載體餘熱爐02出ロ端通過第二出ロ支路08與第一主循環管路03連通，用熱設備的出ロ通過第二主循環管路04分別與一號有機熱載體餘熱爐01和二號有機熱載體餘熱爐02的進ロ端連通，第二主循環管路04上依次設置一個油氣分離器09、兩個並聯的過濾器010、兩個並聯的循環泵011，其中ー個循環泵011的出口端通過第一進ロ支路05與一號有機熱載體餘熱爐OI的進ロ連通，另ー個循環泵011的出口端通過第二進ロ支路06與二號有機熱載體餘熱爐02的進ロ連通，在第一進ロ支路05和第二進ロ支路06上均設置ー組電動調節閥012，一號有機熱載體餘熱爐01的循環泵011和電動調節閥012之間設置有一條與二號有機熱載體餘熱爐02的循環泵011和電動調節閥012之間連通的主循環管路，以使兩臺餘熱爐之間的有機熱載體能相互進入對方的換熱管道內。如圖2所示一般冶煉迴轉爐是兩臺以上，且每臺轉爐對應一臺餘熱爐，要想由於周期運行停下的餘熱爐不產生低溫腐蝕，就必須要保證停下的餘熱爐管壁溫度不能降到硫酸的酸露點以下。其具體的操作步驟如下將一號有機熱載體餘熱爐01和二號有機熱載體餘熱爐02並聯，通過調節兩臺爐子進ロ的電動調節閥012，將正在運行的一號有機熱載體餘熱爐01產生的300度高溫導熱油部分調節到二號有機熱載體餘熱爐02，利用300度高溫導熱油維持二號有機熱載體餘熱爐02受熱面管壁溫度高於硫酸的酸露點，這樣停爐的餘熱爐就不會發生低溫腐蝕。以上結合具體實施例描述了本實用新型的技術原理。這些描述只是為了解釋本實用新型的原理，而不能以任何方式解釋為對本實用新型保護範圍的限制。基於此處的解釋，本領域的技術人員不需要付出創造性的勞動即可聯想到本實用新型的其它具體實施方式
，這些方式都將落入本實用新型的保護範 圍之內。
權利要求1.一種有機熱載體餘熱爐，包括餘熱爐本體、沉降室，其特徵在於，所述沉降室的ー側壁開設煙氣進ロ，所述沉降室的另ー側壁通過煙道連接所述餘熱爐本體ー側壁，所述餘熱爐本體另ー側壁開設煙氣出口，所述沉降室內設置沉降室膜式壁管屏，所述沉降室膜式壁管屏頂部與所述沉降室頂部連接，所述沉降室膜式壁管屏底部留有煙氣通道，所述餘熱爐本體內設置若干相互平行的對流段，每相鄰對流段之間通過折煙裝置隔開，且每相鄰折煙裝置呈交錯設置，以使進入相鄰對流段的煙氣能產生轉向。
2.根據權利要求I所述的有機熱載體餘熱爐，其特徵在於，所述對流段包括若干相互平行設置的管屏，且每相鄰管屏之間的間距均設置在IOOmm以上。
3.根據權利要求I或2任一所述的有機熱載體餘熱爐，其特徵在於，所述對流段有四段，依煙氣流向依次為對流一段、對流ニ段、對流三段、對流四段，且所述對流三段、對流四段相互並聯設置，所述對流一段、對流ニ段相互並聯設置。
4.根據權利要求3所述的有機熱載體餘熱爐，其特徵在於，所述折煙裝置包括ー屏中間膜式壁管屏和兩面折煙牆，所述中間膜式壁管屏設置在所述對流一段與所述對流ニ段之間，且所述中間膜式壁管屏底部留有煙氣通道，一面所述的折煙牆設置在所述對流ニ段與所述對流三段之間，且所述折煙牆頂部留有煙氣通道，另一面所述的折煙牆設置在所述對流三段與所述對流四段之間，且所述折煙牆底部留有煙氣通道。
5.根據權利要求4所述的有機熱載體餘熱爐，其特徵在於，在所述餘熱爐本體頂部內還設有頂棚膜式壁管屏，所述頂棚膜式壁管屏的進ロ端、出口端分別設置第一進ロ集箱和第一出ロ集箱，所述第一出ロ集箱與有機熱載體出ロ相通，所述第一進ロ集箱通過連通管與所述沉降室膜式壁管屏的第二出口集箱相連通，所述沉降室膜式壁管屏的第二進ロ集箱通過連通管與所述中間膜式壁管屏的第三出口集箱相連通，所述中間膜式壁管屏的第三進ロ集箱與所述對流一段、對流ニ段的出口端相連通，所述對流一段、對流ニ段的進ロ端與所述對流三段、對流四段的出口端相連通，所述對流三段、對流四段的進ロ端與有機熱載體進ロ相連通。
6.根據權利要求4或5任一所述的有機熱載體餘熱爐，其特徵在於，所述餘熱爐本體底部對應所述對流段設有落灰裝置。
7.根據權利要求6所述的有機熱載體餘熱爐，其特徵在於，所述落灰裝置有六個，在所述餘熱爐本體底部對應所述對流一段和所述對流ニ段的均勻設置三個所述的落灰裝置，在所述餘熱爐本體底部對應所述對流三段和所述對流四段的均勻設置三個所述的落灰裝置。
8.ー種有機熱載體餘熱爐系統，其特徵在於，至少包含兩臺所述的有機熱載體餘熱爐，且相互之間呈並聯設置，以使每臺所述的餘熱爐的有機熱載體出ロ支路均匯集至第一主循環管路並輸送至用熱設備，來自用熱設備的有機熱載體通過第二主循環管路分流至有機熱載體進ロ支路進入所述的餘熱爐，在所述有機熱載體進ロ支路上均設置電動調節閥。
9.根據權利要求8所述的有機熱載體餘熱爐系統，其特徵在於，還包括油氣分離器，所述油氣分離器設置在用熱設備與第二主循環管路之間。
10.根據權利要求9所述的有機熱載體餘熱爐系統，其特徵在於，在所述油氣分離器與第二主循環管路之間還順序設有過濾器、循環泵。
專利摘要本實用新型公開一種有機熱載體餘熱爐，包括餘熱爐本體、沉降室，沉降室的一側壁開設煙氣進口，另一側壁通過煙道連接餘熱爐本體一側壁，餘熱爐本體另一側壁開設煙氣出口，沉降室內設置沉降室膜式壁管屏，沉降室膜式壁管屏頂部與沉降室頂部連接，沉降室膜式壁管屏底部留有煙氣通道，餘熱爐本體內設置若干相互平行的對流段，每相鄰對流段之間通過折煙裝置隔開，且每相鄰折煙裝置呈交錯設置，以使進入相鄰對流段的煙氣能產生轉向，對流段包括若干相互平行設置的管屏，且每相鄰管屏之間的間距均設置在100mm以上，這樣設計不僅能使進入相鄰對流段的煙氣能產生轉向，增加煙氣的擾動，實現煙塵的有效分離，還能降低煙氣流速，減少受熱面的磨損。
文檔編號F27D17/00GK202630705SQ201220251900
公開日2012年12月26日 申請日期2012年5月30日 優先權日2012年5月30日
發明者胡海琴, 高雪峰, 李佳, 高銀民, 張麗, 唐敏敏 申請人:無錫錫能鍋爐有限公司