電爐煙塵熱能高利用型換熱系統的製作方法
2023-05-06 21:57:01
本實用新型屬於環保設備技術領域，具體涉及電爐煙塵熱能高利用型換熱系統。
背景技術：
在除塵系統設計中，特別是在超高功率電弧爐除塵系統設計中，通常涉及到爐內高溫煙塵的換熱降溫處理，以滿足除塵系統的正常運行。目前在該領域應用的高溫煙塵的降溫設備主要有水冷密排管、強制空氣冷卻器、自然對流空氣冷卻器等設備，均屬於間接換熱設備，其中水冷密排管為間接水冷換熱設備，強制空氣冷卻器和自然對流空氣冷卻器為間接風冷設備，現有水冷換熱設備通常採用水冷密排管，其換熱面為管道內壁，換熱管只有一半接觸高溫煙塵，相對利用率低(50％)，故鋼耗量大，佔地面積大，投資高。
技術實現要素：
本實用新型要解決的技術問題是提供電爐煙塵熱能高利用型換熱系統，克服上述缺陷，通過對鍋爐裝置的結構改進，來解決廢氣排放處理費用高、煤燃燒後的熱能不能充分轉化，以致於其能量轉化率低的問題。
為解決上述技術問題，本實用新型提供電爐煙塵熱能高利用型換熱系統，包括進料裝置、進氣裝置、燃燒室、傳熱裝置、鍋體裝置和排氣裝置，
所述進料裝置包括進料鬥，所述進料鬥的進料端連通外部空間，所述進料鬥的出料端連接所述燃燒室，
所述進氣裝置包括進風管，所述進風管的進風端連通外部空氣，所述進風管的出風端連接所述燃燒室，
所述燃燒室包括往復爐排，所述往復爐排呈樓梯狀布置，所述往復爐排的最高端與所述進料鬥的出料端連接，所述往復爐排的最低端與所述進風管的出風端連接，
所述傳熱裝置設置在所述燃燒室的上方，所述傳熱裝置的進煙口連接所述燃燒室，所述傳熱裝置的出煙口連接所述排氣裝置，所述傳熱裝置為輻射受熱面，所述傳熱裝置包括第一傳熱裝置和煙塵換熱裝置，所述第一傳熱裝置的下部連接所述燃燒室，所述煙塵換熱裝置的一端連接所述第一傳熱裝置，所述煙塵換熱裝置的另一端連接所述排氣裝置，
所述煙塵換熱裝置內設有熱收集罩，所述熱收集罩包括內含流體的水流罩和攪拌器，所述攪拌器設置於所述水流罩的內腔，所述水流罩的頂部設有氣流進口、底部設有氣流出口，所述攪拌器轉動，帶動氣流流通，所述水流罩與所述攪拌器之間的空隙形成所述氣流進口至氣流出口的循環通道，
所述鍋體裝置包括上鍋筒，所述上鍋筒設置在所述傳熱裝置的上方，
所述排氣裝置的進氣端連接所述傳熱裝置的出煙口，所述排氣裝置的出氣端與外部空間連接，所述排氣裝置還包括煙氣過濾裝置，所述煙氣過濾裝置的一端連接進氣端，另一端連接出氣端。
作為本實用新型所述電爐煙塵熱能高利用型換熱系統的一種優選方案，所述電爐煙塵熱能高利用型換熱系統還包括出渣機，所述出渣機設置在所述燃燒室的下方，所述出渣機與所述燃燒室通過管路連接。
作為本實用新型所述電爐煙塵熱能高利用型換熱系統的一種優選方案，所述進料裝置還包括推料器，所述推料器與所述進料鬥連通。
作為本實用新型所述電爐煙塵熱能高利用型換熱系統的一種優選方案，所述進氣裝置還包括抽氣裝置，所述抽氣裝置連接所述進風管。
作為本實用新型所述電爐煙塵熱能高利用型換熱系統的一種優選方案，所述燃燒室還包括調風口與清灰口。
作為本實用新型所述電爐煙塵熱能高利用型換熱系統的一種優選方案，所述煙塵換熱裝置包括煙塵通道，所述煙塵通道包括通道進口段、通道筒身段和通道出口段，所述通道筒身段的一端連接所述通道進口段，另一端連接通道出口段，所述通道進口段的筒壁上設有均流板，所述通道筒身段內設有多組翅片管，所述煙塵換熱裝置還包括多個進水箱和多個回水箱，所述進水箱與所述翅片管的入口端連接，所述回水箱與所述翅片管的出口端連接。
作為本實用新型所述電爐煙塵熱能高利用型換熱系統的一種優選方案，所述通道筒身段的下方設有灰倉，所述熱收集罩設置於所述灰倉內，所述氣流進口連通所述通道筒身段，所述氣流出口連通所述灰倉，所述攪拌器呈倒「U」狀，所述循環通道包括內通道和外通道，所述攪拌器的頂部設有管狀柱，所述管狀柱插設於所述氣流進口中，所述氣流從所述氣流進口進入所述外通道，然後再從所述外通道進入所述內通道，最後由所述氣流出口送入所述灰倉中，所述通道進口段與所述通道筒身段的連接處的下方、所述通道筒身段與所述通道出口段的連接處的下方均設有設備支架。
作為本實用新型所述電爐煙塵熱能高利用型換熱系統的一種優選方案，所述鍋體裝置還包括下鍋筒，所述下鍋筒設置在所述煙塵換熱裝置的下方，所述上鍋筒和所述下鍋筒均設有進水口與出水口。
作為本實用新型所述電爐煙塵熱能高利用型換熱系統的一種優選方案，所述上鍋筒和所述下鍋筒均為橫向罐體。
作為本實用新型所述電爐煙塵熱能高利用型換熱系統的一種優選方案，所述煙氣過濾裝置包括過濾腔室、隔熱門、密封圈、過濾網和噴霧機，所述噴霧機設置於所述過濾腔室的頂部，所述隔熱門設置於所述過濾腔室的側面，所述過濾腔室的另一側連接所述出氣端，所述密封圈設置於所述隔熱門與所述過濾腔室之間，所述過濾網設置於所述出氣端的上方、所述噴霧機的下方。
與現有技術相比，本實用新型提出的電爐煙塵熱能高利用型換熱系統能夠解決現有技術存在的廢氣排放處理費用高、煤燃燒後的熱能不能充分轉化，以致於其能量轉化率低的問題，利用燃燒室與傳熱裝置的結構排布實現煤燃燒後的熱能充分轉化，從而來提高能量轉化率，另一方面通過排氣裝置的結構設置來使得廢氣排放處理簡單化、標準化，此種電爐煙塵熱能高利用型換熱系統具有環保高效、結構簡單、性能可靠、成本低廉，滿足了生產的需要。不僅如此，而且本實用新型採用間接水冷的冷卻方式，由煙道及設備殼體(下部設置有灰倉)、均流板、翅片管、進水箱、回水箱和設備支架等部件組成，具有以下優點：
1.佔地面積小：相對於其它間接水冷煙塵降溫設備，在相同冷卻面積的情況下，佔地面積大幅減小，方便系統設計時的設備布置；
2.換熱效率高：本實用新型繼承了間接水冷煙塵降溫設備的所有優點，相對於其它高溫煙塵降溫設備，相對換熱係數高，大幅提高換熱效率；
3.鋼耗量低：本高溫煙塵換熱裝置換熱管置於煙道內部，並在換熱管側面增加翅片以形成翅片管，擴展了換熱管的換熱面積，並在煙道通道內換熱管前端設置均流板，使得高溫煙塵充分和換熱面接觸，在鋼耗量相對低的情況下進一步提高了設備的換熱效率；
4.本設備殼體下部設備有灰倉，可以改變殼體內部翅片管的排列，組織煙塵的流向，充分利用煙塵的慣性沉降機理，使得煙塵中的大顆粒發生沉降，減少後繼設備的過濾荷載，延長後繼設備的使用壽命；
5.結構簡單、運行穩定、維護工作量小；
6.能很好的形成自然對流環境，提高煙塵降溫效果；
7.針對高溫煙塵的降溫無任何水、電、氣等介質消耗；
8.通過合理控制高溫煙塵在本設備中的通過速度，充分利用煙塵的重力沉降機理和慣性沉降機理，使得大部分煙塵顆粒發生沉降，在除塵系統中能起到初除塵的作用，降低除塵系統淨化過濾設備的負荷；
9.設備阻損低，不易積灰阻塞；
10.進入熱收集罩內再次冷卻煙塵，而水流罩再次獲得了熱能；
11.設備佔地面積及鋼耗量，投資省；
12.適用性廣，可非標設計，可結合煙塵初始溫度特性及煙塵量的大小等參數進行熱收集罩和換熱器數量的選擇。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。其中，
圖1為本實用新型的電爐煙塵熱能高利用型換熱系統的結構示意圖；
圖2為本實用新型的電爐煙塵熱能高利用型換熱系統的煙塵換熱裝置的結構示意圖。
其中：1為進料鬥、11為進料端、12為出料端、13為推料器、2為進風管、21為進風端、22為出風端、3為往復爐排、31為最高端、32為最低端、33為調風口、34為清灰口、41為第一傳熱裝置、411為進煙口、42為煙塵換熱裝置、421為出煙口、422為煙塵通道、423為均流板、424為進水箱、425為回水箱、426為翅片管、427為灰倉、428為設備支架、429為循環通道、430為水流罩、431為攪拌器、5為排氣裝置、51為進氣端、52為出氣端、53為煙氣過濾裝置、531為隔熱門、532為密封圈、533為噴霧機、61為上鍋筒、62為下鍋筒、7為出渣機。
具體實施方式
本實用新型所述的電爐煙塵熱能高利用型換熱系統，其包括：進料裝置(未圖示)、進氣裝置(未圖示)、燃燒室(未圖示)、傳熱裝置(未圖示)、鍋體裝置(未圖示)和排氣裝置5，所述進料裝置、進氣裝置均與所述燃燒室連通，所述燃燒室與所述傳熱裝置連通，所述傳熱裝置與所述鍋體裝置、排氣裝置連通。
為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。
首先，此處所稱的「一個實施例」或「實施例」是指可包含於本實用新型至少一個實現方式中的特定特徵、結構或特性。在本說明書中不同地方出現的「在一個實施例中」並非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。
其次，本實用新型利用結構示意圖等進行詳細描述，在詳述本實用新型實施例時，為便於說明，表示電爐煙塵熱能高利用型換熱系統結構的示意圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應限制本實用新型保護的範圍。此外，在實際製作中應包含長度、寬度及深度的三維空間。
實施例一
請參閱圖1至圖2，圖1為本實用新型的電爐煙塵熱能高利用型換熱系統的結構示意圖，圖2為本實用新型的電爐煙塵熱能高利用型換熱系統的煙塵換熱裝置的結構示意圖。如圖1和2所示，所述電爐煙塵熱能高利用型換熱系統，包括進料裝置、進氣裝置、燃燒室、傳熱裝置、鍋體裝置和排氣裝置5。
進料裝置包括進料鬥1，進料鬥1的進料端11連通外部空間，進料鬥1的出料端12連接燃燒室，即煤炭等燃燒材料由進料端11進入進料鬥1中，然後由出料端12進入燃燒室，為燃燒提供燃料。在一個實施例中，為了有序、且速度一致，進料裝置還包括推料器13，推料器13與進料鬥1連通。
進氣裝置包括進風管2，進風管2的進風端21連通外部空氣，進風管2的出風端22連接燃燒室，空氣由從進風端21進入進風管2，然後由出風端22進入燃燒室，為燃燒提供空氣。在一個實施例中，為了加快燃燒速度、提高燃燒充分性，進氣裝置還包括抽氣裝置(未圖示)，抽氣裝置連接所述進風管2。
燃燒室包括往復爐排3，往復爐排3呈樓梯狀布置，如斜坡型，往復爐排3的最高端31與所述進料鬥1的出料端12連接，往復爐排3的最低端32與進風管2的出風端22連接，這樣，在燃燒室中，煤炭與空氣在往復爐排3中，均有了充分的接觸，使煤炭能夠充分燃燒。在一個實施例中，燃燒室還包括調風口33與清灰口34，調風口33便於在空氣不足時，補充燃燒所需的空氣，清灰口34用於清理燃燒所產生的灰附著在燃燒室中。
傳熱裝置設置在所述燃燒室的上方，傳熱裝置的進煙口411連接燃燒室，傳熱裝置的出煙口421連接排氣裝置5，在一個實施例中，傳熱裝置為輻射受熱面，在另一個實施例中，傳熱裝置包括第一傳熱裝置41與煙塵換熱裝置42，第一傳熱裝置41的下部連接燃燒室，煙塵換熱裝置42的一端連接第一傳熱裝置41，煙塵換熱裝置42的另一端連接排氣裝置5。
如圖2所示，煙塵換熱裝置42包括煙塵通道422和熱收集罩(未圖示)，煙塵通道422包括通道進口段(未圖示)、通道筒身段(未圖示)和通道出口段(未圖示)，通道筒身段的一端連接通道進口段，另一端連接通道出口段，通道進口段的筒壁上設有均流板423，通道筒身段內設有多組翅片管426，煙塵換熱裝置42還包括多個進水箱424和多個回水箱425，進水箱424與翅片管426的入口端連接，回水箱425與翅片管426的出口端連接。熱收集罩設置於灰倉427內，熱收集罩包括內含流體的水流罩430和攪拌器431，攪拌器431設置於水流罩430的內腔，水流罩430的頂部設有氣流進口(未圖示)、底部設有氣流出口(未圖示)，氣流進口連通通道筒身段，氣流出口連通灰倉427，攪拌器431呈倒「U」狀，循環通道429包括內通道(未圖示)和外通道(未圖示)，攪拌器431的頂部設有管狀柱(未圖示)，管狀柱插設於所述氣流進口中，管狀柱設有導向道，導向道將氣流引向外通道，因此，氣流從氣流進口進入外通道，然後再從外通道進入內通道，最後由氣流出口送入灰倉427中。攪拌器431轉動，帶動氣流流通，水流罩430與攪拌器431之間的空隙形成氣流進口至氣流出口的循環通道429。煙氣從氣流出口進入水流罩430內的空腔內，水流罩430本身為雙層罩，雙層中間有流體或者氣體，其與煙氣在攪拌器431的作用下，充分熱交換，然後煙氣再從氣流出口進入收集罩的下方的集灰倉27。而雙層罩中的流體或者的氣體通過管道輸送到其它需要的生產環節。在本實施例中，管狀柱的直徑最好設置為200～300mm。其導向道至少有兩條。灰倉427設置在通道筒身段的下方，通道進口段與通道筒身段的連接處的下方、通道筒身段與通道出口段的連接處的下方均設有設備支架428。利用翅片管426進行換熱，同時將若干翅片管426集中布置在一個帶有底部灰倉的殼體內，通過翅片管的不同排列在殼體內形成若干個煙塵通道，以提高設備的換熱率。
鍋體裝置包括上鍋筒61，上鍋筒61設置在傳熱裝置的上方，上鍋筒61設有進水口(未圖示)與出水口(未圖示)。如圖1所示，上鍋筒61和所述下鍋筒62均為橫向罐體。這樣，帶有大量熱量的煙氣從所述出煙口421進入第一傳熱裝置41，向上鍋筒61提供熱能，然後，煙氣由第一傳熱裝置41進入煙塵換熱裝置42，此時，進入煙塵換熱裝置42的煙氣溫度低於進入第一傳熱裝置41，這樣的設計，是因為煙氣在第一傳熱裝置41進行熱交換時，煙氣溫度下降，但還有大量的餘熱，如若直接將這樣的煙氣放入排氣裝置中，那麼勢必會造成熱能的浪費，故設置了煙塵換熱裝置42，使得煙氣在煙塵換熱裝置42中繼續傳熱至上鍋筒61中，為了充分利用熱能，鍋體裝置還包括下鍋筒62，下鍋筒62設置在煙塵換熱裝置42的下方，使得煙塵換熱裝置42傳熱給下鍋筒62，下鍋筒62設有進水口(未圖示)與出水口(未圖示)。
排氣裝置5的進氣端51連接傳熱裝置的出煙口421，排氣裝置5的出氣端52與外部空間連接。為了使得排出的從出氣端52排放出的氣體符合環保要求，排氣裝置5還包括煙氣過濾裝置53。煙氣過濾裝置53的一端連接進氣端51，另一端連接出氣端52。煙氣過濾裝置53包括過濾腔室(未圖示)、隔熱門531、密封圈532、過濾網(未圖示)和噴霧機533，噴霧機533設置於過濾腔室的頂部，隔熱門531設置於過濾腔室的側面，過濾腔室的另一側連接所述出氣端52，密封圈532設置於隔熱門531與過濾腔室之間，過濾網設置於所述出氣端52的上方、噴霧機533的下方。由於煙氣中可能含有粉塵狀的細小顆粒，通過噴霧機533噴出水氣，使得細小顆粒變成較大顆粒，然後落於過濾網上，潔淨的氣體在經過濾網過濾後，從出氣端52排出，而落於過濾網上的粉塵可以通過開啟隔熱門531清理。
電爐煙塵熱能高利用型換熱系統還包括出渣機7，出渣機7設置在燃燒室的下方，出渣機7與燃燒室通過管路連接，煤炭等燃燒材料在燃燒室燃燒後遺留下的灰，可由管路進入出渣機7，並由出渣機7排出。
所屬領域內的普通技術人員應該能夠理解的是，本實用新型的特點或目的之一在於：本實用新型提出的電爐煙塵熱能高利用型換熱系統能夠解決現有技術存在的廢氣排放處理費用高、煤燃燒後的熱能不能充分轉化，以致於其能量轉化率低的問題，利用燃燒室與傳熱裝置的結構排布實現煤燃燒後的熱能充分轉化，從而來提高能量轉化率，另一方面通過排氣裝置的結構設置來使得廢氣排放處理簡單化、標準化，此種電爐煙塵熱能高利用型換熱系統具有環保高效、結構簡單、性能可靠、成本低廉，滿足了生產的需要，而且本實用新型的換熱降溫機理類同於水冷密排管，但相對於水冷密排管，在相同時冷卻面積的情況下，具有佔地面積小，換熱效率高、鋼耗量低，投資省，運行管理方便、運行穩定、維護工作量小，設備阻損低，不易積灰阻塞；針對高溫煙塵的降溫無任何水、電、氣等介質消耗等優點。
應說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。