一種密閉式爐爐氣回收和淨化處理系統的製作方法

2024-03-29 17:22:05

本發明涉及密閉式爐爐氣回收和淨化處理系統，屬於工業爐餘熱回收和煙氣淨化領域。

背景技術：

目前電石行業主要生產裝置是電石爐，分為內燃式電石爐和密閉式電石爐，內燃式電石爐與密閉式電石爐相比，單位產品能耗較高，廢棄物排放量較大。隨著國內具有自主智慧財產權的密閉式電石爐生產技術已經成熟並投入應用，在倡導節能減排的原則下，大中型密閉式電石爐已成為未來電石行業的必然發展趨勢。由於密閉式電石爐尾氣中含有大量的可燃氣體，對於其尾氣如何進行淨化處理和回收的問題也成為了目前制約其發展的因素之一。

在電石爐內生成電石的同時，會伴隨有大量的爐氣產生，爐氣為高溫有毒氣體，含有大量的co、h2氣體，所以對於密閉式電石爐的爐氣必須在淨化的同時進行降溫處理。最早的絕大多數密閉式電石爐爐氣回收是採用溼法冷卻爐氣後再利用，即採用溼法除塵技術淨化爐氣，爐氣中的焦油等有機物被有效捕集，淨化後的爐氣進行排空或利用。這種方式不僅使大量的電石爐顯熱被白白浪費，而且消耗大量的動力和水資源，造成水資源的二次汙染，淨化落下的灰塵容易結塊很難清洗，同時溼法除塵工藝系統較複雜，系統的氣密性要求高，不安全隱患比較多。

後來在引進國外幹法除塵技術的基礎上，將幹法除塵工藝成功應用到了密閉電石爐爐氣處理上。電石爐爐氣幹法冷卻淨化方式通常採用二次冷卻，即從電石爐出來的爐氣進入一級空氣旋風冷卻器，再進入二級空冷卻器，將溫度降到布袋除塵器的要求後進入布袋除塵過濾器，過濾後的co排空或利用，目前國內絕大多數密閉電石爐採用此種工藝。這種方式同樣浪費了大量的爐氣熱量，並消耗大量的電能進行爐氣冷卻，雖然避免了水資源的二次汙染，但對控制和設備要求比較高，爐氣經幹法冷卻後須降至240℃～280℃之間，以避免超過280℃以保護濾袋、低於240℃焦油析出的可能，故除塵器的濾袋應該選用能夠承受240℃以上的高溫進口濾袋，造價和運行費用較高。

技術實現要素：

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種密閉式爐爐氣回收和淨化處理系統，熱能回收率大大提高，除塵效率提高，同時節約了大量的電能和冷卻水，避免了二次汙染。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明的一種密閉式爐爐氣回收和淨化處理系統，包括焚燒爐、餘熱鍋爐和煙氣除塵系統，密閉收集罩產生的爐氣通過絕熱煙道進入到焚燒爐的燃燒室中，通過鼓風機將室外的空氣送入到空氣預熱器進行預熱後進入焚燒爐蓄熱風室蓄熱，與燃燒室的爐氣充分混合燃燒，燃燒後產生高溫煙氣進入到餘熱鍋爐中，爐氣在餘熱鍋爐中換熱後進入到煙氣除塵系統中。

作為優選，所述焚燒爐系統包括鼓風機、焚燒爐本體、燃燒控制系統等。所述焚燒爐本體包括燃燒器、風室及爐膛。

作為優選，所述餘熱鍋爐包含從入口依次布置的前置蒸發器、屏式過熱器、對流過熱器、對流蒸發器、第一級省煤器和第二級省煤器，空氣預熱器位於第一級省煤器和第二級省煤器之間。

作為優選，所述第二級省煤器通過水泵與除氧器連接，除鹽水進入除氧器除氧後，通過水泵送入到第二級省煤器中，然後進入第一級省煤器中加熱，加熱後送入到汽包中，汽包分別與前置蒸發器和對流蒸發器連接，汽包與前置蒸發器和對流蒸發器進行汽水自然循環，經汽包汽水分離裝置分離出的飽和蒸汽再送入到對流過熱器進行過熱後送入到蒸汽管網。

作為優選，所述煙氣除塵系統包含除塵器、引風機和煙囪，所述除塵器包含保溫與過濾裝置、脈衝噴吹裝置、輸灰裝置、貯灰倉以及連接管路，煙氣進入到除塵器中，通過保溫與過濾裝置將煙氣中的粉塵過濾，然後通過脈衝噴吹裝置講粉塵吹入到輸灰裝置上，通過連接管路將輸灰裝置中的粉塵送入到貯灰倉中；除塵器的頂部通過引風機與煙囪連接，將煙氣從煙囪排出。

作為優選，所述引風機採用液力耦合器或變頻控制風機轉速，煙囪採用鋼筋混凝土結構或鋼製結構。鼓風機進氣口設置調節風門和過濾網，以保證焚燒爐燃燒充分。

作為優選，所述空氣預熱器的出口上設置有混風管，以保護布袋。

在本發明中，其主要流程是將密閉式爐收集罩來的爐氣通過絕熱煙道送入到焚燒爐燒嘴內與來自鼓風機經空氣預熱器加熱的熱空氣混合後進行燃燒放熱產生高溫煙氣，通過餘熱鍋爐和空氣預熱器降溫至180℃以下，再經袋式除塵器除塵後通過引風機送入煙囪後排空。同時可根據現場情況可設置一路旁通管，當鍋爐檢修時爐氣經調節閥直接去煙囪放空燃燒。鍋爐各蒸發麵與水進行熱交換，產生中壓過熱蒸汽後送往用戶。

在本發明中，所述焚燒爐系統包括一鼓風機、一焚燒爐(含燃燒器、風室及爐膛)、一調節控制系統等。本焚燒爐採用蓄熱燃燒技術，來自鼓風機的冷空氣經空氣預熱器加熱後送入焚燒爐風室，密閉式爐爐氣送入到燃燒室，燃燒室內四周布置有多個煤氣燒嘴，採用四角燃燒方式。其中密閉式爐氣即作為主燃料又可作為點火熱源。所述鼓風機進氣口設置調節風門和過濾網，出氣口與空氣預熱器進口相連。焚燒爐通過燃燒控制系統從而保證燃燒充分。

在本發明中，所述餘熱鍋爐系統包括一餘熱鍋爐(含汽包)、一給水泵、一除氧器、一清灰裝置、一加藥裝置、一疏水裝置、一取樣裝置等。所述餘熱鍋爐由前置蒸發器、屏式過熱器、對流過熱器、兩級蒸發器、兩級省煤器、兩級空氣預熱器、汽包及相應的上升下降管組成。焚燒爐、餘熱鍋爐和空氣預熱器採用一體化布置，採用倒u型結構，鍋爐支架採用懸掛結構。從外部過來的除鹽水經加壓後送入到除氧器進行除氧，除氧後的除氧水通過給水泵加壓後送入到省煤器進行加熱，再送入到汽包。汽包與蒸發器進行汽水自然循環，經汽包汽水分離裝置分離出的飽和蒸汽再送入到過熱器進行過熱後送入到蒸汽管網。本餘熱鍋爐系統考慮到爐氣中的粉塵經高溫燃燒後其粒度相對小，比表面積大，含水量較大且具有很強的吸附性能，本發明採用了落丸清灰技術和激波吹灰技術相結合的方式可解決鍋爐受熱面的清灰難題，實現了系統的穩定運行。當鍋爐的爐水水質不合格時通過加藥裝置進行加藥處理直至水質滿足要求為止。餘熱鍋爐和汽包的排汙水送入到疏水裝置後部分可回收再利用或降溫排放。

在本發明中，所述清灰系統包括落丸清灰裝置和激波吹灰裝置相結合的方式，落丸清灰裝置中的落丸採用提升機將鋼珠提到設備頂端的布料器中，按照分布方向由設備頂部落下，在管間彈跳碰撞將灰塵除下，並在設備底部清灰口設有鋼珠除灰系統，將鋼珠收集起來。此種除灰系統可以有效的除去吸附在換熱管束上的灰分。同時為了保證除灰效果，在積灰較嚴重的區域設置激波吹灰裝置，其激波吹灰裝置採用氣體燃料(如乙炔)與空氣按照一定比例在被高能點火器點燃產生爆燃，在爆燃氣體瞬間會升至高壓並形成穩定的激波，將其擴散到鍋爐受熱面衝擊灰垢使其脫落從而達到清灰的目的。通過這兩種清灰方式的結合從而保證餘熱鍋爐運行穩定。

在本發明中，所述空氣預熱器系統包括一空氣預熱器、一開關閥等。來自鼓風機出口的空氣與餘熱鍋爐尾部煙氣餘熱進行熱交換，將其空氣加熱後再送入到焚燒爐風室內，從而使焚燒爐的燃燒效率得到提高，燃燒時間縮短。一開關閥設置在空氣預熱器空氣進、出口管路上。

在本發明中，所述除塵系統包括一袋式除塵器、一輸灰裝置、一貯灰倉等。密閉式爐爐氣經焚燒爐焚燒產生的高溫煙氣經餘熱鍋爐裝置降溫後，再通過空氣預熱器交換降至180℃以下後送入到袋式除塵器進行除塵處理。為了保護除塵器可在其進氣口設置一混風閥，當空氣預熱器出口煙溫高於180℃時打開混風閥進行降溫。經袋式除塵器處理後的灰塵進入到輸灰裝置後輸送至灰倉或貯灰場所。

在本發明中，所述旁通管包括旁通調節閥及旁通煙道。旁通管設置在鍋爐與煙囪進口之間，當鍋爐出現異常或檢修時爐氣經調節閥直接去煙囪放空燃燒。所述引風機設置在除塵器出口與煙囪進口之間，引風機可採用液力耦合器或變頻控制以節能目的，引風機的風壓滿足鍋爐運行及煙氣排放的要求。

有益效果：與現有技術相比，本發明具有以下優點：

⑴本發明採取「先燃燒後除塵」的工藝，將全密閉爐爐氣不經冷卻直接作為燃料燃燒，分解氣體和灰塵中的氯化物，從而使除塵難度大大降低，並解決了氰化物的汙染問題；

⑵本發明採取直接燃燒方式，使其爐氣顯熱及可燃氣體的燃燒熱都得到了充分利用，避免了幹、溼法除塵裝置需對爐氣冷卻後造成熱量的白白浪費；

⑶本發明較現有技術相比省去了一級空氣旋風冷卻器和二級空冷卻等冷卻設備，不僅節省了多次冷卻的設備投資和風機葉輪的磨損維護費用，而且節約了大量的電能和冷卻水；

⑷本發明較之現有技術相比減少了袋式除塵器採用高溫進口濾袋的要求，僅需採用國產優質濾袋即可，減少了袋式除塵器設備投資和運行費用，提高了濾袋使用壽命；

⑸本發明焚燒爐採用了蓄熱式燃燒技術，冷空氣經空氣預熱器加熱後變成熱空氣再送入焚燒爐參與燃燒，提高了鍋爐的燃燒效率；

⑹本發明焚燒爐採用了四角燃燒方式，使其密閉式爐爐氣得到了充分的燃燒，避免了餘熱鍋爐內的二次燃燒；

⑺本發明餘熱鍋爐在焚燒爐爐膛出口設置了前置蒸發器及屏式過熱器的結構，避免了焚燒爐產生的高溫煙氣過高造成受熱面管束變形；

⑻本發明餘熱鍋爐採用了落丸清灰技術和激波清灰方式相結合的清灰方式保證了系統的穩定運行；

⑼本發明給水泵採用變頻控制，風機採用液力耦合器或變頻控制，並且在其煙風管路及汽水管路上設置了相應的調節閥，保證了系統運行隨密閉式爐波動而能穩定運行，並達到節能目的；

⑽本發明設置旁通管，可適應密閉式爐工況變化以及設備維護不影響環保和生產的需要；

⑾本發明可適用於各種密閉式爐爐氣回收，對於爐氣流量波動很大或爐氣溫度波動很大的密閉式爐的爐氣回收，為保證產蒸汽壓力穩定，可通過在其焚燒爐內噴入一定量的煤粉以實現運行可靠。

採用本發明的密閉式爐爐氣回收和煙氣淨化系統，與現有技術相比，回收的蒸汽產量較之增加了30～40％，所消耗的電能和冷卻水量減少了60％以上，整個系統投資費用較之減少30％以上，每年運行費用減少50％以上。故本發明在工程上具有非常好的經濟及實用價值。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為餘熱鍋爐的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，本發明的一種密閉式爐爐氣回收和淨化處理系統，包括密閉式爐回收系統和煙氣除塵系統，電石爐爐體1內產生的爐氣通過密閉收集罩2通過絕熱煙道3進入到焚燒爐5的燃燒室中，鼓風機4將室外的空氣通過空氣預熱器9預熱後送入到蓄熱風室6進行蓄熱，可然爐氣與熱空氣充分混合燃燒，燃燒後的產生的高溫煙氣進入到餘熱鍋爐8中，煙氣在餘熱鍋爐8中換熱後進入到煙氣除塵系統中。

在本發明中，所述餘熱鍋爐8包含從入口依次布置的前置蒸發器、屏式過熱器、對流過熱器、對流蒸發器、第一級省煤器和第二級省煤器，空氣預熱器9位於第一級省煤器和第二級省煤器之間，所述餘熱鍋爐8的入口處設有調節煙氣流場的擋板，所述空氣預熱器9的出口上設置有混風管。所述第二級省煤器通過水泵16與除氧器15連接，除鹽水進入除氧器15除氧後，通過水泵16送入到第二級省煤器中，然後進入第一級省煤器中加熱，加熱後送入到汽包17中，汽包17分別與前置蒸發器和對流蒸發器連接，汽包17與前置蒸發器和對流蒸發器進行汽水自然循環，經汽包17汽水分離裝置分離出的飽和蒸汽再送入到對流過熱器進行過熱後送入到蒸汽管網。

在本發明中，所述煙氣除塵系統包含除塵器10、引風機11和煙囪12，所述除塵器10包含保溫與過濾裝置、脈衝噴吹裝置、輸灰裝置13、貯灰倉14以及連接管路，煙氣進入到除塵器10中，通過保溫與過濾裝置將煙氣中的粉塵過濾，然後通過脈衝噴吹裝置發生指令對濾袋自動清灰，收集的粉塵通過輸灰裝置13送入到貯灰倉14中；除塵器10的頂部通過引風機11與煙囪12連接，將煙氣從煙囪12排出。所述引風機11採用液力耦合器或變頻控制風機轉速，煙囪12採用鋼筋混凝土結構或鋼製結構。

該發明採取「先燃燒後除塵」的工藝，將全密閉爐爐氣不經冷卻直接作為燃料和來自鼓風機4的空氣混合後在鍋爐爐膛7內燃燒，分解氣體和灰塵中的氯化物，從而使除塵難度大大降低，並解決了氰化物的汙染問題；同時其爐氣顯熱及可燃氣體的燃燒熱都得到了充分利用，避免了幹、溼法除塵裝置需對爐氣冷卻後造成熱量的浪費。

本發明中的密閉式爐爐氣回收系統通過絕熱煙道與密閉式爐密閉收集罩2相連，所述密閉式爐爐氣回收系統主要由一絕熱煙道3、一鼓風機4、一焚燒爐5、一餘熱鍋爐8，一空氣預熱器9等組成。其中，焚燒爐燃燒爐5入口爐氣通過絕熱煙道3連接密閉式爐爐罩2，鼓風機4入口與大氣相通，並在其入口處設置調節風門，鼓風機4出口接往空氣預熱器9的入口管道，經過尾部高溫煙氣加熱後的熱空氣即空氣預熱器9出口管道接往焚燒爐風室6，高溫可燃爐氣與來自空氣預熱器9出口的熱空氣進行混合燃燒後產生的高溫煙氣送入到餘熱鍋爐8入口煙道。餘熱鍋爐8入口處可根據煙氣流場情況設置擋板保證煙氣流量均勻，餘熱鍋爐8依次布置有前置蒸發器、屏式過熱器、對流過熱器、蒸發器、兩級省煤器及兩級空氣預熱器等，經餘熱鍋爐降溫後送入除塵系統。在其空氣預熱器出口煙道上設置了一路混風管，可以保證進入袋式除塵器的煙氣溫度低於180℃，從而增加布袋的使用壽命。為了適應密閉式爐工況的變化以及焚燒爐或餘熱鍋爐設備維護不影響環保和密閉式爐生產的需要，可根據情況設置旁通管。

煙氣淨化系統主要由袋式除塵器10、引風機11和煙囪12組成。袋式除塵器由一保溫與過濾裝置、一脈衝噴吹裝置、一輸灰裝置13、一貯灰倉14以及連接管路組成。過濾裝置均勻地過濾由濾袋外面向濾袋內部穿過的煙氣中的粉塵，然後通過脈衝噴吹裝置對濾袋進行自動清灰，輸灰裝置13連通除塵器底部以收集經袋式除塵器處理的粉塵。收集的粉塵經輸灰裝置輸送到貯灰倉14用來存儲粉塵。引風機11設置在袋式除塵器與煙囪之間，引風機採用液力耦合器或變頻控制風機轉速。煙囪12採用鋼筋混凝土結構或鋼製結構。

本發明的密閉式爐爐氣回收和煙氣淨化系統的操作流程如下：

密閉式爐在熔煉時期產生的大於500℃高溫可燃爐氣由密閉收集罩2排煙孔通過絕熱煙道3送入到焚燒爐燃燒室，與來自鼓風機站來的冷空氣經空氣預熱器9加熱後產生的熱空氣送入到焚燒爐風室進行混合加熱後燃燒，並通過控制控制鼓風機站進口風門調節空氣過剩係數，保證可燃氣體在焚燒爐爐膛內完全燃燒。其中密閉式爐爐氣作為燃燒主燃料和點火熱源，燃燒後產生的大於800℃高溫煙氣經前置蒸發器、屏式過熱器預降溫後送入高溫過熱器、低溫過熱器兩級對流過熱器，噴水減溫器18設在兩級過熱器中間，中部布置對流蒸發器，尾部交錯布置兩級省煤器和兩級空氣預熱器。經餘熱鍋爐降溫後的煙氣出口溫度在180℃左右，經袋式除塵器10除塵後經引風機11送入煙囪12達標排放。

餘熱鍋爐出口的含塵煙氣通過袋式除塵器除塵，含塵煙氣均勻地由濾袋外面向濾袋內部穿過時，粉塵被濾袋截留在外表面而乾淨氣體通過濾袋，當濾袋外表麵粉塵層厚度增厚，阻力上升時可通過控制啟動脈衝噴吹裝置採用壓縮空氣自動清灰，粉塵隨之落入底部灰鬥卸灰後排入輸灰裝置13，然後再送入貯灰倉14，然後通過卡車運走。

在實施本發明的密閉式爐爐氣回收和煙氣淨化系統，其除塵效率高，一般在99.5％以上，出口氣體含塵濃度穩定在20mg/nm3以下；蒸汽回收量高，整個鍋爐的熱量回收利用率可達到80％以上；由於採用了先燃燒後除塵的工藝，提高了除塵效率，增加了袋式除塵器濾袋的使用壽命，同時也省去了一次冷卻和二次冷卻等設備，節省了多次冷卻的設備投資和節約了大量的電能和冷卻水，避免了二次汙染，保護了環境。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。