CN101476015A - Aod转炉烟气余热回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种AOD转炉烟气余热回收装置，包括高温烟气汽化冷却装置部及低温烟气余热回收装置部。高温烟气汽化冷却装置部包括：依次顺序连通的炉口固定段烟道、中I段烟道、中II段烟道、中III段烟道、末段烟道及汽包，上述中I段烟道、中II段烟道、中III段烟道、末段烟道与上述汽包及其上侧连通的上升管和对应的下降管共同组成自然循环系统；低温烟气余热回收装置部，包括：预热器、换热器、省煤器、除氧器、给水泵，预热器和除氧器通过相连接的上升管和下降管形成自然循环将除氧器内的水加热除氧，节省蒸汽消耗，给水泵将除氧水通过省煤器向汽包泵入，可充分降低烟温，回收热量，另外由于换热器不单独增加循环泵，节约电能。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢铁冶金和节能技术领域的冷却余热回收装置，特别是涉及一种AOD转炉烟气余热回收装置。
背景技术
传统的转炉炼钢模式由于炉气量不大，烟气温度高，烟温波动大，含尘量高，故转炉烟气一般采用水冷处理。以AOD转炉为例，请参阅图1所示，AOD转炉冶炼所产生的烟气从其炉顶抽出，经水冷烟道冷却后，再经机力空冷机或喷雾冷却器降到约150℃，进入布袋除尘器净化，并经风机由烟囱排往大气。
由于传统的AOD转炉烟气处理的冷却设备均为工业水冷却，进口水温在25～30℃，出口水温在45～60℃。虽然循环的冷却水进水处理冷却塔后大部分可反复利用，但每次循环均存在约3％的消耗损失，同时工业水的循环消耗了大量的电能。此外，最关键的是AOD转炉烟气中的热量却完全没有回收利用。
以国内现有的AOD转炉为例，采用传统水冷方式，每小时风吹、挥发消耗循环水约50t，循环水电耗约400kW，运行费用约410元/小时。
此外，传统的工业水冷却时，水质硬度较高，容易在冷却构件内形成水垢，使冷却构件发生过热和烧坏。
由此可见，上述现有的AOD转炉烟气处理技术在能耗及技术上有严重缺陷，已不适应现有的AOD转炉技术，而亟待加以进一步改进。为回收AOD转炉烟气热量，减少吨钢能耗指标，提高全厂的循环经济效益，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的转炉余热回收装置，便成了当前业界的首要目标。
有鉴于上述现有的AOD转炉烟气处理技术存在的缺陷，本设计人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的AOD转炉烟气余热回收装置，使其更具有经济效益。经过不断的研究、设计，并经工程运用及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有AOD转炉烟气处理装置的缺陷，而提供一种新型结构的AOD转炉烟气余热回收装置，所要解决的技术问题是使其充分降低转炉烟气温度。同时采用强制循环与自然循环相结合的汽水循环方式，在保证装置的寿命条件下，最大限度减少电能消耗，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的一种AOD转炉烟气余热回收装置，其包括：高温烟气汽化冷却装置部，其包括：炉口固定段烟道，设置于转炉炉口上方；中I段烟道，设置于上述炉口固定段烟道上方；中II段烟道，设置于上述中I段烟道上方；中III段烟道，设置在上述中II段烟道上方，并使烟气由竖直方向转为水平方向；末段烟道，连接上述中III段烟道，并使烟气由水平方向转为竖直方向；汽包，其上侧设有与上述炉口固定段烟道、中I段烟道、中II段烟道、中III段烟道及末段烟道相连通的上升管，汽包下侧设置对应的下降管；上述中I段烟道、中II段烟道、中III段烟道、末段烟道与上述汽包及其上侧连通的上升管和对应的下降管共同组成自然循环系统；及高压热水循环泵，设置于上述汽包下侧，并由下降管连通上述汽包与上述炉口固定段烟道的下部，所述高压循环泵使上述汽包中分离出来的水向上述炉口固定段烟道内泵入，形成高压强制循环系统；以及低温烟气余热回收装置部，与上述高温烟气汽化冷却装置部相连通，所述低温烟气余热回收装置部包括：预热器，连接于上述末段烟道下方，烟气由末段烟道竖直向下进入预热器，连接预热器的上升管、下降管与上述汽包连通形成自然循环；换热器，设置于上述预热器下方，连接换热器的上升管、下降管与上述汽包连通形成自然循环；省煤器，设置于上述换热器下方，连接省煤器的上升管与上述汽包连通；除氧器，通过设置于其上侧的上升管与上述预热器连通，且通过设置于其下侧的下降管将除氧器内进行除氧处理后的水输出至上述预热器及上述省煤器中；及给水泵，设置于上述除氧器下侧下降管与上述省煤器给水管中，用于将上述除氧器内进行除氧处理后的水经过上述省煤器向上述汽包内泵入。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施来进一步实现。
前述的AOD转炉烟气余热回收装置，所述的炉口固定段烟道包括氧枪口和下料口。
前述的AOD转炉烟气余热回收装置，所述的炉口固定段烟道的进口设置有节流装置。
前述的AOD转炉烟气余热回收装置，所述的炉口固定段烟道、中I段烟道、中II段烟道、中III段烟道及末段烟道为圆筒形。
前述的AOD转炉烟气余热回收装置，所述的炉口固定段烟道、中I段烟道、中II段烟道、中III段烟道及末段烟道的内壁设有膜式水冷壁。
前述的AOD转炉烟气余热回收装置，所述的膜式水冷壁在140～170°间设有扰流板。
前述的AOD转炉烟气余热回收装置，其中在炉口固定段烟道与中I段烟道之间设有烟道非金属补偿器。
前述的AOD转炉烟气余热回收装置，所述的预热器、换热器及省煤器装配在一起，在所述低温烟气余热回收装置部设置有箱体、人孔、清灰器及灰斗。
前述的AOD转炉烟气余热回收装置，所述的高温烟气汽化冷却装置部设置有多个进出口联箱。
借由上述技术方案，本发明AOD转炉烟气余热回收装置至少具有下列优点：
本发明AOD转炉烟气余热回收装置具有降低转炉烟气温度，余热回收节能降耗的优点。其根据炉口固定段收集转炉烟气，通过高温烟气汽化冷却装置部和低温烟气余热回收装置部，采用辐射换热和对流换热降低烟气温度，产生的蒸汽可供企业生产生活使用。针对转炉烟气温度高，烟温波动大，含尘量高的不利因素，水循环系统采用强制循环与自然循环相结合的复合循环方式，膜式水冷壁配套设有节流装置和扰流板。
此外，在换热器下部设有灰斗，在预热器、换热器和省煤器内设有清灰器，这样不仅避免了因水冷壁管局部受热不均匀而发生的爆管现象，同时降低了烟气中的粉尘在换热面上积累引发的换热效率降低，保证了装置的运行效率与使用寿命。
综上所述，本发明特殊结构的AOD转炉烟气余热回收装置，在保证炼钢生产的前提下，降低了吨钢能耗，回收蒸汽，提高了全厂经济效益，具有诸多优点及实用价值。且其在同类产品中未见有类似的结构设计公开发表或使用而确属创新。不论在产品装置、结构或功能上本发明较现有的转炉烟气处理技术皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是现有技术的AOD转炉烟气处理装置的示意图。
图2是本发明AOD转炉烟气余热回收装置的示意图。
图3A、3B分别是本发明的高温烟气汽化冷却装置部的右视、主视结构示意图。
图4A、4B分别是本发明的低温烟气余热回收装置部的主视、右视结构示意图。
图5A是本发明的烟道内安装有膜式水冷壁的结构示意图，及图5B是图5A其II-II处的结构放大图。
图6是本发明的节流装置的结构示意图。
图7是本发明的烟道非金属补偿器的结构示意图。
图8A是本发明的进出口联箱的结构示意图，及图8B、8C、8D分别是图8A的A-A、B-B、C-C的剖面图。
图9A是本发明的下料口的结构示意图，图9B是图9A的A-A、的剖面图，及图9C是图9B的B-B剖面图。
10：高温烟气汽化冷却装置部
11：炉口固定段烟道 111：氧枪口
112：下料口 113：节流装置
12：中I段烟道 121：烟道非金属补偿器
13：中II段烟道 14：中III段烟道
15：末段烟道 16：汽包
17：高压循环泵 18：膜式水冷壁
181：扰流板 19：进出水联箱
20：低温烟气余热回收装置部
21：预热器 22：换热器
221：箱体 23：省煤气
24：除氧器 25：给水泵
26：清灰器 27：人孔
28：灰斗
UPD：上升管 DND：下降管
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的AOD转炉烟气余热回收装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图2、图3A及图3B所示，图2是本发明AOD转炉烟气余热回收装置的示意图，图3A、3B分别是本发明的高温烟气汽化冷却装置部的右视、主视结构示意图。本发明AOD转炉烟气余热回收装置包括：高温烟气汽化冷却装置部10和低温烟气余热回收装置部20。
高温烟气汽化冷却装置部10，如图2所示，其包括炉口固定段烟道11，具体结构采用膜式水冷壁烟道，可耐高温及热强度大的烟气，进口为竖直向上方向，在烟道上下两端设置环形配水、汇集联箱及对应的进出口联箱19(如图8A～8D所示)，进水联箱入口处设有节流装置113(如图6所示)，汽水混合物经炉口固定段烟道11上端的出口联箱汇集通过上升管UPD导入汽包16中，并在汽包16内将蒸汽与水分离，通过相对应的下降管DND将汽包16中分离出来的水导入高压循环泵17，加压后进入炉口固定段烟道11下端的进水联箱，完成整个强制循环过程。
另外，汽包16上侧还设有多条蒸汽管(图中未式)，通过这些蒸汽管将汽包16中分离出的蒸汽输出。烟气向上流经中I段烟道12、中II段烟道13、中III段烟道14、末段烟道15，并于中III段烟道14出口转向为水平流向，经末段烟道15再次转向为竖直向下方向流出高温烟气汽化冷却装置部10，其中各段在烟气进出口处均设置环形配水、汇集联箱及对应的进出口联箱19，汽水混合物经各段烟道出口联箱汇集通过上升管UPD导入汽包16中，并在汽包16内将蒸汽与水分离，通过相对应的下降管DND将汽包16中分离出来的水导入各段烟道进水联箱，完成各段自然循环过程。
在炉口固定段烟道11和中I段烟道12之间设有一烟道非金属补偿器121(如图7所示)，用以吸收膜式水冷壁烟道的热膨胀；炉口固定段烟道还设置有氧枪口、副枪口及下料口(如图9A～9C所示)。
所述的炉口固定段烟道11、中I段烟道12、中II段烟道13、中III段烟道14及末段烟道15皆为圆筒形，且其内壁皆为膜式水冷壁结构，在膜式水冷壁18的140～170°，优选为165°间设有扰流板181，(如图5A、5B所示)。
低温烟气余热回收装置部20，如图2、图4A及图4B所示，其包括预热器21，烟气从末段烟道15竖直向下进入预热器21，汽水混合物进、出口通过下降管DND、上升管UPD与除氧器24连通。预热器21采用进口温度较低的除氧水对高温烟气进行换热。此部分最大的优点是降低了烟温，回收了热量，同时减少了除氧器24自身除氧蒸汽的消耗量。烟气竖直向下流经换热器22，采用自然循环，即汽水混合物进、出口均通过下降管DND、上升管UPD与汽包16连通，利用蒸汽和水的密度差产生压头循环流动。自然循环中管道内汽水混合物流动的速度随着转炉冶炼周期不同时间段内不同烟温下吸收热量的不同而相应变化，具有极强的自调节性。烟气从换热器22出来经过省煤器23流出低温烟气余热回收装置部20，汽水混合物进口通过下降管DND与除氧器24连通，出口通过上升管UPD与汽包16连通。预热器21、换热器22及省煤器23装配在一起，设有公用的箱体221、人孔27、清灰器26及灰斗28等，形成低温烟气余热回收装置本体。
此外，低温烟气余热回收装置部20另包括除氧器24，其通过设置于其上侧的上升管UPD与上述预热器21连通，且在下侧设有将除氧器24内进行除氧处理后的水输出至上述预热器21及省煤器23的下降管DND，以及给水泵25，设置于上述除氧器24下侧与省煤器23的汽水混合物进口相连通的下降管DND中，使上述除氧器24内进行除氧处理后的水向上述省煤器23内泵入。
本发明AOD转炉烟气余热回收装置，为了避免高温烟气的高温腐蚀和积灰，设置特殊形式的辐射受热面，采用汽化冷却方式降低烟温，同时可沉降大颗粒灰尘，最后通过对流受热面充分吸收低温烟气的热量，选择适当的排烟温度避开低温腐蚀。本发明具有降低AOD转炉烟气温度及回收蒸汽的优点，与传统AOD转炉烟气水冷方式相比，更具有减少吨钢能耗，提高经济效益的显著特征，其可根据不同工作环境及结构特点而采用不同的设备结构及汽水循环方式。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1、一种AOD转炉烟气余热回收装置，其特征在于其包括：
高温烟气汽化冷却装置部，其包括：
炉口固定段烟道，设置于转炉炉口上方；
中I段烟道，设置于上述炉口固定段烟道上方；
中II段烟道，设置于上述中I段烟道上方；
中III段烟道，设置在上述中II段烟道上方，并使烟气由竖直方向转为水平方向；
末段烟道，连接上述中III段烟道，并使烟气由水平方向转为竖直方向；
汽包，其上侧设有与上述炉口固定段烟道、中I段烟道、中II段烟道、中III段烟道及末段烟道相连通的上升管，汽包下侧设置对应的下降管；
上述中I段烟道、中II段烟道、中III段烟道、末段烟道与上述汽包及其上侧连通的上升管和对应的下降管共同组成自然循环系统；及
高压循环泵，设置于上述汽包下侧，并由下降管连通上述汽包与上述炉口固定段烟道的下部，所述高压热水循环泵使上述汽包中分离出来的水向上述炉口固定段烟道内泵入，形成高压强制循环系统；以及
低温烟气余热回收装置部，与上述高温烟气汽化冷却装置部相连通，所述低温烟气余热回收装置部包括：
预热器，连接于上述末段烟道下方，烟气由末段烟道竖直向下进入预热器，连接预热器的上升管、下降管与上述汽包连通形成自然循环；
换热器，设置于上述预热器下方，连接换热器的上升管、下降管与上述汽包连通形成自然循环；
省煤器，设置于上述换热器下方，连接省煤器的上升管与上述汽包连通；
除氧器，通过设置于其上侧的上升管与上述预热器连通，且通过设置于其下侧的下降管将除氧器内进行除氧处理后的水输出至上述预热器及上述省煤器中；及
给水泵，设置于上述除氧器下侧下降管与上述省煤器给水管中，用于将上述除氧器内进行除氧处理后的水经过上述省煤器向上述汽包内泵入。
2、根据权利要求1所述的AOD转炉烟气余热回收装置，其特征在于所述的炉口固定段烟道包括氧枪口和下料口。
3、根据权利要求2所述的AOD转炉烟气余热回收装置，其特征在于所述的炉口固定段烟道的进口设置有节流装置。
4、根据权利要求1所述的AOD转炉烟气余热回收装置，其特征在于所述的炉口固定段烟道、中I段烟道、中II段烟道、中III段烟道及末段烟道为圆筒形。
5、根据权利要求1所述的AOD转炉烟气余热回收装置，其特征在于所述的炉口固定段烟道、中I段烟道、中II段烟道、中III段烟道及末段烟道的内壁设有膜式水冷壁。
6、根据权利要求5所述的AOD转炉烟气余热回收装置，其特征在于所述的膜式水冷壁在140～170°间设有扰流板。
7、根据权利要求1所述的AOD转炉烟气余热回收装置，其特征在于其中在炉口固定段烟道与中I段烟道之间设有烟道非金属补偿器。
8、根据权利要求1所述的AOD转炉烟气余热回收装置，其特征在于所述的预热器、换热器及省煤器装配在一起，在所述低温烟气余热回收装置部设置有箱体、人孔、清灰器及灰斗。
9、根据权利要求1所述的AOD转炉烟气余热回收装置，其特征在于所述的高温烟气汽化冷却装置部设置有多个进出口联箱。
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