CN101761909B - 余热锅炉 - Google Patents

Abstract

一种余热锅炉包括炉体，炉体上设有热交换器；汽包，汽包包括连接有给水管、出水管、回流管和出汽管的外壳、入水端与给水管相连通且出水端与出水管相连通的出水降温管，和设置在外壳内用于分离从回流管返回到外壳内的水和蒸汽的汽水分离装置；和设置在出水管上的循环泵，其中出水降温管的出水端与循环泵进水侧的出水管相连。根据本发明的余热锅炉能够降低汽包的出水的温度，避免了循环冷却水在循环泵处汽化，减小了循环系统内的压力波动，同时降低了对循环泵的损害和不利影响。此外，能够迅速有效地将蒸汽和水分离，避免了蒸汽进入汽包下部的循环水中，而且避免了排出蒸汽时将锅炉水带出汽包。

Description

余热锅炉

技术领域

本发明涉及一种余热锅炉。

背景技术

在冶金工业领域，余热锅炉用于回收从冶金炉(例如熔炼炉)排出的高温烟气的热量，从冶金炉排出的高温烟气进入余热锅炉，在余热锅炉经过热交换，其中的热量被回收。汽包是余热锅炉循环系统的一部分，用于向余热锅炉炉体供给冷却水、接收回流的蒸汽水混合物并且将蒸汽排出，汽包内的水循环使用。

在利用强制循环系统的余热锅炉中通常用循环泵将汽包内的水供给到余热锅炉炉体。然而，经过热交换的水部分蒸发，需要从外部水源向汽包内供给冷水，供给的冷水无法迅速地与汽包内的温度较高的水均匀地混合，特别是从出水管排出的水仍然温度较高，由此在循环泵处温度较高的水会发生汽化，造成循环系统内的压力波动，影响了向余热锅炉炉体给水的效果，而且对循环泵会造成不利影响。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中的上述问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有能够降低出水温度、避免冷却水在循环泵处汽化的汽包的余热锅炉。

根据本发明的余热锅炉包括：炉体，所述炉体上设有热交换器；汽包，所述汽包包括外壳、出水降温管和汽水分离装置，其中所述外壳上分别连接有给水管、出水管、回流管和出汽管，所述出水降温管的入水端与给水管相连通且出水端与出水管相连通，所述出水管与所述热交换器的入水侧相连且所述回流管与所述热交换器的出水侧相连，所述汽水分离装置设置在所述外壳内用于分离从所述回流管返回到所述外壳内的水和蒸汽；和设置在所述出水管上的循环泵，其中所述出水降温管的出水端与循环泵进水侧的出水管相连。

根据本发明的余热锅炉还具有如下附加技术特征：

所述炉体由膜式壁构成，且所述炉体本身构成所述热交换器。

所述炉体包括：上升段烟道，所述上升段烟道的下端适于与冶金炉的出烟口相连；过渡段烟道，该过渡段烟道包括上升部和下降部，上升部的顶端与下降部的顶端相连，且上升部的下端与上升段烟道的顶端相连；下降段烟道，所述下降段烟道的顶端与下降部的下端相连；和对流段烟道，该对流段烟道的进烟口与下降段烟道的下端相连且对流段烟道的出烟端形成有出烟口。

所述出水降温管设置在所述外壳内，其中所述出水降温管的出水端从外壳内伸入所述出水管内，且所述出水管内设置有过滤网。

所述汽包进一步包括给水分布管，所述给水分布管设置在外壳内且所述给水分布管的入水端与给水管相连，其中所述出水降温管的入水端与给水分布管相连通。

所述汽水分离装置包括：一次汽水分离装置，所述一次汽水分离装置在所述外壳内设置在所述回流管处，用于将通过回流管返回外壳内的水和蒸汽分离；和二次汽水分离装置，所述二次汽水分离装置在所述外壳内设置在所述出汽管处，用于在通过出汽管排出蒸汽之前分离出蒸汽中的水。

所述汽包进一步包括：连续排污管，所述连续排污管从外壳内延伸到外壳外部用于排出外壳内的水表面上的漂浮污物；和定期排污管，所述定期排污管设置在外壳的内底部且通向外壳外部用于排出外壳底部的沉淀污物。

所述汽包进一步包括紧急排水管，所述紧急排水管设置在外壳上并与外壳内连通，所述紧急排水管在外壳内的开口高于外壳内的上限水位。

所述汽包进一步包括：水位挡板，所述水位挡板设置在所述外壳内以便在外壳内隔离出水位检测空间；和水位计，所述水位计设置在外壳外部且与所述水位检测空间相连通。

所述汽包进一步包括：加药管，所述加药管设置在所述外壳上用于向外壳内添加药剂；和加热蒸汽管，所述加热蒸汽管设置在外壳上用于在煮包阶段向汽包内供给蒸汽以便加热汽包内的水。

根据本发明的余热锅炉至少具有下列有益效果之一：

根据本发明的余热锅炉，汽包的出水降温管可以将外部水源供给的冷却水直接送到出水管处，从而降低了出水的温度，避免了冷却水在循环泵处汽化，减小或消除了循环系统内冷却水的压力波动，同时降低了对循环泵的损害和不利影响。

此外，通过设置汽水分离装置，能够迅速有效地将蒸汽和水分离，避免了蒸汽进入汽包下部的锅炉水中，且避免了排出蒸汽时将水带出汽包。

根据本发明的余热锅炉，炉体有膜式壁构成，从而炉体本身能够用作热交换器，不但炉体重量轻，而且了冷却效果好，热量回收效率高，炉体内的结灰轻。

根据本发明的余热锅炉，炉体包括上升段烟道，烟气在上升过程中，其中的灰尘能够依靠重量落到冶金炉，例如熔炼炉内，从而降低了烟气中的灰尘，炉体还包括过渡段烟道和下降段烟道及对流段烟道，因此进一步延长了烟气在炉体内运行的时间，提高了回收烟气中的热量的效率。

根据本发明的余热锅炉，汽包设置了两个汽水分离装置，能够进一步提高汽水分离的效果。

根据本发明的余热锅炉，汽包设置了连续排污管和定期排污管，能够有效地排出漂浮到水面上漂浮污物和沉淀到外壳内底部的沉淀污物。

根据本发明的余热锅炉，汽包设置了紧急排水管，能够有效地避免汽包内的水超过上限水位。

根据本发明的余热锅炉，汽包内设置水位挡板，能够避免水位计的指数受到汽包内的水位波动的影响，从而使得水位的检测更加准确。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的余热锅炉的结构示意图

图2是图1所示余热锅炉的汽包的结构示意图；

图3是图1所示余热锅炉的汽包的另一结构示意图；

图4是图2所示汽包的截面示意图；

图5是构成炉体的膜式壁的第一实施例的示意图；

图6是构成炉体的膜式壁的第二实施例的示意图；

图7是构成炉体的膜式壁的第三实施例的示意图；和

图8是构成炉体的膜式壁的第四实施例的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1所示，根据本发明实施例的余热锅炉包括炉体100，汽包200和循环泵300。

炉体100上具有用于交换烟气内的热量的热交换器。为了更好地进行热交换，提高热交换效率，减小炉体100的重量，炉体100由膜式壁构成，从而炉体100本身构成了热交换器。另外，本领域的普通技术人员可以理解，炉体100的内壁上可以设有耐火材料。

构成炉体100的膜式壁可以是膜式水冷壁。所谓膜式壁，就是由金属管(例如钢管)构成的壁。根据本发明的一些实施例，在图5示出的示例中，膜式壁由钢管104和金属板(例如钢板)105间隔焊接而成。相邻的钢管104通过钢板105连接起来，钢管104内可以通冷却水，从而构成膜式水冷壁。在图6示出的示例中，膜式壁由钢管104直接相互焊接而成。在图7所示的示例中，钢管104与金属棒120间隔焊接而成，相邻的钢管104通过金属棒120相互连接。在图8所示的示例中，膜式壁是钢管104与金属板121(例如钢板)相互焊接而成的，钢管104间隔开地焊接到钢板121上，与图5所示示例不同的是，多个钢管104分别焊接到钢板121的表面上。

构成膜式壁的钢管104相互连接在一起，形成循环管路，其内可以充有循环水，从而膜式壁形成为膜式水冷壁。在图5、7和8所示的示例中，钢板105，金属棒120和钢板121起到连接的作用，并增加强度，使膜式壁不易发生变形。当然，本发明实施例中的膜式壁也可以是其他的结构形式，只要它由其内能够通冷却液的管构成。

当然，在炉体100上还可以设置分配联箱101和汇集联箱102，分配联箱101和汇集联箱102分别与构成膜式壁的钢管104相连，从而通过分配联箱101和汇集联箱102能够方便地集中向钢管104内供给冷却水并且将经过与高温烟气热交换后的汽水集中排出。分配联箱101和汇集联箱102可以分别为多个。当然，根据实际情况，可以设置任何合适数量的分配联箱101和汇集联箱102。

如图1所示，在本发明的一个实施例中，炉体100包括上升段烟道112、过渡段烟道111、下降段烟道113、和对流段烟道114。上升段烟道112的下端适于与冶金炉F的出烟口相连，过渡段烟道111包括上升部1110和下降部1111，上升部1110的顶端与下降部1111的顶端相连，且上升部1110的下端与上升段烟道112的顶端相连。下降段烟道113的顶端与下降部1111的下端相连。对流段烟道114大体水平设置，它的进烟口1140与下降段烟道113的下端相连且对流段烟道114的出烟端形成有出烟口1140。

首先，通过上升段烟道112和过渡段烟道111的上升部1110，使得从冶金炉F内进入炉体100内的烟气中的部分灰尘能够依靠重量落下，减小了结在炉体100内壁的灰量。通过将炉体100分成上述多个段，能够延长烟气在炉体100内的时间，从而提高热交换效果。

如图2-4所示，汽包200包括外壳1，出水降温管4和汽水分离装置。

外壳1限定一内腔，外壳1上分别设置有给水管2、出水管3、回流管8和出汽管6。如图1所示，循环泵300设置在出水管2上。

需要说明的是，给水管2、出水管3、回流管8和出汽管6这里应作广义上的理解，它们是分别连接在外壳1上的给水口、出水口、回流口和出汽口处的一段管，而且给水管2、出水管3、回流管8和出汽管6可以在外壳1内部延伸一定的长度，而它们从外壳1向外延伸的长度，可以根据具体应用确定，下面描述的其他管，如连续排污管、定期排污管、加药管、紧急排水管、加热蒸汽管也要做类似理解。

如图4所示，给水管2可以向外壳1内延伸预定的长度，用于从外部水源(未示出)向外壳1内供给冷却水。

出水管3设置在外壳1的下部，用于将外壳1内的冷却水通过管路和循环泵300供给到炉体100内，从而与炉体100内的高温烟气进行热交换，出水管3的数量可以为多个，例如图1中示出了四个出水管，根据需要，出水管3可以为任何合适的数量。此外，根据本发明的一些具体示例性实施例，出水管3内可以设置过滤网5，用于过滤通过出水管3供给到炉体100内的水中的杂质。例如，出水管3可以与构成炉体100的膜式壁的钢管104的入水侧相连，或者与分配联箱101相连。

回流管8设置在外壳1的上部，用于通过管路将与炉体100内的高温烟气热交换后的水和蒸汽的混合物返送到外壳1内。例如，回流管8可以与构成炉体100的膜式壁的钢管104的出水侧相连，或者与汇集联箱1012相连。

出汽管6设置在外壳1的顶部，用于将外壳1内的蒸汽排出，排出的蒸汽可以用于其他用途，例如供热或发电等。

出水降温管4的入水端与给水管2相连通且出水端与循环泵300的入水侧的出水管3相连通，用于将温度较低的冷却水从给水管2直接供给到出水管3，从而从出水管3送到炉体100的冷却水的温度降低，由此冷却水在循环泵300处不会发生汽化，减小或消除了循环系统内的压力波动，提高了冷却水供给效果，减小了对循环泵300的损害和不利影响。

出水降温管4的数量可以与出水管3的数量相同，当然，出水降温管4可以形成为各种结构形式，例如具有一个入水端与给水管2相连，从一个入水端分成多个分支，每个分支具有一个出水端，多个分支的出水端分别与相应的出水管3相连。

如图4所示，根据本发明的一些具体示例性实施例，出水降温管4设置在外壳1内，出水降温管4的入水端在外壳1内与给水管2相连且出水端从外壳1的内腔中伸入出水管3内，从而在外壳1内将给水管2内的温度较低的冷却水直接供给到出水管3内，降低从汽包到炉体100的循环冷却水的温度。

汽水分离装置设置在所述外壳1内用于将从回流管8返回到外壳1内的水和蒸汽混合物中的水和蒸汽分离，从而能够防止返回的蒸汽直接进入汽包下部的冷却水中，造成冷却水温度过高，而且能够促进蒸汽通过出汽管6排出。

如图4所示，根据本发明的一些具体示例性实施例，所述汽水分离装置包括一次汽水分离装置9和二次汽水分离装置7。一次汽水分离装置9在外壳1内设置在回流管8处，用于将通过回流管8返回到外壳1内的水和蒸汽分离。二次汽水分离装置7在外壳1内设置在出汽管6处，用于在通过出汽管6排出蒸汽之前分离出蒸汽中的水。通过设置一次汽水分离装置9和二次汽水分离装置7，能够对水和蒸汽进行二次分离，首先将从回流官8返回到外壳1内的水和蒸汽混合物中的水和蒸汽分离，然后，在通过出汽管6将蒸汽排出外壳1之前再次分离出蒸汽中的水，因此水和蒸汽的分离效果进一步提高，即避免了蒸汽进入汽包下部的水中，又避免了蒸汽将水通过出汽管6带出。

如图3和4所示，根据本发明的一些示例性实施例，一次汽水分离装置9包括一个壳体，所述壳体可以由多孔板构成，或者由多孔板与钢板构成，壳体在外壳1的内腔中扣在回流管8处。

如图2和4所示，二次汽水分离装置7包括一个壳体，所述壳体可以由波形板构成，或波形板与钢板构成，壳体在外壳1内扣在出汽管6处。

如图2和4所示，根据本发明的一些示例性实施例，汽包200包括给水分布管10，给水分布管10沿汽包的纵向方向(图2中的左右方向)设置在外壳1内。给水分布管10的入水端与给水管2相连，其中出水降温管4的入水端与给水分布管10相连。给水分布管10用于将给水管2供给的冷却水均匀地分布到外壳1的内腔中，如图2所示，给水分布管10上形成有多个孔，冷却水从所述多个孔流到外壳1内。需要说明的是，给水分布管10也可以与给水管2成一体，即二者为一个管，在此情况下，给水分布管10是给水管2延伸到外壳1内的部分。在图2中示出的实施例中，多个出水降温管4的入水端分别与给水分布管10相连，而它们的出水端分别伸入相应的出水管3内。

根据本发明的一些示例性实施例，如图3和图4所示，汽包200进一步包括连续排污管13，连续排污管13从外壳1内延伸到外壳1外部用于排出外壳1内的水表面上的漂浮污物，连续排污管13位于外壳1内的开口距外壳1的内底部预定高度，例如，该预定高度高于外壳1内的下限水位H2，且低于外壳1内的下限水位H1。需要说明的是，连续排污管13可以有多个，多个连续排污管13的开口在外壳1内的处于不同的高度，以便适应外壳1内的水位变化。

如图2所示，汽包200还可以包括定期排污管14，定期排污管14设置在外壳1的内底部上且通向外壳1外部，以便定期排出外壳底部的沉淀污物。

根据本发明的一些示例性实施例，汽包200还包括加热蒸汽管6，加热蒸汽管6设置在外壳1上，用于在煮包阶段向汽包内供给蒸汽以便加热汽包内的水。在汽包初始使用时，需要对汽包进行蒸煮，首先外部水源通过给水管2向外壳1内给水，通入蒸汽对冷却水进行加热，以便对汽包进行蒸煮，然后将蒸煮后的水连同杂质清理出汽包。

根据本发明的一些示例性实施例，汽包200还包括加药管12，加药管12设置在外壳1上，当然可以延伸到外壳1内一段距离，用于向外壳1内添加药剂，以便对冷却水进行处理，例如软化水垢等。

根据本发明的一些示例性实施例，汽包200还可以包括紧急放水管15，紧急放水管15设置在外壳1上，并且可以延伸到外壳1内预定长度，用于当外壳1内的水位过高时，例如当水位高于上限水位H1时紧急放出外壳1内的一部分水，使水位回复到正常水位H0。

此外，汽包200还可以包括水位计挡板16和水位计(未示出)，水位计挡板16设置在外壳1内，用于在外壳1内隔离出一个用于检测外壳1内水位的空间，从而避免外壳1内的水波动对水位计指数的影响。水位计设置在外壳1外部，并且与水位计挡板16隔离出的空间相连通，用于检测外壳1内的水位，例如，当水位低于下限水位H2时及时补水，或当水位高于上限水位H1时紧急放水，避免事故的发生。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种余热锅炉，其特征在于，包括：

炉体，所述炉体上设有热交换器；

汽包，所述汽包包括外壳、出水降温管和汽水分离装置，其中所述外壳上分别连接有给水管、出水管、回流管和出汽管，所述出水降温管的入水端与给水管相连通且出水端与出水管相连通，所述出水管与所述热交换器的入水侧相连且所述回流管与所述热交换器的出水侧相连，所述汽水分离装置设置在所述外壳内用于分离从所述回流管返回到所述外壳内的水和蒸汽；和

循环泵，所述循环泵设置在所述出水管上，其中所述出水降温管的出水端与循环泵进水侧的出水管相连。

2.根据权利要求1所述的余热锅炉，其特征在于，所述炉体由膜式壁构成，且所述炉体本身构成所述热交换器。

3.根据权利要求1所述的余热锅炉，其特征在于，所述炉体包括：

上升段烟道，所述上升段烟道的下端适于与冶金炉的出烟口相连；

过渡段烟道，该过渡段烟道包括上升部和下降部，上升部的顶端与下降部的顶端相连，且上升部的下端与上升段烟道的顶端相连；

下降段烟道，所述下降段烟道的顶端与下降部的下端相连；和

对流段烟道，该对流段烟道的进烟口与下降段烟道的下端相连且对流段烟道的出烟端形成有出烟口。

4.根据权利要求1所述的余热锅炉，其特征在于，所述出水降温管设置在所述外壳内，其中所述出水降温管的出水端从外壳内伸入所述出水管内，且所述出水管内设置有过滤网。

5.根据权利要求4所述的余热锅炉，其特征在于，所述汽包进一步包括给水分布管，所述给水分布管设置在外壳内且所述给水分布管的入水端与给水管相连，其中所述出水降温管的入水端与给水分布管相连通。

6.根据权利要求1所述的余热锅炉，其特征在于，所述汽水分离装置包括：一次汽水分离装置，所述一次汽水分离装置在所述外壳内设置在所述回流管处，用于将通过回流管返回外壳内的水和蒸汽分离；和

二次汽水分离装置，所述二次汽水分离装置在所述外壳内设置在所述出汽管处，用于在通过出汽管排出蒸汽之前分离出蒸汽中的水。

7.根据权利要求1所述的余热锅炉，其特征在于，所述汽包进一步包括：

连续排污管，所述连续排污管从外壳内延伸到外壳外部用于排出外壳内的水表面上的漂浮污物；和

定期排污管，所述定期排污管设置在外壳的内底部且通向外壳外部用于排出外壳底部的沉淀污物。

8.根据权利要求1所述的余热锅炉，其特征在于，所述汽包进一步包括紧急排水管，所述紧急排水管设置在外壳上并与外壳内连通，所述紧急排水管在外壳内的开口高于外壳内的上限水位。

9.根据权利要求1所述的余热锅炉，其特征在于，所述汽包进一步包括：

水位挡板，所述水位挡板设置在所述外壳内以便在外壳内隔离出水位检测空间；和

水位计，所述水位计设置在外壳外部且与所述水位检测空间相连通。

10.根据权利要求1所述的余热锅炉，其特征在于，所述汽包进一步包括：

加药管，所述加药管设置在所述外壳上用于向外壳内添加药剂；和

加热蒸汽管，所述加热蒸汽管设置在外壳上用于在煮包阶段向汽包内供给蒸汽以便加热汽包内的水。

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