CN102032798A - 煅烧炉高温物料冷却及余热回收系统 - Google Patents

Abstract

煅烧炉高温物料冷却及余热回收系统，包括汽包、过热器，汽包上设置汽包出气管、给水管、回水总管、供水总管；汽包通过汽包出气管与过热器连通；汽包通过给水管连接给水泵；若干个换热器的进水管均与供水总管连通，换热器的出水管均与回水总管连通。其优点是：换热器与进出水管道、阀门连成一体，并与汽包组成一密闭的循环系统，故有效地防止水分蒸发于大气，减少水损耗；依靠进出水温不同而形成的密度差和进出水管的高度差，实现冷却水在换热器和整个系统内的自然循环流动，无需使用循环泵连续运行，节省大量电能；高温物料经冷却盘管、内外换热器及冷却夹套的多级冷却，得到充分冷却，减轻了排料机构及整个系统的高温负担，提高了其使用寿命。

Description

煅烧炉高温物料冷却及余热回收系统

技术领域

本发明涉及一种煅烧炉高温物料冷却及余热回收系统。

背景技术

石油焦是石油加工过程中的副产品，具有碳含量高(最高可达97％以上)、热值大、杂质少等特点，除可直接作为一次燃料外，经煅烧热处理后，可成为各种碳制品(石墨电极、电解铝阳极以及各种增炭剂)的优质原料。对生焦进行锻烧的温度可高达1350℃左右，通过煅烧可以达到如下目的：1、排除原料中的挥发分；2、提高碳质原料的密度和机械强度；提高原料的导电性能；4、提高原料的化学稳定性。

罐式锻烧炉是当前国内应用比较普遍的一种石油焦煅烧设备，锻烧温度一般在1350℃左右，因此在石油焦煅烧过程中，都会有大量的热量产生。据文献记载，一台20罐的煅烧炉，产能在80Kg/罐小时的情况下，产生的总热能为11092982KJ/h，其中烟气带走热量为5318125KJ/h，占47.9％，原料煅烧中吸热3714801KJ/h，占33.5％，两项合计年(8500小时，煅烧炉采不间断运行)折标准煤2620吨。充分利用如此巨大的余热，既节能减排，又提高企业的经济效益。目前，国内大多碳素企业和铝厂已经对烟气余热进行了综合利用，而对于吸热33.5％的原料所携带的热量还没有利用。

经过1350℃左右高温锻烧后的物料，必须冷却到300℃以下尚可通过排料机构排出炉外。现有技术中，该高温物料的冷却方式是：在锻烧炉的炉体下部连接冷却水套对高温物料进行冷却。该冷却水套由双层钢板焊接而成，内层钢板围成一个高温物料的通道，内层钢板与外层钢板之间形成封闭的夹层空间，夹层空间中通入循环水。当高温物料从通道中通过时，大量流动的循环水，通过内层钢板将物料携带的热量吸收，从而起到冷却物料的作用。循环水再经凉水塔(池)降温后循环使用。虽然这样可以对高温物料起到一定的冷却作用，但存在如下缺陷：1、高温物料携带的大量热量，随着物料的排出白白浪费掉了，而且由于循环水吸热后蒸发加剧，增加了大量的水的损耗；2、为达到一定的冷却效果而需足够流量的循环水，水泵就需要全天候运转，消耗了大量电能；3、由于冷却效果不佳，尚有部分物料温度过高，高温的物料就会增加排料机构的故障率，缩短其使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种既能够对高温物料进行充分冷却，又节省电能和水资源的煅烧炉高温物料冷却及余热回收系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：煅烧炉高温物料冷却及余热回收系统，包括汽包、过热器，其特征在于：所述汽包上设置有一汽包出气管、给水管、回水总管、供水总管；所述汽包通过所述汽包出气管与所述过热器连通；所述汽包通过所述给水管连接一给水泵；还包括若干个换热器，所述换热器的进水管均与所述供水总管连通，所述换热器的出水管均与所述回水总管连通。

优选的，所述汽包出气管穿设于所述汽包顶部一侧，所述给水管穿设于所述汽包上部的一侧；所述回水总管、供水总管分别穿设于所述汽包中、下部；所述换热器设置在所述汽包下方。

优选的，所述给水管通过一给水旁通管与所述供水总管连通，所述回水总管通过一回水旁通管与所述过热器连通。

优选的，所述换热器包括有内换热器和外换热器；所述内换热器包括内换热下集箱、内换热上集箱，所述内换热下集箱、内换热上集箱分别与若干根内换热立管固接并使得三者相互连通；所述内换热下集箱上设置有内换热进水管，所述内换热上集箱上设置有内换热出水管；

所述外换热器包括外换热下环形集箱、外换热上环形集箱，所述外换热下环形集箱、外换热上环形集箱分别与若干根外换热立管固接并使得三者相互连通；所述外换热立管之间使用条形钢板固接；所述外换热下环形集箱上设置有外换热进水管，所述外换热上环形集箱上设置有外换热出水管；

所述内换热上集箱由其所在处的所述外换热立管之间的条形钢板中穿出并在其接触处固接；所述内换热进水管由其所在处的外换热立管之间的条形钢板中穿出并在其接触处固接；

所述外换热上环形集箱上部连接一上法兰，所述外换热下环形集箱下部连接一下法兰，所述下法兰连接一排料阀；所述外换热下环形集箱与下法兰之间设置有下加强板进行加固。

优选的，所述上法兰与所述外换热上环形集箱之间设置有内敷耐火砼端接，所述内敷耐火砼端接内穿设有冷却盘管；所述外换热上环形集箱与内敷耐火砼端接之间设置有上加强板进行加固。

优选的，所述下法兰与所述排料阀之间设置有排料漏斗，所述排料漏斗外部设置有冷却夹套。

优选的，所述冷却夹套与所述冷却盘管通过管道连通。

优选的，所述汽包顶部设置有安全阀、压力表。

优选的，所述回水旁通管上设置一回水分流管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：因为所有的换热器通过进出水管道、阀门连成一体，并与单独设置的汽包组成一密闭的循环系统，所以有效地防止了水分蒸发于大气中，减少了水损耗；依靠进出水温不同而形成的密度差和进出水管的高度差，实现了冷却水在换热器和整个系统内的自然循环流动，无需使用循环泵连续运行，节省了大量电能；高温物料经冷却盘管、内外换热器及冷却夹套的多级冷却，得到充分冷却，减轻了排料机构乃至整个系统的高温负担，提高了其使用寿命。

附图说明

图1是本发明俯视结构示意图；

图2是图1中的换热器的主视结构示意图。

图中标记为：

1、汽包；11、汽包出气管；12、给水管；13、回水总管；14、供水总管；15、安全阀；16、压力表；2、过热器；21、回水旁通管；211、回水分流管；3、给水泵；31、给水旁通管；4、换热器；41、内换热器；411、内换热下集箱；4111、内换热进水管；412、内换热上集箱；4121、内换热出水管；413、内换热立管；42、外换热器；421、外换热下环形集箱；4211、外换热进水管；422、外换热上环形集箱；4221、外换热出水管；423、外换热立管；51、上法兰；52、下法兰；6、排料阀；7、内敷耐火砼端接；71、冷却盘管；711、盘管入水口；712、盘管出水口；8、排料漏斗；81、冷却夹套；811、夹套入水口；812、夹套出水口；91、上加强板；92、下加强板。

具体实施方式

下面结合附图实施例，对本发明做进一步描述：

如图1、2所示，煅烧炉高温物料冷却及余热回收系统，包括汽包1、过热器2，所述汽包1上设置有汽包出气管11、给水管12、回水总管13、供水总管14；所述汽包出气管11穿设于所述汽包1顶部一侧，所述汽包1通过所述汽包出气管11与所述过热器2连通；所述给水管12穿设于所述汽包1上部的一侧，所述汽包1通过所述给水管12连接给水泵3；所述回水总管13、供水总管14分别穿设于所述汽包1中、下部，所述回水总管13穿入所述汽包1内的管口高于供水总管14穿入所述汽包1内的管口；所述汽包1顶部设置有安全阀15、压力表16，用于检测汽包1内蒸汽的压力及保证汽包1的使用安全；所述所有连接管道上，均设置有相应的阀门，以备检修及排除故障所用。

所述给水管12通过给水旁通管31与所述供水总管14连通，所述回水总管13通过回水旁通管21与所述过热器2连通；所述回水旁通管21上设置回水分流管211。在汽包1需要进行检修、检验时，可以关闭回水总管13、供水总管14上的、与汽包1连通的阀门，使得汽包1与所有的换热器4隔断；而煅烧炉是不停止工作的，此时就可以关闭给水管12上的、与汽包1连通的阀门，开启给水旁通管31上的、与所述供水总管14连通的阀门，向换热器4供水；同时，开启回水旁通管21上的、与所述过热器2连通的阀门，使吸热后的水(汽)外排，此时排出的水(汽)一部分流经过热器2，防止其超温，多余部分则通过回水分流管211排放掉。

在所述汽包下方设置有若干个换热器4，所述换热器4包括有内换热器41和外换热器42；所述内换热器41包括内换热下集箱411、内换热上集箱412，所述内换热下集箱411、内换热上集箱412分别与若干根内换热立管413固接，所述内换热下集箱411、内换热上集箱412及内换热立管413三者之间相互连通；所述内换热下集箱411上设置有内换热进水管4111，所述内换热进水管4111均与所述供水总管14连通；所述内换热上集箱412上设置有内换热出水管4121，所述内换热出水管4121均与所述回水总管13连通；

所述外换热器42包括外换热下环形集箱421、外换热上环形集箱422，所述外换热下环形集箱421、外换热上环形集箱422分别与若干根外换热立管423固接，所述外换热下环形集箱421、外换热上环形集箱422及外换热立管423三者之间相互连通；所述外换热立管423之间使用条形钢板焊接，用于封闭外换热立管423相互之间的空间，既可防止物料从外换热器42的侧面泄露，又可提高换热效果；所述外换热下环形集箱421上设置有外换热进水管4211，所述外换热进水管4211均与所述供水总管14连通；所述外换热上环形集箱422上设置有外换热出水管4221，所述外换热出水管4221均与所述回水总管13连通；

所述回水总管13也可以设置两根，其中一根用于连通所有的外换热出水管4221，另一根用于连通所有的内换热出水管4121；所述供水总管14也可以设置两根，其中一根用于连通所有的外换热进水管4211，另一根用于连通所有的内换热进水管4111；

所述内换热上集箱412由其所在处的外换热立管423之间的条形钢板中穿出并在其接触处焊接；所述内换热进水管4111由其所在处的外换热立管423之间的条形钢板中穿出并在其接触处焊接；这样，就使得内换热器41和外换热器42相互固定为一体。

所述外换热上环形集箱422上部设置有内敷耐火砼端接7，所述内敷耐火砼端接7内穿设有冷却盘管71，所述冷却盘管71上设置有盘管入水口711、盘管出水口712；所述外换热上环形集箱422与内敷耐火砼端接7之间设置有上加强板91进行加固；所述内敷耐火砼端接7上部连接上法兰51；所述上法兰51用于连接煅烧炉炉体；所述外换热下环形集箱421下部连接下法兰52，所述外换热下环形集箱421与下法兰52之间设置有下加强板92进行加固；所述下法兰52下部设置有排料漏斗8，所述排料漏斗8外部设置有冷却夹套81，所述冷却夹套81连接排料阀6；所述冷却夹套81上设置有夹套入水口811、夹套出水口812；

所述冷却夹套81与所述冷却盘管71可以分别接一循环水泵，也可以通过管道相互连通后共用一循环水泵，还可以将其入水口、出水口分别与所述供水总管14、回水总管13连通。

在所述汽包1、内换热器41、外换热器42的底部，均设有相应的排污口。

本发明工作原理和工作过程如下：

如图1、2所示，给水泵3将冷却水经给水管12泵入汽包1，从汽包1经独立下降管进入供水总管14，分别送入内、外换热器41、42的内换热下集箱411、外换热下环形集箱421中，吸收了由煅烧炉送入换热器4内的高温物料所携带的热量后，变成高温水及蒸汽，其密度变小，随即上升到内换热上集箱412、外换热上环形集箱422中；经内换热出水管4121、外换热出水管4221，汇流到回水总管13，返回到汽包1；

水在该系统中每循环流动一次，都会吸收大量的高温物料所携带的热量，在有效降低物流温度的同时，产生一定量的饱和蒸汽，汇入汽包1。其中的蒸汽通过汽包出气管11，进入布置在煅烧炉集合烟道上顶盖外表面的过热器2，进一步吸收烟气散给烟道顶的热量，进而提高蒸汽的温度，产生高质量的过热蒸汽；剩余水则再经下降管重回换热器4，继续循环吸热。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，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、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.煅烧炉高温物料冷却及余热回收系统，包括汽包(1)、过热器(2)，其特征在于：所述汽包(1)上设置有一汽包出气管(11)、给水管(12)、回水总管(13)、供水总管(14)；所述汽包(1)通过所述汽包出气管(11)与所述过热器(2)连通；所述汽包(1)通过所述给水管(12)连接一给水泵(3)；还包括若干个换热器(4)，所述换热器(4)的进水管均与所述供水总管(14)连通，所述换热器(4)的出水管均与所述回水总管(13)连通。

2.根据权利要求1所述的煅烧炉高温物料冷却及余热回收系统，其特征在于：所述汽包出气(11)管穿设于所述汽包(1)顶部一侧，所述给水管(12)穿设于所述汽包(1)上部的一侧；所述回水总管(13)、供水总管(14)分别穿设于所述汽包(1)中、下部；所述换热器(4)设置在所述汽包(1)下方。

3.根据权利要求2所述的煅烧炉高温物料冷却及余热回收系统，其特征在于：所述给水管(12)通过一给水旁通管(31)与所述供水总管(14)连通，所述回水总管(13)通过一回水旁通管(21)与所述过热器(2)连通。

4.根据权利要求1、2或3任一所述的煅烧炉高温物料冷却及余热回收系统，其特征在于：所述换热器(4)包括有内换热器(41)和外换热器(42)；所述内换热器(41)包括内换热下集箱(411)、内换热上集箱(412)，所述内换热下集箱(411)、内换热上集箱(412)分别与若干根内换热立管(413)固接并使得三者相互连通；所述内换热下集箱(411)上设置有内换热进水管(4111)，所述内换热上集箱(412)上设置有内换热出水管(4121)；

所述外换热器(42)包括外换热下环形集箱(421)、外换热上环形集箱(422)，所述外换热下环形集箱(421)、外换热上环形集箱(422)分别与若干根外换热立管(423)固接并使得三者相互连通；所述外换热立管(423)之间使用条形钢板固接；所述外换热下环形集箱(421)上设置有外换热进水管(4211)，所述外换热上环形集箱(422)上设置有外换热出水管(4221)；

所述内换热上集箱(412)由其所在处的所述外换热立管(423)之间的条形钢板中穿出并在其接触处固接；所述内换热进水管(4111)由其所在处的外换热立管(423)之间的条形钢板中穿出并在其接触处固接；

所述外换热上环形集箱(422)上部连接一上法兰(51)，所述外换热下环形集箱(421)下部连接一下法兰(52)，所述下法兰(52)连接一排料阀(6)；所述外换热下环形集箱(421)与下法兰(52)之间设置有下加强板(92)进行加固。

5.根据权利要求4所述的煅烧炉高温物料冷却及余热回收系统，其特征在于：所述上法兰(51)与所述外换热上环形集箱(422)之间设置有内敷耐火砼端接(7)，所述内敷耐火砼端接(7)内穿设有冷却盘管(71)；所述外换热上环形集箱(422)与内敷耐火砼端接(7)之间设置有上加强板(91)进行加固。

6.根据权利要求5所述的煅烧炉高温物料冷却及余热回收系统，其特征在于：所述下法兰(52)与所述排料阀(6)之间设置有排料漏斗(8)，所述排料漏斗(8)外部设置有冷却夹套(81)。

7.根据权利要求6所述的煅烧炉高温物料冷却及余热回收系统，其特征在于：所述冷却夹套(81)与所述冷却盘管(71)通过管道连通。

8.根据权利要求7所述的煅烧炉高温物料冷却及余热回收系统，其特征在于：所述汽包(1)顶部设置有安全阀(15)、压力表(16)。

9.根据权利要求8所述的煅烧炉高温物料冷却及余热回收系统，其特征在于：所述回水旁通管(21)上设置一回水分流管(211)。

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