CN102410521A - 一种余热锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种余热锅炉,包括辐射部和对流部,在辐射部内安装有垂直于气流方向且数量、间距及高度可根据烟气量的大小进行调节的挡板。即本发明可以通过实际生产中烟气量的大小,来调节挡板的数量、间距及高度,从而来变换锅炉的有效换热面积,控制锅炉出口的烟气温度,即同样一个余热锅炉,可以处理多个不同工况下的烟气量,有效地增大了余热锅炉对烟气量的处理范围。
Description
技术领域
本发明涉及烟气处理技术领域,特别涉及一种余热锅炉。
背景技术
火法冶金是在高温的冶金炉内进行,过程中会产生大量的高温烟气,由冶金炉排出的烟气温度可高达1300℃~1400℃,其中还夹杂有大量有价、有害的粉尘以及富含SO2的气体,这种烟气必须经过余热回收、除尘和回收SO2后才可以排空。
在余热回收过程中,目前基本上采用的都是隧道直流式锅炉,这种锅炉按换热方式可分为辐射部和对流部两大部分,其中辐射部是由水冷管壁组成的空腔结构。在辐射部的空腔内,高温烟气绝大部分由进口直流到出口,而后进入到对流部,较少地弥漫于空腔中,因此,高温烟气与水冷管壁的接触量较少,主要的换热方式是辐射换热,换热效率低下,要想将进入入口时高达1300~1400℃的高温烟气降低到出口的750℃以内,就需要建造巨大的辐射部;又根据烟气中富含腐蚀性的SO2气体,为避免烟气结露,腐蚀后续设备,一般要求经过余热回收后的烟气在锅炉对流部的出口温度控制在350~400℃的范围内;因此工厂通常都是按生产中最大的烟气量去设计、建造余热锅炉,余热锅炉一旦建成,工况的限制造成余热锅炉对处理烟气量的适应范围很小。
因此,如何对现有技术中的余热锅炉做出改进,以增大其对烟气量的处理范围,是本领域人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种余热锅炉,该余热锅炉有效提高了对烟气的处理能力,能够同时适用于多个不同工况下的烟气量,即有效地增大了余热锅炉对烟气量的处理范围。
为实现上述目的,本发明提供了一种余热锅炉,包括辐射部和对流部,所述辐射部内安装有垂直于气流方向且数量、间距及高度可根据烟气量的大小进行调节的挡板。
优选地,上述余热过程中,所述挡板吊挂于所述余热锅炉的辐射部以外的结构。
优选地,上述余热过程中,所述挡板为由形成回路的水冷管组成的水冷挡板。
优选地,上述余热过程中,所述挡板的表面为光滑的平板型板面。
优选地,上述余热过程中,所述挡板设置在辐射部中烟气温度低于1000℃的区域内。
优选地,上述余热过程中,所述挡板后且烟气温度低于960℃的区域内设置有对流管束。
优选地,上述余热过程中,所述对流管束吊挂于所述余热锅炉的辐射部以外的结构。
优选地,上述余热过程中,所述水冷挡板和所述对流管束具有单独的汽、水分离及循环系统。
优选地,上述余热过程中,还包括清灰装置,所述清灰装置设置在所述挡板和对流管束在辐射部以外的部分。
优选地,上述余热过程中,在所述挡板前的辐射部的顶部设置有冷风喷头。
相对于现有技术,本使用新型的技术效果是:
本发明提供的余热锅炉,包括辐射部和对流部,在辐射部内安装有垂直于气流方向且数量、间距及高度可根据烟气量的大小进行调节的挡板。即本发明可以通过实际生产中烟灰量的大小,来调节挡板的数量、间距及高度,从而来变换锅炉的有效换热面积,控制锅炉出口的烟气温度,即同样一个余热锅炉,可以处理多个不同工况下的烟气量,有效地增大了余热锅炉对烟气量的处理范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的余热锅炉的结构示意图;
图2为本发明提供的余热锅炉水冷挡板断续布置的示意图;
图3为本发明提供的余热锅炉水冷挡板连续布置的示意图。
上图中附图标记和部件名称之间的对应关系为:
1辐射部;2对流部;3挡板;31水冷挡板;4对流管束;5汽、水分离及循环系统;6冷风喷头;7清灰装置;8排烟道。
具体实施方式
本发明的核心在于提供一种余热锅炉,该余热锅炉能够同时适用于多个不同工况下的烟气量,即有效地增大了余热锅炉对烟气量的处理范围。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1、图2和图3,图1为本发明提供的余热锅炉的结构示意图;图2为本发明提供的余热锅炉水冷挡板断续布置的示意图;图3为本发明提供的余热锅炉水冷挡板连续布置的示意图。
如图1所示,本发明所提供的余热锅炉,包括辐射部1和对流部2,高温烟气从冶金炉的排烟道8首先流进余热锅炉的辐射部1,然后再排至余热锅炉的对流部2,辐射部1内安装有垂直于气流方向且数量、间距即高度可根据烟气量的大小进行调节的挡板3。
在需要处理的烟气量较多的工况下,如图2所示,在辐射部1的空腔内垂直于气流方向一字排开断续安装多个挡板3,烟气撞击挡板3后,一部分烟气形成回流,被挡板3分割成数股小气流而充满辐射部1的空腔,另一部分烟气可穿过挡板3间通道或迂回到挡板3下。由于挡板3的作用,一方面有效地延长了烟气在辐射部1的滞留时间,加速了烟尘在辐射部1的沉降;另一方面,可使有效的换热面积的大幅增加,极大的提升了锅炉的处理能力。
在需要处理的烟气量较小的工况下,如图3所示,将挡板3在辐射部1的空腔内垂直于气流方向一字排开连续安装,这样就组成了一面挡板墙,烟气流只能从挡板3下的空腔迂回流动,即挡板后3的大部分的水冷壁失去换热效能,从而降低有效的换热面积。
综上所述,本发明可以根据实际生产中烟灰量的大小,来调节挡板3的数量、间距及高度,从而来变换锅炉的有效换热面积,控制锅炉出口的烟气温度,锅炉处理烟气量的能力是随着挡板3在空腔内的高度和挡板3与挡板3间的间隙大小的变化而变化;即同样一个余热锅炉,可以处理多个不同工况下的烟气量,有效地增大了余热锅炉对烟气量的处理范围。
具体地,上述挡板3的安装方式为吊挂于余热锅炉的辐射部1以外的结构,通过在辐射部1顶棚开设的通道,吊挂于辐射部1的空腔内,并垂直于烟气流的运行趋势方向。
进一步地,为了增强挡板3的换热能力,挡板3为由形成回路的水冷管组成的水冷挡板31,在烟气撞击水冷挡板31后,可以被水冷挡板31降温,每块水冷挡板31的进出水口可以为连接法兰,在对应的联箱上依不同的高度安装阀门短接,依据水冷挡板31在辐射部1空腔内的高度需求,与对应高度的阀门短接对接,以阀门控制水冷挡板3内水的流通。
生产中根据处理烟气量的大小,调整吊挂的水冷挡板31的数量、间距和高度以变换锅炉的有效换热面积,控制锅炉出口的烟气温度,通过此方法,锅炉处理的烟气量可以在设计值的35%~120%间变换。
若高温烟气的温度在1000℃以上,其中的烟尘为熔融状态或半熔融状态,含有这种烟尘的烟气在前进过程中遇到水冷挡板31的阻挡,会粘接在水冷挡板31上,为了防止高温烟气中熔融或半熔融态的烟尘在水冷挡板31上粘结,本发明中,将水冷挡板31设置在烟气温度小于1000℃的区域内,在这个区域内,高温烟气中携带的烟尘在与水冷挡板31接触时便已经固化,不易粘接。为了进一步减小上述烟尘在水冷挡板31上粘接,水冷挡板31的表面,至少是迎烟气方向的外表面为光滑的平板型板面。
本发明还包括,在水冷挡板31后,且烟气温度低于960℃的区域内,垂直于气流运行趋势方向设置的对流管束4,当然,对流管束4的个数并不局限,可以为多个。具体地,本发明提供的余热锅炉设置的对流管束4的个数为4个,且均匀分布于余热锅炉的辐射部1烟气温度低于960℃的区域内。进一步地,对流管束4的设置方式与挡板3相同,均穿过辐射部1顶部的水冷壁吊挂与辐射部1以外的结构上。
在本发明中,高温烟气从冶金炉的排烟道8流进余热锅炉的辐射部1,集中流动的烟气气流遇到水冷挡板31,撞击水冷挡板31后形成回流,回流有效地增加了烟气与水冷壁管的接触量,被水冷挡板31和顶棚水冷壁降温后的低温烟气对后续高温烟气进一步冷却,同时高温烟气还向周围的水冷壁辐射传热。在上述多种散热方式的同时作用下,高温烟气被快速降温到1000℃以下,烟气中夹杂的熔融态烟尘得到固化,固化的烟尘颗粒不易形成粘结。初步降温后的烟气被水冷挡板31分割成数股小气流而充满辐射部的空腔,穿过水冷挡板31间通道和迂回到水冷挡板31下的烟气进入到设置在水冷挡板31后面的对流管束4中,进行对流换热,穿过水冷挡板31与水冷壁间通道的烟气与水冷壁直接换热;可见,本发明,由于换热方式的改变及换热面积的大幅增加,极大的提升了锅炉的处理能力,同样的辐射部1,处理烟气的能力可以提升一倍以上。同时水冷挡板31及对流管束4的对气流的阻挡导致气流速度的降低,有效地延长了烟气在辐射部1的滞留时间,加速了烟尘在辐射部1的沉降。
锅炉的换热效率主要取决于有效的换热面积和换热方式,在本发明中,调整水冷挡板31数量、间距和高度是调整烟气流方向、烟气流散布程度的主要手段,从而导致位于水冷挡板31后面的对流管束4及辐射部水冷壁有效换热面积的变化,就可以有效改变锅炉的处理能力。如图3所示,将水冷挡板连续布置为一面挡板墙后,烟气流只能从挡板墙下的空腔迂回流动,水冷挡板31后的对流管束4和大部分水冷壁失去换热效能,锅炉有效的换热面积降低,经实践,在这种情况下,锅炉在处理较小的烟气量时,就能保证出口烟温在420℃~350℃之间。
本发明中,由于的水冷挡板31与对流管束4直接与高温烟气接触,带走的热量要比辐射部的水冷壁大的多,且波动大,因而需水量不稳定,为此,本发明中,单独设置了水冷挡板31和对流管束4的汽、水分离及循环系统5,与锅炉主体分开,即水冷挡板31和对流管束4拥有独立的联箱、汽包和循环泵。
为了进一步增强辐射部1的换热能力,在辐射部1的顶棚上安装多个冷风喷头6,连续向高温烟气流中喷入冷风,因此,集中流动的高温烟气在进入辐射部1后,首先将受到冷风喷头6喷出的冷风的冷却,然后再遇到水冷挡板31和对流管束4,因此,有效地增强辐射部1的换热能力。
进一步地,由辐射部1顶棚倾斜向下安装的冷风喷头6向烟气流中连续喷入的冷风是常温常氧的空气,在给高温烟气降温的同时,所携带的氧还会与高温烟气中氧化物烟尘及烟气中的SO2发生反应,生成结构松散的便于清除的硫酸盐。然而过多的氧会使烟气中产生废酸,所以喷入的空气的量要进行控制,依据烟气中的含尘量,一般控制在空气流量为高温烟气流量的3%~10%(体积比)。
高温烟气中携带的烟尘在与水冷挡板31和对流管束4接触时已经固化,或含有结构松散的硫酸盐,不易在炉管上粘结形成大块,少量松散的烟尘通过振打装置就可清除,因此,本发明还包括设置在水冷挡板31和对流管束4在辐射部1以外的部分的清灰装置7,该清灰装置7可以保持炉管表面的洁净,亦保证了炉管的换热效率。
综上所述,本发明提供的余热锅炉具有以下优点,首先,可以通过调整水冷挡板31来变换有效地换热面积,从而增大了该余热锅炉对烟气量的处理范围,经实践,烟气量可以在设计值的35%~120%间运行;其次,建立了多种换热方式,换热效率高;再次,烟尘在辐射部1的沉降率大,烟尘品质好,易于清除。
以上对本发明所提供的一种余热锅炉进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种余热锅炉,包括辐射部(1)和对流部(2),其特征在于,所述辐射部(1)内安装有垂直于气流方向且数量、间距及高度可根据烟气量的大小进行调节的挡板(3)。
2.根据权利要求1所述的余热锅炉,其特征在于,所述水冷挡板(3)吊挂于所述余热锅炉的辐射部(1)以外的结构。
3.根据权利要求2所述的余热锅炉,其特征在于,所述挡板(3)为由形成回路的水冷管组成的水冷挡板(31)。
4.根据权利要求3所述的余热锅炉,其特征在于,所述水冷挡板(31)的表面为光滑的平板型板面。
5.根据权利要求4所述的余热锅炉,其特征在于,所述水冷挡板(31)设置在辐射部(1)中烟气温度低于1000℃的区域内。
6.根据权利要求5所述的余热锅炉,其特征在于,所述水冷挡板(31)后且烟气温度低于960℃的区域内设置有对流管束(4)。
7.根据权利要求6所述的余热锅炉,其特征在于,所述对流管束(4)吊挂于所述余热锅炉的辐射部(1)以外的结构。
8.根据权利要求7所述的余热锅炉,其特征在于,所述水冷挡板和所述对流管束(4)具有单独的汽、水分离及循环系统(5)。
9.根据权利要求8所述的余热锅炉,其特征在于,还包括清灰装置(7),所述清灰装置(7)设置在所述挡板(3)和对流管束(4)在辐射部(1)以外的部分。
10.根据权利要求3-9任一项所述的余热锅炉,其特征在于,在所述水冷挡板(3)前的辐射部(1)的顶部设置有冷风喷头(6)。
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