CN102410521B - 一种余热锅炉 - Google Patents

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

一种余热锅炉

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，所述挡板前的辐射部的顶部设置有冷风喷头。

优选地，上述余热锅炉中，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，上述余热锅炉中，所述挡板为由形成回路的水冷管组成的水冷挡板。

优选地，上述余热锅炉中，所述挡板的表面为光滑的平板型板面。

优选地，上述余热锅炉中，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，上述余热锅炉中，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，上述余热锅炉中，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，上述余热锅炉中，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，上述余热锅炉中，还包括清灰装置，所述清灰装置设置在所述水冷挡板和对流管束在辐射部以外的部分。

相对于现有技术，本发明的技术效果是：

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 (8)

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)，所述挡板(3)为由形成回路的水冷管组成的水冷挡板(31)，在所述辐射部上部设置联箱，并在所述联箱上依不同的高度安装阀门短接，与所述水冷挡板回路水管连接，在所述挡板(3)前的辐射部(1)的顶部设置有冷风喷头(6)。

2.根据权利要求1所述的余热锅炉，其特征在于，所述挡板(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1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。

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)设置在辐射部(1)中烟气温度低于1000℃的区域内。

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)后且烟气温度低于960℃的区域内设置有对流管束(4)。

6.根据权利要求5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。

7.根据权利要求6所述的余热锅炉，其特征在于，所述水冷挡板(31)和所述对流管束(4)具有单独的汽、水分离及循环系统(5)。

8.根据权利要求7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)设置在所述水冷挡板(31)和对流管束(4)在辐射部(1)以外的部分。