CN102721287A

CN102721287A - 带机械刷清灰装置的单压矿热炉余热锅炉

Info

Publication number: CN102721287A
Application number: CN2012101922553A
Authority: CN
Inventors: 唐金泉; 金万金; 孙明朗; 丁伟玲
Original assignee: DALIAN EAST NEW ENERGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: DALIAN EAST NEW ENERGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2012-06-12
Publication date: 2012-10-10

Abstract

一种带机械刷清灰装置的单压矿热炉余热锅炉，其主要是：支架上设有锅筒，支架内设有对流竖井，其一端设有烟气入口，另一端设有烟气出口。对流竖井内由烟气入口至烟气出口依次设有固定在通风梁上的过热器、蒸发器和省煤器；在上述矿热炉余热锅炉装置中各受热面上设机械刷清灰装置，上述的外部传动装置与内部清灰装置相连，该内部清灰装置有一个框架式刷子固定装置，在该固定装置上设有上下两端分别固定在框架上的钢丝刷，刷子固定装置底部设有两组滚轮，每组滚轮各置于一根导轨上，两根导轨的两端与锅炉通风梁和内护板相连。本发明投资少、改造方便、清灰彻底、传热效率高。

Description

带机械刷清灰装置的单压矿热炉余热锅炉

技术领域

本发明涉及一种余热锅炉，特别是对矿热炉烟气的余热吸收及有效清除换热面积灰的余热锅炉。

背景技术

矿热炉在工业炉窑体系中占有非常重要的地位，据中国铁合金工业协会相关统计数据，我国是世界第一铁合金生产大国，2010年全国铁合金产量2435.5万吨，同比增长10.23％，占世界铁合金总产量的50％以上。我国铁合金行业90％左右产品采用矿热炉电热法生产，能源消耗比较高，是国家节能减排的重点行业。矿热炉的用电量占全国发电量的2 % ，电力消耗备受关注余热发电技术是一项国家积极鼓励大力推广的节能技术，不仅节约能源，更有利于环境保护。因此，促使该领域改造和新建项目的余热回收装置将迎来大发展的有利时机。

矿热炉一般分3种炉型，第一种是全封闭型，第二种是矮烟罩半封闭型，第三种是高烟罩敞口型。目前，我国绝大多数大中型矿热炉采用矮烟罩半封闭型，仅少数5 000 kVA以下小矿热炉没有进行技术改造，仍采用高烟罩敞口型；锰硅合金、高碳锰铁、高碳铬铁、工业硅等大中型矿热炉有部分采用全封闭型，这是铁合金矿热炉炉型发展方向。

半密闭炉由于其含有的可燃气体微乎其微，温度高达400 ℃以上，而且从炉门处混入的空气较多，烟气量较大。适合采用余热锅炉换热发电，热效率能达到26％~28%左右，但难点在于烟气的粉尘中含有大量的SiO2，粉尘粒度均小于5微米，小于2微米以下的占77%。这些粉尘的粘性很大，非常容易粘附在烟囱、烟道、金属管表面，导致换热面的换热效率急剧降低。目前余热锅炉受热面的清灰装置，主要有振打清灰、钢珠清灰、蒸汽（空气）吹灰、激波清灰等（此外还有一种利用细砂进行清灰的方式，由于对受热面磨损较重，很少采用）。但是，这些清灰方式经实际验证都不适用。

中国国家知识产权局在2010年1月13日公开了一项名为“一种硅铁矿热炉低温烟气余热发电锅炉”公开号为CN201382702Y，其内容为:该装置由锅炉本体、烟气进口、过热器、蒸发区、软水加热器、水预热器、强制循环泵、机械振打装置、蛇形管束、烟气出口组成。其中锅炉本体为横向冲刷水平通道结构，锅炉本体的两侧分别设置烟气进口、烟气出口，锅炉本体上自烟气进口向烟气出口依次设置过热器、蒸发区、软水加热器和水预热器；锅炉本体下端底部设置强制循环泵，蒸发区的水循环利用强制循环泵进行强制循环；锅炉本体的受热面采用小直径垂直悬吊布置的厚壁蛇形管束，错排方式布置；锅炉受热面上设置进行清灰的机械振打装置。

该余热锅炉存在的不足之处在于：受热面采用错排方式布置，易积灰，并且采用机械振打装置进行清灰，对于矿热炉这种纳米级、胶结性能好、静电吸附和微粒间吸附能力强、不宜沉降的灰尘清灰效果差，当烟气中所携带的灰尘沉积在换热管上时，振打清灰不能将其清除，轻者导致换热效果降低，严重时将烟气通道完全堵塞，致使锅炉被迫停运。

中国国家知识产权局公布的“钢珠除尘式矿热炉余热锅炉”公开号为101701775A 。该发明是采用炉顶布置有一钢珠播撒装置，在炉底灰斗下方设置钢珠分离收集装置进行清灰。该发明的不足之处在于：此装置的钢珠播撒不均易引起受热面上的积灰分布不均，影响换热器的传热效率，甚至可能发生积灰在局部结成大块使受热面失效的情况，形成安全隐患。另外，钢珠在清灰系统中循环、临时贮存时极易生锈、抱团结块，特别在烟气中含有H₂O、SO₂等气体、复杂成分的灰分的情况。钢珠一旦结块就很难消除，会堵塞钢珠播撒喷口、钢珠导管、检修难度大。

发明内容

本发明目的在于提供一种投资少、改造方便、清灰彻底、余热利用效率高的带机械刷清灰装置的单压矿热炉余热锅炉。

本发明主要包括有支架、对流竖井及锅筒。其中，支架是由立柱和横梁构成的框架。在该支架上设有锅筒，支架内设有对流竖井，对流竖井由壳体、烟气入口、烟气出口和换热面构成；其中，对流竖井的壳体为炉墙，即内外两层护板中间设保温材料，如硅酸钙板、硅酸铝纤维毡或岩棉等，内护板朝向炉腔内的一侧设有耐火混凝土。对流竖井壳体一端连接烟气入口，壳体另一端连接烟气出口。对流竖井内由烟气入口至烟气出口依次设有固定在横梁上的过热器、蒸发器和省煤器。该过热器、蒸发器和省煤器都是由进、出口集箱和受热管束组成，受热管束的一端与进口集箱相连，另一端与出口集箱相连，进、出口集箱均设在对流竖井壳体外的横梁上。其中，省煤器的进口集箱与给水管路相连，省煤器的出口集箱通过管路与锅筒相连；锅筒通过下降管与蒸发器的入口集箱相连，蒸发器的出口集箱通过上升管与锅筒相连，构成循环回路；锅筒通过管路还与过热器的入口集箱相连，过热器的出口集箱通过管路送出，用于推动汽轮机发电或生产使用。

在上述矿热炉余热锅炉装置中各受热面上设机械刷清灰装置，所述的机械刷清灰装置包括外部传动装置和内部清灰装置。所述的外部传动装置其结构形式有很多种，如丝杠传动、链条传动、卷扬机传动、齿轮齿条传动或液压传动等。上述的外部传动装置与内部清灰装置相连，带动内部清灰装置进行往复运动，该内部清灰装置有一个框架式刷子固定装置，在该固定装置上设有上下两端分别固定在框架上的钢丝刷，并且这些钢丝刷均与锅炉每两组换热管排之间的位置对应，最好钢丝刷刷毛部分与换热管排表面间采用过渡配合，一排钢丝刷的数量为所述一排换热管数量的N+1个。刷子固定装置底部设有两组滚轮，每组滚轮各置于一根导轨上，两根导轨的两端与锅炉通风梁和内护板相连。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

清灰装置的排刷刷毛直接接触受热管束进行清灰，在清灰装置动力机构作用下刷毛做定向往复运动：

a、对锅炉内密集对流管束的清灰效果非常理想，刷子与管壁直接接触，将灰尘刷掉，使矿热炉余热锅炉的传热系数提高10%左右。

b、提高了矿热炉余热锅炉的产汽量，降低了矿热炉余热锅炉废气排放温度。

c、实现了外部传动装置与内部清灰装置分离联动的方式，避免了设置过多密封件的问题，操作简单、提高了清灰效果、节约了运行成本。

附图说明

图1为本发明“I”型矿热炉余热锅炉主视示意简图。

图2为本发明“U”型矿热炉余热锅炉主视示意简图。

图3为本发明“n”型矿热炉余热锅炉主视示意简图。

图4为本发明机械刷清灰装置主视示意简图。

图5为本发明丝杠传动机械刷清灰装置主视示意简图。

图6为本发明卷扬机传动机械刷清灰装置主视示意简图。

图7为本发明卷扬机传动机械刷清灰装置俯视示意简图。

图8为本发明链条传动机械刷清灰装置主视示意简图。

图9为本发明链条传动机械刷清灰装置俯视示意简图。

图10为本发明齿轮齿条传动机械刷清灰装置主视示意简图。

图11为本发明齿轮齿条传动机械刷清灰装置俯视示意简图。

图12为本发明液压传动机械刷清灰装置主视示意简图。

图13为本发明液压传动机械刷清灰装置俯视示意简图。

图例说明：

1支架，2对流竖井，3锅筒，4烟气入口，5烟气出口， 6过热器，7蒸发器，8省煤器，9外部传动装置，10机械刷清灰装置，11过热器出口集箱，12过热器入口集箱，13蒸发器出口集箱，14蒸发器入口集箱，15省煤器出口集箱，16省煤器入口集箱，17下降管，18上升管，19 刷子固定装置，20钢刷，21导轨，22轮子，23电机，24减速器，25链轮传动装置，26丝杠，27轴承，28支架，29导向轴，30滑块，31传动杆，32万向连接座，33往复电机，34减速机，35卷扬机, 36钢丝绳，37主动链轮，38从动链轮，39链条，40齿轮，41齿条，42液压缸，43液压杆，44连杆。

具体实施方式

在图1所示的一种带机械刷清灰装置的单压“I”型矿热炉余热锅炉主视示意简图中，支架1是由立柱和横梁构成的框架，在该支架上设有锅筒3，支架内设有对流竖井2，对流竖井的壳体为炉墙，即内外两护板中间设岩棉保温材料，内护板朝向井腔内的一侧设有耐火混凝土。对流竖井壳体一端连接烟气入口4，壳体另一端连接烟气出口5。对流竖井内由烟气入口至烟气出口依次设有固定在通风梁上的过热器6、蒸发器7和省煤器8。该过热器、蒸发器和省煤器都是由进、出口集箱和受热管束组成，受热管束的一端与进口集箱相连，另一端与出口集箱相连，并且进、出口集箱均设在对流竖井壳体外的横梁上。其中，省煤器的进口集箱16与给水管路相连，省煤器的出口集箱15通过管路与锅筒相连；锅筒通过下降管17与蒸发器的入口集箱14相连，蒸发器的出口集箱13通过上升管18与锅筒相连，构成循环回路；锅筒通过管路还与过热器的入口集箱12相连，过热器的出口集箱11通过管路送出，用于生产或推动汽轮机发电。在上述矿热炉余热锅炉装置中各受热面上设机械刷清灰装置，所述的机械刷清灰装置包括外部传动装置9和内部清灰装置10。

在图2所示的一种带机械刷清灰装置的单压“U”型矿热炉余热锅炉主视示意简图中，支架是由立柱和横梁构成的框架，在该支架上设有锅筒，支架内设有对流竖井，对流竖井的壳体为炉墙，即内外两护板中间设硅酸钙板保温材料，内护板朝向井腔内的一侧设有耐火混凝土。对流竖井壳体一端连接烟气入口，壳体另一端连接烟气出口。对流竖井内由烟气入口至烟气出口依次设有固定在通风梁上的过热器、蒸发器和省煤器。该过热器、蒸发器和省煤器都是由进、出口集箱和受热管束组成，受热管束的一端与进口集箱相连，另一端与出口集箱相连，并且进、出口集箱均设在对流竖井壳体外的横梁上。其中，省煤器的进口集箱与给水管路相连，省煤器的出口集箱通过管路与锅筒相连；锅筒通过下降管与蒸发器的入口集箱相连，蒸发器的出口集箱通过上升管与锅筒相连，构成循环回路；锅筒通过管路还与过热器的入口集箱相连，过热器的出口集箱通过管路送出，用于生产或推动汽轮机发电。在上述矿热炉余热锅炉装置中各受热面上设机械刷清灰装置，所述的机械刷清灰装置包括外部传动装置和内部清灰装置。

在图3所示的一种带机械刷清灰装置的单压“n”型矿热炉余热锅炉主视示意简图中，支架是由立柱和横梁构成的框架，在该支架上设有锅筒，支架内设有对流竖井，对流竖井的壳体为炉墙，即内外两护板中间设硅酸铝纤维毡保温材料，内护板朝向井腔内的一侧设有耐火混凝土。对流竖井壳体一端连接烟气入口，壳体另一端连接烟气出口。对流竖井内由烟气入口至烟气出口依次设有固定在通风梁上的过热器、蒸发器和省煤器。该过热器、蒸发器和省煤器都是由进、出口集箱和受热管束组成，受热管束的一端与进口集箱相连，另一端与出口集箱相连，并且进、出口集箱均设在对流竖井壳体外的横梁上。其中，省煤器的进口集箱与给水管路相连，省煤器的出口集箱通过管路与锅筒相连；锅筒通过下降管与蒸发器的入口集箱相连，蒸发器的出口集箱通过上升管与锅筒相连，构成循环回路；锅筒通过管路还与过热器的入口集箱相连，过热器的出口集箱通过管路送出，用于生产或推动汽轮机发电。在上述矿热炉余热锅炉装置中各受热面上设机械刷清灰装置，所述的机械刷清灰装置包括外部传动装置和内部清灰装置。

在图4所示的本发明机械清灰装置主视示意简图中，外部传动装置9与内部清灰装置10相连，该内部清灰装置有一个框架式刷子固定装置19，在该固定装置上设有两端分别固定在框架上的钢丝刷20，并且这些钢丝刷均与锅炉每两组换热管排之间的位置对应，钢丝刷刷毛部分与换热管排表面间采用过渡配合，一排钢丝刷的数量为所述一排换热管数量的N+1个。刷子固定装置底部设有两组滚轮22，每组滚轮各置于一根导轨21上，两根导轨的两端与锅炉通风梁和内护板相连。

在图5所示的本发明丝杠传动机械刷清灰装置主视示意简图中，电机23与减速机24相连，该减速机与链传动装置25一端相连，该链轮传动装置另一端与丝杠26的一端相连，该丝杠的两端分别设有轴承27，该轴承分别设在两个轴承支架28上。上述两轴承支架分别设有两对通孔，其对应的另一对通孔内设有与丝杠平行的导向轴29，在上述丝杠和导向轴上设有与其对应的滑块30，该滑块和与丝杠平行的传动杆31的一端相连。上述传动杆穿过距传动机构较远一个轴承支架上所设的另一通孔，端部通过万向连接座32与机械刷清灰装置10相连。

在图6和图7所示的本发明卷扬机传动机械刷清灰装置示意简图中，内部清灰装置10外面一侧设有往复电机33及与其相连的减速机34，该减速机与卷扬机35通过联轴器相连，该卷扬机的绕线辊设在内部清灰装置外面另一侧，该卷扬机上的钢丝绳36与刷子固定装置19底部相连。

在图8和图9所示的本发明链条传动机械刷清灰装置示意简图中，内部清灰装置10外面一侧设有往复电机33及与其相连的减速机34，该减速机输出端为主动链轮37，与其配合的从动链轮38设在内部清灰装置外面另一侧，与两链轮匹配的链条39，它们的两端分别与刷子固定装置19底部两端相连。

在图10和图11所示的本发明齿轮齿条传动机械刷清灰装置示意简图中，内部清灰装置10外面一侧设有往复电机33及与其相连的减速机34，该减速机输出端为齿轮40，与其配合的齿条41一端与刷子固定装置19底部相连。

在图12和图13所示的本发明液压传动机械刷清灰装置示意简图中，内部清灰装置10外面一侧设有水平设置的液压缸42，其液压杆43端部通过连杆44与刷子固定装置19底部相连。

Claims

1.一种带机械刷清灰装置的单压矿热炉余热锅炉，其特征在于：支架上设有锅筒，支架内设有对流竖井，对流竖井的壳体一端连接烟气入口，壳体的另一端连接烟气出口，对流竖井内由烟气入口至烟气出口依次设有固定在横梁上的过热器、蒸发器和省煤器，该过热器、蒸发器和省煤器都是由进、出口集箱和受热管束组成，受热管束的一端与进口集箱相连，另一端与出口集箱相连，并且进、出口集箱均设在对流竖井壳体外的横梁上；在上述矿热炉余热锅炉装置中各受热面上设机械刷清灰装置，所述的机械刷清灰装置包括外部传动装置和内部清灰装置，上述的外部传动装置与内部清灰装置相连，该内部清灰装置有一个框架式刷子固定装置，在该固定装置上设有上下两端分别固定在框架上的钢丝刷，并且这些钢丝刷均与锅炉每两组换热管排之间的位置对应，刷子固定装置底部设有两组滚轮，每组滚轮各置于一根导轨上，两根导轨的两端与锅炉通风梁和内护板相连。

2.根据权利要求1所述的带机械刷清灰装置的矿热炉余热锅炉，其特征在于：省煤器的进口集箱与给水管路相连，省煤器的出口集箱通过管路与锅筒相连；锅筒通过下降管与蒸发器的入口集箱相连，蒸发器的出口集箱通过上升管与锅筒相连，构成循环回路；锅筒通过管路还与过热器的入口集箱相连，过热器的出口集箱通过管路送出。

3.根据权利要求1或2所述的带机械刷清灰装置的矿热炉余热锅炉，其特征在于：钢丝刷刷毛部分与换热管排表面间采用过渡配合。

4.根据权利要求3所述的带机械刷清灰装置的矿热炉余热锅炉，其特征在于：一排钢丝刷的数量为所述一排换热管数量的N+1个。