CN103047871B - 一种铁合金矿热炉余热回收综合利用系统 - Google Patents

一种铁合金矿热炉余热回收综合利用系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铁合金矿热炉余热回收综合利用系统，包括设置在电炉的底部、四周和上部的辐射热吸收单元，设置在电极侧壁上的电极冷却水热回收装置，汽化冷却烟道，其中，辐射热吸收单元和电极冷却水热回收装置均包括用于吸热的水冷夹套，汽化冷却烟道通过内保温烟道与余热锅炉相连通。本发明综合利用矿热炉冶炼过程中各处产生的余热资源，如炉膛内部的液态金属或炉渣产生的辐射热由炉底冷却水、炉墙冷却水、炉盖冷却水热回收装置来回收；如铜电极通电流产生的热量由电极冷却水热回收装置来回收；如冶炼产生的高温尾气余热由汽化冷却烟道及余热锅炉来回收。最大程度的节约二次能源，而且减少了热排放对生产环境造成的热污染。

Description

一种铁合金矿热炉余热回收综合利用系统
技术领域
本发明涉及一种铁合金矿热炉余热回收综合利用系统。
背景技术
铁合金的生产方法按照使用的设备分类有高炉法、矿热炉法、炉外法、真空电阻炉法和氧气转炉法等。其中，矿热炉法是铁合金生产的主要方法，目前铁合金产量中约70%是用此法生产的。矿热炉法是用炭作还原剂生产铁合金，所用电炉常用矿石还原炉（简称矿热炉）。冶炼过程中热量的来源为电能，用炭作还原剂。
在铁合金矿热炉冶炼过程中伴随有大量的CO气体产生。在半封闭炉内，这些CO气体中的少部分在上升穿过炉料过程中与原料中的氧化物发生反应，把高价氧化物还原为低价氧化物，自身被氧化为CO2；大部分则在炉口直接燃烧转变为CO2气体。铁合金牌号不同，产生的CO气体量有所差别。以锰硅铁合金为例，每吨产品产生的CO气体量大约为750m3。这些CO直接燃烧放出大约937万千焦的热量，折合电能2600千瓦时，相当于冶炼电耗65%左右。
在传统工艺中，一是炉膛四周有大量的热辐射被散掉，二是上述的CO燃烧产生的热量被矿热炉烟气带走，形成高温烟气，一般是通过一个空冷器降温后，再通过除尘器除尘达到排放标准，最后排放到大气中。这种传统工艺，不仅浪费了大量宝贵的余热资源，而且炉膛四周和空冷附近区域还形成了热污染影响工人正常生产。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种节约二次能源，减少热排放对生产环境造成的热污染的铁合金矿热炉余热回收综合利用系统。
为实现上述目的，本发明一种铁合金矿热炉余热回收综合利用系统，包括设置在电炉的底部、四周和上部的辐射热吸收单元，设置在电极侧壁上的电极冷却水热回收装置，汽化冷却烟道，其中，辐射热吸收单元和电极冷却水热回收装置均包括用于吸热的水冷夹套，汽化冷却烟道通过内保温烟道与余热锅炉相连通。
进一步，所述辐射热吸收单元包括炉底冷却水热回收装置、炉墙冷却水热回收装置和炉盖冷却水热回收装置。
进一步，所述汽化冷却烟道由水冷和蒸发换热管束组成膜式水冷壁围成。
进一步，所述余热锅炉包括过热器，所述余热锅炉产生蒸汽供生产用。
进一步，所述余热锅炉利用所述炉底冷却水热回收装置、炉墙冷却水热回收装置和炉盖冷却水热回收装置及电极冷却水热回收装置作为省煤器，利用所述汽化冷却烟道作为蒸发器，并由所述过热器产生过热蒸汽。
进一步，所述余热锅炉的出口上依次连通有除尘器、除尘风机和烟囱。
本发明专利的优点在于：综合利用矿热炉冶炼过程中各处产生的余热资源，如炉膛内部的液态金属或炉渣产生的辐射热由炉底冷却水、炉墙冷却水、炉盖冷却水热回收装置来回收；如铜电极通电流产生的热量由电极冷却水热回收装置来回收；如冶炼产生的高温尾气余热由汽化冷却烟道及余热锅炉来回收。最大程度的节约二次能源，而且减少了热排放对生产环境造成的热污染。
附图说明
图1为本发明的一种供应热水和蒸汽的系统工艺流程图；
图2 为本发明的一种供应过热蒸汽的系统工艺流程图。
具体实施方式
下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。
为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。
本发明铁合金矿热炉余热回收综合利用系统，包括炉底冷却水、炉墙冷却水、炉盖冷却水及电极冷却水热回收系统，汽化冷却烟道，烟气余热锅炉共三个分部系统组成。该系统具体包括汽化冷却烟道7，设置在电炉1的底部、四周和上部的炉底冷却水热回收装置4、炉墙冷却水热回收装置2和炉盖冷却水热回收装置3，设置在电极5侧壁上的电极冷却水热回收装置6，其中，辐射热吸收单元和电极冷却水热回收装置6均包括用于吸热的水冷夹套，汽化冷却烟道7通过内保温烟道8与余热锅炉9相连通。
通过这些系统回收烟气余热，产生热水或热蒸汽供生产、生活或发电用，一是回收炉膛余热和烟气余热，避免二次能源的浪费，二是减少余热产生的热污染对工人生产环境造成的影响。
本发明中，新增炉底冷却水热回收装置4、炉墙冷却水热回收装置2和炉盖冷却水热回收装置3，用水冷夹套的形式对电炉炉底、炉墙和炉盖进行冷却，吸收炉膛内部液态金属或炉渣产生的辐射热；新增电极冷却水热回收装置6，用水冷夹套的形式对铜电极进行冷却，吸收电极通电过程中导线产生的热量；新增由水冷和蒸发换热管束组成膜式水冷壁围成的汽化冷却烟道7，替换掉传统工艺中的钢制光管烟道，吸收热烟气中的气体分子及烟尘的辐射热；新增烟道式余热锅炉9作为原有空冷器的旁路系统，当高温烟气通过余热锅炉时，其受热面管束吸收高温的热量。
炉底冷却水热回收装置4、炉墙冷却水热回收装置2、炉盖冷却水热回收装置3和电极冷却水热回收装置6可以产生热水供生活用，如工人洗浴；也可以作为余热锅炉的省煤器，为其提供热水。
汽化冷却烟道7可以产生蒸汽供生产用，如加热物料；也可以作为余热锅炉的蒸发器，为余热锅炉9提供饱和蒸汽。余热锅炉9可以产生蒸汽供生产用，如加热物料；也可以供给蒸汽汽轮发电机供发电用。余热锅炉9可以利用炉底冷却水热回收装置4、炉墙冷却水热回收装置2、炉盖冷却水热回收装置3和电极冷却水热回收装置6作为省煤器，利用汽化冷却烟道7作为蒸发器，自带过热器产生过热蒸汽。
实施例1
如图1所示，本实施例中的供应热水和蒸汽的铁合金矿热炉余热回收系统包括：炉底冷却水热回收装置4、炉墙冷却水热回收装置2、炉盖冷却水热回收装置3、电极冷却水热回收装置6、汽化冷却烟道7、余热锅炉9。
炉底冷却水热回收装置4、炉墙冷却水热回收装置2和炉盖冷却水热回收装置3布置在电炉1的底部、四周和上部，通入冷水，吸收铁合金冶炼过程中炉膛内部液态金属及渣产生的辐射热，冷水变成热水；
电极冷却水热回收装置6布置电极5圆周上，吸收铁合金冶炼过程中大电流通过电极5产生的热量，冷水变成热水；
冷水变成热水后，可供生产生活用，如供工人洗浴用。汽化冷却烟道7布置在电炉1的上部，通入冷水，吸收矿热炉高温尾气中的热量，冷水变成热水后继续吸收高温尾气中的热量变成蒸汽，可供生产生活用，如供食堂做饭、供预热物料。
余热锅炉9通过内保温烟道8与汽化冷却烟道7相连，继续吸收矿热炉高温尾气中热量，将冷水变成蒸汽，也供生产生活用。降温后的高温烟气依次通过除尘器10、除尘风机11和烟囱12排放到大气中。
实施例2
如图2所示，本实施例中的供应热水和蒸汽的铁合金矿热炉余热回收系统包括：炉底冷却水热回收装置4、炉墙冷却水热回收装置2、炉盖冷却水热回收装置3、电极冷却水热回收装置6、汽化冷却烟道7、余热锅炉9。
炉底冷却水热回收装置4、炉墙冷却水热回收装置2和炉盖冷却水热回收装置3布置在电炉1的底部、四周和上部，通入冷水，吸收铁合金冶炼过程中炉膛内部液态金属及渣产生的辐射热，冷水变成热水A；
电极冷却水热回收装置6布置电极5圆周上，吸收铁合金冶炼过程中大电流通过电极5产生的热量，冷水变成热水B。汽化冷却烟道7布置在电炉1的上部，通入热水A和热水B，继续吸收矿热炉高温尾气中的热量，热水变成饱和蒸汽C。余热锅炉9通过内保温烟道8与汽化冷却烟道7相连，通入饱和蒸汽C，继续吸收矿热炉高温尾气中热量，饱和蒸汽C变成过热蒸汽D，可供生产生活用，或者通入蒸汽汽轮发电机供发电用。降温后的高温烟气依次通过除尘器10、除尘风机11和烟囱12排放到大气中。

Claims (6)

1.一种铁合金矿热炉余热回收综合利用系统，其特征在于，该系统包括设置在电炉的底部、四周和上部的辐射热吸收单元，设置在电极侧壁上的电极冷却水热回收装置，汽化冷却烟道，其中，辐射热吸收单元和电极冷却水热回收装置均包括用于吸热的水冷夹套，汽化冷却烟道通过内保温烟道与余热锅炉相连通。
2.如权利要求1所述的铁合金矿热炉余热回收综合利用系统，其特征在于，所述辐射热吸收单元包括炉底冷却水热回收装置、炉墙冷却水热回收装置和炉盖冷却水热回收装置。
3.如权利要求1所述的铁合金矿热炉余热回收综合利用系统，其特征在于，所述汽化冷却烟道由水冷和蒸发换热管束组成膜式水冷壁围成。
4.如权利要求2所述的铁合金矿热炉余热回收综合利用系统，其特征在于，所述余热锅炉包括过热器，所述余热锅炉产生蒸汽供生产用。
5.如权利要求4所述的铁合金矿热炉余热回收综合利用系统，其特征在于，所述余热锅炉利用所述炉底冷却水热回收装置、炉墙冷却水热回收装置和炉盖冷却水热回收装置及电极冷却水热回收装置作为省煤器，利用所述汽化冷却烟道作为蒸发器，并由所述过热器产生过热蒸汽。
6.如权利要求1所述的铁合金矿热炉余热回收综合利用系统，其特征在于，所述余热锅炉的出口上依次连通有除尘器、除尘风机和烟囱。
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