CN103063048A - 一种适用于炼钢电炉的卧式汽化冷却烟道 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于炼钢电炉的卧式汽化冷却烟道，其特征在于，包括分成多段的汽化冷却烟道本体、给水分配集箱、下集箱、上集箱、汽包以及强制循环泵，汽包通过过滤器连接强制循环泵，强制循环泵连接给水分配集箱，给水分配集箱由调节阀门和流量计连接各段烟道的下集箱，下集箱通过节流孔板连接烟道的各个膜式水冷壁，膜式水冷壁产生的汽水混合物汇集到上集箱流回汽。采用本发明可取代目前普遍使用的水冷烟道，回收炼钢电炉烟气余热产生蒸汽，供发电或供热使用。相比目前技术能够更高效的利用回收的余热，更加的环保和高效。

Description

一种适用于炼钢电炉的卧式汽化冷却烟道
技术领域
本发明涉及炼钢设备领域，尤其涉及的是一种适用于炼钢电炉烟气余热回收利用的卧式强制循环汽化冷却烟道。
背景技术
电炉炼钢具有大量波动的一次高温烟气，最高温度超过1000℃，根据工艺布置，高温烟气先通过水冷烟道进入电炉附近的沉降室进行灰尘一次沉降，沉降室出来的高温烟气最高超过800℃，高温烟气通过水冷烟道引到厂房外，降温到450℃以下进入机力风冷机冷却到合适温度进行除尘。水冷烟道长度一般都在50~100米，冷却水通过冷却塔冷却循环使用，这种方式使大量的烟气余热被白白浪费，并消耗大量的冷却水和电能进行烟气冷却。
由于设备特点和工艺布置不同，应用广泛的转炉汽化冷却烟道无法应用到电炉设备中，转炉汽化冷却烟道为立式布置，而转炉的最高烟气温度达到1500℃以上，汽化冷却烟道的水动力循环普遍采用自然循环。电炉根据自身设备特点和厂房布置要求，无法采用立式自然循环，所以电炉烟气的冷却普遍采用水冷烟道冷却，一些余热回收也仅利用水冷烟道后的低温烟气，或利用热管换热器回收部分余热，大量的余热未能得到充分利用。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于炼钢电炉的卧式汽化冷却烟道，旨在解决现有的炼钢电炉设备无法有效利用烟气余热的问题。
本发明的技术方案如下：
一种适用于炼钢电炉的卧式汽化冷却烟道，其中，包括分成多段的汽化冷却烟道本体、给水分配集箱、下集箱、上集箱、汽包以及强制循环泵，汽包通过过滤器连接强制循环泵，强制循环泵连接给水分配集箱，给水分配集箱由调节阀门和流量计连接各段烟道的下集箱，下集箱通过节流孔板连接烟道的各个膜式水冷壁，膜式水冷壁产生的汽水混合物汇集到上集箱流回汽包。
所述的适用于炼钢电炉的卧式汽化冷却烟道，其中，汽化冷气烟道汽包体积为比相同蒸发量余热锅炉大，为相同蒸发量余热锅炉的3.5-4.5倍，并且汽包的安装高度要确保强制循环泵的汽蚀余量。
所述的适用于炼钢电炉的卧式汽化冷却烟道，其中，汽化冷却烟道每段长度为2~12m。
所述的适用于炼钢电炉的卧式汽化冷却烟道，其中，每段烟道设计成框架方形结构，框架与支架连接用于烟道安装固定，同时用于烟道换热面的固定，烟道换热面设计成膜式水冷壁结构，每段烟道由4组膜式水冷壁组成，膜式水冷壁横向长度长达4米，通过弹簧悬吊和拉紧方式固定安装在烟道框架上。
所述的适用于炼钢电炉的卧式汽化冷却烟道，其中，每段烟道相对框架可自由膨胀，每组膜式水冷壁之间用柔性钢板连接，膜式水冷壁横向膨胀由柔性钢板吸收。
所述的适用于炼钢电炉的卧式汽化冷却烟道，其中，每段烟道通过下集箱均匀地给4组膜式水冷壁供水。
本发明的有益效果：本发明通过将汽化冷却烟道设置成卧式，再将烟道分成多段，汽化冷却烟道设计成强制循环，在汽水循环回路中增设强制循环泵，保证换热面循环倍率的要求和管内有充足的水流量。其卧式结构适合目前炼钢电炉的设备和厂房的布置特点，取代目前普遍使用的水冷烟道，回收余热产生蒸汽，供发电或供热使用。相比目前技术能够更高效的利用回收的余热，更加的环保和高效。
附图说明
图1为卧式汽化冷却烟道系统流程简图。
图2为第五烟道的正视图。
图3为第五烟道的A-A截面图。
图4为第五烟道的B局部放大图。
图5为第五烟道的C局部放大图。
图中：电炉沉降室01、第一烟道02、第二烟道03、第三烟道04、第四烟道05、第五烟道06、烟道膨胀节07、汽包08、过滤器09、强制循环泵10、给水分配集箱11、调节阀门12、流量计13、下集箱14、上集箱15、烟道框架16、弹簧悬挂(支撑)装置17、膜式水冷壁18、调节螺母19、弹簧20、拉杆21、耳板22、转动轴销23、柔性钢板24、换热管25、肋板26。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
卧式汽化冷却烟道系统流程简图如图1所示，炼钢电炉用卧式汽化冷却烟道分成若干段独立烟道，第一烟道02、第二烟道03、第三烟道04、第四烟道05、第五烟道06，具体由现场布置决定，第一烟道02连接炼钢电炉沉降室01，电炉烟气由电炉沉降室01依次通过汽化冷却烟道，加热烟道膜式水冷壁18中的水后降温，降温后的烟气再通入厂房外布置的余热锅炉进一步回收余热或直接引入机力风冷机冷却，汽化冷却烟道之间的膨胀由膨胀节07吸收。
所述汽化冷却烟道汽水系统包括汽包08、过滤器09、强制循环泵10、给水分配集箱11、调节阀门12、流量计13、下集箱14、膜式水冷壁18和上集箱15，系统给水直接补充到汽包08，经过过滤器09由强制循环泵10形成汽水循环流程，循环水经强制循环泵10加压后，通过给水分配集箱11由调节阀门12和流量计13按要求分配给各段烟道的下集箱14，下集箱14通过节流孔板将给水均匀分配烟道各膜式水冷壁18，膜式水冷壁18产生的汽水混合物汇集到上集箱15流回汽包08，汽水混合物在汽包08过汽水分离，输出蒸汽供生产或发电使用，饱和水通过强制循环泵10继续在系统中循环使用。
烟道具体结构如图2~图5所示，每段烟道主要由烟道框架16、弹簧悬挂(支撑)装置17和膜式水冷壁18组成。烟道框架16由槽钢组合而成，具有足够强度，烟道由四组膜式水冷壁18组成方形水平烟道壁面，水冷壁由蛇形换热管25和肋板26构成。膜式水冷壁18通过弹簧悬挂(支撑)装置17固定在烟道框架16上，弹簧悬挂(支撑)装置17由调节螺母19、弹簧20、拉杆21、耳板22和转动轴销23组成，耳板22固定在膜式水冷壁18上，弹簧20的预紧力和预紧长度可以通过调节螺母19调节，拉杆21可以相对转动轴销23转动，耳板22连接点烟道框架16之间可以有相对位移，即框架结构允许膜式水冷壁18在设计范围内纵向及横向膨胀。横向膜式水冷壁18和竖向膜式水冷壁18之间用柔性钢板24连接，密封的同时吸收水冷壁的横向膨胀。
本发明的卧式汽化冷却烟道包括分成多段的汽化冷却烟道本体、给水分配集箱、下集箱、上集箱、汽包以及强制循环泵。由于烟道的主要是卧式布置，汽化冷却烟道设计成强制循环，在汽水循环回路中增设强制循环泵，保证换热面循环倍率的要求和管内有充足的水流量。
所述汽化冷气烟道的汽包体积为比相同蒸发量余热锅炉大，约为相同蒸发量余热锅炉的3.5-4.5倍，一般是4倍，保证汽包能够适应烟气温度的变化引起的水位剧烈波动，并且要求汽包有足够的安装高度，确保强制循环泵的汽蚀余量。
汽化冷却烟道的若干段组成，每段长度为2~12m，烟道给水系统安装给水分配集箱，集箱后给每段烟道的给水管道上安装有阀门和流量计，可以根据要求和需要调节每一节烟道的给水流量。每段烟道都设计成框架方形结构，框架与支架连接用于烟道安装固定，同时用于烟道换热面的固定。烟道换热面设计成膜式水冷壁结构，既有利于换热管的布置，又节省钢材，每段烟道由4组膜式水冷壁组成，膜式水冷壁横向长度可以长达4米，通过弹簧悬吊和拉紧方式固定安装在烟道框架上，利用弹簧可以消除水冷壁受热变形影响，同时通过弹簧预紧力可以抵消烟道运行时烟道内负压产生的吸力。每段烟道设计成可以相对框架自由膨胀，水冷壁的纵向膨胀应力通过烟道之间的膨胀节吸收，不会直接传递到烟道支架，每组膜式壁之间用柔性钢板连接，膜式壁横向膨胀由柔性钢板吸收。
所述的下集箱分配水管安装节流孔板，使每段烟道能够通过下集箱均匀地给4组膜式水冷壁供水，避免造成某组膜式水冷壁由于汽水阻力过大而水流量减少，最终造成干烧变形或爆管。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种适用于炼钢电炉的卧式汽化冷却烟道，其特征在于，包括分成多段的汽化冷却烟道本体、给水分配集箱、下集箱、上集箱、汽包以及强制循环泵，汽包通过过滤器连接强制循环泵，强制循环泵连接给水分配集箱，给水分配集箱由调节阀门和流量计连接各段烟道的下集箱，下集箱通过节流孔板连接烟道的各个膜式水冷壁，膜式水冷壁产生的汽水混合物汇集到上集箱流回汽包。
2.根据权利要求1所述的适用于炼钢电炉的卧式汽化冷却烟道，其特征在于，汽化冷气烟道汽包体积为比相同蒸发量余热锅炉大，为相同蒸发量余热锅炉的3.5-4.5倍，并且汽包的安装高度要确保强制循环泵的汽蚀余量。
3.根据权利要求2所述的适用于炼钢电炉的卧式汽化冷却烟道，其特征在于，汽化冷却烟道每段长度为2~12m。
4.根据权利要求3所述的适用于炼钢电炉的卧式汽化冷却烟道，其特征在于，每段烟道设计成框架方形结构，框架与支架连接用于烟道安装固定，同时用于烟道换热面的固定，烟道换热面设计有膜式水冷壁结构，每段烟道由4组膜式水冷壁组成，膜式水冷壁横向长度长达4米，通过弹簧悬吊和拉紧方式固定安装在烟道框架上。
5.根据权利要求4所述的适用于炼钢电炉的卧式汽化冷却烟道，其特征在于，每段烟道相对框架可自由膨胀，每组膜式水冷壁之间用柔性钢板连接，膜式水冷壁横向膨胀由柔性钢板吸收。
6.根据权利要求5所述的适用于炼钢电炉的卧式汽化冷却烟道，其特征在于，每段烟道通过下集箱均匀地给4组膜式水冷壁供水。
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