CN104456497A - 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:炉体;烟气入口;烟气出口;设置在炉体内的水冷壁;设置在炉体内的多个进气喷嘴,其中,多个进气喷嘴具有不同的高度,以在炉体内分层燃烧;与多个进气喷嘴相连的多个进气阀;与多个进气阀相连的进气管道;设置在炉体内,且用于检测烟气温度的多个温度传感器;设置在炉体内,且用于检测炉体内氧气浓度的氧气传感器;控制器,用于根据烟气温度和氧气浓度对多个进气阀进行控制。本发明实施例的余热锅炉,通过根据烟气温度和氧气浓度对多个进气阀进行控制,从而对烟气的中有机物进行二次燃烧,实现控制二次燃烧温度与有机物爆燃,操作简单,保证余热锅炉的安全性和可靠性。

Description

余热锅炉
技术领域
[0001] 本发明涉及稀贵金属冶炼技术领域,特别涉及一种余热锅炉。
背景技术
[0002] 在稀贵金属冶炼中,冶金炉排出的烟气含有大量未燃尽的可燃物,其中,未燃尽的可燃物的主要成分为有机物,所以未燃尽的可燃物进入余热锅炉后必须完全燃烧掉,否则在烟气温度降低的过程中,未完全燃烧掉的有机物会化合成二噁英,一旦二噁英带入后续的烟气处理系统,将造成处理费用的增加和环境的污染,并且降低余热锅炉的使用寿命和作业率。
发明内容
[0003] 本申请是基于发明人对以下问题的认识和发现作出的:
[0004] 如何控制有机物在余热锅炉进行二次燃烧的速率,是避免爆燃或燃烧不完全的关键。其中,有机物爆燃会引起烟气温度迅速升高,体积急剧膨胀,造成余热锅炉内烟气压力上升,使余热锅炉受热面承受过大的烟气压力,易引起炉体爆破;因烟气中含有卤素元素,烟气温度过高将导致受热面产生高温腐蚀;管壁温度过高,超过金属耐温,会造成受热面爆管。另外,在环境相同的条件下,有机物二次燃烧速率与送入的氧气(或空气)量有关,因此,控制二次燃烧的方法就是控制二次燃烧所需的氧气(或空气)量。
[0005] 本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
[0006] 为此,本发明的目的在于提出一种能使烟气中有机物燃烧完全,降低成本的余热锅炉。
[0007] 为达到上述目的,本发明一方面实施例提出了一种余热锅炉,包括:炉体,所述炉体呈U形;设置在所述炉体底部U形一端的烟气入口 ;设置在所述炉体底部U形另一端的烟气出口 ;设置在所述炉体内的水冷壁;设置在所述炉体内的多个进气喷嘴,其中,所述多个进气喷嘴具有不同的高度,以在所述炉体内分层燃烧;与所述多个进气喷嘴相连的多个进气阀;与所述多个进气阀相连的进气管道;设置在所述炉体内,且用于检测烟气温度的多个温度传感器;设置在所述炉体内,且用于检测炉体内氧气浓度的氧气传感器;以及控制器,所述控制器与所述多个温度传感器、所述氧气传感器以及所述多个进气阀相连,所述控制器用于根据所述烟气温度和氧气浓度对所述多个进气阀进行控制。
[0008] 根据本发明实施例提出的余热锅炉,通过根据烟气温度和氧气浓度对多个进气阀进行控制,从而对烟气的中有机物进行二次燃烧,实现控制二次燃烧温度,有效降低余热锅炉受热面产生高温腐蚀的程度,延长余热锅炉的使用寿命和作业率,并实现控制有机物爆燃,使燃烧在一种可控的条件下进行,以减少余热锅炉内烟气压力的上升,避免对余热锅炉的运行产生影响,以及实现对烟气含氧量的检测和控制,保证有机物在燃烧段内燃尽,降低未燃尽的有机物产生二噁英的可能,操作简单,保证余热锅炉的安全性和可靠性。
[0009] 另外,根据本发明上述实施例的余热锅炉还可以具有如下附加的技术特征:
[0010] 进一步地,在本发明的一个实施例中,上述余热锅炉还包括:检测器,所述检测器与所述控制器相连,用于检测通过所述烟气入口进入的烟气的有机物成分与有机物含量。[0011 ] 进一步地,在本发明的一个实施例中,所述控制器还用于:根据所述有机物含量通过燃烧计算和模拟仿真计算获取分层数量。
[0012] 进一步地,在本发明的一个实施例中,所述控制器还用于:通过逼近法获取所述有机物成分的特性参数,以根据所述有机物成分的特性参数通过所述燃烧计算和模拟仿真计算获取每层所需氧气量。
[0013] 进一步地,在本发明的一个实施例中,通过所述燃烧计算和模拟仿真计算获取所述多个进气喷嘴的孔径;根据所述有机物含量通过燃烧计算和模拟仿真计算所述多个进气喷嘴的布置方式。
[0014] 进一步地,在本发明的一个实施例中,所述控制器可以为PLC(ProgrammableLogic Controller,可编程逻辑控制器)。
[0015] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0016] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
[0017] 图1为根据本发明一个实施例的余热锅炉的结构示意图。
具体实施方式
[0018] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0019] 此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
[0020] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0021] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0022] 下面参照附图描述根据本发明实施例提出的余热锅炉。参照图1所示,该余热锅炉包括:炉体1、烟气入口 2、烟气出口 3、水冷壁4、多个进气喷嘴(如图中进气喷嘴51、进气喷嘴52、进气喷嘴53和进气喷嘴54所示)、多个进气阀(如图中进气阀61、进气阀62、进气阀63和进气阀64所示)、进气管道7、多个温度传感器(如图中温度传感器81、温度传感器82、温度传感器83和温度传感器84所示)、氧气传感器9和控制器10 (图中未标示)。
[0023] 其中,炉体I呈U形。烟气入口 2设置在炉体I底部U形一端。烟气出口 3设置在炉体I底部U形另一端。水冷壁4设置在炉体I内。多个进气喷嘴设置在炉体I内,其中,多个进气喷嘴具有不同的高度,以在炉体I内分层燃烧。多个进气阀与多个进气喷嘴相连。进气管道与多个进气阀相连。多个温度传感器设置在炉体I内,且用于检测烟气温度。氧气传感器9设置在炉体I内,且用于检测炉体内氧气浓度。控制器10与多个温度传感器、氧气传感器9以及多个进气阀相连,控制器10用于根据烟气温度和氧气浓度对多个进气阀进行控制。本发明实施例于对烟气中有机物进行二次燃烧,从而解决二次燃烧过程中产生的爆燃和烟气温度过高给余热锅炉带来的危害,操作简单,可以实现按设定好的程序自动控制。
[0024] 本发明实施例的余热锅炉由水冷壁4、二次燃烧送氧气(或空气)控制系统等组成。水冷壁4是余热锅炉受热面的一部分,由充满饱和水的受热面管子组成,通过换热、饱和水吸收烟气中热量,产生蒸汽,能有效吸收烟气中热量。二次燃烧送氧气(或空气)控制系统由送氧气(或空气)管路(相当于进气管道7)、燃烧喷嘴(相当于多个进气喷嘴)、调节阀(相当于多个进气阀)、烟气温度检测(相当于温度传感器的作用)、烟气含氧量检测(相当于氧气传感器9的作用)等组成。本发明实施例通过分层燃烧能有效地使烟气中有机物燃尽,同时控制燃烧速度和燃烧温度。
[0025] 具体地,本发明实施例的余热锅炉对烟气中有机物分层以进行二次燃烧,具体通过燃烧分层技术、有机物成分特性参数(热力学和动力学)逼近法技术、燃烧速度控制技术、燃烧温度控制技术等实现,其中,送氧(或空气)控制系统是实现上述技术的手段。
[0026] 进一步地,在本发明的一个实施例中,上述余热锅炉还包括:检测器11 (图中未标示)。其中,检测器11与控制器10相连,检测器11用于检测通过烟气入口 2进入的烟气的有机物成分与有机物含量。
[0027] 进一步地,在本发明的一个实施例中,控制器10还用于:根据有机物含量通过燃烧计算和模拟仿真计算获取分层数量。
[0028] 具体地,本发明实施例根据进入余热锅炉内的有机物含量的多少,通过燃烧计算和计算机模拟仿真计算进行分层,控制每层有机物的燃烧量,使其燃烧速度在设计所要求的范围内。该技术在确认分层数量时,也确认了每层的高度。
[0029] 进一步地,在本发明的一个实施例中,控制器还用于:通过逼近法获取有机物成分的特性参数,以根据有机物成分的特性参数通过燃烧计算和模拟仿真计算获取每层所需氧气量。本发明实施例通过控制
[0030] 具体地,由于进入余热锅炉的有机物成分随原料而变化,没有固定的有机物成分,本发明实施例通过一种逼近法,使参与燃烧的有机物成分特性参数(热力学和动力学)尽量贴近实际,减少燃烧计算误差,这种方法能简化燃烧计算且在可控范围内。
[0031] 进一步地,每层燃烧速度和燃烧温度的控制技术,能有效解决有机物爆燃问题。在确定有机物成分特性参数之后,由燃烧计算和计算机仿真模拟计算,得出每层燃烧所需氧气量(或空气量),由送氧(或空气)控制系统来实现。
[0032] 本发明实施例通过控制二次燃烧温度,能有效降低余热锅炉受热面产生高温腐蚀的程度,延长余热锅炉使用寿命和作业率,通过控制有机物爆燃,使燃烧在一种可控的条件下进行,以减少余热锅炉内烟气压力的上升,对余热锅炉运行产生影响。
[0033] 需要说明的是,如上所述送氧(或空气)控制系统由氧气(或空气)管道、调节阀、烟气温度检测装置、烟气含氧量检测装置等组成,其中,由燃烧计算和计算机仿真模拟计算数据设定控制参数,通过调节阀进行调节,检测的烟气温度和烟气含氧量作为效验参数,参与控制。本发明实施例通过对烟气含氧量的检测和控制,能使有机物在燃烧段内燃尽,降低未燃尽的有机物产生二噁英的可能。
[0034] 进一步地,在本发明的一个实施例中,通过燃烧计算和模拟仿真计算获取多个进气喷嘴的孔径;根据有机物含量通过燃烧计算和模拟仿真计算多个进气喷嘴的布置方式。
[0035] 具体地,水冷壁4上安装有二次燃烧所需要的喷嘴即进气喷嘴,喷嘴孔径是通过燃烧计算和仿真计算出来的,燃烧所需要的氧气(或空气)通过喷嘴送入二次燃烧段。喷嘴的布置方式和分层燃烧数量是根据烟气中可燃物的含量通过燃烧计算确定的。
[0036] 进一步地,喷嘴喷入的氧气(或空气)量的多少是通过调节阀即进气阀来实现,喷入的氧气(或空气)量的多少,直接影响二次燃烧速度、爆燃以及燃烧温度(在1500°C以内)。
[0037] 进一步地,氧气浓度检测元件即氧气传感器9是用来控制燃烧完成后烟气中氧气的含量(8〜10% ),控制烟气中氧气含量,能有效控制有机物的燃尽。
[0038] 进一步地,通过氧气(或空气)管道即进气管道7,将氧气(或空气)送入喷嘴,其压力为0.3MPa。
[0039] 进一步地,通过温度检测元件即温度传感器反馈烟气燃烧后温度,以控制送入氧气(或空气)量。
[0040] 优选地,在本发明的一个实施例中,控制器为可以为PLC。其中,PLC采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC具有使用方便、编程简单、功能强、性能价格比高、可靠性高、抗干扰能力强能优点。
[0041] 最后需要说明的是,在本发明的实施例中,燃烧计算和计算机仿真计算是关键,其根据进入余热锅炉的烟气成分和有机物成分通过多台并行计算机的燃烧计算模型和仿真模型,得出二次燃烧分层数、每层送氧(或空气)量,喷嘴直径等参数,由PLC来控制调节阀进行二次燃烧控制,具体地实现方式对于本领域技术人员而言都是已知的,为了减少冗余,不做详细赘述。
[0042] 根据本发明实施例提出的余热锅炉,通过根据烟气温度和氧气浓度对多个进气阀进行控制,从而对烟气的中有机物进行二次燃烧,实现控制二次燃烧温度,有效降低余热锅炉受热面产生高温腐蚀的程度,延长余热锅炉的使用寿命和作业率,并实现控制有机物爆燃,使燃烧在一种可控的条件下进行,以减少余热锅炉内烟气压力的上升,避免对余热锅炉的运行产生影响,以及实现对烟气含氧量的检测和控制,保证有机物在燃烧段内燃尽,降低未燃尽的有机物产生二噁英的可能,操作简单,保证余热锅炉的安全性和可靠性。
[0043] 应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。
[0044] 本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0045] 此外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0046] 上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
[0047] 在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0048] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种余热锅炉,其特征在于,包括: 炉体,所述炉体呈U形; 设置在所述炉体底部U形一端的烟气入口; 设置在所述炉体底部U形另一端的烟气出口; 设置在所述炉体内的水冷壁; 设置在所述炉体内的多个进气喷嘴,其中,所述多个进气喷嘴具有不同的高度,以在所述炉体内分层燃烧; 与所述多个进气喷嘴相连的多个进气阀; 与所述多个进气阀相连的进气管道; 设置在所述炉体内,且用于检测烟气温度的多个温度传感器; 设置在所述炉体内,且用于检测炉体内氧气浓度的氧气传感器;以及控制器,所述控制器与所述多个温度传感器、所述氧气传感器以及所述多个进气阀相连,所述控制器用于根据所述烟气温度和氧气浓度对所述多个进气阀进行控制。
2.根据权利要求1所述的余热锅炉,其特征在于,还包括: 检测器,所述检测器与所述控制器相连,用于检测通过所述烟气入口进入的烟气的有机物成分与有机物含量。
3.根据权利要求2所述的余热锅炉,其特征在于,所述控制器还用于: 根据所述有机物含量通过燃烧计算和模拟仿真计算获取分层数量。
4.根据权利要求2所述的余热锅炉,其特征在于,所述控制器还用于: 通过逼近法获取所述有机物成分的特性参数,以根据所述有机物成分的特性参数通过所述燃烧计算和模拟仿真计算获取每层所需氧气量。
5.根据权利要求4所述的余热锅炉,其特征在于, 通过所述燃烧计算和模拟仿真计算获取所述多个进气喷嘴的孔径; 根据所述有机物含量通过燃烧计算和模拟仿真计算所述多个进气喷嘴的布置方式。
6.根据权利要求1-5任一项所述的余热锅炉,其特征在于,所述控制器为可编程逻辑控制器PLC。
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