CN104613783A - 顶吹炉的烟气处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顶吹炉的烟气处理系统，包括顶吹炉和余热锅炉，顶吹炉顶部的排烟口与余热锅炉上位于辐射段前端的烟气进口通过烟气管道连通，所述烟气管道为斜向布置的直管，烟气管道的上侧管壁上设置有燃料烧嘴，燃料烧嘴的喷料口置入烟气管道的管腔内。本发明采用斜向布置、且无水冷壁结构的烟气管道，不仅安装方便、造价成本低，且在烟气管道的上侧管壁设置燃料烧嘴，这样通过燃料烧嘴向烟气管道内喷入燃料和氧气，可将高温烟气中的还原态成分氧化燃烧生成固体再回到顶吹炉内，从而降低烟气管道内壁的烟尘粘结问题的发生。与现有技术相比，采用该烟气处理系统可以直接避免因漏水问题而造成的安全事故发生，从而大大提高生产的安全性。

Description

顶吹炉的烟气处理系统

技术领域

本发明涉及冶炼技术领域，具体涉及一种顶吹炉的烟气处理系统。

背景技术

目前，采用顶吹炉进行熔池熔炼是火法炼铜中较为常见的技术之一，顶吹炉熔炼精矿过程中产生的高温烟气一般是从炉体的炉顶排出并通过烟气管道引入余热锅炉内进行回收利用，采用余热锅炉一方面可以捕集高温烟气中的部分烟尘，减少烟气的含尘量，另一方面可以采用高温烟气的热值将水加热成生产用的热水或者蒸汽。

目前，炼铜用余热锅炉的炉体内主要分为两段：即辐射段和对流段，辐射段主要是用于冷却高温烟气，并使烟气中的熔融颗粒凝结沉降下来，而对流段主要是回收烟气中的余热，具体的，辐射段的炉膛是一个较大的冷却空间，炉膛内壁设置有水冷壁，而对流段的炉膛中布置对流管束，使用时，辐射段的水冷壁的钢管内和对流段的对流管束内均通入冷水，高温烟气从位于辐射段前端的烟气进口进入，先经过辐射段的炉膛，由于此时的高温烟气温度高，因此在流经辐射段的炉膛过程中与水冷壁的受热面通过辐射传热，从而将水冷壁的钢管内的冷水加热，这样高温烟气在辐射段沉降了部分烟尘，温度降至800℃左右，之后再流经对流段的炉膛并与对流管束的受热面进行对流传热，最后产生的温度约200℃左右的低温烟气从烟气出口排出。

实际生产中，由于从顶吹炉内排出的高温烟气温度高达1200℃，烟气的温度较高且呈火焰状，因此为了充分增加高温烟气的换热空间，同时延长余热锅炉的使用寿命，目前炼铜企业采用的方案是：在有限的空间内，将连接顶吹炉的排烟口和余热锅炉的烟气进口的烟气管道1的长度提高，如图1所示，该烟气管道1整体上包括三段：烟气上升段1a、水平段1b和烟气下降段1c，即从顶吹炉2的排烟口2a排出的高温烟气先经过烟气管道1的烟气上升段1a向上流动，然后转入水平段1b进行水平流动，之后再通过烟气下降段1c向下流动，最后从余热锅炉3的烟气进口3a进入到辐射段的炉膛内。

上述现有技术中存在的技术缺陷是：所述烟气管道1的布置结构过于复杂，无疑大大提高了设备的建设成本，且高温烟气中的部分颗粒物极易沉降粘结在烟气管道的内壁上，难以清除。同时，目前烟气管道1的上升管段1a多采用膜式水冷壁结构，以保证设备的安全、持续运行，但是这就使得上升管段1a一旦发生漏水现象，其中的水就会顺着上升管段1a向下直接流入顶吹炉2内，不仅造成炉内的耐火材料受损，而且水与炉内的熔体接触后会发生爆炸现象，从而造成安全事故，不仅如此，高温烟气中的颗粒物通过余热锅炉3的辐射段的辐射换热后凝结沉积在炉膛底部以及水冷壁上，不仅给后序的清理工作带来难度，而且大大降低了高温烟气与水冷壁之间的辐射换热效果。因此，如何降低设备造价成本，保证炼铜高温烟气的稳定回收处理，这是技术人员一直在研究的课题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种运行安全可靠、造价成本低的顶吹炉的烟气处理系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种顶吹炉的烟气处理系统，包括顶吹炉和余热锅炉，顶吹炉顶部的排烟口与余热锅炉上位于辐射段前端的烟气进口通过烟气管道连通，其特征在于：所述烟气管道为斜向布置的直管，烟气管道的上侧管壁上设置有燃料烧嘴，燃料烧嘴的喷料口置入烟气管道的管腔内。

采用上述技术方案产生的有益效果在于：与现有技术的弯折复杂的烟气管道相比，本发明采用斜向布置的直管式的烟气管道，这样不仅安装方便、造价成本低，而且在烟气管道的上侧管壁上设置燃料烧嘴，这样针对普通钢管材料制成的烟气管道来说，其虽然不是水冷壁结构，但是通过燃料烧嘴向烟气管道内喷入燃料和氧气，即可将高温烟气中的CO、S等还原态成分进行氧化燃烧生成硫酸盐等固体再回到顶吹炉内，从而大大降低烟气管道内壁的烟尘粘结问题的发生，也就是说，与现有技术相比，本发明采用的烟气管道取消了水冷壁的布置，如此可以直接避免因漏水问题而造成安全事故的发生。同时，本发明通过燃烧调整高温烟气成分，也可以大大减少流入余热锅炉内的烟尘量，进而减少凝结沉积在炉膛底部以及水冷壁上的颗粒物总量。

附图说明

图1是现有技术的烟气管道的布置结构图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是图2的A-A向示意图。

具体实施方式

一种顶吹炉的烟气处理系统，包括顶吹炉10和余热锅炉20，顶吹炉10顶部的排烟口11与余热锅炉20上位于辐射段20a前端的烟气进口21通过烟气管道30连通，所述烟气管道30为斜向布置的直管，烟气管道30的上侧管壁上设置有燃料烧嘴40，燃料烧嘴40的喷料口置入烟气管道30的管腔内。如图1、2所示，与现有技术的弯折复杂的烟气管道1相比，本发明采用斜向布置的直管式的烟气管道30，这样不仅安装方便、造价成本低，而且在烟气管道30的上侧管壁上设置燃料烧嘴40，这样针对普通钢管材料制成的烟气管道30来说，其虽然不是水冷壁结构，但是通过燃料烧嘴40向烟气管道30内喷入燃料和氧气，即可将高温烟气中的CO、S等还原态成分进行氧化燃烧生成硫酸盐、四氧化三铁等固体再回到顶吹炉内，从而大大降低烟气管道30的内壁的烟尘粘结问题的发生，也就是说，与现有技术相比，本发明采用的烟气管道30取消了水冷壁的布置，如此可以直接避免因漏水问题而造成安全事故的发生，从而大大提高了生产的安全性。当然，通入的燃料和氧气对于已经沉积在烟气管道30内壁的粘结物也可以起到一定的燃烧去除作用，同时，通过氧化燃烧作用也可以有效调整高温烟气的成分，从而大大减少流入余热锅炉20内的烟尘量，进而减少凝结沉积在余热锅炉20的辐射段20a的炉膛底部以及水冷壁22上的颗粒物总量。优选的，所述烟气管道30的上侧管壁上间隔布置有2-3个燃料烧嘴40，如图2所示，通过多个燃料烧嘴40的布置，可以根据高温烟气的成分变化以及烟气管道30内壁的粘结情况而有选择一个或多个燃料烧嘴40向烟气管道30内喷入燃料和氧气。

作为进一步的优选方案：所述余热锅炉20的炉壁上设置有向辐射段20a的炉膛内喷入空气的喷气嘴50，如图2、3所示，通过喷气嘴50的吹气作用，可以改变余热锅炉20的辐射段的炉膛内的高温烟气的流动方向，同时增加高温烟气的流动速度，如此可以提高高温烟气与辐射段20a内的水冷壁22的辐射传热效果，进而提高高温烟气的热量回收率。

实际加工时，所述喷气嘴50设置在余热锅炉20上、靠近辐射段20a前端的两侧炉壁。现有技术中用于炼铜配备的余热锅炉的顶部已布置有汽包等零部件，因此，本发明将喷气嘴50设置在余热锅炉20上、靠近辐射段20a前端的两侧炉壁上，这样既加工方便，又可以使得喷入辐射段20a的炉膛内的空气以水平方式与其中的高温烟气进行混合，进而提高高温烟气的流动速度，优选的，靠近辐射段20a前端的两侧炉壁上均间隔布置有2-3个喷气嘴50，如图3所示，在靠近辐射段20a前端的两侧炉壁上相对布置喷气嘴50，这样使得空气是从高温烟气的两侧对其进行对吹，如此可以进一步提高辐射换热效果，考虑到辐射段20a的炉膛空间大，本发明优选是在辐射段20a的每侧炉壁上间隔设置2-3个喷气嘴50。当然，现有技术的水冷壁22既可以是由多个钢管221间隔布置而成，也可以是整体呈管屏状，无论是何种结构，在布置喷气嘴50时，都需要避开水冷壁22的钢管221，也即是说本发明是在辐射段20a内的水冷壁22上相邻布置的两钢管221之间的间隙处布置供喷气嘴50。如图2所示，当相邻的两钢管221之间的间隙较小时，可以直接将两钢管221进行局部弯折处理即可。

Claims (5)

1.一种顶吹炉的烟气处理系统，包括顶吹炉(10)和余热锅炉(20)，顶吹炉(10)顶部的排烟口(11)与余热锅炉(20)上位于辐射段(20a)前端的烟气进口(21)通过烟气管道(30)连通，其特征在于：所述烟气管道(30)为斜向布置的直管，烟气管道(30)的上侧管壁上设置有燃料烧嘴(40)，燃料烧嘴(40)的喷料口置入烟气管道(30)的管腔内。

2.根据权利要求1所述的顶吹炉的烟气处理系统，其特征在于：所述余热锅炉(20)的炉壁上设置有向辐射段(20a)的炉膛内喷入空气的喷气嘴(50)。

3.根据权利要求1或2所述的顶吹炉的烟气处理系统，其特征在于：所述烟气管道(30)的上侧管壁上间隔布置有2-3个燃料烧嘴(40)。

4.根据权利要求2所述的顶吹炉的烟气处理系统，其特征在于：所述喷气嘴(50)设置在余热锅炉(20)上、靠近辐射段(20a)前端的两侧炉壁。

5.根据权利要求4所述的顶吹炉的烟气处理系统，其特征在于：靠近辐射段(20a)前端的两侧炉壁上均间隔布置有2-3个喷气嘴(50)。