CN105299609A - 高温热管式高温熔融炉渣蒸汽发生器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高温热管式高温熔融炉渣蒸汽发生器，包括汽包、高温热管和蒸汽发生管排；蒸汽发生管排包括联箱管Ⅱ、联箱管Ⅲ、支管Ⅱ；所述支管Ⅱ的两端分别与联箱管Ⅱ、联箱管Ⅲ的侧壁连通；联箱管Ⅲ的一端封闭，另一端与汽包连接；联箱管Ⅱ的侧壁上连接有水入口管；高温热管包括中心管、联箱管Ⅰ、支管Ⅰ；中心管设置在联箱管Ⅰ内，该联箱管Ⅰ设置在联箱管Ⅱ内，支管Ⅰ的一端与联箱管Ⅰ的侧壁连通，另一端封闭，该封闭端插入支管Ⅱ内；中心管、联箱管Ⅰ、联箱管Ⅱ之间形成的环形夹套的两端封闭。本发明既大量回收高温熔融炉渣的高品位余热，又可供炉渣进行后续水淬法处理，保证炉渣高活性，有利于炉渣后期综合利用，同时操作环境得到显著改善。

Description

高温热管式高温熔融炉渣蒸汽发生器

技术领域

本发明涉及磷化工、冶金等领域的高温余热回收装置，尤其涉及一种高温热管式高温熔融炉渣蒸汽发生器。

背景技术

磷化工、冶金等领域在生产过程中均产生高温熔融炉渣这一副产品。这些高温熔融炉渣都具有高温、高焓值等特点，属于高品质的余热资源。如高炉渣是高炉炼铁的副产物，其从高炉中排出的温度在1450～1650℃，热焓约为1870MJ/t；黄磷炉熔融磷炉渣1427℃时的热焓为1887.83kJ/kg、比热容为1.256kJ/(kg·℃)。因此，做好高温熔融炉渣的余热回收和综合利用，是相关行业节能降耗的有效途径。

在目前工业生产中，高温熔融炉渣从高温炉的排渣口首先排放到敞口渣沟，然后再流入敞口的水渣池中进行水淬处理，但该水淬法处理工艺存在如下缺点：(1)大量浪费敞口渣沟内熔炉渣的高温辐射热量；(2)排渣时渣沟砌体蓄积的热量也未回收利用而被浪费；(3)生产现场的劳动条件恶化，敞口渣沟附近的高温辐射热容易灼伤皮肤，存在安全隐患。

根据有关报道，近年来全世界工业技术发达的国家，都在研发高温熔融炉渣急冷干式粒化工艺，但由于存在运行成本高及粒化渣质量(活性)差的缺点，制约了其竞争力，至今尚未实现工业化应用。急冷干式粒化法主要有3种：滚筒法、风淬法和离心粒化法。其中，滚筒法存在着处理能力不高、设备作业效率低等缺点，不适合大规模连续处理高温熔融炉渣；风淬法的设备体积庞大、结构复杂，制造、安装困难，造价相应也高，而且能耗大；离心粒化法为了加快急冷速度，必须加大冷却介质(通常为空气)的流量，导致换热后冷却介质的平均温度低，造成了冷却速度和热回收效果之间的矛盾。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种高温热管式高温熔融炉渣蒸汽发生器，按需要产出高压或中、低压饱和蒸汽，有效回收高温熔融炉渣的高温余热。

本发明提供的高温热管式高温熔融炉渣蒸汽发生器，包括汽包、高温热管和蒸汽发生管排；所述蒸汽发生管排包括联箱管Ⅱ、联箱管Ⅲ、支管Ⅱ；所述支管Ⅱ的两端分别与联箱管Ⅱ、联箱管Ⅲ的侧壁连通连接；所述联箱管Ⅲ的一端封闭，另一端与汽包连接；所述联箱管Ⅱ的侧壁上连通连接有水入口管；所述高温热管包括中心管、联箱管Ⅰ、支管Ⅰ；所述中心管设置在所述联箱管Ⅰ内，该联箱管Ⅰ设置在所述联箱管Ⅱ内，所述支管Ⅰ的一端与所述联箱管Ⅰ的侧壁连通连接，另一端封闭，该封闭端插入所述支管Ⅱ内；所述中心管、联箱管Ⅰ、联箱管Ⅱ之间形成的环形夹套的两端封闭。高温熔融炉渣从中心管内流过，在尚未凝固时流出中心管，落入水渣池中进行炉渣的后续水淬处理。高温熔融炉渣的高温余热被高温热管吸收，并加热在蒸汽发生管排中的水，使水蒸发汽化，所形成的汽水混合物进入汽包进行汽水分离。换热工质充填在联箱管Ⅰ、中心管、支管Ⅰ围成的封闭区域内，高温熔融炉渣流过中心管时，换热工质与炉渣充分换热，吸热后的工质通过支管Ⅰ与流经支管Ⅱ的水换热。吸热后的工质不仅能够与流经联箱管Ⅱ内的水换热，还能与支管Ⅱ内的水换热，延长了换热过程，增大了换热面。

优选地，所述中心管、联箱管Ⅰ、联箱管Ⅱ同轴，不仅利于安装，还有利于换热介质流动。

优选地，所述支管Ⅰ插入支管Ⅱ内的长度小于或等于支管Ⅱ的长度，避免支管Ⅰ伸入联箱管Ⅲ内而影响汽水混合物流通。

为实现冷却介质循环往复使用，所述水入口管还与汽包连接，汽包水回流到水入口管进入换热器中循环往复。

为确保高温熔融炉渣的入口端高于出口端，以利于高温熔融炉渣在中心管内流动及汽水混合物的流动，所述高温热管、蒸汽发生管排倾斜设置，所述中心管的炉渣入口端高于炉渣出口端；倾斜角度大于5°。

优选地，所述水入口管设置所述联箱管Ⅱ的低点，使得从水入口管进入联箱管Ⅱ的水的流向与高温熔融炉渣的流动方向相反，实现逆向流动换向，进一步增强换热效果。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：既大量回收高温熔融炉渣的高品位余热，又可供炉渣进行后续的水淬法处理，保证炉渣的高活性，有利于炉渣的后期综合利用，同时能使操作环境得到显著改善。换热工质充填在联箱管Ⅰ、中心管、支管Ⅰ围成的封闭区域内，高温熔融炉渣流过中心管时，换热工质与炉渣充分换热，吸热后的工质通过支管Ⅰ与流经支管Ⅱ的水换热，吸热后的工质不仅能够与流经联箱管Ⅱ内的水换热，还能与支管Ⅱ内的水换热，延长了换热过程，增大了换热面。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图中：1、高温热管，2、中心管，3、联箱管Ⅰ，4、水入口管，5、环形封盖Ⅱ，6、环形封盖Ⅰ，7、联箱管Ⅱ，8、支管Ⅱ，9、支管Ⅰ，10、封盖，11、联箱管Ⅲ，12、蒸汽发生管排，13、支管封盖，14、汽水混合物出口，15、汽包。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括汽包15、高温热管1和蒸汽发生管排12。高温热管1包括中心管2、联箱管Ⅰ3、支管Ⅰ9；中心管2设置于联箱管Ⅰ3的内部，中心管2与联箱管Ⅰ3之间形成夹套，夹套的两端由环形封盖Ⅰ6封闭，并利用环形封盖Ⅰ6确保中心管2与联箱管Ⅰ3同轴。联箱管Ⅰ3的侧壁上焊接有数根支管Ⅰ9，联箱管Ⅰ与支管Ⅰ连通，每根支管Ⅰ的顶端焊接支管封盖13，支管Ⅰ9伸入支管Ⅱ8内，且支管Ⅰ9伸入的长度≦支管Ⅱ8的长度。蒸汽发生管排12包括水入口管4、联箱管Ⅱ7、支管Ⅱ8、联箱管Ⅲ11。联箱管Ⅱ7套在联箱管Ⅰ3的外部，联箱管Ⅱ7与联箱管Ⅰ3之间也形成夹套，该夹套的两端由环形封盖Ⅱ5封闭，并利用环形封盖Ⅱ5保证联箱管Ⅱ7与联箱管Ⅰ同心；联箱管Ⅱ7的侧壁上焊接有数根支管Ⅱ8，支管Ⅱ的另一端焊接在联箱管Ⅲ11上，支管Ⅱ8与联箱管Ⅱ7、联箱管Ⅲ11连通；联箱管Ⅲ11的一端焊接封盖10，另一端为汽水混合物出口14，汽水混合物出口14与汽包15相连。高温热管1与蒸汽发生管排12倾斜安装，中心管2的炉渣入口端高于炉渣出口端，倾斜角度大于5°；水入口管4设置倾斜的联箱管Ⅱ7的低点位置，水入口管4还与汽包15连接，汽包回水由此进入蒸汽发生管排的联箱管Ⅱ7中。

高温炉在排渣时，高温熔融炉渣从高温热管的中心管内流过，在尚未凝固时流出中心管，落入水渣池进行后续的水淬处理。中心管2、联箱管Ⅰ3与环形封盖Ⅰ6构成高温热管1的吸热面，联箱管Ⅰ3、支管Ⅰ9及支管封盖13构成高温热管1的放热面，高温热管的工质充装在由吸热面和放热面所围成的密闭空腔中，高温熔融炉渣的高温余热被高温热管的吸热面吸收，放热面加热蒸汽发生管排12中的水，使水蒸发汽化，所形成的汽水混合物进入汽包进行汽水分离并向外供汽，根据需要产出高压或中、低压蒸汽，大量回收高温熔融炉渣的高品位余热。

Claims (7)

1.一种高温热管式高温熔融炉渣蒸汽发生器，其特征在于：包括汽包、高温热管和蒸汽发生管排；所述蒸汽发生管排包括联箱管Ⅱ、联箱管Ⅲ、支管Ⅱ；所述支管Ⅱ的两端分别与联箱管Ⅱ、联箱管Ⅲ的侧壁连通连接；所述联箱管Ⅲ的一端封闭，另一端与汽包连接；所述联箱管Ⅱ的侧壁上连通连接有水入口管；所述高温热管包括中心管、联箱管Ⅰ、支管Ⅰ；所述中心管设置在所述联箱管Ⅰ内，该联箱管Ⅰ设置在所述联箱管Ⅱ内，所述支管Ⅰ的一端与所述联箱管Ⅰ的侧壁连通连接，另一端封闭，该封闭端插入所述支管Ⅱ内；所述中心管、联箱管Ⅰ、联箱管Ⅱ之间形成的环形夹套的两端封闭。

2.如权利要求1所述的高温热管式高温熔融炉渣蒸汽发生器，其特征在于：所述中心管、联箱管Ⅰ、联箱管Ⅱ同轴。

3.如权利要求1所述的高温热管式高温熔融炉渣蒸汽发生器，其特征在于：所述支管Ⅰ插入支管Ⅱ内的长度小于或等于支管Ⅱ的长度。

4.如权利要求1、2或3所述的高温热管式高温熔融炉渣蒸汽发生器，其特征在于：所述水入口管还与汽包连接。

5.如权利要求1、2或3所述的高温热管式高温熔融炉渣蒸汽发生器，其特征在于：所述高温热管、蒸汽发生管排倾斜设置，所述中心管的炉渣入口端高于炉渣出口端。

6.如权利要求5所述的高温热管式高温熔融炉渣蒸汽发生器，其特征在于：所述换热器倾斜角度大于5°。

7.如权利要求5所述的高温热管式高温熔融炉渣蒸汽发生器，其特征在于：所述水入口管设置所述联箱管Ⅱ的低点。