CN105783534B - 立式转炉余热锅炉及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热载体为热气体蒸汽的蒸汽锅炉领域，具体为一种立式转炉余热锅炉及其使用方法。一种立式转炉余热锅炉，包括汽化烟道(1)，其特征是：还包括入口烟箱(21)、出口烟箱(22)、膨胀节(3)、U型连接管(4)、中心管(51)、换热管(52)、上升管(53)、下降管(54)、上管板(61)、下管板(62)和锅筒(7)。一种立式转炉余热锅炉的使用方法，其特征是：按如下步骤实施：a. 烟气流程；b. 汽水流程。本发明烟气的热能利用率高，冷凝水消耗量低，运行和维护成本低，适应性强。

Description

立式转炉余热锅炉及其使用方法

技术领域

本发明涉及热载体为热气体蒸汽的蒸汽锅炉领域，具体为一种立式转炉余热锅炉及其使用方法。

背景技术

现在转炉比较常见的烟气冷却方式有两种，即湿法除尘和干法除尘。湿法除尘是将转炉炉口溢出的温度在1700℃以上的高温烟气先经汽化冷却烟道收集冷却降温至约900℃，再经过一文、二文、脱水器降温、除尘，最后通过风机送至煤气柜或烟囱燃烧排放；干法除尘是将转炉炉口溢出的高温烟气先经汽化冷却烟道收集冷却降温至约900℃，再经过蒸汽冷却器继续降温至约200℃，然后再经过电除尘器降除尘，最后通过风机送至煤气柜或烟囱燃烧排放。

上述两种转炉烟气冷却回收的方式虽然均设置了汽化冷却烟道，回收了900℃以上烟气的高温显热，但却存在以下缺点。1. 未能回收250℃～900℃之间的高温烟气显热，而这部分显热约占可回收总显热的38%，造成较大的热能浪费；2. 需消耗蒸汽和水进行后续冷却处理，吨钢能耗较高；3. 设备数量、能源介质种类较多，运维成本较高。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，提供一种热能利用率高、后续处理简单、运行成本低的烟气余热利用设备，本发明公开了一种立式转炉余热锅炉及其使用方法。

本发明通过如下技术方案达到发明目的：

一种立式转炉余热锅炉，包括汽化烟道，汽化烟道的进烟口和转炉顶部的排烟口连接，其特征是：还包括入口烟箱、出口烟箱、膨胀节、U型连接管、中心管、换热管、上升管、下降管、上管板、下管板和锅筒，

汽化烟道的出烟口通过法兰连接设于第一壳体顶端的入口烟箱，第一壳体的内腔和第二壳体的内腔互相贯通构成第一内腔，第一壳体的外壁和第二壳体的外壁之间通过膨胀节连接，第二壳体底端的排烟口通过法兰和U型连接管的进烟口连接，U型连接管的出烟口通过法兰和设于第一壳体一侧的第三壳体底端的进烟口连接，第三壳体的顶端设有出口烟箱，所述法兰都采用榫槽密封结构；

第一内腔的中心处垂直地设有中心管，中心管的顶端伸出第一壳体的顶端，中心管的底端向U型连接管敞开，中心管的顶端和底端各设一个防爆门；

第一内腔上部和下部的侧壁上分别固有上管板和下管板，上管板和下管板都围绕中心管平均分布，相邻的上管板之间、相邻的下管板之间都衬有换热管；

第三壳体内腔上部和下部的侧壁上分别固有上管板和下管板，上管板和下管板都围绕第三壳体的中心轴线平均分布，相邻的上管板之间、相邻的下管板之间都衬有换热管；

第一壳体、第二壳体和第三壳体的上部分别用至少一根上升管和锅筒贯通连接，第一壳体、第二壳体和第三壳体的下部分别用至少一根下降管和锅筒贯通连接，锅筒内设有汽水分离器，锅筒顶部设有输汽口，锅筒侧面设有进水口。

所述的立式转炉余热锅炉，其特征是：还包括节能器，节能器设于第三壳体的顶端和出口烟箱之间；

上升管和铅垂线之间的夹角在15°～30°，上升管倾斜布置可减少蒸汽停滞；

上管板为蝶形，下管板为平板，上管板和下管板上都设置防磨措施；

入口烟箱、出口烟箱和U型连接管上都设有人孔，以方便设备定期维护，所述人孔采用榫槽密封结构，所述人孔上的垫片采用金属缠绕垫圈；

在各个壳体的下部和底部中心各设一根排污管，以防水垢在中心管、换热管、上管板和下管板等处集聚；在各个壳体的四周设置平台和扶梯，所述平台采用方格栅架结构，所述扶梯采用栅架踏板结构，方便运行过程中的检修及后期的维护；在各个壳体下部、中部和上部各设至少3个手孔，以便于检查并疏通流道；

第一内腔和第三壳体的上部都设有水堰槽，以保证汽水混合物对上管板的冲刷和冷却，防止上管板和下管板的壁温过高；

U型连接管的下部设有输灰系统，输灰系统将高温烟气中飘落的烟尘先收集至储灰仓内然后利用气密管输送至除尘室集中处理。

所述的立式转炉余热锅炉的使用方法，其特征是：按如下步骤实施：

a. 烟气流程：

从转炉顶部逸出的温度在1700℃以上并含有大量CO等可燃气体的高温烟气经汽化烟道输入入口烟箱，经入口烟箱进入第一内腔，高温烟气在第一内腔内自上而下流动，即依次流经第一壳体、膨胀节和第二壳体后进入U型连接管，高温烟气在第一内腔内的下降过程中，在释放热量的同时，随着流速变化，混杂在高温烟气中的烟尘飘落至U型连接管内，去除了烟尘的高温烟气经U型连接管输入第三壳体，高温烟气在第三壳体内继续释放热量，随后从第三壳体顶端的出口烟箱排出，高温烟气经多次释放热量后从出口烟箱排出时的温度不超过250℃，满足后续布袋除尘或电除尘进行除尘排放及回收的需要；

b. 汽水流程：

除氧给水由串联有给水调节阀的给水总管经省煤器加热后从进水口输入锅筒成为炉水，炉水通过各根下降管分别进入第一壳体、第二壳体和第三壳体的下部，进入各个壳体内的炉水和同在壳体内的高温烟气发生热交换，经过热交换炉水被加热成汽水混合物，汽水混合物上升至各个壳体的上部，经各根上升管回到锅筒，汽水混合物经锅筒内的汽水分离器分离成蒸汽和冷凝水，蒸汽从锅筒顶部的输汽口溢出送管网使用，冷凝水加热成炉水从各根下降管输出继续参与汽水流程。

所述的立式转炉余热锅炉的使用方法，其特征是：在步骤a烟气流程中，高温烟气在第三壳体内继续释放热量后，从第三壳体的顶端流经节能器后再从出口烟箱排出。

本发明采用立式布置锅炉，采用列管型结构，阻力小，结构简单，制作方便，管内结垢时便于清理；锅炉可利用转炉平台进行支撑；可适用于回收利用转炉余热烟气中所蕴含的热能，产生的高品质中压蒸汽可用于炼钢生产。

本发明的有益效果是：烟气的热能利用率高，冷凝水可循环使用消耗量低，可充分利用原有设施，运行和维护成本低，适应性强。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是上管板的结构示意图；

图3是下管板的结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明。

实施例1

一种立式转炉余热锅炉，包括汽化烟道1，汽化烟道1的进烟口和转炉100顶部的排烟口连接，其特征是：还包括入口烟箱21、出口烟箱22、膨胀节3、U型连接管4、中心管51、换热管52、上升管53、下降管54、上管板61、下管板62、锅筒7和节能器8，

汽化烟道1的出烟口通过法兰连接设于第一壳体11顶端的入口烟箱21，第一壳体11的内腔和第二壳体12的内腔互相贯通构成第一内腔10，第一壳体11的外壁和第二壳体12的外壁之间通过膨胀节3连接，第二壳体12底端的排烟口通过法兰和U型连接管4的进烟口连接，U型连接管4的出烟口通过法兰和设于第一壳体11一侧的第三壳体13底端的进烟口连接，第三壳体13的顶端设有出口烟箱22，节能器8设于第三壳体13的顶端和出口烟箱22之间，所述法兰都采用榫槽密封结构；

第一内腔10的中心处垂直地设有中心管51，中心管51的顶端伸出第一壳体11的顶端，中心管51的底端向U型连接管4敞开，中心管51的顶端和底端各设一个防爆门；

第一内腔10上部和下部的侧壁上分别固有上管板61和下管板62，上管板61和下管板62都围绕中心管51平均分布，相邻的上管板61之间、相邻的下管板62之间都衬有换热管52；

第三壳体13内腔上部和下部的侧壁上分别固有上管板61和下管板62，上管板61和下管板62都围绕第三壳体13的中心轴线平均分布，相邻的上管板61之间、相邻的下管板62之间都衬有换热管52；

第一壳体11、第二壳体12和第三壳体13的上部分别用至少一根上升管53和锅筒7贯通连接，第一壳体11、第二壳体12和第三壳体13的下部分别用至少一根下降管54和锅筒7贯通连接，锅筒7内设有汽水分离器，锅筒7顶部设有输汽口，锅筒7侧面设有进水口。

本实施例中：

上升管53和铅垂线之间的夹角在15°～30°，上升管53倾斜布置可减少蒸汽停滞；

上管板61如图2所示为蝶形，下管板62如图3所示为平板，上管板61和下管板62上都设置防磨措施；

入口烟箱21、出口烟箱22和U型连接管4上都设有人孔，以方便设备定期维护，所述人孔采用榫槽密封结构，所述人孔上的垫片采用金属缠绕垫圈；

在各个壳体的下部和底部中心各设一根排污管，以防水垢在中心管51、换热管52、上管板61和下管板62等处集聚；在各个壳体的四周设置平台和扶梯，所述平台采用方格栅架结构，所述扶梯采用栅架踏板结构，方便运行过程中的检修及后期的维护；在各个壳体下部、中部和上部各设至少3个手孔，以便于检查并疏通流道；

第一内腔10和第三壳体13的上部都设有水堰槽，以保证汽水混合物对上管板的冲刷和冷却，防止上管板61和下管板62的壁温过高；

U型连接管4的下部设有输灰系统，输灰系统将高温烟气中飘落的烟尘先收集至储灰仓内然后利用气密管输送至除尘室集中处理。

主要部件简介：

1. 锅筒：

锅筒7的作用是储存一定量的水，并将分离输入的汽水混合物，锅筒7内的汽水分离器采用水下孔板加波形板结构，通过汽水分离器获得一定品质要求的蒸汽，锅炉给水通过给水泵经过省煤器进入锅筒7，锅筒7设于各个壳体的上方；

2. 壳体：

壳体包括第一壳体11、第二壳体12和第三壳体13，壳体都为立式，壳体内设有多根立式烟管，壳体内采用蝶形上管板61和平板式下管板62，上管板61和壳体、下管板62和壳体、上管板61和换热管52、下管板62和换热管52之间的连接都采用焊接，其中上管板61和换热管52之间采用角焊，下管板62和换热管52之间采用对接焊；

第一壳体11的上端设有进烟口，烟气在第一壳体11内逆向流动；第二壳体12的上端通过保温膨胀节和第一壳体11相连，烟气在第二壳体12内逆向流动；第三壳体13的下端通过U型连接管4和第二壳体连接，烟气在第三壳体13内顺向流动；

各个壳体都通过上升管53和下降管54连接锅筒7；

3. 节能器：

为满足除尘要求和提高余热利用率，进一步降低烟气温度，在第三壳体13后设置节能器8，节能器8的受热管为光管，垂直布置，高温烟气从节能器8的下部进入，在节能器8内作纵向冲刷对流管束；

4. U型连接管及输灰系统：

U型连接管4用于连接第二壳体12和第三壳体13，兼具收集积灰的作用，U型连接管4的底部设置烟灰收集系统、储灰管及输灰系统，以便烟尘落灰的收集。

本实施例使用时，按如下步骤实施：

a. 烟气流程：

从转炉100顶部逸出的温度在1700℃以上并含有大量CO等可燃气体的高温烟气经汽化烟道1输入入口烟箱21，经入口烟箱21进入第一内腔10，高温烟气在第一内腔10内自上而下流动，即依次流经第一壳体11、膨胀节3和第二壳体12后进入U型连接管4，高温烟气在第一内腔10内的下降过程中，在释放热量的同时，随着流速变化，混杂在高温烟气中的烟尘飘落至U型连接管4内，去除了烟尘的高温烟气经U型连接管4输入第三壳体13，高温烟气在第三壳体13内继续释放热量，随后从第三壳体13的顶端经节能器8后再从出口烟箱22排出，高温烟气经多次释放热量后从出口烟箱22排出时的温度不超过250℃，满足后续布袋除尘或电除尘进行除尘排放及回收的需要；

b. 汽水流程：

除氧给水由串联有给水调节阀的给水总管经省煤器加热后从进水口输入锅筒7成为炉水，炉水通过各根下降管54分别进入第一壳体11、第二壳体12和第三壳体13的下部，进入各个壳体内的炉水和同在壳体内的高温烟气发生热交换，经过热交换炉水被加热成汽水混合物，汽水混合物上升至各个壳体的上部，经各根上升管53回到锅筒7，汽水混合物经锅筒7内的汽水分离器分离成蒸汽和冷凝水，蒸汽从锅筒7顶部的输汽口溢出送管网使用，冷凝水加热成炉水从各根下降管54输出继续参与汽水流程。

Claims (4)

1.一种立式转炉余热锅炉，包括汽化烟道(1)，汽化烟道(1)的进烟口和转炉(100)顶部的排烟口连接，其特征是：还包括入口烟箱(21)、出口烟箱(22)、膨胀节(3)、U型连接管(4)、中心管(51)、换热管(52)、上升管(53)、下降管(54)、上管板(61)、下管板(62)和锅筒(7)，

汽化烟道(1)的出烟口通过法兰连接设于第一壳体(11)顶端的入口烟箱(21)，第一壳体(11)的内腔和第二壳体(12)的内腔互相贯通构成第一内腔(10)，第一壳体(11)的外壁和第二壳体(12)的外壁之间通过膨胀节(3)连接，第二壳体(12)底端的排烟口通过法兰和U型连接管(4)的进烟口连接，U型连接管(4)的出烟口通过法兰和设于第一壳体(11)一侧的第三壳体(13)底端的进烟口连接，第三壳体(13)的顶端设有出口烟箱(22)；

第一内腔(10)的中心处垂直地设有中心管(51)，中心管(51)的顶端伸出第一壳体(11)的顶端，中心管(51)的底端向U型连接管(4)敞开，中心管(51)的顶端和底端各设一个防爆门；

第一内腔(10)上部和下部的侧壁上分别固有上管板(61)和下管板(62)，上管板(61)和下管板(62)都围绕中心管(51)平均分布，相邻的上管板(61)之间、相邻的下管板(62)之间都衬有换热管(52)；

第三壳体(13)内腔上部和下部的侧壁上分别固有上管板(61)和下管板(62)，上管板(61)和下管板(62)都围绕第三壳体(13)的中心轴线平均分布，相邻的上管板(61)之间、相邻的下管板(62)之间都衬有换热管(52)；

第一壳体(11)、第二壳体(12)和第三壳体(13)的上部分别用至少一根上升管(53)和锅筒(7)贯通连接，第一壳体(11)、第二壳体(12)和第三壳体(13)的下部分别用至少一根下降管(54)和锅筒(7)贯通连接，锅筒(7)内设有汽水分离器，锅筒(7)顶部设有输汽口，锅筒(7)侧面设有进水口。

2.如权利要求1所述的立式转炉余热锅炉，其特征是：还包括节能器(8)，节能器(8)设于第三壳体(13)的顶端和出口烟箱(22)之间；

上升管(53)和铅垂线之间的夹角在15°～30°；

上管板(61)为蝶形，下管板(62)为平板；

入口烟箱(21)、出口烟箱(22)和U型连接管(4)上都设有人孔，所述人孔采用榫槽密封结构，所述人孔上的垫片采用金属缠绕垫圈；

在各个壳体的下部和底部中心各设一根排污管；在各个壳体的四周设置平台和扶梯，所述平台采用方格栅架结构，所述扶梯采用栅架踏板结构；在各个壳体下部、中部和上部各设至少3个手孔；

第一内腔(10)和第三壳体(13)的上部都设有水堰槽；

U型连接管(4)的下部设有输灰系统，输灰系统将高温烟气中飘落的烟尘先收集至储灰仓内然后利用气密管输送至除尘室集中处理。

3.如权利要求1或2所述的立式转炉余热锅炉的使用方法，其特征是：按如下步骤实施：

a. 烟气流程：

从转炉(100)顶部逸出的高温烟气经汽化烟道(1)输入入口烟箱(21)，经入口烟箱(21)进入第一内腔(10)，高温烟气在第一内腔(10)内自上而下流动，即依次流经第一壳体(11)、膨胀节(3)和第二壳体(12)后进入U型连接管(4)，高温烟气在第一内腔(10)内的下降过程中，在释放热量的同时，随着流速变化，混杂在高温烟气中的烟尘飘落至U型连接管(4)内，去除了烟尘的高温烟气经U型连接管(4)输入第三壳体(13)，高温烟气在第三壳体(13)内继续释放热量，随后从第三壳体(13)顶端的出口烟箱(22)排出；

b. 汽水流程：

除氧给水由串联有给水调节阀的给水总管经省煤器加热后从进水口输入锅筒(7)成为炉水，炉水通过各根下降管(54)分别进入第一壳体(11)、第二壳体(12)和第三壳体(13)的下部，进入各个壳体内的炉水和同在壳体内的高温烟气发生热交换，经过热交换炉水被加热成汽水混合物，汽水混合物上升至各个壳体的上部，经各根上升管(53)回到锅筒(7)，汽水混合物经锅筒(7)内的汽水分离器分离成蒸汽和冷凝水，蒸汽从锅筒(7)顶部的输汽口溢出送管网使用，冷凝水加热成炉水从各根下降管(54)输出继续参与汽水流程。

4.如权利要求3所述的立式转炉余热锅炉的使用方法，其特征是：在步骤a烟气流程中，高温烟气在第三壳体(13)内继续释放热量后，从第三壳体(13)的顶端流经节能器(8)后再从出口烟箱(22)排出。