CN108253804A - 一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统，所述汽水系统采用矮烟罩，所述汽水系统还包括烟道、换热器、沉降室、蒸发器、省煤器、引风机、除尘器、水泵、除盐装置、除氧机、给水泵、汽包，上述部件形成如下的连接关系：依次连接的第一条路径：矮烟罩‑烟道‑换热器‑沉降室‑蒸发器‑省煤器‑引风机‑除尘器；依次连接的第二条路径：水泵‑除盐装置‑换热器‑除氧机‑给水泵‑省煤器‑汽包；汽包分别与蒸发器、烟道连接；上述两个路径中换热器和省煤器是共用的，而水泵和给水泵是不同的两个装置。本发明是一种新型的余热回收的汽水系统，采用多种技术措施提高了回收效率。

Description

一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统

技术领域

本发明涉及硅钙炉领域，具体涉及一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统。

背景技术

硅钙电炉余热烟气发电是一项经济上可行的节能、环保、循环经济项目。随着硅钙合金电炉的大型化，其余热烟气发电技术逐步进入了工程应用，其回收利用与其他铁合金电炉有很多共性，也具有其鲜明的个例特点。烟气资源是余热发电基础，其回收利用事关整个发电投资规模和收益。

余热锅炉装置回收烟气中的热能，产生蒸汽驱动汽轮发电机组发电，系统一般包括余热锅炉、汽轮发电机组、除盐水制水系统、除氧及循环冷却系统。硅钙电炉的烟气参数不但与炉型参数、工艺流程、炉面操作和用电功率有关，还和除尘器引风机工作状态、烟管管径、长度、弯道、及自然空气压力、湿度等密切相关。

烟罩是用于捕集并导出烟气的笼形装置，矿热炉中早期使用的是敞口于罩上的高烟罩，随着矿热炉技术的发展,现代矿热炉普遍采用矮烟罩或半封闭烟罩，作为半封闭矿热炉大型部件之一的矮烟罩，是合金矿热炉发展起来的一种新型烟罩，其主要作用是防止炉内烟气外溢，搜集并导出烟气，减少热辐射，改善操作环境。

矮烟罩引入水冷系统,极大地降低了矮烟罩的外部温度,减少了对周围的热辐射,提高了设备的使用寿命，设置炉门可供加料、拨料等操作，也可控制冷空气进人量，调控炉内温度，短网母线直接装在水冷炉盖上,缩短了母线长度,有利于降低电耗，烟气量减少,温度提高,有利于净化处理和余热利用。

尽管矮烟罩带来了诸多的优点，但是现有技术中的矮烟罩并未涉及对矿热炉的热能进行回收利用。中国专利(CN204987901U)公开了一种矿热炉矮烟罩，其包括烟罩骨架、侧壁、升降炉门、侧裙、烟罩盖板，升降炉门、侧壁、侧裙均分别设置隔水板，隔水板与升降炉门或侧壁或侧裙之间焊接，中心盖板、外围盖板或烟道盖板之间相邻的边缘分别焊接连接底座，连接件的两侧底面分别固连连接上座，相邻的中心盖板、外围盖板或烟道盖板之间分别设置耐火砖、两侧设置陶瓷，连接件两端置于中心盖板、外围盖板、烟道盖板的连接底座上、之间设置绝缘法兰并固连，绝缘套套接在螺栓上；烟道盖板或外围盖板底面与烟道骨架之间设置耐火砖；该矮烟罩类似于现有金属水冷骨架与耐火混凝土混合结构的矮烟罩，其金属用量减少，降低了成本，但耐火砖在长期的使用后容易脱落，骨架焊缝间漏水仍会存在。上述矮烟罩的改进并没有涉及到对矿热炉的热能进行回收利用。

中国专利(CN101482373A)公开了一种转炉废气余热回收利用系统，包括转炉烟道一次余热锅炉、汽水分离器、围板和顶棚、烟气净化系统、二次除尘烟箱、二次除尘器、汽轮发电机、电气自动化控制系统，转炉烟道排管式余热锅炉的烟气出口处连接一个转炉废气下降管路，此转炉废气下降管路与二次余热锅炉汽化冷却系统相连接。尽管本发明能够实现蒸汽回收，但是系统庞大，新增了较多的部件，并且没有充分利用矮烟罩自身的特点，综合运营成本较大。

同时，电炉烟气冷却少量采用汽化冷却，其安全性、回收效率、回收蒸汽品质，以及布置的合理性、与工况的匹配度等方面存在一定缺陷。

发明内容

基于上述现有技术的缺陷，本发明的目的是为了提供一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统，克服现有技术的不利情况，最大限度的回收烟气中的余热。本发明采用如下的技术方案。

一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统，其特征在于：所述汽水系统采用矮烟罩，所述汽水系统还包括烟道、换热器、沉降室、蒸发器、省煤器、引风机、除尘器、水泵、除盐装置、除氧机、给水泵、汽包。

进一步的，上述部件形成如下的连接关系：

(1)依次连接的第一条路径：矮烟罩-烟道-换热器-沉降室-蒸发器-省煤器-引风机-除尘器；

(2)依次连接的第二条路径：水泵-除盐装置-换热器-除氧机-给水泵-省煤器-汽包；

(3)汽包分别与蒸发器、烟道连接；

上述两个路径中换热器和省煤器是共用的，而水泵和给水泵是不同的两个装置。

进一步的，上述汽水系统使用方法如下：

(1)工作时，来自矮烟罩的两路高温烟气会合成一路，并进入烟道，依次经过换热器、沉降室、蒸发器、省煤器、引风机、除尘器，然后变成低温烟气排除，从而实现烟气余热的回收；

(2)水泵泵出的水经过除盐装置变成去盐水，依次经过换热器、除氧机、给水泵、省煤器、汽包、蒸发器、汽包、烟道形成汽水通道，从而变成蒸汽，进一步使用；

(3)除氧机、给水泵、省煤器与汽包依次连接，汽包分别与蒸发器、烟道连接。

进一步的，在所述的两路高温烟气的顶部还有一个管道，该管道依次连接风冷机、引风机、除尘器。

进一步的，所述矮烟罩装置，包括烟罩骨架、侧壁、侧裙、烟罩盖板、炉门，所述烟罩骨架为三角形钢结构框架拼接而成，烟罩骨架的侧面固连侧壁。

进一步的，所述烟罩盖板全部采用三角形钢结构框架，盖板与框架接触面设卡槽，用卡槽和螺栓固定；所述烟罩盖板顶面由14个三角形组成的十一边形；最中间的大三角形为大等腰三角形，大等腰三角形的三个顶点也是十一边形的顶点；所述大等腰三角形左边腰连接5个三角形，右边腰连接5个三角形，底边连接3个三角形；所述大等腰三角形左边腰的5个三角形，其中有3个三角形的边与大等腰三角形左边腰连接，该3个三角形的与上述边对应的顶点也是十一边形的顶点，另外2个三角形填补在3个三角形形成的空缺里，且该2个三角形各有一条边与十一边形的边重合；所述大等腰三角形底边连接着的3个三角形中两个为钝角三角形，另一个为小等腰三角形，所述两个钝角三角形全等，两个钝角三角形的最长边连接大等腰三角形底边；小等腰三角形填补在两个钝角三角形的空缺里，且小等腰三角形的底边也是十一边形的一条边。

烟罩侧壁或侧裙骨架全部设计成三角形钢结构框架，所采用的三角形为等腰三角形，且腰的长度是底边长度的1.618-3.24倍；所述三角形数量为基数个，即2n+1个，其中n为大于等于5的正整数；其中n+1个三角形的底边在下，且相互连接在一起，n个三角形的顶点朝下，镶嵌在前述三角形形成的空缺里，相互紧密连接，形成稳固的结构。

进一步的，所述烟罩盖板由三层组成，两侧为钢板：上层钢板、底层钢板，中间为矿物纤维板；所述烟罩盖板中还设置有蛇形冷却水管，所述蛇形冷却水管设在矿物纤维板和底层钢板之间。

进一步的，所述钢板材料采用如下的配方：主要由下列元素组成：C、Mn、Si、Cu、Cr、Ni、A1、Nb，其余为Fe；其元素构成比重为：C 0.50-0.90％、Mn 0.60-1.0％、Si 0.15-0.40％、Cu 0.05-0.20％、Cr 18.00-25.00％、Ni 19.00-24.00％、Al 0.30-0.95％、Nb0.40-0.65％，其余为Fe；将不可避免杂质的钢水进行脱氧处理，添加钛，满足含量为0.01-0.03％。

一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统的使用方法，采用如前所述的矮烟罩装置，所述矮烟罩装置还包括热能回收结构；所述热能回收结构包括与矮烟罩装置配套的高温烟气余热锅炉、发电主车间；矮烟罩装置的冷却回路为两个循环回路，一路并入高温烟气余热锅炉，参与中压和低压循环，另一路为除盐水密闭冷却系统，作为锅炉循环冷却的备用系统，高温烟气余热锅炉不能运行时，硅钙炉的矮烟罩切换至除盐水密闭冷却系统进行冷却，维持硅钙炉正常运行的需要；从硅钙炉来的两路烟气，经过合并后进入锅炉上部进气口，通过锅炉内布置的过热器、蒸发器、低压预热器产生热交换，加热除盐水产生蒸汽，带动汽轮机转动做功，从而带动发电机发电；该高温烟气余热锅炉为双压锅炉，分别为中压循环和低压循环，中压部分产生的蒸汽参数为3.78Mpa，温度为435℃，产生蒸汽量约为14.4t/h；低压部分的蒸汽参数为0.3MPa，温度为145℃，产生蒸汽量约为3.1t/h；烟罩盖板和骨架梁为低压强制循环系统，产生的蒸汽并入锅炉的低压汽包，炉壁、支柱、下料管、水冷烟道为中压强制循环系统，产生的中压蒸汽并入锅炉的中压汽包，此系统与除盐水密闭冷却系统并联，并设置连锁。

如前所述的一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统的使用方法，所述热能回收利用的矮烟罩装置采用如下的方法进行热能回收：

(1)高温烟气通过这两个高温烟道的竖直部分后，汇合成一路进入余热锅炉，依次通过锅炉的过热段、蒸发段、省煤段，最后出锅炉进入空冷器再次降温后，进入除尘器；

(2)凝结水经凝结水泵加压进入余热锅炉的第一低压预热器进行再次加热，此时的给水温度约为94℃；从第一低压预热器出来的给水直接送入除氧器除氧；除氧水箱的出水经给水泵加压后，进入第二低压预热器，然后分为两路，一路直接送入低压汽包，另一路进入高压预热器预热后进入中压汽包；

(3)锅炉汽水循环系统分为低压循环和中压循环；

低压循环又分为锅炉本体的自然循环系统，和硅钙炉强制低压循环系统；其流程为：低压汽包内的饱和水分为两路下降管，一路进入余热锅炉的低压蒸发器，吸收烟气的热量，产生汽水混合物，通过上升管进入汽包的水空间，由汽水分离装置分离出饱和蒸汽；另一路通过低压循环水泵加压后去往硅钙炉低压配水联箱，由联箱分配给水至硅钙炉的炉盖和骨架梁，吸收硅钙炉炉膛的辐射热后，产生汽水混合物，此部分的汽水混合物经低压蒸汽联箱收集后亦送入低压汽包，经汽水分离后，与余热锅炉产生的饱和蒸汽合并；此饱和蒸汽被送往厂区的蒸汽用户使用，富余的部分饱和蒸汽送入汽轮机，作为汽轮机的补汽做功；

中压汽包亦分为两路循环系统，一路进入余热锅炉的高压蒸发器，吸收烟气的热量，产生汽水混合物，通过上升管进入汽包的水空间，由汽水分离装置分离出饱和蒸汽，此为自然循环；另一路通过中压循环水泵后去往硅钙炉的中压配水联箱，配水联箱分配给水至硅钙炉的炉壁、立柱、水冷烟道以及下料管的水冷壁，吸收硅钙炉炉膛的辐射热后，产生的汽水混合物一并送入中压汽包，经汽水分离，与余热锅炉产后的饱和蒸汽合并，再经余热锅炉的过热蒸汽受热面加热后，进入厂区主蒸汽管网，送入汽轮机发电，此为强制循环。

本发明所获得的有益技术效果：

1、本发明是一种新型的余热回收的汽水系统，采用多种技术措施提高了回收效率。

2、提出一种新型矮烟罩，采用闭式循环回收余热，包括炉盖、侧壁、炉内料管及烟道的余热，减少散热损失；回收全部硅钙炉烟气显热，炉体散热，预留产品显热回收能力。

3、本发明矮烟罩结构稳定性超高，采用本发明的钢材料，耐高温、抗腐蚀等性能大幅提升。

4、本发明技术方案布置紧凑，减少占地面积，既节约投资，又节能节水，技术更合理。

5、提供双重保障的冷却系统。将原冷却水开式循环改为除盐水闭式循环；建立除盐水旁路冷却系统，在余热锅炉故障或检修期间使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。限于篇幅，本发明中未具体展开描述的部分，均采用现有技术。

图1为本发明的汽水系统连接图。

图2为本发明的矮烟罩装置俯视图。

图3为本发明的矮烟罩装置侧视图。

图4为本发明的盖板内外结构示意图。

图5为本发明的梯形烟罩盖板示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明提供的系统及其工作方法。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

实施例1

本实施例主要介绍一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统。

如附图1所示，一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统，所述汽水系统采用矮烟罩，所述汽水系统还包括烟道、换热器、沉降室、蒸发器、省煤器、引风机、除尘器、水泵、除盐装置、除氧机、给水泵、汽包。上述部件，形成如下的连接关系：

(1)依次连接的第一条路径：矮烟罩-烟道-换热器-沉降室-蒸发器-省煤器-引风机-除尘器。

(2)依次连接的第二条路径：水泵-除盐装置-换热器-除氧机-给水泵-省煤器-汽包。

(3)汽包分别与蒸发器、烟道连接。上述两个路径中换热器和省煤器是共用的，而水泵和给水泵是不同的两个装置。

如前所述的一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统，其使用方法如下：

(1)工作时，来自矮烟罩的两路高温烟气会合成一路，并进入烟道，依次经过换热器、沉降室、蒸发器、省煤器、引风机、除尘器，然后变成低温烟气排除，从而实现烟气余热的回收。

(2)水泵泵出的水经过除盐装置变成去盐水，依次经过换热器、除氧机、给水泵、省煤器、汽包、蒸发器、汽包、烟道形成汽水通道，从而变成蒸汽，进一步使用。

(3)除氧机、给水泵、省煤器与汽包依次连接，汽包分别与蒸发器、烟道连接。

进一步的，作为一种选择，在所述的两路高温烟气的顶部还有一个管道，该管道依次连接风冷机、引风机、除尘器。

实施例2

本实施例是在前述实施例的基础上进行的，主要介绍所述汽水系统的矮烟罩的组成与结构。

如前所述的矮烟罩，其包括烟罩骨架、侧壁、侧裙、烟罩盖板、炉门。其特征在于：所述烟罩骨架为三角形钢结构框架拼接而成，烟罩骨架的侧面固连侧壁。

进一步的，所述烟罩盖板全部采用三角形钢结构框架，盖板与框架接触面设卡槽，用卡槽和螺栓固定，不焊接。

所述烟罩骨架俯视结构为多边形，作为一种选择，为十一、十三边形。

如附图2所示，这个为烟罩顶部俯视图，其顶部全部由三角形钢结构框架组成，利用三角形的稳定性。另外，框架上面盖有烟罩盖板，盖板与框架接触面设卡槽，用卡槽和螺栓固定，不焊接。

盖板顶面由14个三角形组成的十一边形。最中间的大三角形为大等腰三角形，大等腰三角形的三个顶点也是十一边形的顶点。所述大等腰三角形左边腰连接5个三角形，右边腰连接5个三角形，底边连接3个三角形。

所述大等腰三角形左边腰的5个三角形，其中有3个三角形的边与大等腰三角形左边腰连接，该3个三角形的与上述边对应的顶点也是十一边形的顶点，另外2个三角形填补在3个三角形形成的空缺里，且该2个三角形各有一条边与十一边形的边重合。

所述大等腰三角形底边连接着的3个三角形中两个为钝角三角形，另一个为小等腰三角形，所述两个钝角三角形全等，两个钝角三角形的最长边连接底边。小等腰三角形填补在两个钝角三角形的空缺里，且小等腰三角形的底边也是十一边形的一条边。

如附图3所示，这个为烟罩侧面示意，即烟罩侧板/侧壁或侧裙骨架；同样全部设计成三角形钢结构框架，利用三角形的稳定性，不易变形坍塌。所采用的三角形为等腰三角形，且腰的长度是底边长度的1.618-3.24倍。所述三角形数量为基数个，即2n+1个，其中n为大于等于5的正整数。其中n+1个三角形的底边在下，且相互连接在一起，n个三角形的顶点朝下，镶嵌在前述三角形形成的空缺里，相互紧密连接，形成稳固的结构。

作为一种选择，侧面设置的三角形钢结构框架中间位置设置竖向加强支柱。

如附图4所示，为节省成本，盖板采用复合多层结构，由钢层和耐高温矿物纤维板层复合，这样保温效果好，炉内热量散失小。

附图4是这个盖板的侧视图，所述盖板由三层组成，两侧为钢板(上层钢板、底层钢板)，中间为矿物纤维板。所述盖板中还设置有蛇形冷却水管，所述蛇形冷却水管设在矿物纤维板和底层钢板之间。另外盖板和骨架都有通水结构，用于降温，且水为除盐水，减少对蛇形钢管或骨架钢管的氧化腐蚀。

如附图5所示，这个为一个梯形烟罩侧板/侧壁(盖板)的示意图，即烟罩侧板/侧壁或侧裙骨架。同样全部设计成三角形钢结构框架，利用三角形的稳定性，不易变形坍塌，侧板/侧壁(盖板)中间设有蛇形冷却水管，另外侧板/侧壁(盖板)和骨架都有通水结构，降温，且水为除盐水，减少对蛇形冷却水管或骨架钢管的氧化腐蚀。

实施例3

本实施例是在前述实施例的基础上进行的，主要介绍矮烟罩的钢板材料组成。

为了使烟罩耐高温持久，使用寿命长，其所有钢板的钢结构还采用耐高温钢材配方，本发明的技术方案是：钢材主要由下列元素组成：C、Mn、Si、Cu、Cr、Ni、A1、Nb，其余为Fe；其元素构成比重为：C 0.50-0.90％、Mn 0.60-1.0％、Si 0.15-0.40％、Cu 0.05-0.20％、Cr18.00-25.00％、Ni 19.00-24.00％、Al 0.30-0.95％、Nb 0.40-0.65％，其余为Fe。将不可避免杂质的钢水进行脱氧处理，添加钛，满足含量为0.01-0.03％。

上述钢结构，具有较高的高温强度，最高工作温度可以达到1350℃，同时具有良好的抗氧化性能，耐腐蚀、耐磨损和抗蠕变性能均有较大的提升。

本发明的钢结构与现有钢种性能对比测试表，如下：

表1 钢板配方主要参数对比表

实施例4

本实施例是在前述实施例任何之一的基础上进行的，主要介绍一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统的改进方案。

一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统，包括矮烟罩装置、高温烟气余热锅炉、发电主车间。矮烟罩装置的冷却回路为两个循环回路，一路并入高温烟气余热锅炉，参与中压和低压循环，另一路为除盐水密闭冷却系统，作为锅炉循环冷却的备用系统，高温烟气余热锅炉不能运行时，硅钙炉的矮烟罩切换至除盐水密闭冷却系统进行冷却，维持硅钙炉正常运行的需要。

从硅钙炉来的两路烟气，经过合并后进入锅炉上部进气口，通过锅炉内布置的过热器、蒸发器、低压预热器产生热交换，加热除盐水产生蒸汽，带动汽轮机转动做功，从而带动发电机发电。

该高温烟气余热锅炉为双压锅炉，分别为中压循环和低压循环，中压部分产生的蒸汽参数为3.78MPa，温度为435℃，产生蒸汽量约为14.4t/h。低压部分的蒸汽参数为0.3MPa，温度为145℃，产生蒸汽量约为3.1t/h。

硅钙炉的矮烟罩也参与锅炉的汽水循环。炉盖和骨架梁为低压强制循环系统，产生的蒸汽(约2.5t/h)并入锅炉的低压汽包，炉壁、支柱、下料管、水冷烟道等为中压强制循环系统，产生的中压蒸汽(约2.9t/h)并入锅炉的中压汽包，此系统与除盐水密闭冷却系统并联，并设置连锁。

汽轮机为补汽式，低压蒸汽除去厂用蒸汽外，剩余的蒸汽补入汽轮机。

硅钙炉烟气经过锅炉后，烟温降低到小于130℃，从尾部烟道引出，就近接至原外侧高温烟气管道，沿管道引至风冷器前经过与风冷器并联的旁路后，分两路支管进入引风机，引入大布袋进行除尘处理。

实施例5

本实施例是在前述实施例任何之一的基础上进行的，主要介绍一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统的另一种改进方案。

高温烟气通过这两个高温烟道的竖直部分后，汇合成一路进入余热锅炉，依次通过锅炉的过热段、蒸发段、省煤段，最后出锅炉进入空冷器再次降温后，进入除尘器。

凝结水经凝结水泵加压进入余热锅炉的第一低压预热器进行再次加热，此时的给水温度约为94℃。从第一低压预热器出来的给水直接送入除氧器除氧。除氧水箱的出水经给水泵加压后，进入第二低压预热器，然后分为两路，一路直接送入低压汽包，另一路进入高压预热器预热后进入中压汽包。

本发明中锅炉汽水循环系统分为低压循环和中压循环，低压循环又分为锅炉本体的自然循环系统，和硅钙炉强制低压循环系统。其流程为：低压汽包内的饱和水分为两路下降管，一路进入余热锅炉的低压蒸发器，吸收烟气的热量，产生汽水混合物，通过上升管进入汽包的水空间，由汽水分离装置分离出饱和蒸汽。另一路通过低压循环水泵加压后去往硅钙炉低压配水联箱，由联箱分配给水至硅钙炉的炉盖和骨架梁，吸收硅钙炉炉膛的辐射热后，产生汽水混合物，此部分的汽水混合物经低压蒸汽联箱收集后亦送入低压汽包，经汽水分离后，与余热锅炉产生的饱和蒸汽合并。此饱和蒸汽被送往厂区的蒸汽用户使用，富余的部分饱和蒸汽送入汽轮机，作为汽轮机的补汽做功。

中压汽包亦分为两路循环系统，一路进入余热锅炉的高压蒸发器，吸收烟气的热量，产生汽水混合物，通过上升管进入汽包的水空间，由汽水分离装置分离出饱和蒸汽，此为自然循环。另一路通过中压循环水泵后去往硅钙炉的中压配水联箱，配水联箱分配给水至硅钙炉的炉壁、立柱、水冷烟道以及下料管的水冷壁，吸收硅钙炉炉膛的辐射热后，产生的汽水混合物一并送入中压汽包，经汽水分离，与余热锅炉产后的饱和蒸汽合并，再经余热锅炉的过热蒸汽受热面加热后，进入厂区主蒸汽管网，送入汽轮机发电，此为强制循环。

硅钙炉烟道上每路加设一台高温蝶阀，阀门前各引出一条烟气管道，在炉前合并后将烟气引入锅炉，将余热锅炉与空冷器并联。烟气经过锅炉冷却后，烟温降至约130℃，锅炉尾部用一条管道将烟气引出，加一道蝶阀后就近接入原烟气管道，再通过空冷器旁路管道引入两台引风机，进入布袋除尘器。原空冷器入口管道各加一道高温蝶阀，防止烟气倒灌。

正常工况时，原烟气管道上的四道阀门呈关闭状态，硅钙炉的高温烟气通过余热锅炉和空冷器进行降温处理；余热锅炉因任何原因停炉时，锅炉前后烟气阀门关闭，原空冷器前后的阀门开启，烟气切换至空冷器降温。

在一个具体的实时方案中，烟气余热锅炉采用如下的装机方案。

(1)锅炉的设计条件

正在运行中的硅钙炉，设计配备1台立式烟气余热锅炉，设计数据如下：

硅钙炉容量：33MVA 设计工况烟气量：110000Nm3/h

设计工况烟气温度：500℃ 排烟温度：<130℃

排污率：4％ 年运行时间：7000h

硅钙炉烟气组分如下表。

表2：硅钙炉烟气组分表

烟气成分	CO2	N2	O2	H2O	CO
						体积百分比	3.55％	76.57％	18.76％	1.11％	0.01％

(2)主要技术参数

1)中压汽包

额定蒸发量：17.3t/h 额定蒸汽压力:3.78MPa(g)

额定蒸汽温度：435℃ 数量:1台

2)低压汽包

额定蒸发量：5.6t/h 额定蒸汽压力:0.3MPa(g)

额定蒸汽温度:145℃ 数量:1台

(3)锅炉烟气管道改造。

将原有放散管道利用起来，两条管道(φ1800)在立管上合并为一根总管(φ2600)，总管上加一道高温电动阀门后在标高36.65m(锅炉烟气入口标高)处向南引出，加方圆变径管进入锅炉。

在原烟气管道的东西向水平管道上各加一道高温阀门，以便原空冷器和锅炉切换。

烟气经过锅炉降温后从锅炉尾部引出，由于场地限制，引出方向与入口方向呈90°向西。加一道高温电动阀门后，向上引至标高约11米，与原烟气管道联通。同时，与原空冷器并列的引出一条旁通管路(φ1600)，锅炉正常运行时，烟气走旁通管路，再分两路支管(φ1400)进入引风机，该旁通管设置了一条φ400的混风管，防止夏天高热的情况温度降不下来时，高温烟气对布袋除尘器的损害。

(4)设备布置

锅炉布置在硅钙炉主车间与原料厂的上料皮带之间，宽度约为10m的一条巷道中，锅炉占地面积约为9m*12m。

除氧器置于硅钙炉主车间外10m平台，1轴外侧B列和C列之间；给水泵置于硅钙炉主车间0m地坪除氧器下方的位置，疏水箱、疏水泵、加药装置布置在。锅炉西侧的通道上。

(5)锅炉区热力系统

此系统与发电主车间热力系统合并论述。

在一个具体的实施方案中，本发明的发电主车间采用如下的装机方案。

(1)发电机组装机方案

采用中温中压反动式汽轮发电机组，机组进汽量约为17.3t/h，汽轮机设有补汽口，补气量约为3.0t/h，额定发电量约为4.58MW。

发电机参数

型号:QF-6-2 功率：6000kW 电压：10.5kV

转速：3000rpm 数量：1台

发电机组辅机主要参数如下：

(2)设备布置

厂房占地面积21×24m，柱距为8m，一期共3个柱距。机组沿发电厂房纵向布置，主机运转平台标高为7m，轴封加热器、均压箱、抽汽器等布置在3.5m平台，凝汽器与凝结水泵布置在底层，车间头尾两侧均布置有平台楼梯。

循环水泵共两台，布置在主厂房大门处，靠近循环水池的一侧。

考虑到后续发展的空间，即在机组发电机的方向预留2个柱距，共16米的发展空间，后期主厂房占地面积可达到21×40m。

以上为本发明技术方案的实施例及试验所测试结果，对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和工艺参数变更均落入本发明的保护范围内。限于篇幅，本发明中未展开叙述的技术均采用现有技术，不再赘述。

Claims (9)

1.一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统，其特征在于：所述汽水系统采用矮烟罩，所述汽水系统还包括烟道、换热器、沉降室、蒸发器、省煤器、引风机、除尘器、水泵、除盐装置、除氧机、给水泵、汽包。

2.根据权利要求1所述的一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统，其特征在于：上述部件，形成如下的连接关系：

(1)依次连接的第一条路径：矮烟罩-烟道-换热器-沉降室-蒸发器-省煤器-引风机-除尘器；

(2)依次连接的第二条路径：水泵-除盐装置-换热器-除氧机-给水泵-省煤器-汽包；

(3)汽包分别与蒸发器、烟道连接；

上述两个路径中换热器和省煤器是共用的，而水泵和给水泵是不同的两个装置。

3.一种权利要求2所述的一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统的使用方法，其特征在于，其使用方法如下：

(1)工作时，来自矮烟罩的两路高温烟气会合成一路，并进入烟道，依次经过换热器、沉降室、蒸发器、省煤器、引风机、除尘器，然后变成低温烟气排除，从而实现烟气余热的回收；

(2)水泵泵出的水经过除盐装置变成去盐水，依次经过换热器、除氧机、给水泵、省煤器、汽包、蒸发器、汽包、烟道形成汽水通道，从而变成蒸汽，进一步使用；

(3)除氧机、给水泵、省煤器与汽包依次连接，汽包分别与蒸发器、烟道连接。

4.根据权利要求3所述的一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统的使用方法，其特征在于，在所述的两路高温烟气的顶部还有一个管道，该管道依次连接风冷机、引风机、除尘器。

5.根据权利要求4所述的一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统的使用方法，其特征在于：所述矮烟罩装置，包括烟罩骨架、侧壁、侧裙、烟罩盖板、炉门，所述烟罩骨架为三角形钢结构框架拼接而成，烟罩骨架的侧面固连侧壁。

6.根据权利要求5所述的一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统的使用方法，其特征在于：所述烟罩盖板全部采用三角形钢结构框架，盖板与框架接触面设卡槽，用卡槽和螺栓固定；所述烟罩盖板顶面由14个三角形组成的十一边形；烟罩侧壁或侧裙骨架全部设计成三角形钢结构框架，所采用的三角形为等腰三角形，且腰的长度是底边长度的1.618-3.24倍；所述三角形数量为基数个，即2n+1个，其中n为大于等于5的正整数；其中n+1个三角形的底边在下，且相互连接在一起，n个三角形的顶点朝下，镶嵌在前述三角形形成的空缺里，相互紧密连接，形成稳固的结构。

7.根据权利要求6所述的一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统的使用方法，其特征在于：所述烟罩盖板由三层组成，两侧为钢板：上层钢板、底层钢板，中间为矿物纤维板；所述烟罩盖板中还设置有蛇形冷却水管，所述蛇形冷却水管设在矿物纤维板和底层钢板之间；所述钢板材料采用如下的配方：主要由下列元素组成：C、Mn、Si、Cu、Cr、Ni、A1、Nb，其余为Fe；其元素构成比重为：C 0.50-0.90％、Mn 0.60-1.0％、Si 0.15-0.40％、Cu0.05-0.20％、Cr 18.00-25.00％、Ni 19.00-24.00％、Al 0.30-0.95％、Nb 0.40-0.65％，其余为Fe；将不可避免杂质的钢水进行脱氧处理，添加钛，满足含量为0.01-0.03％。

8.一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统的使用方法，其特征在于：采用如权利要求5-7中任一项所述的矮烟罩装置，所述矮烟罩装置还包括热能回收结构；所述热能回收结构包括与矮烟罩装置配套的高温烟气余热锅炉、发电主车间；矮烟罩装置的冷却回路为两个循环回路，一路并入高温烟气余热锅炉，参与中压和低压循环，另一路为除盐水密闭冷却系统，作为锅炉循环冷却的备用系统，高温烟气余热锅炉不能运行时，硅钙炉的矮烟罩切换至除盐水密闭冷却系统进行冷却，维持硅钙炉正常运行的需要；从硅钙炉来的两路烟气，经过合并后进入锅炉上部进气口，通过锅炉内布置的过热器、蒸发器、低压预热器产生热交换，加热除盐水产生蒸汽，带动汽轮机转动做功，从而带动发电机发电；该高温烟气余热锅炉为双压锅炉，分别为中压循环和低压循环，中压部分产生的蒸汽参数为3.78Mpa，温度为435℃，产生蒸汽量约为14.4t/h；低压部分的蒸汽参数为0.3MPa，温度为145℃，产生蒸汽量约为3.1t/h；烟罩盖板和骨架梁为低压强制循环系统，产生的蒸汽并入锅炉的低压汽包，炉壁、支柱、下料管、水冷烟道为中压强制循环系统，产生的中压蒸汽并入锅炉的中压汽包，此系统与除盐水密闭冷却系统并联，并设置连锁。

9.一种权利要求8所述的一种利用矮烟罩装置回收硅钙炉余热的汽水系统的使用方法，其特征在于：所述热能回收利用的矮烟罩装置采用如下的方法进行热能回收：

(1)高温烟气通过这两个高温烟道的竖直部分后，汇合成一路进入余热锅炉，依次通过锅炉的过热段、蒸发段、省煤段，最后出锅炉进入空冷器再次降温后，进入除尘器；

(2)凝结水经凝结水泵加压进入余热锅炉的第一低压预热器进行再次加热，此时的给水温度约为94℃；从第一低压预热器出来的给水直接送入除氧器除氧；除氧水箱的出水经给水泵加压后，进入第二低压预热器，然后分为两路，一路直接送入低压汽包，另一路进入高压预热器预热后进入中压汽包；

(3)锅炉汽水循环系统分为低压循环和中压循环；

低压循环又分为锅炉本体的自然循环系统，和硅钙炉强制低压循环系统；其流程为：低压汽包内的饱和水分为两路下降管，一路进入余热锅炉的低压蒸发器，吸收烟气的热量，产生汽水混合物，通过上升管进入汽包的水空间，由汽水分离装置分离出饱和蒸汽；另一路通过低压循环水泵加压后去往硅钙炉低压配水联箱，由联箱分配给水至硅钙炉的炉盖和骨架梁，吸收硅钙炉炉膛的辐射热后，产生汽水混合物，此部分的汽水混合物经低压蒸汽联箱收集后亦送入低压汽包，经汽水分离后，与余热锅炉产生的饱和蒸汽合并；此饱和蒸汽被送往厂区的蒸汽用户使用，富余的部分饱和蒸汽送入汽轮机，作为汽轮机的补汽做功；

中压汽包亦分为两路循环系统，一路进入余热锅炉的高压蒸发器，吸收烟气的热量，产生汽水混合物，通过上升管进入汽包的水空间，由汽水分离装置分离出饱和蒸汽，此为自然循环；另一路通过中压循环水泵后去往硅钙炉的中压配水联箱，配水联箱分配给水至硅钙炉的炉壁、立柱、水冷烟道以及下料管的水冷壁，吸收硅钙炉炉膛的辐射热后，产生的汽水混合物一并送入中压汽包，经汽水分离，与余热锅炉产后的饱和蒸汽合并，再经余热锅炉的过热蒸汽受热面加热后，进入厂区主蒸汽管网，送入汽轮机发电，此为强制循环。