CN109405567A - 一种硅铁矿热炉余热交换装置 - Google Patents

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陈文政
孙积文
彭加华
陈祥顺
胡宝义
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Abstract

本发明公开了一种硅铁矿热炉余热交换装置，包括依次连通的进口烟箱、鳍片管组和出口烟箱；进口烟箱一端与硅铁矿热炉烟气出口连通，其另一端与烟道连接段的烟道进口连通；鳍片管组设于框架内，鳍片管组包括若干平行设置的鳍片管；鳍片管包括水管和设于水管上的鳍片；水管的弯头位于框架外，弯头与框架之间通过密封罩密封；框架内的若干水管平行设置，水管的两侧均焊设有若干鳍片；水管两侧上的鳍片位于同一水平面上，水管同一侧上的若干鳍片之间相互平行且等间距分布；若干水管的一端均与进口集箱连通，其另一端与出口集箱连通；进口集箱上开设进水口，出口集箱上开设出水口；进口集箱和出口集箱的集箱管上均开设有温度计接管和压力表接管。

Description

一种硅铁矿热炉余热交换装置
技术领域
本发明属预热锅炉的技术领域，具体涉及一种硅铁矿热炉余热交换装置。
背景技术
硅铁炉在冶炼生产过程中，产生大量夹带微细尘粒的高温烟气。生产1吨75％硅铁，理论上大约产生1500～2000Nm3炉气，烟气中主要成分是N2、O2、CO2、H2O，由于空气过剩系数很大，因此基本接近空气成分。
烟气中SO2含量依据原料中带入的硫量而定，主要决定于还原剂的含硫量。1吨75％硅铁原料带入的硫量一般在5-10kg左右，其中90％燃烧成SO2后进入烟气，在半封闭电炉中烟气含硫量一般在0.1～lg/Nm3左右。
烟气中的烟尘主要由两部分组成，一部分是炉料的机械吹出物，主要是焦粉和煤粉；另一部分是硅石中的SiO2被还原形成的气态SiO，这些SiO本应继续被还原成硅，形成硅铁，但实际上总有一部分逸出料面，被空气中氧再氧化成SiO，形成无晶形的极细颗粒，被烟气带出炉外，这两部分烟尘前者约占10％～20％，后者约占80％-90％，硅铁的烟尘量取决于冶炼过程中硅的回收率，在正常情况下，硅回收率为85％-90％时，l吨硅铁约产生200～300kg粉尘，当电炉刺火时Si回收率下降，粉尘量就会急剧增加。粉尘平均粒径为0.1μm，都是无晶硅的氧化物。真比重仅为2.23g/cm3，比表面积达20m2/g，比电阻为1.3×1013Ω·cm。
烟气热含量大，1吨75％硅铁烟气中含热量相当于输入的电量，因此回收余热的潜在能量很大，而现有的余热交换装置的交换效率低，不能最大程度的将热能转换，造成热量的浪费。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种硅铁矿热炉余热交换装置，以解决现有余热交换装置热交换效率低的问题。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种硅铁矿热炉余热交换装置，其包括依次连通的进口烟箱、鳍片管组和出口烟箱；
进口烟箱一端与硅铁矿热炉烟气出口连通，其另一端与烟道连接段的烟道进口连通；鳍片管组设于框架内，鳍片管组包括若干平行设置的鳍片管；鳍片管包括水管和设于水管上的鳍片；水管的弯头位于框架外，弯头与框架之间通过密封罩密封；框架内的若干水管平行设置，水管的两侧均焊设有若干鳍片；水管两侧上的鳍片位于同一水平面上，水管同一侧上的若干鳍片之间相互平行且等间距分布；若干水管的一端均与进口集箱连通，其另一端与出口集箱连通；进口集箱上开设进水口，出口集箱上开设出水口；进口集箱和出口集箱的集箱管上均开设有温度计接管和压力表接管。
优选的，鳍片管中的水管盘旋设于框架的左墙板和右墙板之间；位于烟道进口的水管上加装防磨瓦。
优选的，进口集箱和出口集箱顶部的排水接口与排水法兰连接；进口集箱上的进口接管与进口法兰连接，出水集箱上的出口接管与出口法兰连接。
优选的，位于框架上开设有两个吹灰口，吹灰口上安装吹灰器。
优选的，进口烟箱中烟气进入方向与鳍片管组所在平面垂直。
优选的，进口集箱和出口集箱平行设置与框架外部。
优选的，鳍片通过电阻焊固定于水管上；水管同一侧上的相邻两个鳍片的间隔为35mm。
优选的，水管通过焊接分别与进口集箱和出口集箱连通。
优选的，相邻两根水管的间距为80mm-100mm。
优选的，出口烟箱顶部开设有烟气出口。
本发明提供的硅铁矿热炉余热交换装置，具有以下有益效果：
受热均匀：鳍片均匀、等间距的分布于水管两侧，在烟气气流进入时，将杂乱的烟气流道分割成若干细小的通道流入，从而防止烟气扰流，使得水管能够均匀受热，并进行热交换。
增大受热面：鳍片与水管构成的若干烟气流道，由于鳍片的存在，增大了与烟气接触的面积，相比于传统的单一水管受热，本发明受热面积可增大至2-3倍，进而极大的提高了烟气热交换的效率。
防粘灰：每个鳍片均做镍基钎焊处理，其电阻低，热传导率高，耐冲刷、磨损、不易结垢；配合吹灰器可有效地降低水管的粘灰，进而增大水管的热传导。
附图说明
图1为硅铁矿热炉余热交换装置的结构图。
图2为硅铁矿热炉余热交换装置的俯视图。
图3为硅铁矿热炉余热交换装置鳍片管组的侧视图。
图4为硅铁矿热炉余热交换装置鳍片管组的部分侧视图。
图5为硅铁矿热炉余热交换装置鳍片管组的正视图。
图6为硅铁矿热炉余热交换装置鳍片管的结构图。
图7为硅铁矿热炉余热交换装置鳍片管的纵剖图。
图8为硅铁矿热炉余热交换装置鳍片管组的内部结构图。
图9为硅铁矿热炉余热交换装置集箱结构图。
其中，1、烟道连接段；2、封板；3、管板；4、集箱；5、弯头；6、观察吹灰口；7、鳍片管；8、密封罩；9、吹灰口；10、吹灰器；11、鳍片；12、水管；13、烟道进口；14、鳍片管组；15、进口烟箱；16、出口集箱；17、框架；18、进口集箱；19、出口烟箱；20、出水口；21、进水口；22、左墙板；23、右墙板；24、防磨瓦；25、排水法兰；26、排水接口；27、进口法兰；28、进口接管；29、集箱管；30、温度计接管；31、压力表接管。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
根据本申请的一个实施例，参考图1和图2，本方案的硅铁矿热炉余热交换装置，包括依次连通的进口烟箱15、鳍片管组14和出口烟箱19。进口烟箱15一端与硅铁矿热炉烟气出口连通，其另一端与烟道连接段1的烟道进口13连通；鳍片管组14与进口烟箱15连通，进口烟箱15的顶部开设有烟气出口。
参考图3和图4，鳍片管组14设于框架17内，鳍片管组14包括若干平行设置的鳍片管7，鳍片管7包括水管12和设于水管12上的鳍片11，水管12的弯头5位于框架17外，弯头5与框架17之间通过密封罩8密封，防止烟气泄漏。框架17的外侧焊接有封板2，同样用于避免气体泄漏。封板2上开设有两个吹灰口9，在水管12上积灰较多时，可打开吹灰口9，利用吹灰器10将水管12上的积灰吹除，避免水管12积灰过多，影响传热。
参考图6和图7，框架17内的若干水管12平行设置，水管12的两侧均焊设有若干鳍片11，水管12两侧上的鳍片11位于同一水平面上，水管12同一侧上的若干鳍片11之间相互平行且等间距分布。相邻两根水管12的间距为80mm-100mm，优选为90mm，其间距可根据实际需求而定。
烟气从进口烟箱15进入，垂直流向水管12上，水管12与若干鳍片11组成多个烟气流道，在烟气气流进入时，将杂乱的烟气流道分割成若干细小的通道流入，使得杂乱的烟道气流均匀流入，从而防止烟气扰流，使得水管12能够均匀受热，并进行热交换。
若干水管12的一端均与进口集箱18连通，其另一端与出口集箱16连通；进口集箱18上开设进水口21，出口集箱16上开设出水口20；进口集箱18和出口集箱16的集箱4管29上均开设有温度计接管30和压力表接管31。
参考图5，进口烟箱15中烟气进入方向与鳍片管组14所在平面垂直，鳍片11与水管12构成的若干烟气流道，由于鳍片11的存在，增大了与烟气接触的面积，相比于传统的单一水管12受热，本发明受热面积可增大至2-3倍，进而极大的提高了烟气热交换的效率。
除此，将鳍片11通过电阻焊固定于水管12上，相邻两个鳍片11的间隔为35mm，可根据实际需要进行间隔设置。每个鳍片11和水管12均做镍基钎焊处理，其电阻低，热传导率高，耐冲刷、磨损、不易结垢。配合吹灰器10可有效地降低水管12的粘灰，进而增大水管12的热传导。
其中，水管12的管材规格材质20GB3087-2008，鳍片11，材质15CrMo。
参考图8，鳍片管7中的水管12盘旋设于框架17的左墙板22和右墙板23之间，位于烟道进口13的水管12上加装防磨瓦24，可增大水管12的抗冲刷性能。
参考图9，进口集箱18和出口集箱16顶部的排水接口26与排水法兰25连接，进口集箱18上的进口接管28与进口法兰27连接，出水集箱4上的出口接管与出口法兰连接。
进口集箱18和出口集箱16的集箱管29上均开设有温度计接管30和压力表接管31，温度计接管30上可接温度计，用于检测集箱管29能的温度；压力表接管31上可接压力表，用于检测集箱管29内的压力。
本发明从高温烟道排出的烟气中吸收余热，产生热水。热水循环泵将热水输送至余热热水锅炉，经余热热水锅炉内鳍片管7换热面吸收热量，变成热水输送到用户供暖，降温后的水再被循环泵送到余热热水锅炉，继续在系统内循环。
本发明构思巧妙，采用H型鳍片管7作为换热元件，传热效率高，余热回收效果好，结构紧凑，积灰少，防磨性能好，可有效防止高温烟气的不稳定性及进入烟道前产生的扰流；且进烟均匀，能有效减少烟气对设备的冲刷磨损；增大了换热面积，减小了占用空间，减少积灰，增强抗冲刷能力，有效地解决了现有余热交换装置热交换效率低的问题。
虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种硅铁矿热炉余热交换装置，其特征在于：包括依次连通的进口烟箱、鳍片管组和出口烟箱；
所述进口烟箱一端与硅铁矿热炉烟气出口连通，其另一端与烟道连接段的烟道进口连通；所述鳍片管组设于框架内，鳍片管组包括若干平行设置的鳍片管；所述鳍片管包括水管和设于水管上的鳍片；所述水管的弯头位于框架外，弯头与框架之间通过密封罩密封；所述框架内的若干水管平行设置，水管的两侧均焊设有若干鳍片；所述水管两侧上的鳍片位于同一水平面上，水管同一侧上的若干鳍片之间相互平行且等间距分布；若干所述水管的一端均与进口集箱连通，其另一端与出口集箱连通；所述进口集箱上开设进水口，出口集箱上开设出水口；所述进口集箱和出口集箱的集箱管上均开设有温度计接管和压力表接管。
2.根据权利要求1所述的硅铁矿热炉余热交换装置，其特征在于：所述鳍片管中的水管盘旋设于框架的左墙板和右墙板之间；位于烟道进口的水管上加装防磨瓦。
3.根据权利要求1所述的硅铁矿热炉余热交换装置，其特征在于：所述进口集箱和出口集箱顶部的排水接口与排水法兰连接；所述进口集箱上的进口接管与进口法兰连接，出水集箱上的出口接管与出口法兰连接。
4.根据权利要求1所述的硅铁矿热炉余热交换装置，其特征在于：位于所述框架上开设有两个吹灰口，吹灰口上安装吹灰器。
5.根据权利要求1所述的硅铁矿热炉余热交换装置，其特征在于：所述进口烟箱中烟气进入方向与鳍片管组所在平面垂直。
6.根据权利要求1所述的硅铁矿热炉余热交换装置，其特征在于：所述进口集箱和出口集箱平行设置与框架外部。
7.根据权利要求1所述的硅铁矿热炉余热交换装置，其特征在于：所述鳍片通过电阻焊固定于水管上；水管同一侧上的相邻两个鳍片的间隔为35mm。
8.根据权利要求1所述的硅铁矿热炉余热交换装置，其特征在于：所述水管通过焊接分别与进口集箱和出口集箱连通。
9.根据权利要求1所述的硅铁矿热炉余热交换装置，其特征在于：所述相邻两根水管的间距为80mm-100mm。
10.根据权利要求1所述的硅铁矿热炉余热交换装置，其特征在于：所述出口烟箱顶部开设有烟气出口。
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