CN112325307B - 一种烧结烟气焚烧炉的快速降温器 - Google Patents

Abstract

一种烧结烟气焚烧炉的快速降温器，属于烧结烟气焚烧炉环保领域，本发明为了解决现有立式布置快速降温器存在烟气降温速度慢，容易导致二噁英的合成，对环境造成损害的问题，本发明所述降温器采用立式设置，所述高温对流过热器、低温对流过热器、蒸发对流散热器、卧式气气换热器、SCR装置和H型鳍片省煤器由上至下或者由下至上依次设置在烟道的内衬浇筑层中，两组集中下降管中的一组集中下降管设置在内衬浇筑层的前侧，两组集中下降管中的另一组集中下降管设置在内衬浇筑层的后侧，且每组集中下降管与蒸发对流散热器连通设置。本发明用于钢厂烧结烟气一体化协同处理技术的最重要设备之一。

Description

一种烧结烟气焚烧炉的快速降温器

技术领域

本发明属于烧结烟气焚烧炉环保领域，具体涉及一种烧结烟气焚烧炉的快速降温器。

背景技术

传统的立式布置快速降温器有两种，一种是采用内衬浇注料设计，支撑式受热面结构，这种结构的支撑梁高温区域须要采用1Cr20Ni14Si2及以上材料，使得大型化受限；二种是采用四周墙壁包墙膜式壁，悬吊受热面结构，这种结构或高温烟速过高造成磨损，或中温烟速过低积灰，无法做到整个流程烟速均匀在9～14m/s，导致在烟气烟温由500℃降低至200℃的过程中，降温速度缓慢，容易导致二噁英的合成；

传统的高压及以上等级过热器采用三级过热器及光管省煤器蛇形管，造成整个设备过高，整个工艺投资巨大，并且低温段烟速达不到9米/秒，积灰严重；

传统的立式快速降温器的蒸汽最高为次高压，蒸发对流管束采用整体水平蛇形管结构，这种结构应用到高压及以上蒸汽降温器上时，水循环不稳定，中低负荷运行爆管；

传统的气气换热器采用细管直径32～51且分级形式，容易出现堵灰的情况，同时还导致管子内外烟速均过高；

传统的SCR设备烟道采用外置式，占地大，烟气流场不均匀，投资巨大；

因此为了解决现有立式布置快速降温器存在烟气降温速度慢，容易导致二噁英的合成，对环境造成损害的问题，研发一种烧结烟气焚烧炉的快速降温器是很符合实际需要的。

发明内容

本发明为了解决现有立式布置快速降温器存在烟气降温速度慢，容易导致二噁英的合成，对环境造成损害的问题，进而提供一种烧结烟气焚烧炉的快速降温器；

一种烧结烟气焚烧炉的快速降温器，所述降温器采用立式设置，所述降温器包括高温对流过热器、低温对流过热器、卧式气气换热器、SCR装置、H型鳍片省煤器、蒸发对流散热器和两组集中下降管；

所述高温对流过热器、低温对流过热器、蒸发对流散热器、卧式气气换热器、SCR装置和H型鳍片省煤器由上至下依次设置在烧结锅炉的内衬浇筑层中，两组集中下降管中的一组集中下降管设置在内衬浇筑层的前侧，两组集中下降管中的另一组集中下降管设置在内衬浇筑层的后侧，且每组集中下降管与蒸发对流散热器连通设置；

进一步地，所述内衬浇筑层的上部由若干根一号吊挂管悬吊设置，若干根一号吊挂管沿内衬浇筑层的宽度方向等距设置，每根一号吊挂管上吊挂有两排高温受热面管束；

进一步地，所述内衬浇筑层的下部由若干根一号吊挂管和若干根二号吊挂管悬吊设置，若干根一号吊挂管和若干根二号吊挂管沿内衬浇筑层的宽度方向交错等距设置，每根一号吊挂管上吊挂有两排低温受热面管束，每根二号吊挂管上吊挂有一排低温受热面管束；

进一步地，所述蒸发对流散热器由N组对流受热面蛇形管束组成，位于上部的对流受热面蛇形管为V型蒸发对流管束，位于中部和下部的对流受热面蛇形管为W型蒸发对流管束；

进一步地，所述V型蒸发对流管束由2-6根水平布置的V型蛇形管组成，每根V型蛇形管与水平方向夹角在2～8°；

进一步地，所述W型蒸发对流管束由2-6根水平布置的W型蛇形管组成，每根W型蛇形管与水平方向夹角在2～8°；

进一步地，所述卧式气气换热器采用粗管卧式布置，管子直径的取值范围为76～133mm，管箱采用2～5级串联布置；

进一步地，所述H型鳍片省煤器中H鳍片的横向节距在20mm以下，呈窄间隙结构设置，高度为光管的1/3；

进一步地，所述SCR装置采用蜂窝式催化剂的SCR设备，其烟道为内置式布置。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明提供了一种烧结烟气焚烧炉的快速降温器，作为配合钢厂烧结烟气一体化协同处理技术的最重要设备，其具备以下三点有益效果，首先是可以吸收上游工艺的热量，产生高温高压及以上的高品质过热蒸汽，来推动汽轮机做功发电，进而达到节能的目的；其次是工艺要求在烟温500～200℃降温过程中的烟气速度大于10m/s，一秒内完成降温目的，防止二噁英的合成。最后是对高度的限制要求和磨损和积灰的综合考虑，整个设备烟气速度都大于9～14m/s。

2、本发明提供了一种烧结烟气焚烧炉的快速降温器，通过改变高压及以上的蒸发对流管束的布置结构，保证水循环可靠，避免了水循环不稳定，中低负荷运行时出现爆管的情况。

3、本发明提供了一种烧结烟气焚烧炉的快速降温器，通过改变气气换热器的设置方式，以及改变气气换热器中管道的口径，有效的解决气气换热器堵灰和烟气过高磨损问题。

4、本发明提供了一种烧结烟气焚烧炉的快速降温器，通过在快速降温器的最下段增加H型省煤器来降温，并调整H型省煤器中的H型鳍片的间距，合理利用H型鳍片的结构，有效的解决快速降温器的最下段磨损和积灰问题。

附图说明

图1为本发明中内部结构示意主视图；

图2为本发明中内部结构示意侧视图；

图中包括1高温对流过热器、2低温对流过热器、3V型蒸发对流管束、4W型蒸发对流管束、5集中下降管、6卧式气气换热器、7SCR装置、8H型鳍片省煤器、9一号吊挂管和10二号吊挂管

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1至图2说明本实施方式，本实施方式提供了一种烧结烟气焚烧炉的快速降温器，所述降温器采用立式设置，所述降温器包括高温对流过热器1、低温对流过热器2、卧式气气换热器6、SCR装置7、H型鳍片省煤器8、蒸发对流散热器和两组集中下降管5；

所述高温对流过热器1、低温对流过热器2、蒸发对流散热器、卧式气气换热器6、SCR装置7和H型鳍片省煤器8由上至下依次设置在烟道的内衬浇筑层中，两组集中下降管5中的一组集中下降管5设置在内衬浇筑层的前侧，两组集中下降管5中的另一组集中下降管5设置在内衬浇筑层的后侧，且每组集中下降管5与蒸发对流散热器连通设置。

本实施方式中所述一种烧结烟气焚烧炉的快速降温器，在高度设置上与上游工艺配合，保证可以吸收上游工艺的热量，产生高温高压及以上的高品质过热蒸汽，来推动汽轮机做功发电，进而达到节能的目的，其次通过改变内衬浇筑层的上部和内衬浇筑层的下部的布置方式，有利于保证工艺要求在烟温500～200℃降温过程中的烟气速度大于10m/s，一秒内完成降温目的，防止二噁英的合成，烟气从前墙上部进入，后墙下部引出，也可从前墙下部引入，后墙上部引出，内衬浇注料设计，吊挂管悬吊受热面结构，高温区域受热面中管束(位于内衬浇筑层的上部)横向节距是低温受热面中管束(位于内衬浇筑层的下部)横向节距的1.5倍，一号吊挂管9挂高温受热面横向两排和低温受热面横向两排，二号吊挂管10吊挂低温受热面横向一排。使烟气在通过时烟气速度保持在9～14米/秒左右，烟气速度更为均匀和顺畅，使快速降温器达到快速降温，自清灰，磨损轻的目的。

同时在高压及以上等级过热器采用两级对流过热器蛇形管束，过热器之间采用两级喷水减温，减温器连续串联布置，两级减温器中间不设受热面。

具体实施方式二：参照图1至图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的内衬浇筑层的上部作进一步限定，本实施方式中，所述内衬浇筑层的上部由若干根一号吊挂管9悬吊设置，若干根一号吊挂管9沿内衬浇筑层的宽度方向等距设置，每根一号吊挂管9上吊挂有两排高温受热面管束。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：参照图1至图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的内衬浇筑层的下部作进一步限定，本实施方式中，所述内衬浇筑层的下部由若干根一号吊挂管9和若干根二号吊挂管10悬吊设置，若干根一号吊挂管9和若干根二号吊挂管10沿内衬浇筑层的宽度方向交错等距设置，每根一号吊挂管9上吊挂有两排低温受热面管束，每根二号吊挂管10上吊挂有一排低温受热面管束。其它组成及连接方式与具体实施方式二相同。

结合具体实施方式二和三中的内容说明，一号吊挂管9和二号吊挂管10分别用于支撑高温受热面和低温受热面中的管束，为了保证烟气烟气从前墙上部进入，后墙下部引出的过程中烟气流速可以大于10m/s，既有利于保证快速降温，使烟气的温度由500℃降低200℃的过程可以在1秒内完成，从而避免二噁英等有害物质的合成，对于高温受热面和低温受热面的结构要求，本申请通过改变传统结构的吊挂方式，改变了高温受热面和低温受热面中管束的布置和分布结构，充分保证了烟气在通过时的流速均匀和稳定，以便于达到快速降温的效果。

具体实施方式四：参照图1至图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式三所述的蒸发对流散热器作进一步限定，本实施方式中，所述蒸发对流散热器由N组对流受热面蛇形管束组成，位于上部的对流受热面蛇形管为V型蒸发对流管束3，位于中部和下部的对流受热面蛇形管为W型蒸发对流管束4。其它组成及连接方式与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：参照图1至图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式四所述的V型蒸发对流管束3作进一步限定，本实施方式中，所述V型蒸发对流管束3由2-6根水平布置的V型蛇形管组成，每根V型蛇形管与水平方向夹角在2～8°。其它组成及连接方式与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：参照图1至图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式五所述W型蒸发对流管束4作进一步限定，本实施方式中，所述W型蒸发对流管束4由2-6根水平布置的W型蛇形管组成，每根W型蛇形管与水平方向夹角在2～8°。其它组成及连接方式与具体实施方式五相同。

结合具体实施方式四至六中的内容说明，V型蒸发对流管束3或者W型蒸发对流管束4的前后墙对称布置(如图1)，减小汽水受热沿程距离，增强水循环的可靠。前后受热面用不锈钢板固定，防止安装和运行过程中错位，进而磨损。纵向采用2～4组分布汽水循环布置，共用集中下降管5的结构。

具体实施方式七：参照图1至图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六所述卧式气气换热器6作进一步限定，本实施方式中，所述卧式气气换热器6采用粗管卧式布置，管子直径的取值范围为76～133mm，管箱采用2～5级串联布置。其它组成及连接方式与具体实施方式六相同。

如此设置，增大了气气换热器中的管子直径，同时为了配合管子直径的变化，也相应选用了卧式气气换热器的布置方式，通过此种改变可以有效解决气气换热器在工作时产生的堵灰和烟气过高磨损问题。

具体实施方式八：参照图1至图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式七所述H型鳍片省煤器8作进一步限定，本实施方式中，所述H型鳍片省煤器8中H鳍片的横向节距在20mm以下，呈窄间隙结构设置，高度为光管的1/3。其它组成及连接方式与具体实施方式七相同。

如此设置，在快速降温器的最下段采用H型省煤器来降温，H鳍片横向节距在20mm以下窄间隙结构，高度降低为光管的1/3，鳍片防磨损，H型鳍片特有的结构有自清灰功能，可以有效解决快速降温器的最下段磨损和积灰问题。

具体实施方式九：参照图1至图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式七所述SCR装置7作进一步限定，本实施方式中，所述SCR装置7采用蜂窝式催化剂的SCR设备，其烟道为内置式布置。其它组成及连接方式与具体实施方式七相同。

如此设置，采用蜂窝式催化剂的SCR设备烟道内置式不外扩式布置，烟气流场均匀，催化剂孔道内速度8米/秒以上。有效的解决了SCR设备烟道烟气流场问题和占地造价问题。

工作原理

本申请在工作时，首先将装置按照具体实施方式一至具体实施方式九中的布置形式安装好，烟气从前墙上部进入，依次通过高温受热面、高温对流过热器、低温对流过热器、蒸发对流散热器、卧式气气换热器、SCR装置、H型鳍片省煤器和低温受热面并从后墙下部排出，此过程中烟气流速均匀保持在9-14m/s左右，在保证快速降温的同时，还可以有效避免了二噁英的合成；

快速降温器是专门为上游内热式反应器或者焚烧炉所产生的热烟气进行余热回收而设计的设备。整个设备立式布置，单锅筒，水循环系统状态良好，保证受热面运行寿命。受压部件采用悬吊结构，可以上、下自由膨胀。部分受热面采用组装出厂，减少了安装的工作量，同时维修更为方便。采用竖井式烟道结构，易调整各段烟速，因而各段烟速均匀，使各段受热面的布置更加合理，积尘、防磨损等问题容易解决。根据用户要求快速降温器采用负压,微正压运行。竖井式的布置形式，烟风系统阻力较小，通过余热回收经济运行。烟道内受热面不积灰，最下部设置排灰斗，方便排灰。

沿着烟气的流向从下到上流动也可以从上到下流动，快速降温器主要布置有高温过热器、低温过热器、V型和W型对流管束、气气换热器、省煤器等。竖井为绝热炉墙结构或者膜式壁单通道或者双通道型式。

快速降温器为自然循环，压力分为次高压、高压、超高压、亚临界压力，亚临界压力选择复合循环方式。设备本体主要部件分述如下：

锅筒采用13MuNiMo5-4材料制成，两端采用球形封头。

锅筒筒身顶部装焊有饱和蒸汽引出管座、脉冲安全阀管座、压力表管座；与水平呈45°夹角处装焊有给水引入套管接头；筒身前、后水平部位装焊有汽水混合物引入管座，筒身底座部装焊有大直径下降管管座；紧急放水管座等。封头上装有人孔、水位表管座等。

本快速降温器汽水分离采用单段蒸发系统，锅筒内部装有旋风分离器、梯形波形板分离器、清洗孔板、顶部多孔板和顶部波形板等设备。它们的作用在于消除汽水混合物的动能保持水位平衡，进行汽水分离和保证蒸汽上升速度均匀，保证蒸汽中的含盐量在标准以下。

过热器系统由高温、低温组成，在高温过热器与低温过热器之间的管道上，布置有两级喷水减温器，减温器共四个。工质与烟气为逆流换热。

蒸汽温度的调节采用两级串联喷水减温器，位于高、低温过热器之间的管道上之间的管道上。喷水水源为给水，减温器采用笛管式。

过热器的蛇形管依靠过热器吊挂管悬吊在顶板梁上。

对流管束采用W和V型。蒸发器与水平成2～8°倾角，对流管束同样依靠吊挂管悬吊在顶板梁上。根据压力选择自然循环或者复合循环的方式。

包墙采用绝热炉墙结构，由钢护板做为骨架，内覆耐磨耐火材料。或者采用膜式壁包墙结构。单通道双通道可选。

本快速降温器下水管采用集中与分散相结合的方式，由锅筒下部引出若干下水管。汽水引出管采用集中与分散相结合的方式。根据需要可以集中引出，在锅筒前，在由分散引出管连接至锅筒。根据每根连接管蒸汽负荷，合理布置锅筒前、后引出管数目，使锅内旋风筒负荷均匀。

给水经下级省煤器逆流而上，经连接管引至上级省煤器，经过上级省煤器受热面后，经由吊挂管上升至吊挂管流入锅筒。采用H型鳍片式省煤器，H鳍片横向节距在20mm以下窄间隙结构，高度降低为光管的1/3，鳍片防磨损，H型鳍片特有的结构有自清灰功能。逆流、水平、顺列布置。省煤器每个管组分别支撑在快速降温器钢构架上。

在省煤器上端布置气气换热器，采用粗管卧管式布置，管子直径从76到133mm。管箱采用2～5级串联布置。气气换热器的支撑通过箱形梁将其重量传递至快速降温器尾部钢架上。

构架用以支吊和固定快速降温器本体各部件，并维持快速降温器各部件之间相对位置的空间结构。快速降温器构架由柱、梁、垂直支撑、平台楼梯及顶板等部件组成。本结构全部采用焊接方式连接。快速降温器构架按其作用可划分为三部分，即顶板系统，柱梁及支撑系统和平台楼梯系统。顶板系统由支吊梁、顶板梁、大板梁和上部支撑等部件组成，形成一个刚性较大的梁格，用以完成对本体部分各部件的支吊。柱梁包括垂直支撑系统，承担由顶板传下来的载荷，并将其传到地基础上，同时完成对本体另外一部分部件(如旋风筒等)的支承，并且还要承受风、地震的作用。根据快速降温器本体结构特点和受力形式，构架做成空间框架体系，设有多片立框架，它们具有良好的强度、刚度、稳定性。平台楼梯的布置以方便运行、检修为原则。

Claims (4)

1.一种烧结烟气焚烧炉的快速降温器，所述降温器采用立式设置，其特征在于：所述降温器包括高温对流过热器(1)、低温对流过热器(2)、卧式气气换热器(6)、SCR装置(7)、H型鳍片省煤器(8)、蒸发对流散热器和两组集中下降管(5)；

所述高温对流过热器(1)、低温对流过热器(2)、蒸发对流散热器、卧式气气换热器(6)、SCR装置(7)和H型鳍片省煤器(8)由上至下依次设置在烟道的内衬浇筑层中，两组集中下降管(5)中的一组集中下降管(5)设置在内衬浇筑层的前侧，两组集中下降管(5)中的另一组集中下降管(5)设置在内衬浇筑层的后侧，且每组集中下降管(5)与蒸发对流散热器连通设置；

所述内衬浇筑层的上部由若干根一号吊挂管(9)悬吊设置，若干根一号吊挂管(9)沿内衬浇筑层的宽度方向等距设置，每根一号吊挂管(9)上吊挂有两排高温受热面管束；

所述内衬浇筑层的下部由若干根一号吊挂管(9)和若干根二号吊挂管(10)悬吊设置，若干根一号吊挂管(9)和若干根二号吊挂管(10)沿内衬浇筑层的宽度方向交错等距设置，每根一号吊挂管(9)上吊挂有两排低温受热面管束，每根二号吊挂管(10)上吊挂有一排低温受热面管束；

所述蒸发对流散热器由N组对流受热面蛇形管束组成，位于上部的对流受热面蛇形管为V型蒸发对流管束(3)，位于中部和下部的对流受热面蛇形管为W型蒸发对流管束(4)；

所述V型蒸发对流管束(3)由2-6根水平布置的V型蛇形管组成，每根V型蛇形管与水平方向夹角在2～8°；

所述W型蒸发对流管束(4)由2-6根水平布置的W型蛇形管组成，每根W型蛇形管与水平方向夹角在2～8°。

2.根据权利要求1中所述的一种烧结烟气焚烧炉的快速降温器，其特征在于：所述卧式气气换热器(6)采用粗管卧式布置，管子直径的取值范围为76～133mm，管箱采用2～5级串联布置。

3.根据权利要求2中所述的一种烧结烟气焚烧炉的快速降温器，其特征在于：所述H型鳍片省煤器(8)中H鳍片的横向节距在20mm以下，呈窄间隙结构设置，高度为光管的1/3。

4.根据权利要求3中所述的一种烧结烟气焚烧炉的快速降温器，其特征在于：所述SCR装置(7)采用蜂窝式催化剂的SCR设备，其烟道为内置式布置。

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