CN113265506A - 一种转炉用烟气冷却装置 - Google Patents

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Abstract

一种转炉用烟气冷却装置,转炉顶部设置烟罩,烟罩底部与转炉内部连通,烟罩侧面设置排烟道,烟罩为箱体结构,烟罩侧面分别为A面、B面、C面和D面,所述排烟道斜向设置于A面,A面和B面相对设置,C面和D面相对设置,所述烟罩的顶部为E面,所述烟气冷却装置包括水冷套结构、水箱和水冷壁结构,所述水冷套结构可拆卸设置于所述排烟道上,所述水箱包括多个独立的子水箱,所述A面上设置有子水箱,所述B面上设置有水冷壁结构,所述C面和D面上均设置有子水箱和水冷壁结构,C面和D面上的子水箱、水冷壁结构衔接并占据整个壁面,所述E面上设置有子水箱。本发明设计独特巧妙,能有效降低烟尘温度,减少腐蚀,延长烟罩及冷却装置的使用寿命。

Description

一种转炉用烟气冷却装置
技术领域
本发明涉及冶金设备技术领域,具体涉及一种转炉用烟气冷却装置。
背景技术
现有技术中,用转炉处理铜渣较为常见,如公开号为CN101358286B的中国专利公开了一种用转炉处理铜浮渣的方法,其将铜浮渣、纯碱、铁屑或硫铁矿和烟煤按照一定比率配料,加入转炉内还原熔炼,控制温度700~800℃,冶炼1.5-2小时,使铜浮渣中的金属形态铅与铜分离,尔后提高温度至渣过热温度1100-1250℃,冶炼2.5-3小时,使铅的化合物还原生成金属铅,铜则进入冰铜实现了铜、铅分离。该操作在转炉内进行,铜和铅分离彻底,可解决当前铜浮渣处理过程中存在的能耗高、污染环境严重、金属回收率低和生产成本高等问题。
在此类工艺的处理过程中,转炉一般采用25%~40%的富氧助燃天然气燃烧加热,烟气温度极高,然而转炉中的烟气口大都采用浇注料砌筑,如镁铬质骨料,而水冷烟罩采用的是膜式水冷壁,膜式水冷壁由膜式水冷管组成,因此在冷却过程中烟气中还含有2%~5%的SO2,高温烟气直接对水冷烟罩进行硫化物高温腐蚀,烟尘对水冷壁管壁的冲刷侵蚀等原因,浇注料逐步剥蚀,烟气口逐步扩大,烟气口的使用寿命仅1~2个月,此外烧损炉窑壳体,烟罩使用寿命也仅仅为3-5月,使用周期短,维修强度大;此外,膜式水冷壁内壁加工复杂,价格昂贵,用在高温及带腐蚀性气体环境,性价比不高,并且膜式水冷壁管内部容易结垢而造成堵塞,散热效果差;高温侵蚀,造成管壁穿孔漏水,后期维修频繁,不得不停炉更换,严重制约了生产,同时水冷壁安装方式为多块水冷壁整体焊接,不利于维修及更换。因此,本发明旨在开发一种针对转炉的冷却装置,以更好地满足生产需要。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种转炉用烟气冷却装置,以解决上述背景技术中的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
一种转炉用烟气冷却装置,转炉顶部设置烟罩,烟罩底部与转炉内部连通,烟罩侧面设置排烟道,烟罩为箱体结构,烟罩侧面分别为A面、B面、C面和D面,所述排烟道斜向设置于A面,所述A面和B面相对设置,所述C面和D面相对设置,所述烟罩的顶部为E面,所述烟气冷却装置包括水冷套结构、水箱和水冷壁结构,所述水冷套结构可拆卸设置于所述排烟道上,所述水箱包括多个独立的子水箱,所述A面上设置有子水箱,所述B面上设置有水冷壁结构,所述C面和D面上均设置有子水箱和水冷壁结构,C面和D面上的子水箱、水冷壁结构衔接并占据整个壁面,所述E面上设置有子水箱。
进一步的,所述水冷套结构为整体式的铜水套结构。
进一步的,每个所述子水箱上均设置有进水口和出水口,箱体内设置有平行布置且错开设置的隔板。
进一步的,所述水冷壁结构包括内衬板以及固定于内衬板上的蛇形水冷管道,蛇形水冷管道在所述内衬板朝向所述烟罩外部侧连续满焊固定。
进一步的,所述C面和D面上的子水箱靠近所述排烟道的高温区设置,C面和D面上的水冷壁结构远离所述排烟道的低温区设置。
进一步的,所述A面、B面、C面、D面、E面的换热面积之比为3~4:3~4:11~12:11~12。
进一步的,所述C面和D面上,子水箱的换热面积与水冷壁的换热面积之比为6~7:4~5。
有益效果:本发明所述的一种转炉用烟气冷却装置,其采用可拆卸的水冷套结构固定于排烟道上,整体式结构安装、更换更加便捷,水路简易可靠,相较于传统的排烟道更为经久耐用,且具有更好的降温效果;水冷套结构与排烟道为直插式连接,无水平拐角,不存在积灰死角区,烟气流通更顺畅。烟罩采用水箱和水冷壁结构结合的方式,通过对水箱和水冷壁结构换热面积的合理分区布局和巧妙设计,与传统的膜式换热相比,大大节省了换热棉结,同时提高了设备的耐用程度。其中烟气靠近排烟道的高温区设置为水箱式,远离排烟道的低温区设置为壁挂式的水冷壁结构,蛇形水冷管道焊接在锅炉钢板外壁上,与烟气在烟罩外进行线性热交换,蛇形水冷管道不与烟气接触,既保证了烟罩内壁的光滑,内壁不容易积灰,不会造成酸性腐蚀,又带走了部分热量,保证了钢板在耐热范围内不被烧穿,水箱在材料及结构上进行了优化,水箱底板选用锅炉钢板,大大增强了烟罩的耐高温性能。本发明所述的转炉用烟气冷却装置使用寿命可达1年以上。
附图说明
图1为转炉用烟气冷却装置的整体结构示意图。
图2为本发明中水冷套结构的结构示意图。
图3为本发明中子水箱的俯视结构示意图。
图4为本发明中子水箱的内部结构示意图。
图5为本发明中水冷壁结构的结构示意图。
图6为本发明中蛇形水冷管道与内衬板间的连接示意图。
图7为本发明中第一连接件的结构示意图。
图8为本发明中第二连接件的结构示意图。
其中:1、墙面;2、转炉;3、排烟道;4、烟罩;5、子水箱;51、隔板;6、水冷壁结构;61、内衬板;62、蛇形水冷管道;7、第一连接件;8、第二连接件;9、水冷套结构。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例进一步阐述本发明。
参考图1~图8所示,本实施例所述的转炉用烟气冷却装置,转炉2顶部设置烟罩4,烟罩4底部与转炉2内部连通,烟罩4侧面设置排烟道3,烟罩4为箱体结构,烟罩4侧面分别为A面、B面、C面和D面,所述排烟道斜向设置于A面,所述A面和B面相对设置,所述C面和D面相对设置。
烟气冷却装置包括水冷套结构9、水箱和水冷壁结构6,其中水冷套结构9可拆卸设置于排烟道3上,本实施例中,水冷套结构9为整体式的铜水套结构,水冷套结构9与排烟道3为直插式卡接,无水平拐角,不存在积灰死角区,烟气流通更顺畅,且插设于排烟道3内部,从而可防止含硫化物的高温烟气对浇注烟道的损伤,从而延长使用寿命,并且拆卸方便。
子水箱5上均设置有进水口和出水口,箱体内设置有平行布置且错开设置的隔板51,隔板用于延长冷却水在箱体内的流动路程。
水冷壁结构6包括内衬板61以及固定于内衬板61上的蛇形水冷管道62,蛇形水冷管道62在内衬板朝向所述烟罩4外部侧连续满焊固定,因此,蛇形水冷管道62是悬挂固定于烟罩4外部,与烟气在烟罩4外进行线性热交换,蛇形水冷管道62不与烟气接触,既保证了烟罩4内壁的光滑,内壁不容易积灰,不会造成酸性腐蚀。又带走了部分热量,保证了钢板在耐热范围内不被烧穿。
水箱包括多个独立的子水箱5,A面上仅设置有子水箱5,所述B面上设置有水冷壁结构6,所述C面和D面上均设置有子水箱5和水冷壁结构6,C面和D面上的子水箱5、水冷壁结构6衔接并占据整个壁面,C面和D面上的子水箱5靠近所述排烟道3的高温区设置,本实施例中,C面和D面上均设置有3个并列布置的子水箱5,3个子水箱均自烟罩4的底部延伸至顶部,相邻子水箱5间通过第一连接件7和第二连接件8连接,连接方式如图1所示,C面和D面上的水冷壁结构6远离所述排烟道3的低温区设置。烟罩4的顶部为E面,所述E面上设置有所述子水箱5。
为了达到既定的降温效果,A面、B面、C面、D面、E面的换热面积之比为3~4:3~4:11~12:11~12。C面和D面上,子水箱的换热面积与水冷壁的换热面积之比为6~7:4~5。
具体举例说明。
某工厂转炉上的水冷烟罩原设计采用膜式水冷壁,换热面积为43m2,经试生产测试,使用寿命为3~5月,后期出现大面积泄漏,备件及维修成本较高。高温气体对水冷壁冲刷侵蚀作用,使得水冷壁后期会出现大面积变薄,甚至泄漏。改进后采用本发明所的烟气冷却装置。
水箱内壁选用14mm锅炉钢板,外壁使用12mm钢板,内部设置3块隔板。水冷壁水管外部附着式设计,采用42mm钢板做内衬壁面,外部蛇形水冷管道选用
Figure BDA0002752010370000041
钢管。管壁与内衬板采用连续满焊,熔池深度控制在8-10mm。此设计一方面,防止高温烟气直接侵蚀管壁;另一方面,为满足后期修复方便,直接对烧损内侧衬板进行焊补即可。
其中进入烟罩的烟气量为
Figure BDA0002752010370000051
其中
Figure BDA0002752010370000052
为烟罩的漏风系数,取0.1,;V′为炉内燃烧产生烟气量,单位m3/h。
进入烟罩的烟气焓为:I′=Iy′+I′c,Iy′是由铜水套进入水冷烟罩的烟气焓,Ic′为进入水冷烟罩的烟尘焓,单位kJ/N m3,空气和烟气组分的平均比热如下表所示。
表1 空气及烟尘焓值表
Figure BDA0002752010370000053
根据热平衡计算,其中水箱面积为25.13m2,水冷壁结构面积12.68m2,换热面积总共37.81m2,分布结构如表2所示。
表2 水箱和水冷壁的分布结构及结构参数表
Figure BDA0002752010370000054
调试结果。
开炉测试水冷情况,供水水压0.25~0.3Mpa,水流量,水路温度、烟气出口温度趋势,如表3所示,在该工况下,铜浮渣转炉能较好地满足生产需求,炉况运行平稳。
表3 水冷烟罩运行数据表
Figure BDA0002752010370000061
铜浮渣转炉采用本发明所述的烟气冷却装置,解决了烟道口烧损严重问题,炉窑本体可以稳定运行,炉寿可达8月以上,烟罩寿命整体寿命可达1年以上。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种转炉用烟气冷却装置,转炉顶部设置烟罩,烟罩底部与转炉内部连通,烟罩侧面设置排烟道,其特征在于,烟罩为箱体结构,烟罩侧面分别为A面、B面、C面和D面,所述排烟道斜向设置于A面,所述A面和B面相对设置,所述C面和D面相对设置,所述烟罩的顶部为E面,所述烟气冷却装置包括水冷套结构、水箱和水冷壁结构,所述水冷套结构可拆卸设置于所述排烟道上,所述水箱包括多个独立的子水箱,所述A面上设置有子水箱,所述B面上设置有水冷壁结构,所述C面和D面上均设置有子水箱和水冷壁结构,C面和D面上的子水箱、水冷壁结构衔接并占据整个壁面,所述E面上设置有子水箱。
2.根据权利要求1所述的烟气冷却装置,其特征在于,所述水冷套结构为整体式的铜水套结构。
3.根据权利要求1所述的烟气冷却装置,其特征在于,每个所述子水箱上均设置有进水口和出水口,箱体内设置有平行布置且错开设置的隔板。
4.根据权利要求1所述的烟气冷却装置,其特征在于,所述水冷壁结构包括内衬板以及固定于内衬板上的蛇形水冷管道,蛇形水冷管道在所述内衬板朝向所述烟罩外部侧连续满焊固定。
5.根据权利要求1所述的烟气冷却装置,其特征在于,所述C面和D面上的子水箱靠近所述排烟道的高温区设置,C面和D面上的水冷壁结构远离所述排烟道的低温区设置。
6.根据权利要求1所述的烟气冷却装置,其特征在于,所述A面、B面、C面、D面、E面的换热面积之比为3~4:3~4:11~12:11~12。
7.根据权利要求6所述的烟气冷却装置,其特征在于,所述C面和D面上,子水箱的换热面积与水冷壁的换热面积之比为6~7:4~5。
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