CN116770003A - 一种转炉烟气余热回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种转炉烟气余热回收装置，包括塔体、烟气进口、烟气出口和热交换面板；所述热交换面板设置在塔体内部的上部区域，烟气进口的下方。与现有的完全依靠喷雾冷却对烟气降温处理的技术相比，本发明对转炉烟气的高温段进行了余热回收，能产生品位级的中高压饱和蒸汽，减少了喷水量，减少了喷雾塔出口的烟气流量，减少了转炉烟气的后续处理成本，保留了中下部的喷雾装置，不改变原有的喷雾操作过程。
Description
技术领域
本发明属于转炉烟气余热回收装置技术领域，特别涉及一种干法除尘的转炉烟气余热回收装置。
背景技术
炼钢转炉出来的～1600℃的转炉煤气(有的称为转炉烟气，因包含有可燃成分CO，其含量多达70％以上，其余为CO2、O2，因而也被称为转炉煤气。还含有大量的灰尘，灰尘中含有较多铁、镁等可用成分，需要回收)先进入汽化冷却烟道余热锅炉，降温至～1000℃。该温度段灰尘为柔软性，对金属壁面的磨损性较小。目前，汽化冷却烟道余热锅炉的使用较为普遍，几乎每个转炉都已配备。转炉煤气的特性：高温、含尘多、有磁性、磨损性、静电、间断性、周期性、可燃性，条件极为苛刻。
～1000℃的转炉煤气，由于灰尘变成硬性，对金属壁面的磨损较大，目前的现状是，进入喷雾冷却塔，用冷水对该转炉煤气降温至～200℃后进行除尘净化。目前，在世界范围内都没有成功回收该～1000℃转炉烟气热量的相关设备，造成了高品位热量的浪费。
发明内容
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种干法除尘的转炉烟气余热回收装置，其能够有效回收转炉烟气余热。
技术方案：本发明提供一种转炉烟气余热回收装置，特别是一种用于干法除尘的转炉烟气余热回收装置，包括塔体、烟气进口、烟气出口和热交换面板；所述热交换面板设置在塔体内部的上部区域，烟气进口的下方。
作为优选或者改进方案：
所述热交换面板在塔体内沿圆周方向均匀分布，且径向放置，能够吸收转炉烟气的余热并进行回收。
所述热交换面板为复合能板，若干个组合成为复合能板组合装置；复合能板包括外壳以及内部的导热介质层和换热管，换热管沉埋于导热介质层内，并且其两端开口延伸至外壳外部，与塔体外部的换热介质管路连接。
所述烟气进口可设置于塔体顶部，或靠近顶部的塔体的壁上，或塔体上部；所述烟气出口可设置于塔体底部，或靠近底部的塔体的壁上，或塔体下部，均可以实现本发明的目的。
所述复合能板在塔体内沿圆周方向均匀分布，并且呈竖壁面布置。复合能板厚度小，高度大，宽度适中，竖壁面布置适合外部烟气沿竖板面的纵向冲刷。
所述复合能板还包括防磨罩，防磨罩位于复合能板的顶端，其顶部设有竖直板和竖直板两侧的斜板。防磨罩对复合能板起到防磨的保护作用，其顶部的竖直板和两侧的斜板分别对灰尘起引导作用。
进一步优选的，所述竖直板和斜板角度为θ，其需要符合灰尘的安息角，保证灰尘能顺利下落。
所述外壳的外表面还设有直翅片，优选的从上向下设置，起到扩展换热表面的作用。
所述外壳必须耐高温、耐磨损和去磁性。
所述换热管呈蛇形结构分布，并且平行设置若干组。
所述转炉烟气余热回收装置还包括设置在复合能板组合装置下方的喷雾装置，喷雾装置包括设于塔体内部的输送管路和喷头，以及设于塔体侧壁的冷介质入口，所述喷头安装在输送管路上，输送管路与冷介质入口连接。
所述复合能板中的换热管，其下端开口均与进水总管连接，上端开口均与汽水总管连接，进水总管和汽水总管均连接至塔体外部的汽包，汽包和进水总管连接的管路上还设有强制循环泵，一起形成冷却介质的循环通路。
由于烟气中的含尘量比较大，一般达到150克/m3以上，且颗粒较大，有的甚至粒径达2mm以上，灰尘中含有多种金属元素，因此，灰尘对壁面的磨损比较严重，金属颗粒在流动过程中的碰撞等会产生静电，具有吸附性、磁性。本发明采用的复合能板为竖壁面布置，复合能板的迎风面宽度很小，因此，不会占据较多的烟气流通面积，也就是说设置复合能板后对烟气的流速几乎不变，不会因烟气流速变大很多而产生对复合能板的磨损。复合能板采用耐高温无磁性的材质(例如耐高温不锈钢材质)，不会使得磁性灰尘吸附在复合能板上，以保持板面的清洁，使得传热持续高效。
因转炉工作的间断性和周期性，本发明采用强制循环余热锅炉型式回收烟气热量，按照最大烟气流量和最高烟气进口温度的工况设计，在最小工况下，可能烟气的流量为0，但换热介质的循环依然在进行，换热介质恒定流量循环，不会因烟气的流量和温度变化而改变，这样可减少换热介质的热冲击，增加循环的稳定性。
有益效果：与现有的完全依靠喷雾冷却对烟气降温处理的技术相比，本发明对转炉烟气的高温段进行了余热回收，能产生品位级的中高压饱和蒸汽，减少了喷水量，减少了喷雾塔出口的烟气流量，减少了转炉烟气的后续处理成本，去除了喷雾塔顶部的喷雾装置，保留了中下部的喷雾装置，不改变原有的喷雾操作过程。
附图说明
图1为本发明转炉烟气余热回收装置的结构示意图。
图2为本发明转炉烟气余热回收装置中复合能板的剖视图。
图3为本发明转炉烟气余热回收装置中复合能板的分布示意图(俯视图)。
图4为本发明转炉烟气余热回收装置中复合能板防磨罩的结构示意图。
图5为本发明转炉烟气余热回收装置中复合能板的表面结构示意图。
图6为本发明转炉烟气余热回收装置中换热管的结构和分布示意图。
图7为本发明转炉烟气余热回收装置中换热管与汽包的连接关系图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种干法除尘的转炉烟气余热回收装置作出进一步说明。
实施例1
干法除尘的转炉烟气余热回收装置，如图1-6所示，包括塔体1、塔体1顶部的烟气进口2、塔体1底部的烟气出口3、复合能板组合装置4、复合能板组合装置4下方的喷雾装置5和塔体1外部的汽包6。
复合能板组合装置4设置在塔体1内部的上部区域，烟气进口2的下方，吸收高温烟气的放热量。复合能板组合装置4主要由若干个复合能板40组成，如图3所示，复合能板40在塔体1内沿圆周方向均匀分布，且径向放置(板片高度沿竖直方向布置)，复合能板40厚度小，高度大，宽度适中，竖壁面布置适合外部烟气沿竖板面的纵向冲刷。复合能板40包括外壳401、内部的导热介质层402和换热管403、外壳401顶端的防磨罩404以及外壳401外表面的直翅片405。
如图2所示，换热管403沉埋于导热介质层402内，并且其两端开口延伸至外壳401外部，与塔体1外部的换热介质管路连接。如图4所示，防磨罩404顶部设有竖直板4041和竖直板4041两侧的斜板4042。防磨罩404对复合能板40起到防磨的保护作用，其顶部的竖直板4041和两侧的斜板4042分别对灰尘起引导作用。竖直板4041和斜板4042角度为θ，其需要符合灰尘的安息角，保证灰尘能顺利下落。如图5所示，直翅片405从上向下设置，起到扩展换热表面的作用。外壳401必须耐高温、耐磨损和去磁性。如图6所示，换热管403呈蛇形结构分布，并且平行设置若干组。
喷雾装置5包括设于塔体1内部的输送管路51和喷头52，以及设于塔体1侧壁的冷介质入口53，喷头52安装在输送管路51上，输送管路51与冷介质入口53连接。
如图7所示，复合能板40中的换热管403，其下端开口均与进水总管406连接，上端开口均与汽水总管407连接，进水总管406和汽水总管407均连接至塔体1外部的汽包6，汽包6和进水总管406连接的管路上还设有强制循环泵61，一起形成冷却介质的循环通路。
需要说明的是，所述烟气进口2可设置于塔体1顶部，或靠近顶部的塔体1的壁上，或塔体1上部；所述烟气出口3可设置于塔体1底部，或靠近底部的塔体1的壁上，或塔体1下部，均可以实现本发明的目的。
此外，所述复合能板组合装置4可用任意的受热面板替换，均可以实现本发明的目的，所述受热面板即用于受热的板状结构。
上述转炉烟气余热回收装置的工作原理如下：
复合能板40的外壳401(及直翅片405)吸收高温转炉煤气的放热量后，将热量传递给高导热介质层402，高导热介质层402将该热量传递给换热管403，最终传递给换热管403内的水。
汽包6下来的饱和水，经强制循环泵61驱动送入换热管403内，吸收煤气放热量后变成汽水混合物，送至汽包6，经汽水分离后，饱和蒸汽外送，饱和水再次参与循环，更具体的循环方式如下：
汽包6下来的饱和水，经强制循环泵61驱动进入进水总管406，进水总管406将饱和水分配给各个复合能板40的换热管403下端进水口，饱和水吸收煤气放热量后变成汽水混合物，经换热管403上端出口，汇总到汽水总管407，最终进入汽包6，经汽水分离后，饱和蒸汽外送，饱和水再次参与循环。
Claims (10)
1.一种转炉烟气余热回收装置，其特征在于，包括塔体(1)、烟气进口(2)、烟气出口(3)和热交换面板；所述热交换面板设置在塔体(1)内部的上部区域，烟气进口(2)的下方。
2.根据权利要求1所述的一种转炉烟气余热回收装置，其特征在于，所述热交换面板在塔体(1)内沿圆周方向均匀分布，且径向放置。
3.根据权利要求1所述的一种转炉烟气余热回收装置，其特征在于，所述热交换面板为复合能板(40)，若干个组合成复合能板组合装置(4)，复合能板(40)包括外壳(401)以及内部的导热介质层(402)和换热管(403)，换热管(403)沉埋于导热介质层(402)内，并且其两端开口延伸至外壳(401)外部，与塔体(1)外部的换热介质管路连接。
4.根据权利要求1所述的转炉烟气余热回收装置，其特征在于，所述复合能板(40)还包括防磨罩(404)，防磨罩(404)位于复合能板(40)的顶端，其顶部设有竖直板(4041)和竖直板(4041)两侧的斜板(4042)。
5.根据权利要求4所述的转炉烟气余热回收装置，其特征在于，所述竖直板(4041)和斜板(4042)角度为θ，其需要符合灰尘的安息角。
6.根据权利要求1所述的转炉烟气余热回收装置，其特征在于，所述外壳(401)的外表面还设有直翅片(405)。
7.根据权利要求1所述的转炉烟气余热回收装置，其特征在于，所述外壳(401)必须耐高温、耐磨损和去磁性。
8.根据权利要求1所述的转炉烟气余热回收装置，其特征在于，所述换热管(403)呈蛇形结构分布，并且平行设置若干组。
9.根据权利要求1所述的转炉烟气余热回收装置，其特征在于，所述转炉烟气余热回收装置还包括设置在复合能板组合装置(4)下方的喷雾装置(5)，喷雾装置(5)包括设于塔体(1)内部的输送管路(51)和喷头(52)，以及设于塔体(1)侧壁的冷介质入口(53)，所述喷头(52)安装在输送管路(51)上，输送管路(51)与冷介质入口(53)连接。
10.根据权利要求1所述的转炉烟气余热回收装置，其特征在于，所述复合能板(40)中的换热管(403)，其下端开口均与进水总管(406)连接，上端开口均与汽水总管(407)连接，进水总管(406)和汽水总管(407)均连接至塔体(1)外部的汽包(6)，汽包(6)和进水总管(406)连接的管路上还设有强制循环泵(61)，一起形成冷却介质的循环通路。
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