CN117928253A - 一种电炉烟气燃烧沉降室及电炉烟气燃烧沉降方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电炉烟气燃烧沉降室，包括：沉降室，具有中空结构，内部流通高温烟气；蓄热棒，固定在所述沉降室内部上端，且垂直于所述高温烟气流通方向，包括：外壳，包括：丁胞结构，设置在所述外壳表面上，为凹坑；蓄热材料，填充在所述外壳内。当烟气流经丁胞结构的凹坑时，由于边界层的分离效果，烟气气流沿凹坑表面局部分离产生涡流，增加丁胞结构周围气流流动湍流度，破坏边界层结构，从而提高烟气对蓄热棒的传热效果。同时，丁胞结构内的涡流也能起到类似气垫的效应，减少阻力，增加流速，提高换热速率。

Description

一种电炉烟气燃烧沉降室及电炉烟气燃烧沉降方法

技术领域

本发明涉及烟气处理设备技术领域，尤其涉及一种电炉烟气燃烧沉降室及电炉烟气燃烧沉降方法。

背景技术

电炉烟气量及烟气温度随着冶炼过程进行着周期性变化，导致进入余热锅炉的烟气量与烟气温度不停地呈周期变化，电炉冶炼周期约为35～45min，烟气温度在200～1200℃之间波动。

电炉烟气燃烧沉降室通常包括沉降室以及连接在沉降室外部的蓄热器，外部蓄热器难以第一时间对进入沉降室内的烟气进行调温，烟气周期性的温度剧变容易导致沉降室内结构出现热震损伤，影响设备使用寿命。

另外，高温烟气中含有大量高温熔融颗粒物质，容易粘黏到蓄热器表面，导致蓄热器表面粘灰和结垢，降低换热效率。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明实施例公开了一种电炉烟气燃烧沉降室及电炉烟气燃烧沉降方法，在沉降室内垂直于烟气流动方向设置外壳具有丁胞结构的蓄热棒，以解决烟气周期性的温度剧变对沉降室内结构造成热震损伤的问题。

本发明所采用的技术方案如下：

一种电炉烟气燃烧沉降室，包括：沉降室，具有中空结构，内部流通高温烟气；蓄热棒，固定在所述沉降室内部上端，且垂直于所述高温烟气流通方向，包括：外壳，包括：丁胞结构，设置在所述外壳表面上，为凹坑；蓄热材料，填充在所述外壳内。

其进一步的技术方案为，所述蓄热棒交错设置在所述沉降室内部上端。

其进一步的技术方案为，所述蓄热棒包括：螺杆，设置在所述外壳上端，且穿过所述沉降室上端；双螺母，旋在所述螺杆上，且位于所述沉降室上端；其中，旋紧所述双螺母，将所述蓄热棒与所述沉降室固定在一起。

其进一步的技术方案为，所述电炉烟气燃烧沉降室包括：激波吹灰器，设置在所述沉降室内部上端，且位于所述蓄热棒侧面；其中，所述激波吹灰器的喷口朝向所述蓄热棒表面。

其进一步的技术方案为，所述沉降室采用膜式水冷壁。

其进一步的技术方案为，所述电炉烟气燃烧沉降室包括：燃烧室，设置在所述沉降室上端的一侧，与所述沉降室连通，包括：进口，设置在所述燃烧室上端；所述沉降室包括：出口，设置在所述沉降室上端的另一侧。

其进一步的技术方案为，所述燃烧室包括：升温燃烧器，设置在所述燃烧室内。

其进一步的技术方案为，所述沉降室包括：过滤网，设置在所述沉降室的内壁上，且位于所述燃烧室下端；检修门，开设在所述沉降室内壁上，且位于所述过滤网上端。

其进一步的技术方案为，所述电炉烟气燃烧沉降室包括：积灰斗，设置在所述沉降室下端，与所述沉降室连通；气力输送装置，设置在所述积灰斗下端，与所述积灰斗连通。

一种电炉烟气燃烧沉降方法，应用前述的电炉烟气燃烧沉降室，包括以下步骤：

加热：电炉烟气通过进口进入所述燃烧室，当进入烟气温度低于800℃时，打开所述升温燃烧器，将烟气温度提升至800℃以上；

分解：烟气进入所述燃烧室后，在所述燃烧室内停留时间大于2S，确保烟气中的有毒物质被充分的焚烧和分解；

控温：烟气进入所述沉降室，烟气流经所述蓄热棒表面的丁胞结构时加速，烟气与所述蓄热棒进行快速换热；

沉降：烟气中粉尘在所述燃烧室和所述沉降室中持续沉降，沉降后烟气通过所述出口排出，排出烟气温度为800～1000℃。

本发明实施例的有益效果如下：

(一)本发明的电炉烟气燃烧沉降室，沉降室内部上端设置蓄热棒，蓄热棒外壳设置丁胞结构，外壳内填充蓄热材料。当烟气流经丁胞结构的凹坑时，由于边界层的分离效果，烟气气流沿凹坑表面局部分离产生涡流，增加丁胞结构周围气流流动湍流度，破坏边界层结构，从而提高烟气对蓄热棒的传热效果。同时，丁胞结构内的涡流也能起到类似气垫的效应，减少阻力，增加流速，提高换热速率。

另外，由于外壳表面气流湍流度高，气流对外壳表面的剪切力大，降低了烟气中的粉尘粘黏到外壳表面的可能性，保证蓄热棒的换热性能。

(二)进一步的，蓄热棒交错设置在沉降室内部上端。交错设置的蓄热棒增加了烟气与蓄热棒的接触面积、增加了烟气的流动路径，烟气不断冲击蓄热棒，增加烟气气流的湍流度，提高烟气与蓄热棒的传热效率。

(三)进一步的，烟气中的粉尘在燃烧室以及沉降室全程持续沉降，烟气经过沉降室前侧的蓄热棒区域快速传热时，沉降较少，通过激波吹灰器吹落蓄热棒表面积灰进行沉降。进入沉降室后侧后，烟气减速，沉降较多，能够同时保证余热回收以及粉尘沉降效果。

附图说明

图1为本发明电炉烟气燃烧沉降室的结构示意图。

图2为本发明电炉烟气燃烧沉降室中蓄热棒的结构示意图。

图3为图1在A-A处的剖视图。

图4为本发明电炉烟气燃烧沉降方法的流程图。

图中：

1、燃烧室；11、第一进口；12、第二进口；13、升温燃烧器；14、进风调节阀；2、沉降室；21、出口；22、过滤网；23、检修门；3、蓄热棒；31、外壳；311、丁胞结构；32、蓄热材料；33、螺杆；34、双螺母；4、激波吹灰器；5、积灰斗；51、余热回收装置；6、气力输送装置。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

第一实施例：

第一实施例公开了一种电炉烟气燃烧沉降室。

一种电炉烟气燃烧沉降室，包括沉降室2和蓄热棒3。

图1为本发明电炉烟气燃烧沉降室的结构示意图。如图1所示，沉降室2具有中空结构，内部流通高温烟气。优选的，沉降室2采用膜式水冷壁。膜式水冷壁能够保证沉降室2具有良好的密封性，同时增加受热面积，有效提高热能回收效率。

图2为本发明电炉烟气燃烧沉降室中蓄热棒3的结构示意图。如图1和图2所示，蓄热棒3固定在沉降室2内部上端，且垂直于高温烟气流通方向，包括外壳31和蓄热材料32。外壳31具有丁胞结构311，丁胞结构311设置在外壳31表面上，丁胞结构311为凹坑。蓄热材料32填充在外壳31内。示例性的，蓄热棒3包括螺杆33和双螺母34。螺杆33设置在外壳31上端，且穿过沉降室2上端。双螺母34旋在螺杆33上，且位于沉降室2上端。其中，旋紧双螺母34，外壳31上端抵住沉降室2，将蓄热棒3与沉降室2固定在一起，螺杆33螺母固定便于蓄热棒3的安装和拆卸。丁胞结构311环形设置在外壳31表面上。当烟气流经丁胞结构311的凹坑时，由于边界层的分离效果，烟气气流局部分离产生涡流，增加丁胞结构311周围气流流动湍流度，破坏边界层结构，从而提高传热效果。同时，丁胞结构311内的涡流也能起到类似气垫的效应，即使是在湍流流动的情况下，也能防止阻力的增加，实现了对流动阻力的控制。优选的，蓄热材料32为复合相变蓄热材料32，能够稳定吸收或放出热量。

图3为图1在A-A处的剖视图。如图3所示，进一步的，蓄热棒3交错设置在沉降室2内部上端。交错设置的蓄热棒3增加了烟气与蓄热棒3的接触面积、增加了烟气的流动路径，烟气不断冲击蓄热棒3，增加烟气气流的湍流度，提高烟气与蓄热棒3的传热效率。

如图1所示，进一步的，蓄热棒3设置在沉降室2内部上端的前侧。烟气经过沉降室2前侧的蓄热棒3区域快速传热后，进入沉降室2后侧，烟气减速，保证电炉灰沉降效果。

如图1所示，进一步的，电炉烟气燃烧沉降室包括激波吹灰器4，激波吹灰器4设置在沉降室2内部上端，且位于蓄热棒3侧面。其中，激波吹灰器4的喷口朝向蓄热棒3表面。激波吹灰器4喷口处喷出冲击波，使蓄热棒3表面积灰脱落。

如图1所示，进一步的，电炉烟气燃烧沉降室包括燃烧室1，燃烧室1设置在沉降室2上端的一侧，与沉降室2连通。燃烧室1包括进口，进口设置在燃烧室1上端；沉降室2包括出口21，出口21设置在沉降室2上端的另一侧。示例性的，燃烧室1竖直设置在沉降室2上端的前侧。进口包括第一进口11和第二进口12，第一进口11通入电炉高温烟气，烟气温度约为1200℃，第二进口12通入电炉盖上方抽取的高温烟气，烟气温度≤800℃。优选的，燃烧室包括进风调节阀14，进风调节阀14设置在进口处，控制电炉高温烟气和电炉盖上方抽取的高温烟气混合比例，以控制燃烧室1内烟气初始温度。

如图1所示，进一步的，燃烧室1包括升温燃烧器13，升温燃烧器13设置在燃烧室1内。

如图1所示，进一步的，沉降室2包括过滤网22和检修门23。过滤网22设置在沉降室2的内壁上，且位于燃烧室1下端。检修门23开设在沉降室2内壁上，且位于过滤网22上端。优选的，过滤网22为水冷式栅格过滤网22，有效过滤电炉烟气中大颗粒物或异物，大颗粒物和异物由工作人员定期打开检修门23清除，保证电炉灰能够进行气力输送。

如图1所示，进一步的，电炉烟气燃烧沉降室包括积灰斗5和气力输送装置6。积灰斗5设置在沉降室2下端，与沉降室2连通。气力输送装置6设置在积灰斗5下端，与积灰斗5连通。烟气中粉尘沉降到积灰斗5内，通过气力输送装置6送往灰库。优选的，积灰斗5内设置翅片式余热回收装置51，提高热能回收效率。

本实施例中，蓄热棒3外壳31设置丁胞结构311，外壳31内填充蓄热材料32。当气流流经丁胞结构311的凹坑时，由于边界层的分离效果，气流沿凹坑表面局部分离产生涡流，增加丁胞结构311周围气流流动湍流度，破坏边界层结构，从而提高烟气对蓄热棒3的传热效果。同时，丁胞结构311内的涡流也能起到类似气垫的效应，减少阻力，增加流速，提高换热速率。

另外，由于外壳31表面气流湍流度高，气流对外壳表面的剪切力大，降低了烟气中的粉尘粘黏到外壳31表面的可能性，保证蓄热棒3的换热性能。

第二实施例：

第二实施例公开了一种电炉烟气燃烧沉降方法

图4为本发明电炉烟气燃烧沉降方法的流程图。如图4所示，电炉烟气燃烧沉降方法应用前述的电炉烟气燃烧沉降室，包括以下步骤：

步骤S1，加热：电炉烟气通过进口进入燃烧室1，当进入烟气温度低于800℃时，打开升温燃烧器13，将烟气温度提升至800℃以上。

示例性的，电炉烟气通过第一进口11进入燃烧室1，电炉盖上方烟气通过第二进口12进入燃烧室1，两组烟气在燃烧室1内混合。当燃烧室1内温度传感器检测到烟气温度低于800℃时，打开升温燃烧器13直接提高烟气温度至800℃以上。

步骤S2，分解：烟气进入燃烧室1后，在燃烧室1内停留时间大于2S，确保烟气中的有毒物质被充分的焚烧和分解。

示例性的，电炉烟气在燃烧室1内停留2～3s，确保电炉烟气中所含二噁英、呋喃等有毒物充分被焚烧和分解。

步骤S3，烟气进入沉降室2，烟气流经蓄热棒3表面的丁胞结构311时加速，烟气与蓄热棒3进行快速换热。

步骤S4，沉降：烟气中粉尘在燃烧室1和沉降室2中持续沉降，沉降后烟气通过所述出口21排出，排出烟气温度为800～1000℃。

示例性的，烟气中的粉尘在燃烧室1以及沉降室2全程持续沉降，烟气气流经过沉降室2前侧的蓄热棒3区域快速传热时，沉降较少。进入沉降室2后侧后，烟气气流减速，沉降较多。粉尘沉降至积灰斗5内，并落入气力输送装置6中，被输送至灰库集中处理。烟气最后通过出口21排出，排出温度为800～1000℃。

本实施例中，烟气气流经过沉降室2前侧的蓄热棒3区域快速传热时，沉降较少，进入沉降室2后侧后，烟气气流减速，沉降较多，能够同时保证余热回收以及粉尘沉降效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电炉烟气燃烧沉降室，其特征在于，包括：

沉降室，具有中空结构，内部流通高温烟气；

蓄热棒，固定在所述沉降室内部上端，且垂直于所述高温烟气流通方向，包括：

外壳，包括：

丁胞结构，设置在所述外壳表面上，为凹坑；

蓄热材料，填充在所述外壳内。

2.根据权利要求1所述的一种电炉烟气燃烧沉降室，其特征在于：所述蓄热棒交错设置在所述沉降室内部上端。

3.根据权利要求1所述的一种电炉烟气燃烧沉降室，其特征在于，所述蓄热棒包括：

螺杆，设置在所述外壳上端，且穿过所述沉降室上端；

双螺母，旋在所述螺杆上，且位于所述沉降室上端；

其中，旋紧所述双螺母，将所述蓄热棒与所述沉降室固定在一起。

4.根据权利要求1所述的一种电炉烟气燃烧沉降室，其特征在于，所述电炉烟气燃烧沉降室包括：

激波吹灰器，设置在所述沉降室内部上端，且位于所述蓄热棒侧面；

其中，所述激波吹灰器的喷口朝向所述蓄热棒表面。

5.根据权利要求1所述的一种电炉烟气燃烧沉降室，其特征在于：所述沉降室采用膜式水冷壁。

6.根据权利要求1所述的一种电炉烟气燃烧沉降室，其特征在于，所述电炉烟气燃烧沉降室包括：

燃烧室，设置在所述沉降室上端的一侧，与所述沉降室连通，包括：

进口，设置在所述燃烧室上端；

所述沉降室包括：

出口，设置在所述沉降室上端的另一侧。

7.根据权利要求6所述的一种电炉烟气燃烧沉降室，其特征在于：所述燃烧室包括：

升温燃烧器，设置在所述燃烧室内。

8.根据权利要求6所述的一种电炉烟气燃烧沉降室，其特征在于，所述沉降室包括：

过滤网，设置在所述沉降室的内壁上，且位于所述燃烧室下端；

检修门，开设在所述沉降室内壁上，且位于所述过滤网上端。

9.根据权利要求7所述的一种电炉烟气燃烧沉降室，其特征在于，所述电炉烟气燃烧沉降室包括：

积灰斗，设置在所述沉降室下端，与所述沉降室连通；

气力输送装置，设置在所述积灰斗下端，与所述积灰斗连通。

10.一种电炉烟气燃烧沉降方法，应用如权利要求9所述的电炉烟气燃烧沉降室，其特征在于，包括以下步骤：

加热：电炉烟气通过进口进入所述燃烧室，当进入烟气温度低于800℃时，打开所述升温燃烧器，将烟气温度提升至800℃以上；

分解：烟气进入所述燃烧室后，在所述燃烧室内停留时间大于2S，确保烟气中的有毒物质被充分的焚烧和分解；

控温：烟气进入所述沉降室，烟气流经所述蓄热棒表面的丁胞结构时加速，烟气与所述蓄热棒进行快速换热；

沉降：烟气中粉尘在所述燃烧室和所述沉降室中持续沉降，沉降后烟气通过所述出口排出，排出烟气温度为800～1000℃。