CN201050944Y - 电炉烟气余热回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是有关一种电炉烟气余热回收装置，包括滑套部，汽化冷却部。其可根据不同部分的工作环境及结构特点而采用不同的设备结构及汽水循环方式。滑套部由滑套(1)、托架小车(2)及液压驱动装置(3)组成，汽化冷却部由Ⅰ段烟道(41)、燃烧沉降室(42)、Ⅱ段烟道(43)、Ⅲ段烟道(44)、汽包自然循环换热器(45)、除氧器自然循环换热器(46)、省煤器(47)、汽包(5)、热水循环泵(6)、除氧器(7)和锅炉给水泵(8)相连组成。本实用新型具有降低电炉烟气温度及回收蒸汽的优点，与传统电炉烟气水冷方式相比，更具有减少吨钢能耗，提高经济效益的显著特征。

Description

电炉烟气余热回收装置

技术领域

本实用新型涉及一种钢铁冶金科学科和节能技术学科领域的冷却装置，特别是涉及一种电炉烟气余热回收装置。

背景技术

传统的电炉炼钢模式由于大量使用废钢，兑铁水率低，电炉炉气量不大，同时由于电炉烟气温度高，烟温波动大，含尘量高，故电炉烟气一般采用水冷处理。请参阅图1所示：电炉冶炼所产生的一次烟气从其炉顶(第二孔或第四孔)抽出，经水冷弯头、水冷滑套、燃烧沉降室、水冷烟道冷却后，再经空冷机或喷雾冷却塔降到约350℃，最后与来自大密闭罩及大屋顶罩温度为60℃的二次烟气相混合，混合后的烟气温度低于130℃，可直接进入除尘器净化，并经风机排往大气。

由于传统电炉烟气处理的冷却设备均为工业水冷却，进口水温25-30℃，出口水温45-60℃。冷却水每一次进冷却塔进行循环，均存在约3％的消耗损失，同时工业水的循环消耗了大量的电能。此外，最关键的是电炉烟气中的热量却完全没有回收利用。

近年来随着废钢价格上涨，国内的电炉都开始进行技术革新，现在兑铁水率由原来的10％普遍提高到了30％-50％。电炉兑铁水率的提高，相应的吹氧量也得到提高，电炉炉气增加，炉气中所携带的热量也大幅增加，电炉烟气余热回收的经济效益越加明显。

以国内现有典型的兑铁水率30％的100t电炉为例。炉盖第二孔或第四孔烟气采用传统水冷方式，每小时风吹、挥发消耗循环水约50t，循环水电耗约400kW，运行费用约410元/小时。而采用本专利的烟气余热回收装置，软水消耗约12t/小时，循环泵及锅炉给水泵电耗约260kW，蒸汽产量约10t/h，这样收益约680元/小时。两者相比较，每小时本专利的电炉烟气余热回收装置比传统模式节约能源费用约1090元。按全年工作小时810天计，每年能节约能源费用811万元，吨钢能耗的降低非常客观。

此外，传统的工业水冷却时，水质硬度较高，容易在冷却构件内形成水垢，使冷却构件发生过热和烧坏。当采用汽化冷却时，一般采用软水，形成水垢几率大大降低，从而延长了冷却构件的寿命。

由此可见，上述现有的电炉炉顶烟气处理技术在能耗及技术上有严重缺陷，已不适应现有的电炉技术，而亟待加以进一步改进。为回收电炉烟气热量，减少吨钢能耗指标，提高全厂的循环经济效益，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的电炉余热回收装置，便成了当前业界的首要目标。

有鉴于上述现有的电炉炉顶烟气处理技术存在的缺陷，本设计人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的电炉烟气余热回收装置，使其更具有经济效益。经过不断的研究、设计，并经工程运用及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

发明内容

本实用新型的目的在于，克服现有电炉烟气处理装置的缺陷，而提供一种新型结构的电炉烟气余热回收装置，所要解决的技术问题是使其采用膜式水冷壁和汽气换热器，充分降低电炉烟气温度，同时采用强制循环与自然循环相结合的水循环方式，在保证装置的寿命条件下，最大限度减少电能消耗，从而更加适于实用。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种电炉烟气余热回收装置，其包括：滑套部，其包括：滑套，为密排管结构，紧密贴在电炉炉盖水冷弯头处；托架小车，为钢结构支架，支撑滑套，设有四件滚轮；液压驱动装置，通过管道与托架小车相连，并通过液压油缸控制滑套前后水平移动；汽化冷却部，其包括：I段烟道，与滑套部相连，为膜式水冷壁烟道，进口为水平段，布置在滑套内侧，然后烟道转向90度后出口垂直朝下，插入燃烧沉降室内；燃烧沉降室，为长方体状，四面墙及顶盖均为膜式水冷壁结构，下部设有底座，底座内敷设有耐火材料，顶盖开有圆孔，用于I段烟道的插入，另有一侧墙开有圆孔，设有法兰，与II段烟道相连；II段烟道，为膜式水冷壁烟道，与燃烧沉降室相连；III段烟道，为膜式水冷壁烟道，与II段烟道相连；汽包自然循环换热器，与III段烟道相连；除氧器自然循环换热器，与汽包自然循环换热器相连；省煤器，与除氧器自然循环换热器相连；汽包，其上侧设有与上述I段烟道、燃烧沉降室、II段烟道、III段烟道及汽包自然循环换热器相连通的上升管，下侧设有有与上述汽包自然循环换热器、省煤器，及热水循环泵相连通的下降管等；热水循环泵，设置在汽包下侧与上述I段烟道、燃烧沉降室、II段烟道、III段烟道相连通的下降管中；除氧器，其上侧设有与上述除氧器自然循环换热器连通的上升管，下侧设有有与上述除氧器自然循环换热器相连通的下降管及锅炉给水泵相连通的锅炉给水管；锅炉给水泵，设置于上述除氧器下侧与上述省煤器相连通的锅炉给水管中。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施来进一步实现。

前述的电炉烟气余热回收装置，其中的滑套为圆盖形，紧密套在I段烟道外；

前述的电炉烟气余热回收装置，其中的托架小车上设有液压油缸，通过液压驱动装置控制滑套作水平往复运动。

前述的电炉烟气余热回收装置，其中的燃烧沉降室顶盖上设有人孔盖，侧壁上设有出灰检修门。

前述的电炉烟气余热回收装置，其中的燃烧沉降室正中吊有一件膜式水冷壁，分别与两条长边的侧墙及顶盖相连，用以干扰电炉烟气流向。

前述的电炉烟气余热回收装置，其中的I段烟道、II段烟道及III段烟道为圆筒形，下半部分膜式水冷壁内设有扰流板。

前述的电炉烟气余热回收装置，其中的II段烟道及III段烟道之间设有烟道非金属补偿器。

前述的电炉烟气余热回收装置，其中的I段烟道、燃烧沉降室、II段烟道及III段烟道膜式水冷壁进口设置有节流装置。

前述的电炉烟气余热回收装置，其中的汽包自然循环换热器、除氧器自然循环换热器及省煤器装配在一起，设置有公用的箱体、支架、人孔、清灰器及灰斗。且上述三件换热器采用卧式布置，或采用立式布置。

前述的电炉烟气余热回收装置，其中的汽包自然循环换热器、除氧器自然循环换热器及省煤器结构采用列管换热器，或采用热管式的换热器。

借由上述技术方案，本实用新型电炉烟气余热回收装置至少具有下列优点：

本实用新型电炉烟气余热回收装置具有降低电炉烟气温度，余热回收节能降耗的优点，与传统电炉烟气水冷方式相比，更具有减少吨钢能耗，提高经济效益的显著特征。其根据现在电炉兑铁水率的提高、烟气热量增加的特点，通过滑套部收集电炉炉顶烟气，再通过汽化冷却部，采用辐射换热和对流换热降低烟气温度，产生的蒸汽可供企业生产生活使用，同时通过滑套部在水平方向上的移动，控制电炉炉盖水冷弯头出口处吸入的空气量，保证了烟气中CO完全燃烧，设备不仅在高强度的热负荷，粉尘大的恶劣工况下安全可靠，同时具有较好可更换性；针对电炉烟气温度高，烟温波动大，含尘量高的不利因素，水循环系统采用强制循环与自然循环相结合的复合循环方式，膜式水冷壁配套设有节流装置和扰流板，此外，在燃烧沉降室内设有插板，在汽包自然循环换热器、除氧器自然循环换热器及省煤器内设有清灰器。这样在电炉烟气温度高，烟温波动大的特征下，不仅避免了因水冷壁管局部受热不均匀而发生的爆管现象，同时降低了烟气中的粉尘在换热面上积累引发的换热效率降低，在高效回收热量的同时保证了装置的运行效率与使用寿命；另外汽包自然循环换热器、除氧器自然循环换热器及省煤器可充分降低烟温，回收热量，同时不单独增加循环泵，节约了电能。

综上所述，本实用新型是有关一种电炉烟气余热回收装置，包括滑套部，汽化冷却部。其可根据不同部分的工作环境及结构特点而采用不同的设备结构及汽水循环方式。滑套部由滑套、托架小车及液压驱动装置组成。汽化冷却部由I段烟道、燃烧沉降室、II段烟道、III段烟道、汽包自然循环换热器、除氧器自然循环换热器、省煤器、及汽包、热水循环泵、除氧器、锅炉给水泵组成。本实用新型具有降低电炉烟气温度及回收蒸汽的优点，与传统电炉烟气水冷方式相比，更具有减少吨钢能耗，提高经济效益的显著特征。本实用新型具有上述诸多优点及实用价值，其不论在装置结构或功能上皆有较大改进，在技术上有显著的进步，且较现有的电炉烟气处理装置具有增进的多项功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是现有技术的电炉烟气处理装置的结构示意图。

图2是本实用新型电炉烟气余热回收装置的结构示意图。

图3是本实用新型电炉烟气余热回收装置滑套部的侧视图。

图4是本实用新型电炉烟气余热回收装置烟道及燃烧沉降室的俯视图。

图5是本实用新型电炉烟气余热回收装置汽包自然循环换热器、除氧器自然循环换热器及省煤器卧式装配侧视图。

1：滑套                    2：托架小车

3：液压驱动装置            41：I段烟道

42：燃烧沉降室             43：II段烟道

44：III段烟道44            45：汽包自然循环换热器

46：除氧器自然循环换热器   647：省煤器

5：汽包                    6：热水循环泵

7：除氧器                  8：锅炉给水泵

UPD：上升管                DND：下降管

BW：锅炉给水管

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的电炉烟气余热回收装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

通过具体实施方式的说明，当可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效得一更加深入且具体的了解，然而所附文字及图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。

请参阅图2及图3、4、5所示，图2是本实用新型电炉烟气余热回收装置的结构示意图；图3是电炉烟气余热回收装置滑套部的侧视图；图4是电炉烟气余热回收装置烟道及燃烧沉降室的俯视图；图5是电炉烟气余热回收装置除氧器自然循环换热器、汽包自然循环换热器及省煤器的侧视图。

本实用新型电炉烟气余热回收装置包括：滑套部、汽化冷却部。

滑套部，如图3所示，其包括一件滑套1，紧密贴在电炉炉盖水冷弯头处；一件托架小车2，为钢结构支撑件，用以固定滑套，底部设有四件滚轮，可在水平方向上前后移动；一套液压驱动装置3，其中液压油站布置在车间内工况环境较好的平台上，液压油缸则在托架小车2后方，两者之间有管道相连。通过控制液压油缸可调节滑套与炉盖水冷弯头的间距，控制抽入的空气量，这样既保证了电炉烟气中的CO能完全燃烧，又最大限度降低了引风机的负荷；

汽化冷却部，如图4所示，按电炉烟气流程其包括：I段烟道41，其具体结构采用膜式水冷壁烟道，进口为水平段，布置在滑套内侧，转向90度后出口垂直朝下，插入燃烧沉降室内，在烟道中间位置设置环形配水、汇集联箱及对应进出口联箱；燃烧沉降室42，为长方体状，四面墙及顶盖均为膜式水冷壁结构，下部设有底座，底座内敷设有耐火材料。各部分水冷壁进出口均设在顶盖上侧，另为保证烟气完全燃烧，大颗粒粉尘都能沉降下来，特在燃烧沉降室42中部设有水冷壁组成的插板一件，同时在顶盖上设有人孔，在侧墙底部设有出渣口。高温电炉烟气经I段烟道41导入燃烧沉降室42后，从其侧面接出，进入II段烟道43；其后设有烟道非金属补偿器一件，用以吸收膜式水冷壁烟道的热膨胀，烟道非金属补偿器后接III段烟道44。II段烟道43及III段烟道44均根据长度设置钢结构支架，支撑在车间地坪上。III段烟道44后接汽包自然循环换热器45，除氧器自然循环换热器46以及省煤器47。上述三件换热器装配在一起，设置有公用的箱体、支架、人孔、吹灰器及灰斗，且该三件换热器既可采用卧式布置，也可采用立式布置。此外，汽化冷却部还有汽包5，其上侧设有与I段烟道41、燃烧沉降室42、II段烟道43、III段烟道44及汽包自然循环换热器45相连通的上升管，下侧设有有与汽包自然循环换热器45、省煤器47，及热水循环泵6相连通的下降管，另有蒸汽输出、加药、给水接口等；由于的I段烟道41、燃烧沉降室42、II段烟道43及III段烟道44一般布置在车间内，汽包5一般布置在车间外，为保证汽水循环顺畅，汽水采用强制循环。即在汽包下侧与I段烟道41，燃烧沉降室42，II段烟道43，III段烟道44相连通的下降管DND中设置热水循环泵6，使之汽包中分离的水可顺畅向泵入。除氧器7，一般和汽包6布置在车间外，在其上侧设有与除氧器自然循环换热器46连通的上升管，下侧设有有与除氧器自然循环换热器46相连通的下降管及锅炉给水泵8相连通的锅炉给水管，另有加热蒸汽、给水接口等；锅炉给水泵8，设置于除氧器7下侧与省煤器47相连通的锅炉给水管中，使在除氧器7内进行除氧处理后的水向省煤器47内泵入。由于汽包5和除氧器7布置在汽包自然循环换热器45，除氧器自然循环换热器46正上方，故汽包自然循环换热器45，除氧器自然循环换热器采用自然循环冷却的方式，管道内汽水混合物利用蒸汽和水的密度差产生压头循环流动，流动的速度随着电炉冶炼周期不同时间段内不同烟温下吸收热量的不同而相应变化，具有极强的自调节性。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电炉烟气余热回收装置，其特征在于其包括：

滑套部，其包括：

滑套(1)，为密排管结构，紧密贴在电炉炉盖水冷弯头处；

托架小车(2)，为钢结构支架，支撑滑套，设有四件滚轮；

液压驱动装置(3)，通过管道与托架小车相连，并通过液压油缸控制滑套前后水平移动；

汽化冷却部，其包括：

I段烟道(41)，与滑套部相连，为膜式水冷壁烟道，进口为水平段，布置在滑套内侧，然后烟道转向90度后出口垂直朝下，插入燃烧沉降室(42)内；

燃烧沉降室(42)，为长方体状，四面墙及顶盖均为膜式水冷壁结构，下部设有底座，底座内敷设有耐火材料，顶盖开有圆孔，用于I段烟道(41)的插入，另有一侧墙开有圆孔，设有法兰，与II段烟道(43)相连；

II段烟道(43)，为膜式水冷壁烟道，与燃烧沉降室(42)相连；

III段烟道(44)，为膜式水冷壁烟道，与II段烟道(43)相连；

汽包自然循环换热器(45)，与III段烟道(44)相连；

除氧器自然循环换热器(46)，与汽包自然循环换热器(45)相连；

省煤器(47)，与除氧器自然循环换热器(46)相连；

汽包(5)，其上侧设有与上述I段烟道(41)、燃烧沉降室(42)、II段烟道(43)、III段烟道(44)及汽包自然循环换热器(45)相连通的上升管，下侧设有有与上述汽包自然循环换热器(45)、省煤器(47)，及热水循环泵(6)相连通的下降管；

热水循环泵(6)，设置在汽包(5)下侧与上述I段烟道(41)、燃烧沉降室(42)、II段烟道(43)、III段烟道(44)相连通的下降管中；

除氧器(7)，其上侧设有与上述除氧器自然循环换热器(46)连通的上升管，下侧设有有与上述除氧器自然循环换热器(46)相连通的下降管及锅炉给水泵(8)相连通的锅炉给水管；

锅炉给水泵(8)，设置于上述除氧器(7)下侧与上述省煤器(47)相连通的锅炉给水管中。

2.根据权利要求1所述的电炉烟气余热回收装置，其特征在于其中所述的滑套(1)为圆盖形，紧密套在I段烟道(41)外。

3.根据权利要求1所述的电炉烟气余热回收装置，其特征在于其中所述的托架小车(2)上设有液压油缸，通过液压驱动装置控制滑套(1)作水平往复运动。

4.根据权利要求1所述的电炉烟气余热回收装置，其特征在于其中所述的燃烧沉降室(42)顶盖上设有人孔盖，侧壁上设有出灰检修门。

5.根据权利要求1所述的电炉烟气余热回收装置，其特征在于其中所述的燃烧沉降室(42)正中吊有一件膜式水冷壁，分别与两条长边的侧墙及顶盖相连，用以干扰电炉烟气流向。

6.根据权利要求1所述的电炉烟气余热回收装置，其特征在于其中所述的I段烟道(41)、II段烟道(43)及III段烟道(44)为圆筒形，下半部分的膜式水冷壁内设有扰流板。

7.根据权利要求1所述的电炉烟气余热回收装置，其特征在于其中所述的II段烟道(43)及III段烟道(44)之间设有烟道非金属补偿器。

8.根据权利要求1所述的电炉烟气余热回收装置，其特征在于其中所述的I段烟道、燃烧沉降室(42)、II段烟道(43)及III段烟道(44)的膜式水冷壁进口设置有节流装置。

9.根据权利要求1所述的电炉烟气余热回收装置，其特征在于其中所述的汽包自然循环换热器(45)、除氧器自然循环换热器(46)、及省煤器(47)装配在一起，设置有公用的箱体、支架、人孔、吹灰器及灰斗，且上述三件换热器采用卧式布置或立式布置。

10.根据权利要求1所述的电炉烟气余热回收装置，其特征在于其中所述的汽包自然循环换热器(45)、除氧器自然循环换热器(46)、及省煤器(47)结构采用列管换热器或者热管式换热器。

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