CN201382702Y - 一种硅铁矿热炉低温烟气余热发电锅炉 - Google Patents
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Abstract
硅铁矿热炉低温烟气余热发电锅炉，涉及适用于铁合金企业硅铁矿热炉低温余热回收系统的技术领域。本实用新型的锅炉本体为横向冲刷水平通道结构，锅炉本体的两侧分别设置烟气进口、烟气出口，锅炉本体上自烟气进口向烟气出口依次设置过热器、蒸发区、软水加热器和水预热器；锅炉本体下端底部设置强制循环泵，蒸发区的水循环利用强制循环泵进行强制循环；锅炉本体的受热面采用小直径垂直悬吊布置的厚壁蛇形管束；锅炉外壳采用全密闭的金属焊接结构；受热面采用错排方式；锅炉受热面上设置进行清灰的机械振打装置。本实用新型解决了锅炉运行易积灰、磨损、漏烟，系统阻力大以及锅炉运行不稳定等问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及适用于铁合金企业硅铁矿热炉低温(θ≤450℃)余热回收系统，也适用于烟气性质类似的其它低温废气余热回收的技术领域。
背景技术
当代硅铁生产过程中采用矿热炉为半封闭电炉，它不仅解决了冶炼75％硅铁时的工艺操作问题，为有效的解决炉气净化和余热回收利用技术创造了条件；半封闭电炉产生的烟气量为全封闭烟气量的10-15倍。在硅铁矿热炉生产过程中大约近50％的能耗都是以低温烟气的显热形式排入大气，既浪费热能又污染环境。由于电炉烟气温度不高，以往铁合金企业对这部分热能的回收利用重视不够，但事实上由于电炉烟气的量很大，从而可供回收的热量也相当可观。利用低温烟气产生低参数的过热蒸汽供汽轮机发电，可回收矿热炉生产过程中总能耗的20％左右，可大大降低企业的生产成本，产生显著的经济效益和环保效果。因此矿热炉烟气发电前景大有可为。
GB50405-2007《钢铁工业资源综合利用设计规范》中4.11.11条中明确指出：半封闭式电炉炉气的余热应回收，生产热水、蒸汽或发电。
目前国内矿热炉低温余热主要应用于：1、生产热水。热水可以作生产、采暖通风及生活用热的介质，尤其在寒冷地区；但夏季完全浪费。2、生产蒸汽。供一般的生产和生活使用，热利用低。这两种方法都不能从根本上解决矿热炉能耗高的问题。
国内现在矿热炉烟气余热基本上没有回收，主要有以下几点原因的：1、烟气温度低，余热回收初投资高；2、烟气中烟尘没有得到较好的处理，余热回收装置得不到连续运行，回收装置维护运行成本高。
发明内容
为了解决铁合金企业硅铁矿热炉排放大量低温热源影响周边环境，从根本上解决矿热炉能耗高的问题，本实用新型铁合金企业硅铁矿热炉低温废气余热锅炉以合理的系统布置及结构设计解决锅炉体积庞大，低温传热效果低，锅炉运行易积灰、磨损、漏烟，系统阻力大以及锅炉运行不稳定等问题。
本实用新型为实现上述目的采用如下技术方案：
本实用新型包括锅炉本体、烟气进口、过热器、蒸发区、软水加热器、水预热器、强制循环泵、机械振打装置、蛇形管束、烟气出口，锅炉本体为横向冲刷水平通道结构，锅炉本体的两侧分别设置烟气进口、烟气出口，锅炉本体上自烟气进口向烟气出口依次设置过热器、蒸发区、软水加热器和水预热器；锅炉本体下端底部设置强制循环泵，蒸发区的水循环利用强制循环泵进行强制循环；锅炉本体的受热面采用小直径垂直悬吊布置的厚壁蛇形管束；锅炉外壳采用全密闭的金属焊接结构；受热面采用错排方式；锅炉受热面上设置进行清灰的机械振打装置。
本实用新型在锅炉本体的上端设置汽包。
本实用新型的蒸发区上端的中部设置出口集箱，出口集箱的两侧分别设置第一进口集箱、第二进口集箱，出口集箱、第一进口集箱、第二进口集箱的下方设置蛇形管束，蛇形管束的下端设置振打连接装置，振打连接装置与机械振打装置连接。
本实用新型在低温烟气从锅炉前部进入依次经过过热器、蒸发区、软水加热器(省煤器)和水预热器。蒸发区所产生的汽水混合物汇集到出口集箱，通过引出管进入余热锅炉锅筒，蒸发区的供水由汽包通过强制循环泵将饱和水送到进口集箱分配到蛇形管束，这样构成可靠的水循环回路；汽包将汽水混合物进行分离，饱和蒸汽进入过热器，被加热成过热蒸汽；除氧水经过软水加热器(省煤器)，加热后进入余热锅炉汽包；系统给水经过锅炉尾部设置水预热器加热后除氧器，进行除氧。
本实用新型采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：
1、余热锅炉采用横向冲刷水平通道卧式结构布置，烟气从锅炉前部进入依次通过过热器、蒸发区、省煤器(软水加热器)及水预热器后从后部排出；这样方便于烟气在流动过程中排灰。
2、锅炉水循环方式为强制循环。强制循环系统具有可靠性强，稳定性好，操作维护方便等优点；采用强制水循环整个锅炉结构紧凑，占地面积小；采用强制水循环方便于机械振打装置的安装。
3、锅炉蒸发区由多组蒸发器组成，蒸发器垂直放置在烟道内；蒸发器由进出口集箱及多组错列蛇行管组成；在每根蛇形管的进口处装设节流孔板。蒸发区进口集箱与强制循环泵的出口相连接，多组蒸发器的进口集箱通过强制循环管沿着烟气方向从前到后串联在一起；蒸发器的出口集箱通过汽水引出管与汽包相连，形成简单可靠的强制循环管路。
4、锅炉整体采用积木式结构，锅炉的过热器、蒸发区、省煤器以及锅炉外壳全部在制造厂内组成模块，安装时只需进行现场吊装和相关管路及辅机连接，安装工作量小，安装质量得到了保证。
5、锅炉外壳采用钢板和型钢焊接，密封性能好，可将锅炉漏风降至最低，减少锅炉漏风热损失，提高锅炉效率的同时降低了引风机的电耗。
6、锅炉采用壳体外保温结构。在保温层外侧装设外护板，对保温材料加以保护，散热损失少。
7、受热面采用小直径厚壁管错列布置来获得最佳的传热效果和最低的烟气阻力，使得锅炉结构变得非常紧凑，体积小，重量轻，节省锅炉初投资；
8、锅炉管子垂直布置，烟尘不易积在管子上；蛇形管垂直布置，上部悬吊，下部自由膨胀，完全解决受热面受热膨胀的问题的同时有利于机械振打清灰装置的安装和运行。
9、磨损问题的解决：
由于影响磨损的因素主要与烟气条件、烟气性质和受热面材质等情况有关，故在烟气性质和受热面材质一定的情况下采取以下措施防止锅炉磨损：
9.1采用合理的烟气流速，以减轻均匀磨损。由于磨损与烟气流速的3次方成正比关系，故整个锅炉采用低流速设计，最高流速不超过7.0m/s以降低均匀磨损；
9.2合理组织了烟气动力场，使烟气流动均匀，可避免出现烟气走廊而导致传热效率降低和局部过速磨损；
9.3采用小直径厚壁管，管子本身就有一定的防磨性。
9.4采用水平通道横向冲刷布置方式，烟气在流动过程灰尘不断的沉降，减少后部受热面管束的磨损。
10、热膨胀解决措施：
10.1过热器、蒸发器和省煤器管子采用蛇形管结构，两端自由膨胀，管子不变形；
10.2蒸发管束两端为自由端，受热自由膨胀；
10.3炉墙内侧护板采用加装膨胀节，消除膨胀应力。
11、管壁积灰解决措施：
11.1过热器、蒸发器和省煤器管子采用蛇形管结构；管子垂直布置，在重力作用下，灰不容易堆积在管壁上；
11.2选择一定的流速以及管束错列布置，烟气有一定的自清灰能力；
11.3采用水平通道横向冲刷布置方式，烟气在流动过程灰尘不断的沉降，减少后部受热面管束积灰几率。
11.4在管束下部设置机械振打装置，定时振打，清除管壁上的积灰。
附图说明
图1是本实用新型的一种结构示意图。
图2是图1的左视图。
图3是本实用新型蒸发区的结构示意图。
图中：1、过热器；2、蒸发区；3、软水加热器(省煤器)；4、水预热器；5、汽包；6、强制循环泵；7、机械振打装置；8、第一进口集箱；9、出口集箱；10、第二进口集箱；11、蛇形管束；12、振打连接装置。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明：
如图1所示，本实用新型包括锅炉本体、烟气进口、过热器1、蒸发区2、软水加热器3、水预热器4、强制循环泵6、机械振打装置7、蛇形管束11、烟气出口，锅炉本体为横向冲刷水平通道结构，锅炉本体的两侧分别设置烟气进口、烟气出口，锅炉本体上自烟气进口向烟气出口依次设置过热器1、蒸发区2、软水加热器3和水预热器4；锅炉本体下端底部设置强制循环泵6，蒸发区2的水循环利用强制循环泵6进行强制循环；锅炉本体的受热面采用小直径垂直悬吊布置的厚壁蛇形管束11；锅炉外壳采用全密闭的金属焊接结构；受热面采用错排方式；锅炉受热面上设置进行清灰的机械振打装置7。
本实用新型在锅炉本体的上端设置汽包5。
本实用新型的蒸发区2上端的中部设置出口集箱9，出口集箱9的两侧分别设置第一进口集箱8、第二进口集箱10，出口集箱9、第一进口集箱8、第二进口集箱10的下方设置蛇形管束11，蛇形管束11的下端设置振打连接装置12，振打连接装置12与机械振打装置7连接。
本实用新型的受热面采用小直径厚壁管错列布置来获得最佳的传热效果和最低的烟气阻力，使得锅炉结构变得非常紧凑，体积小。整个受热面采用蛇形管垂直悬吊布置结构，受热时两端自由膨胀，管子不变形。
本实用新型的锅炉各部分受热面过热器、蒸发区、省煤器以及锅炉外壳全部在制造厂内组成模块，安装时只需进行现场吊装和相关管路及辅机连接，安装工作量小，安装质量得到了保证。
本实用新型的锅炉外壳采用钢板和型钢焊接全密封焊，可将锅炉漏风降至最低，减少锅炉漏风热损失，提高锅炉效率；锅炉采用金属壳体外保温结构。在外保温外面装设外护板，对保温材料加以保护，散热损失不超过4％。
本实用新型的整个受热面采用错排布置方式，使整个受热面冲刷完全，传热系数高。
本实用新型的受热面采用合理的烟气流速，以减轻均匀磨损；由于磨损与烟气流速的3次方成正比关系，故整个锅炉采用低流速设计，最高流速不超过7.0m/s以降低均匀磨损。合理组织了烟气动力场，使烟气流动均匀，可避免出现烟气走廊而导致传热效率降低和局部过速磨损。采用小直径厚壁管，管子本身就有一定的防磨性。采用水平通道横向冲刷布置方式，烟气在流动过程灰尘不断的沉降，减少后部受热面管束的磨损。
本实用新型的锅炉受热面采用机械振打装置进行清灰其特征是：过热器、蒸发器和省煤器管子采用蛇形管结构；管子垂直布置，在重力作用下，灰不容易堆积在管壁上。选择一定的流速以及管束错列布置，烟气有一定的自清灰能力。采用水平通道横向冲刷布置方式，烟气在流动过程灰尘不断的沉降，减少后部受热面管束积灰几率。在管束下部设置机械振打装置，定时振打，清除管壁上的积灰；每组受热面的管束都带有多组机械振打除灰装置，振打杆与受热面管子焊接，并与炉墙外的振打器连接，振打器振打，带动管束振动，使管束上的灰落入灰斗中。
本实用新型的水预热器采用错排布置的小直径管垂直悬吊结构，其用来发电系统的凝结水，凝结水经加热后进入除氧器进行除氧，这样除氧器不需要外来热。
Claims (3)
1、一种硅铁矿热炉低温废气余热发电锅炉，其特征是：包括锅炉本体、烟气进口、过热器(1)、蒸发区(2)、软水加热器(3)、水预热器(4)、强制循环泵(6)、机械振打装置(7)、蛇形管束(11)、烟气出口，锅炉本体为横向冲刷水平通道结构，锅炉本体的两侧分别设置烟气进口、烟气出口，锅炉本体上自烟气进口向烟气出口依次设置过热器(1)、蒸发区(2)、软水加热器(3)和水预热器(4)；锅炉本体下端底部设置强制循环泵(6)，蒸发区(2)的水循环利用强制循环泵(6)进行强制循环；锅炉本体的受热面采用小直径垂直悬吊布置的厚壁蛇形管束(11)；锅炉外壳采用全密闭的金属焊接结构；受热面采用错排方式；锅炉受热面上设置进行清灰的机械振打装置(7)。
2、根据权利要求1所述的硅铁矿热炉低温烟气余热发电锅炉，其特征在于：上述锅炉本体的上端设置汽包(5)。
3、根据权利要求1所述的硅铁矿热炉低温烟气余热发电锅炉，其特征在于：上述蒸发区(2)上端的中部设置出口集箱(9)，出口集箱(9)的两侧分别设置第一进口集箱(8)、第二进口集箱(10)，出口集箱(9)、第一进口集箱(8)、第二进口集箱(10)的下方设置蛇形管束(11)，蛇形管束(11)的下端设置振打连接装置(12)，振打连接装置(12)与机械振打装置(7)连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: JIANGSU DONGJIU HEAVY INDUSTRIES CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: YANCHENG CITY BOILER MANUFACTURING CO., LTD. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 224005 No. 5, Pioneer Road, Jiangsu, Yancheng City Patentee after: East, Jiangsu nine heavy industry limited companies Address before: 224005 No. 5, Pioneer Road, Jiangsu, Yancheng City Patentee before: Yancheng City Boiler Manufacturing Co., Ltd. |
|
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20100113 |