CN202630705U - 有机热载体余热炉及余热炉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种有机热载体余热炉，包括余热炉本体、沉降室，沉降室的一侧壁开设烟气进口，另一侧壁通过烟道连接余热炉本体一侧壁，余热炉本体另一侧壁开设烟气出口，沉降室内设置沉降室膜式壁管屏，沉降室膜式壁管屏顶部与沉降室顶部连接，沉降室膜式壁管屏底部留有烟气通道，余热炉本体内设置若干相互平行的对流段，每相邻对流段之间通过折烟装置隔开，且每相邻折烟装置呈交错设置，以使进入相邻对流段的烟气能产生转向，对流段包括若干相互平行设置的管屏，且每相邻管屏之间的间距均设置在100mm以上，这样设计不仅能使进入相邻对流段的烟气能产生转向，增加烟气的扰动，实现烟尘的有效分离，还能降低烟气流速，减少受热面的磨损。

Description

有机热载体余热炉及余热炉系统

技术领域

本实用新型涉及一种用在冶炼回转炉尾部的余热回收装置，具体的说是一种利用冶炼回转炉生产过程中排出的高温烟气作为加热介质，以有机热载体为热载体将热能输送给用热设备的装置。

背景技术

余热是在一定经济技术条件下，在能源利用设备中没有被利用的能源，也就是多余、废弃的能源。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余压等七种。各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%~67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%，所以对锅炉进行余热回收能够节约能源，减少空气污染。

冶炼回转炉由于其行业的特殊性，排出的烟气温度较高，所以现目前大多在回转炉尾部配备蒸汽余热锅炉，对烟气中的热量进行回收利用，但是蒸汽余热锅炉普遍具有两个问题：一是余热炉换热面磨损严重，由于冶炼回转炉排出的高温烟气中含有大量的灰尘及金属氧化物，这些灰尘和金属氧化物易在余热炉换热面上积聚，导致换热面的传热热阻增加，严重影响烟气余热回收效果，同时灰尘随烟气流动，对换热面进行冲刷时，容易磨损换热面，降低热交换装置的寿命，也导致整个余热炉的工作效率降低；二是余热炉设备的低温腐蚀问题，低温腐蚀是指当余热锅炉尾部受热面（省煤器、空气预热器等）金属壁温低于烟气露点时，烟气中的硫酸酐和水蒸气在管壁上凝结所造成的腐蚀。

针对余热炉换热面磨损问题，目前常采取的措施是：余热炉热交换装置采用特殊的耐磨材料，设置防磨结构，或者设置多个吹灰器对换热面进行定期吹灰，又或者利用特定的设备比如说旋风分离换热器将烟气先进行一次灰尘分离，但是这些措施导致余热炉的结构复杂，成本大大增加，操作复杂，使用维护成本也增加，而且不能彻底的解决余热炉换热面积灰和磨损问题。

例如中国专利文献CN 201917229U公开一种“冶金工业炉窑含尘烟气余热利用装置”，其由旋风分离换热器、锁气卸灰阀、蒸发换热器、预热器、汽水容器五部件构成，旋风分离换热器底部的竖管与锁气卸灰阀连接，旋风分离换热器的导涡管与蒸发换热器的烟气进口相连，蒸发换热器的烟气出口与预热器的烟气进口连通，汽水容器的进水口与余热器预热器的出口集箱相连，汽水容器的下降管与旋风分离换热器和蒸发换热器的进口集箱相连，汽水容器的汽水引入管分别于旋风分离换热器和蒸发换热器的出口集箱相连。此冶金工业炉窑含尘烟气余热利用装置是将工业窑排出的含尘烟气经旋风分离换热器的进口烟道沿筒体切向方向进入旋风分离换热器的筒体，在离心力的作用下，使一部分灰尘与烟气分离，灰尘落入旋风分离换热器的竖管经锁气卸灰阀定期排出，烟气则由导涡管流出，经过渡烟道进入蒸发换热器和预热器进行下步换热，这样的结构设计不仅使余热炉内的设备增加，使余热炉的结构复杂化，而且增加设备的同时制造成本和使用维护成本也增加，而且不能彻底的解决余热炉换热面积灰和磨损问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决以下问题：

1、冶炼回转炉尾部配备的余热炉换热面磨损严重的问题；

2、冶炼回转炉尾部配备的余热炉设备的低温腐蚀问题。

为此提供一种有机热载体余热炉及其余热炉系统，其具有结构简单、安装难度小、制造成本和维护成本低，烟尘分离的有效性高、烟气流速低、受热面管子磨损少、受热面的传热效率高以及能有效解决受热面低温腐蚀的优点。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种有机热载体余热炉，包括余热炉本体、沉降室，所述沉降室的一侧壁开设烟气进口，所述沉降室的另一侧壁通过烟道连接所述余热炉本体一侧壁，所述余热炉本体另一侧壁开设烟气出口，所述沉降室内设置沉降室膜式壁管屏，所述沉降室膜式壁管屏顶部与所述沉降室顶部连接，所述沉降室膜式壁管屏底部留有烟气通道，所述余热炉本体内设置若干相互平行的对流段，每相邻对流段之间通过折烟装置隔开，且每相邻折烟装置呈交错设置，以使进入相邻对流段的烟气能产生转向。通过折烟装置将若干相互平行的对流段分别隔开，以使进入相邻对流段的烟气能产生转向，增加烟气在余热炉本体内的扰动，使换热效率增加，实现烟尘的有效分离，同时这样合理的安排烟气的流程能减少受热面管子的磨损。

进一步的，所述对流段包括若干相互平行设置的管屏，且每相邻管屏之间的间距均设置在100mm以上，通过将每相邻管屏之间的间距均设置在100mm以上，这样增加了烟气的流通截面积，进而降低烟气流速，减少受热面管子管壁的磨损。

优选的，所述对流段有四段，依烟气流向依次为对流一段、对流二段、对流三段、对流四段，且所述对流三段、对流四段相互并联设置，所述对流一段、对流二段相互并联设置。

优选的，所述折烟装置包括一屏中间膜式壁管屏和两面折烟墙，所述中间膜式壁管屏设置在所述对流一段与所述对流二段之间，且所述中间膜式壁管屏底部留有烟气通道，一面所述的折烟墙设置在所述对流二段与所述对流三段之间，且所述折烟墙顶部留有烟气通道，另一面所述的折烟墙设置在所述对流三段与所述对流四段之间，且所述折烟墙底部留有烟气通道。

进一步的，在所述余热炉本体顶部内还设有顶棚膜式壁管屏，所述顶棚膜式壁管屏的进口端、出口端分别设置第一进口集箱和第一出口集箱，所述第一出口集箱与有机热载体出口相通，所述第一进口集箱通过连通管与所述沉降室膜式壁管屏的第二出口集箱相连通，所述沉降室膜式壁管屏的第二进口集箱通过连通管与所述中间膜式壁管屏的第三出口集箱相连通，所述中间膜式壁管屏的第三进口集箱与所述对流一段、对流二段的出口端相连通，所述对流一段、对流二段的进口端与所述对流三段、对流四段的出口端相连通，所述对流三段、对流四段的进口端与有机热载体进口相连通。

进一步的，所述余热炉本体底部对应所述对流段设有落灰装置。

优选的，所述落灰装置有六个，在所述余热炉本体底部对应所述对流一段和所述对流二段的均匀设置三个所述的落灰装置，在所述余热炉本体底部对应所述对流三段和所述对流四段的均匀设置三个所述的落灰装置。

一种有机热载体余热炉系统，至少包含两台所述的有机热载体余热炉，且相互之间呈并联设置，以使每台所述的余热炉的有机热载体出口支路均汇集至第一主循环管路并输送至用热设备，来自用热设备的有机热载体通过第二主循环管路分流至有机热载体进口支路进入所述的余热炉，在所述有机热载体进口支路上均设置电动调节阀。通过将每台回转炉尾部设置的有机热载体余热炉并联，使每一台有机热载体余热炉所产生的高温热载体都可以分配到其它余热炉内，保持停炉的余热炉的受热面管子的管壁温度高于硫酸的酸露点，避免造成低温腐蚀。

进一步的，还包括油气分离器，所述油气分离器设置在用热设备与第二主循环管路之间。

进一步的，在所述油气分离器与第二主循环管路之间还顺序设有过滤器、循环泵。

本实用新型的有益效果为：通过设置折烟装置将若干相互平行的对流段分别隔开，且同时将每个对流段内的相邻管屏之间的间距均设置在100mm以上，不仅能使进入相邻对流段的烟气能产生转向，增加烟气在余热炉本体内的扰动，使换热效率增加，实现烟尘的有效分离，还能增加了烟气的流通截面积，进而降低烟气流速，这样通过合理的安排烟气流程和控制烟气流速来达到减少受热面管子管壁的磨损的目的；通过将每台回转炉尾部设置的有机热载体余热炉并联，使每一台有机热载体余热炉所产生的高温热载体都可以分配到其它余热炉内，保持停炉的余热炉的受热面管子的管壁温度高于硫酸的酸露点，避免造成低温腐蚀，对比现有技术，此有机热载体余热炉及其余热炉系统具有结构简单、安装难度小、制造成本和维护成本低，烟尘分离的有效性高、烟气流速低、受热面管子磨损少、受热面的传热效率高以及能有效解决受热面低温腐蚀的优点。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种有机热载体余热炉结构示意图；

图2为本实用新型所述的一种有机热载体余热炉系统结构示意图。

图1中：

1、沉降室；2、余热炉本体；3、烟道；4、沉降室膜式壁管屏；41、第二进口集箱；42、第二出口集箱；5、对流一段；6、对流二段；7、对流三段；8、对流四段；9、中间膜式壁管屏；91、第三进口集箱；92、第三出口集箱；10、顶棚膜式壁管屏；101、第一进口集箱；102、第一出口集箱；11、落灰装置；12、烟气进口；13、烟气出口；14、有机热载体进口；15、有机热载体出口；16、第一连通管；17、第二连通管；18、折烟墙；

图2中：

01、一号有机热载体余热炉；02、二号有机热载体余热炉；03、第一主循环管路；04、第二主循环管路；05、第一进口支路；06、第二进口支路；07、第一出口支路；08、第二出口支路；09、油气分离器；010、过滤器；011、循环泵；012、电动调节阀。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的一种有机热载体余热炉，包括余热炉本体2、沉降室1，沉降室1的一侧壁开设烟气进口12，沉降室1的另一侧壁通过3连接余热炉本体2一侧壁，余热炉本体2另一侧壁开设烟气出口13，沉降室1内设置沉降室膜式壁管屏4，沉降室膜式壁管屏4顶部与沉降室1顶部连接，沉降室膜式壁管屏4底部留有烟气通道，余热炉本体2内设置若干相互平行的对流段，每相邻对流段之间通过折烟装置隔开，且每相邻折烟装置呈交错设置，以使进入相邻对流段的烟气能产生转向，对流段包括若干相互平行设置的管屏，且每相邻管屏之间的间距均设置在100mm以上，通过设置折烟装置将若干相互平行的对流段分别隔开，且同时将每个对流段内的相邻管屏之间的间距均设置在100mm以上，不仅能使进入相邻对流段的烟气能产生转向，增加烟气在余热炉本体2内的扰动，使换热效率增加，实现烟尘的有效分离，还能增加了烟气的流通截面积，进而降低烟气流速，这样通过合理的安排烟气流程和控制烟气流速来达到减少受热面管子管壁的磨损的目的。

具体实施时，对流段分为四段，依烟气流向依次为对流一段5、对流二段6、对流三段7、对流四段8，且对流三段7、对流四段8相互并联设置，对流一段5、对流二段6相互并联设置，折烟装置包括一屏中间膜式壁管屏9和两面折烟墙18，中间膜式壁管屏9设置在对流一段5与对流二段6之间，且中间膜式壁管屏9底部留有烟气通道，其中一面折烟墙18设置在对流二段6与对流三段7之间，且此面折烟墙18顶部留有烟气通道，另一面折烟墙18设置在对流三段7与对流四段8之间，且此折烟墙18底部留有烟气通道。

在余热炉本体2顶部内还设有顶棚膜式壁管屏10，顶棚膜式壁管屏10的进口端、出口端分别设置第一进口集箱101和第一出口集箱102，第一出口集箱102与有机热载体出口15相通，第一进口集箱101通过第二连通管17与沉降室膜式壁管屏4的第二出口集箱42相连通，沉降室膜式壁管屏4的第二进口集箱41通过第一连通管16与中间膜式壁管屏9的第三出口集箱92相连通，中间膜式壁管屏9的第三进口集箱91与所述对流一段5、对流二段6的出口端相连通，对流一段5、对流二段6的进口端与对流三段7、对流四段8的出口端相连通，对流三段7、对流四段8的进口端与有机热载体进口14相连通。

为了能将烟气中的灰尘进行回收处理，在余热炉本体2底部对应对流段设有落灰装置18，在本实施例中，落灰装置18总共六个，且分别在余热炉本体2底部对应对流一段5和对流二段6的均匀设置三个落灰装置18，在余热炉本体2底部对应对流三段7和对流四段8的均匀设置三个落灰装置18。

本实施例中的有机热载体为导热油，导热油是一种热量的传递介质，其具有加热均匀，调温控温准确，能在低蒸汽压下产生高温，传热效果好，节能，输送和操作方便等特点，所以采用导热油作为余热炉的有机热载体介质，可使整个余热炉的操作安全性更高。

此有机热载体余热炉的工作原理为：

一、烟气流程

回转炉产生的高温烟气（700度以上）从烟气进口12进入沉降室1，在沉降室1内冲刷沉降室膜式壁管屏4，烟气在此进行第一次转向实现烟气和灰尘的第一次分离以及第一次热交换，并实现烟气和灰尘的第一次分离，接着通过烟道3进入余热炉本体2内，而余热炉本体2内的四个对流段分别被从左至右设置的中间膜式壁管屏9和两堵混凝土折烟墙18隔成四个烟气回程，高温烟气依次经过对流一段5、对流二段6、对流三段7以及对流四段8，烟气最后经过余热炉本体2右侧壁上设置的烟气出口13进入下道工序，而每经过一个对流段都会有一次烟气转向实现烟气和灰尘的一次分离以及一次热交换，分离出来的灰尘被对流段底部设置的六个落灰装置11收集到一起回收再利用，对流段内的管屏之间的间距设置在100mm以上，这样能将烟气的流速控制在6m/s以下，有效的控制了烟尘对管子的磨损，通过余热炉换热烟气温度被降到400度左右通向下道工艺。

二、介质流程

导热油从有机热载体进口14进入并联设置的对流三段7和对流四段8，再由对流三段7和对流四段8进入并联设置的对流一段5和对流二段6，再经过对流一段5和对流二段6汇集到中间膜式壁管屏9的第三进口集箱91，导热油穿过中间膜式壁管屏9汇集到第三出口集箱92，再从第三出口集箱92通过第一连通管16进入沉降室膜式壁管屏4的第二进口集箱41，导热油穿过沉降室膜式壁管屏4汇集到第二出口集箱42，再通过第二连通管17进入顶棚膜式壁管屏10的第一进口集箱101，导热油穿过顶棚膜式壁管屏10汇集到第一出口集箱102，最后将加热到工艺温度的导热油由有机热载体出口15进入用热设备使用。

如图2所示，本实用新型所示的一种有机热载体余热炉系统，至少包含两台的有机热载体余热炉，且相互之间呈并联设置，以使每台余热炉的有机热载体出口支路均汇集至第一主循环管路03并输送至用热设备，来自用热设备的有机热载体通过第二主循环管路04分流至有机热载体进口支路进入余热炉，在有机热载体进口支路上均设置电动调节阀012。通过将每台回转炉尾部设置的有机热载体余热炉并联，使每一台有机热载体余热炉所产生的高温热载体都可以分配到其它余热炉内，保持停炉的余热炉的受热面管子的管壁温度高于硫酸的酸露点，避免造成低温腐蚀。

具体实施时，本有机热载体余热炉包括两个有机热载体余热炉，分别为一号有机热载体余热炉01和二号有机热载体余热炉02，一号有机热载体余热炉01出口端通过第一出口支路07与第一主循环管路03连通，二号有机热载体余热炉02出口端通过第二出口支路08与第一主循环管路03连通，用热设备的出口通过第二主循环管路04分别与一号有机热载体余热炉01和二号有机热载体余热炉02的进口端连通，第二主循环管路04上依次设置一个油气分离器09、两个并联的过滤器010、两个并联的循环泵011，其中一个循环泵011的出口端通过第一进口支路05与一号有机热载体余热炉01的进口连通，另一个循环泵011的出口端通过第二进口支路06与二号有机热载体余热炉02的进口连通，在第一进口支路05和第二进口支路06上均设置一组电动调节阀012，一号有机热载体余热炉01的循环泵011和电动调节阀012之间设置有一条与二号有机热载体余热炉02的循环泵011和电动调节阀012之间连通的主循环管路，以使两台余热炉之间的有机热载体能相互进入对方的换热管道内。

如图2所示一般冶炼回转炉是两台以上，且每台转炉对应一台余热炉，要想由于周期运行停下的余热炉不产生低温腐蚀，就必须要保证停下的余热炉管壁温度不能降到硫酸的酸露点以下。其具体的操作步骤如下：将一号有机热载体余热炉01和二号有机热载体余热炉02并联，通过调节两台炉子进口的电动调节阀012，将正在运行的一号有机热载体余热炉01产生的300度高温导热油部分调节到二号有机热载体余热炉02，利用300度高温导热油维持二号有机热载体余热炉02受热面管壁温度高于硫酸的酸露点，这样停炉的余热炉就不会发生低温腐蚀。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有机热载体余热炉，包括余热炉本体、沉降室，其特征在于，所述沉降室的一侧壁开设烟气进口，所述沉降室的另一侧壁通过烟道连接所述余热炉本体一侧壁，所述余热炉本体另一侧壁开设烟气出口，所述沉降室内设置沉降室膜式壁管屏，所述沉降室膜式壁管屏顶部与所述沉降室顶部连接，所述沉降室膜式壁管屏底部留有烟气通道，所述余热炉本体内设置若干相互平行的对流段，每相邻对流段之间通过折烟装置隔开，且每相邻折烟装置呈交错设置，以使进入相邻对流段的烟气能产生转向。

2.根据权利要求1所述的有机热载体余热炉，其特征在于，所述对流段包括若干相互平行设置的管屏，且每相邻管屏之间的间距均设置在100mm以上。

3.根据权利要求1或2任一所述的有机热载体余热炉，其特征在于，所述对流段有四段，依烟气流向依次为对流一段、对流二段、对流三段、对流四段，且所述对流三段、对流四段相互并联设置，所述对流一段、对流二段相互并联设置。

4.根据权利要求3所述的有机热载体余热炉，其特征在于，所述折烟装置包括一屏中间膜式壁管屏和两面折烟墙，所述中间膜式壁管屏设置在所述对流一段与所述对流二段之间，且所述中间膜式壁管屏底部留有烟气通道，一面所述的折烟墙设置在所述对流二段与所述对流三段之间，且所述折烟墙顶部留有烟气通道，另一面所述的折烟墙设置在所述对流三段与所述对流四段之间，且所述折烟墙底部留有烟气通道。

5.根据权利要求4所述的有机热载体余热炉，其特征在于，在所述余热炉本体顶部内还设有顶棚膜式壁管屏，所述顶棚膜式壁管屏的进口端、出口端分别设置第一进口集箱和第一出口集箱，所述第一出口集箱与有机热载体出口相通，所述第一进口集箱通过连通管与所述沉降室膜式壁管屏的第二出口集箱相连通，所述沉降室膜式壁管屏的第二进口集箱通过连通管与所述中间膜式壁管屏的第三出口集箱相连通，所述中间膜式壁管屏的第三进口集箱与所述对流一段、对流二段的出口端相连通，所述对流一段、对流二段的进口端与所述对流三段、对流四段的出口端相连通，所述对流三段、对流四段的进口端与有机热载体进口相连通。

6.根据权利要求4或5任一所述的有机热载体余热炉，其特征在于，所述余热炉本体底部对应所述对流段设有落灰装置。

7.根据权利要求6所述的有机热载体余热炉，其特征在于，所述落灰装置有六个，在所述余热炉本体底部对应所述对流一段和所述对流二段的均匀设置三个所述的落灰装置，在所述余热炉本体底部对应所述对流三段和所述对流四段的均匀设置三个所述的落灰装置。

8.一种有机热载体余热炉系统，其特征在于，至少包含两台所述的有机热载体余热炉，且相互之间呈并联设置，以使每台所述的余热炉的有机热载体出口支路均汇集至第一主循环管路并输送至用热设备，来自用热设备的有机热载体通过第二主循环管路分流至有机热载体进口支路进入所述的余热炉，在所述有机热载体进口支路上均设置电动调节阀。

9.根据权利要求8所述的有机热载体余热炉系统，其特征在于，还包括油气分离器，所述油气分离器设置在用热设备与第二主循环管路之间。

10.根据权利要求9所述的有机热载体余热炉系统，其特征在于，在所述油气分离器与第二主循环管路之间还顺序设有过滤器、循环泵。

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