CN203550624U - 冶炼炉烟气余热饱和蒸汽双螺杆膨胀动力机发电系统 - Google Patents

冶炼炉烟气余热饱和蒸汽双螺杆膨胀动力机发电系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型是一种有色金属冶炼炉烟气余热饱和蒸汽双螺杆膨胀动力机发电系统，该系统设置余热锅炉，产生饱和蒸汽驱动双螺杆发电机组发电。余热锅炉（11）包括汽包（1）、对流蒸发受热面（5）和省煤器，对流蒸发受热面（5）和省煤器分别形成腹式水冷壁结构和膜式省煤器；余热锅炉（11）的锅炉烟气进口到蒸发受热面（5）之间设置辐射换热沉降室（6）。本实用新型首次在有色冶炼行业里面针对含有熔融性灰分的烟气进行余热回收，为企业、社会节约了大量的可回收能源，保证了余热锅炉的使用寿命。在蒸汽热源不连续且不稳定的条件下同样实现了余热发电。

Description

冶炼炉烟气余热饱和蒸汽双螺杆膨胀动力机发电系统
技术领域
本实用新型涉及冶金技术，尤其是涉及有色金属冶炼炉烟气余热饱和蒸汽双螺杆膨胀动力机发电系统。
背景技术
有色金属火法冶炼工艺使用多种类型的冶金炉, 如鼓风炉、沸腾熔烧炉、反射炉、转炉、闪速炉、烟化炉等。这些炉子本身消耗大量热能, 同时产生大量余热。为回收余热, 一般采用余热锅炉回收高温烟气带走的热量。由于有色金属冶炼炉排出的烟气多有烟温高, 含尘量大、腐蚀性气体含量大且很多有色冶炼设备是周期性工作使得烟气流量和温度变化大等问题, 对于采用余热锅炉回收烟气余热, 存在热源热负荷不稳定, 锅炉受热面易结渣、堵灰、磨损与腐蚀等困难。这成为有色金属冶炼行业余热回收项目中难以解决的问题。
现有的技术方案主要利用炉腹、炉身水套，鹅颈、火柜水套和尾部水冷装置，通过大流量的循环冷却水把高温烟气从1000℃左右冷却到200℃以下，且保证水套中的冷却水不产生汽化，这样并没有把高温烟气中的大量余热进行回收利用，造成了严重的能源浪费。
由于有色金属行业的烟气多，有烟温高, 含尘量大、腐蚀性气体含量大、含有部分熔融状态的金属等特点，且很多有色冶炼设备是周期性工作，使得烟气流量和温度值变化大等问题, 大部分冶炼炉只是对烟气采取了降温的处理方式，并没有对其烟气余热进行回收利用。对于采用现有余热发电技术, 存在热源热负荷不稳定、汽轮机不能稳定工作, 锅炉受热面易结渣、堵灰、磨损与腐蚀，锅炉寿命严重缩短等困难，使得现有技术很难应用到有色金属冶炼行业。
发明内容
本实用新型的目的是利用一种有色金属冶炼炉烟气余热利用低压饱和蒸汽发电装置，避免烟气中大量颗粒状粉尘对换热面的冲刷磨损，解决烟气中熔融状态物质附着在换热面上，对换热面产生严重的降低换热效率的问题、提高余热锅炉的寿命。
为了实现本实用新型的目的，采用以下技术方案：
一种冶炼炉烟气余热饱和蒸汽双螺杆膨胀动力机发电系统，该系统在冶炼炉的尾部火柜水套位置上安装余热锅炉，产生饱和蒸汽经过汽包进行分离后，进入双螺杆发电机组发电。 
所述余热锅炉11包括汽包1、对流蒸发受热面5和省煤器12，所述对流蒸发受热面5和省煤器12沿烟气流动方向上依次设置；所述余热锅炉11的锅炉烟气进口到蒸发受热面5之间设置辐射换热沉降室6；所述汽包1与对流蒸发受热面5以及辐射换热沉降室6之间通过上升管2和下降管3连接形成循环回路。
所述余热锅炉11的锅炉烟气进口到蒸发受热面5之间设置辐射换热沉降室6。
所述辐射换热沉降室6高度3.5米，宽度1.4米，沿烟气流动方向长度5.4米。
所述对流蒸发受热面5的换热管采用与管子方向平行的纵向翅片8，将纵向翅片8相连成纵向平面，形成腹式水冷壁结构。
所述省煤器的换热管为蛇形管10，蛇形管10之间采用纵向翅片8，纵向翅片8方向与管子方向相同，成为一个纵向平面，形成膜式省煤器。
所述余热锅炉11的换热部分采用耐腐蚀镀层，所述耐腐蚀镀层的成分是金属镍。
所述耐腐蚀镀层为镍和磷的化合物，其中磷含量8.5%～12.5%。
本实用新型克服了有色金属冶炼烟气烟温高, 含尘量大、腐蚀性气体含量大、含有部分熔融状态的金属等特点，首次在有色冶炼行业里面针对含有熔融性灰分的烟气进行余热回收，为企业、社会节约了大量的可回收能源，保证了余热锅炉的使用寿命。在蒸汽热源不连续且不稳定的条件下同样实现了余热发电。
附图说明
图1和图2模式水冷壁结构的正视图和侧视图；
图3显示换热管的腹式水冷壁结构；
图4是省煤器结构示意图。
图中。
1 汽包 7 上腹式壁管
2 上升管 8 腹式翅片
3 下降管 9下腹式壁管
4 吹灰器吹扫孔 10 蛇形管
5 对流蒸发受热面 11 余热锅炉
6 辐射换热沉降室 12 省煤器
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进一步详细说明。
本系统采用余热锅炉和水套换热的方式，最大限度利用冶炼炉未利用的余热来生产0.8MPa的饱和蒸汽，然后通过双螺杆发电机组发电，为企业节能减排的同时还能创造效益。
冶炼炉出口烟气温度高达900-1000℃，原来采用水冷烟道形式，即通过炉身水套和多个鹅颈水套、火柜水套内的大量循环冷却水冷却烟道内的高温烟气以达到允许排放的温度。
本实用新型在原冶炼炉水冷烟道的基础上取消一套火柜水套，在该火柜水套的位置安装1台余热锅炉，来对从前一火柜水套出来的经水套降温到500-600℃烟气进行合理利用；同时对鼓风炉的炉腹水套、炉身水套、鹅颈和火柜的水套进行改造，通过循环泵调节流量，使水套内的循环水产生的汽水混合物，进入余热锅炉的汽包来进行汽水分离，产生约为0.8MPa的饱和蒸汽经过汽包后进行分离，然后进入双螺杆发电机组发电。
常规余热锅炉11的换热面一般为对流受热面，对流受热面的换热面沿烟气流动方向上主要包括对流蒸发受热面5和省煤器12两部分。一般情况是含尘烟气直接进入对流蒸发受热面5。因有色金属冶炼烟气的特性，使对流蒸发受热面5极易受到冲刷磨损和熔融金属附着结渣现象，这种现象会严重影响余热锅炉正常运行和使用寿命。
本实用新型为了解决因烟气含尘量高和含有熔融状态的金属导致的受热面冲刷磨损和金属附着结渣的问题，对锅炉受热面进行了结构上的调整：
图1和图2膜式水冷壁结构的正视图和侧视图；如图所示，本实用新型的余热锅炉包括汽包1、对流蒸发受热面5和省煤器12构成，辐射换热沉降室6位于锅炉烟气进口到蒸发受热面之间，汽包1与对流蒸发受热面5和辐射换热沉降室6之间通过上升管2和下降管3连接成循环回路。辐射换热沉降室6采用膜式水冷壁结构；此辐射换热沉降室6的高度3.5米，宽度1.4米，沿烟气流动方向长度5.4米，由于烟气进入辐射换热沉降室6空间突然增大，使烟气流速降低到2m/s以下，此辐射换热沉降室6附带的对灰尘及金属颗粒的沉降作用，使烟气中大部分灰尘及金属颗粒在进入对流受热面之前就沉降下来，减少了对流受热面的冲刷磨损和金属附着。
图3显示换热管的腹式水冷壁结构；膜式水冷壁结构是把很多纵向翅片管相连。用在水冷壁处称为膜式水冷壁，用在省煤器处称为膜式省煤器。
一般情况换热管（包括水冷壁和省煤器）安装方向为纵向，如果采用螺旋翅片管，翅片方向为横向，一般翅片间距为6mm-10mm,两翅片间会成为严重积灰区域，如果灰尘有粘性，一旦附着到翅片间的缝隙里，便很难清除。如图3所示，本实用新型的水冷壁的上腹式壁管7和下腹式壁管9之间采用纵向翅片8，纵向翅片8方向与管子方向相同，纵向翅片8连接起来形成为一个纵向平面，形成膜式水冷壁，该结构即使灰尘附着在上面，也较为容易清除。
图4是省煤器结构示意图。如图所示，本实用新型的省煤器的换热管为蛇形管10，蛇形管10之间采用纵向翅片8，纵向翅片8方向与管子方向相同，纵向翅片8连接起来形成为一个纵向平面，形成膜式省煤器，该结构即使灰尘附着在上面，也容易清除。
锅炉的低温腐蚀问题的解决：
由于冶炼炉排除的烟气含有腐蚀性气体，为了克服由此带来的低温受热面腐蚀问题，该锅炉的换热装置采用新的低温防腐蚀技术——采用耐蚀镀层碳钢代替普通碳钢。该技术能够有效地提高低温受热面在酸性环境下抗腐蚀能力，延长受热面的使用寿命。
该技术所采用的方法是在金属表面覆盖上一层致密合金层，该合金层具有极其优异的抗腐蚀性能，能够满足在含腐蚀性气体的低温排烟环境下延长换热器寿命的要求，而且该合金层于受热面基体的结合致密，本身热阻很小，避免了常规非金属防腐蚀材料热阻大，寿命短的问题。
耐腐蚀镀层的主要成分是金属镍。
试验表明：普通碳钢化学镀镍可提高抗腐蚀疲劳寿命1.5～2.5倍，尤其在温度较高的酸性气体中，而低温腐蚀中主要就是气体中的SO2氧化成SO3，再与烟气中的水蒸气结合生成H2SO4，如果烟气温度低于露点温度，就会在金属管壁表面凝结成液态H2SO4，形成酸腐蚀。
金属镍镀层具有相当塑性，与基体结合力牢固，对金属管耐磨性能也有提高。
镀层为镍和磷的化合物，其中磷含量8.5%～12.5%，在pH=4.0～5.0，温度74～84℃的环境中，采用沉积速度约20μm/h形成镀层。
化学镀镍工艺流程包括：喷砂除锈→冷水冲洗→酸洗活化→冷水冲洗→化学镀镍(作防腐层厚度25-50μm)→冷水冲洗→钝化→冷水冲洗。
对流受热面积灰问题的解决：
常规余热锅炉的蒸发受热面为光管结构或螺旋翅片管结构；省煤器一般为螺旋翅片管结构或者方形翅片结构。因有色金属冶炼烟气含尘量较大且含有熔融状态的金属颗粒，使这种受热面上极易产生积灰和熔融金属附着结渣现象，这种现象会严重影响锅炉正常运行和适用寿命。
本余热锅炉改变了蒸发受热面和省煤器的翅片形式，蒸发受热面采用纵向翅片结构，省煤器采用膜式壁结构，这种结构使积灰和金属附着结渣更为困难，清理更为容易。清灰采用机械振打和压缩空气吹扫相结合的方式，使清灰效果更明显。吹灰方式中的压缩空气吹灰也可用蒸汽吹灰、燃气吹灰、声波吹灰替代。
因蒸汽来源不连续且负荷不稳定的问题的解决：
采用双螺杆膨胀动力机发电技术，解决了蒸汽品质较低、蒸汽量小、蒸汽产生不连续、蒸汽负荷不稳定等问题。如果冶炼过程生产间歇较短，蒸汽流量较大，也可采用蒸汽蓄热器来为汽轮机提供稳定的热源，蒸汽蓄热器+汽轮机可替代螺杆膨胀机部分。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种冶炼炉烟气余热饱和蒸汽双螺杆膨胀动力机发电系统，该系统在冶炼炉的尾部火柜水套位置上安装余热锅炉，产生饱和蒸汽经过汽包进行分离后，进入双螺杆膨胀动力机发电机组发电，其特征在于，
所述余热锅炉（11）包括汽包（1）、对流蒸发受热面（5）和省煤器（12），所述对流蒸发受热面（5）和省煤器（12）沿烟气流动方向上依次设置；所述余热锅炉（11）的锅炉烟气进口到蒸发受热面（5）之间设置辐射换热沉降室（6）；所述汽包（1）与对流蒸发受热面（5）以及辐射换热沉降室（6）之间通过上升管（2）和下降管（3）连接形成循环回路。
2.根据权利要求1所述的余热饱和蒸汽双螺杆膨胀动力机发电系统，其特征在于，所述辐射换热沉降室（6）高度3.5米，宽度1.4米，沿烟气流动方向长度5.4米。
3.根据权利要求2所述的余热饱和蒸汽双螺杆膨胀动力机发电系统，其特征在于，所述对流蒸发受热面（5）的换热管采用与管子方向平行的纵向翅片（8），将纵向翅片（8）相连成纵向平面，形成腹式水冷壁结构。
4.根据权利要求3所述的余热饱和蒸汽双螺杆膨胀动力机发电系统，其特征在于，所述省煤器的换热管为蛇形管（10），所述蛇形管（10）之间采用纵向翅片（8），纵向翅片（8）方向与管子方向相同，成为一个纵向平面，形成膜式省煤器。
5.根据权利要求4所述的余热饱和蒸汽双螺杆膨胀动力机发电系统，其特征在于，所述余热锅炉（11）的换热部分采用耐腐蚀镀层，所述耐腐蚀镀层的成分是金属镍。
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CN105423276A (zh) * 2015-12-22 2016-03-23 绵阳市鑫科源环保科技有限公司 一种高温含尘烟气余热回收器
CN113405079A (zh) * 2021-06-29 2021-09-17 浙江诚邦新能源科技有限公司 一种储热型余热回收装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105423276A (zh) * 2015-12-22 2016-03-23 绵阳市鑫科源环保科技有限公司 一种高温含尘烟气余热回收器
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