CN215491021U - 一种再生铜行业用熔炼炉汽化冷却及余热回收利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种再生铜行业用熔炼炉汽化冷却及余热回收利用系统，用于解决蒸汽循环过程中蒸汽热量利用率低、热量损失浪费大、运行成本高的问题，其包括汽化传热子系统和用于给去铜电解液循环系统供热的电解液供热子系统，所述电解液供热子系统包括用于控制蒸汽压力的减压阀组、与减压阀组连接的蒸汽管道及电解槽换热器，所述减压阀组包括接入锅炉房生产的蒸汽的第一阀组和接入熔炼炉汽化水套输出的蒸汽的第二阀组；实现提供稳定热源加热维持电解槽槽温，减少了炉体热量损失，充分利用蒸汽热量，提高蒸汽热能利用率，实现企业的燃料成本以及碳排放降低。

Description

一种再生铜行业用熔炼炉汽化冷却及余热回收利用系统

技术领域

本实用新型属于铜生产技术领域，尤其是涉及一种再生铜行业用熔炼炉汽化冷却及余热回收利用系统。

背景技术

目前，大量再生铜行业熔炼炉的炉身水套仍采用由水池、水泵、冷却塔以及管路系统组成的传统循环水冷却系统，热量通过冷却塔散发至周围的大气中。

该系统一般需分别设置冷、热两个水池：冷水池设置循环水泵，冷水经循环水泵打入炉身水套对水套的钢结构体进行冷却后变成热水，经回水槽、回水管流入热水池；热水池配备冷却塔水泵，将热水池的热水打到冷却塔降温散热后流入冷水池；由此不断对炉身钢结构体进行强制循环冷却。

申请号为CN202022689922.1的实用新型专利公开了一种熔炼炉水套汽化冷却系统，如图1所示，水套从下到上依次包括下水套、上水套和炉顶水套，炉顶水套上安装有水箱和汽包，水箱上设有外供水管接口，并通过带循环泵的循环管连接炉顶水套，以及带给水泵的给水管连接汽包顶部，汽包底部设有若干下降管接口，下降管接口通过下降管连接下水套和上水套的底部，汽包上部设有若干上升管接口，上升管接口通过上升管连接下水套和上水套的顶部，汽包顶部设有蒸汽排出口；该实用新型优化熔炼炉水套汽化冷却系统整体工艺结构，改善炉顶水套循环冷却系统结构，将原先的水冷水套改为汽化水套,结构简单紧凑，制作成本低，大幅提高了系统稳定性和抗风险能力。

但是，该系统对于蒸汽循环过程中蒸汽的热量利用率较低，依旧产生大量热量的损失浪费，导致运行成本很高。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术的不足，提供一种运行成本低的再生铜行业用熔炼炉汽化冷却及余热回收利用系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种再生铜行业用熔炼炉汽化冷却及余热回收利用系统，包括汽化传热子系统和用于给去铜电解液循环系统供热的电解液供热子系统，所述电解液供热子系统包括用于控制蒸汽压力的减压阀组、与减压阀组连接的蒸汽管道及电解槽换热器，所述减压阀组包括接入锅炉房生产的蒸汽的第一阀组和接入熔炼炉汽化水套输出的蒸汽的第二阀组，第一阀组包括汽水分离器、第一柱塞阀、第一过滤器、减压阀、第二柱塞阀、第三柱塞阀、疏水阀及第一压力表，所述第一阀组的输入端依次连接汽水分离器、第一柱塞阀、过滤器、减压阀、第二柱塞阀和第一阀组的输出端，所述第三柱塞阀并联于第一柱塞阀的输入端和第二柱塞阀的输出端上；第二阀组包括第四柱塞阀、第二过滤器、安全阀、止回阀、第五柱塞阀及第二压力表，所述第二阀组的输入端依次连接第四柱塞阀、第二过滤器、安全阀、止回阀、第五柱塞阀及第二阀组的输出端，所述第一阀组的输出端和第二阀组的输出端连通，且两者的输出端上连接有蒸汽管道，所述蒸汽管道连接于电解槽换热器上。

优选的，所述第一过滤器和第二过滤器为Y型过滤器阀。

优选的，所述第二柱塞阀和减压阀之间连接有第一压力表，所述第一过滤器和减压阀之间连接有第一压力表。

优选的，所述安全阀和第四柱塞阀之间连接有第二压力表。

优选的，所述汽水分离器上连接有疏水阀，所述第二柱塞阀和减压阀之间连接有疏水阀，所述第一过滤器和减压阀之间连接有疏水阀。

优选的，所述减压阀组内的锅炉蒸汽的压力在0.2Mpa以下。

优选的，所述汽化传热子系统上外接有用于控制补水与水位监控的PLC控制系统和报警系统。

优选的，所述汽化传热子系统包括下水套、设于所述下水套上的上水套、设于所述上水套上的炉顶水套、连接于炉顶水套上的水箱、设于所述水箱上的供水管接口及连接于所述炉顶水套上的汽包，所述炉顶水套和水箱之间经安装有循环泵的循环管相互连接，所述炉顶水套和汽包顶部经安装有给水泵的给水管相互连接；所述汽包上设有连接于汽包底部的有多个下降管接口、设于所述下降管接口上的多个下降管、连接于所述汽包顶部的上升管接口及连接于所述上升管接口的上升管，所述下降管分别对应连接于下水套和上水套上，所述上升管接分别对应连接于下水套和上水套上；所述汽包顶部还开设有蒸汽排出口，所述下水套底部通过排污管连接有排污扩容器。

优选的，所述水箱顶部设有透气弯头。

优选的，所述汽包顶部安装有手动排空接口和安全阀排空接口，且所述汽包上还安装有排污接口。

本实用新型的技术效果为：

1、通过蒸汽管道和减压阀组的设置，将汽化水套系统产生的低压蒸汽为铜电解液循环系统供热，替代原先水冷水套系统的冷却塔散热，实现余热回收利用，并组成蒸汽管网，形成双路供汽，替代现有技术中仅靠天然气锅炉生产的蒸汽供热，并通过控制内部压力，无需额外动力就能通过炉体的热动力实现自然循环，也会根据各水套的受热情况自动调节各自的循环量，无需调节阀门即可实现热平衡，实现电解液循环系统自动提供稳定的热源来加热电解循环液，维持电解槽槽温，减少了炉体的热量损失，充分回收利用蒸汽热量，提高蒸汽热能利用率，并减少天然气的使用量，实现企业的燃料成本以及碳排放的降低，也有效减少操作，大幅提高系统的稳定性，并可承受一定时长的停电等突发事故对生产设备安全的影响，提高设备运行的安全性。

2、通过PLC控制系统的自动化控制和报警系统的设置，可进一步有效提高本系统的安全性和稳定性。

3、通过汽化传热子系统的设置，优化熔炼炉水套汽化冷却系统整体工艺结构，结构简单紧凑，制作成本低，将炉顶水套纳入熔炼炉水套汽化冷却系统之中，改善炉顶水套循环冷却系统结构。

附图说明

图1是本实用新型的工艺结构示意图；

图2是本实用新型中汽化传热子系统的水箱的结构示意图；

图3是本实用新型中汽化传热子系统的汽包的结构示意图；

图4为减压阀组的工艺流程图。

图中主要技术特征的附图标记说明：1、汽化传热子系统；2、减压阀组；21、第一阀组；22、第二阀组；211、汽水分离器；212、第一柱塞阀；213、第一过滤器；214、减压阀；215、第二柱塞阀；216、第三柱塞阀；217、疏水阀；218、第一压力表；221、第四柱塞阀；222、第二过滤器；223、安全阀；224、止回阀；225、第五柱塞阀；226、第二压力表；31、下水套；32、上水套；33、炉顶水套；4、水箱；41、外供水管接口；42、透气弯头；5、汽包；51、下降管接口；52、上升管接口；53、蒸汽排出口；54、手动排空接口；55、安全阀排空接口；56、液位计；57、排污接口；6、循环泵；7、循环管；8、给水泵；9、给水管；310、下降管；311、上升管；312、排污管；313、排污扩容器。

具体实施方式

下面通过具体实施方式和附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1~4所示，一种再生铜行业用熔炼炉汽化冷却及余热回收利用系统，包括汽化传热子系统1和电解液供热子系统，所述汽化传热子系统1为现有技术，为本实用新型的背景技术中提及公开的水套汽化冷却系统，以用于对熔炼炉进行汽化冷却。

具体的，所述电解液供热子系统用于为电解液循环系统供热，所述电解液循环系统为现有技术，其为常用于铜生产中的电解精炼工艺的液体循环系统；所述电解液供热子系统包括减压阀组2、蒸汽管道及电解槽换热器，所述减压阀组2包括第一阀组21和第二阀组22。

进一步的，所述第一阀组21包括汽水分离器211、第一柱塞阀212、第一过滤器213、减压阀214、第二柱塞阀215、第三柱塞阀216、疏水阀217及第一压力表218，所述第一阀组21的输入端上依次连接汽水分离器211、第一柱塞阀212、过滤器、减压阀214、第二柱塞阀215和第一阀组21的输出端，所述第三柱塞阀216并联于第一柱塞阀212的输入端和第二柱塞阀215的输出端上，所述第一阀组21的输入端接入锅炉房生产的蒸汽，并将锅炉蒸汽减压到0.2MPa以下；所述第一过滤器和第二过滤器为Y型过滤器阀。

进一步的，所述第二柱塞阀215和减压阀214之间连接有第一压力表218，所述第一过滤器213和减压阀214之间连接有第一压力表218。

进一步的，所述汽水分离器211上连接有疏水阀217，所述减压阀214的进出端上连接有疏水阀217。

进一步的，第二阀组22包括第四柱塞阀221、第二过滤器222、安全阀223、止回阀224、第五柱塞阀225及第二压力表226，所述第二阀组22的输入端依次连接第四柱塞阀221、第二过滤器222、安全阀223、止回阀224、第五柱塞阀225及第二阀组22的输出端，所述第一阀组21的输入端上接入熔炼炉汽化水套中回流的蒸汽，已对其余热进行回收利用。

进一步的，所述安全阀223和第四柱塞阀221之间连接有第二压力表226。

进一步的，所述第一阀组21的输出端和第二阀组22的输出端连通，且两者的输出端上连通有蒸汽管道，所述蒸汽管道连接于电解槽换热器上，所述电解槽换热器为电解高位槽板式换热器且安装于用于铜电解精炼的电解高位槽上，以加热电解循环液，维持电解槽的槽温。

进一步的，所述汽化传热子系统1上连接有PLC控制系统和报警系统，用于控制补水和水位监控，进一步有效提高本实用新型的系统安全性和稳定性。

具体的，所述汽化传热子系统包括下水套31、上水套32、炉顶水套33、水箱4、供水管接口41及汽包5，所述下水套、上水套和炉顶水套依次有上往上设置且组成汽化水套3；炉顶水套33上安装有水箱4和汽包5，下水套31底部通过排污管312连接有排污扩容器313。

进一步的，水箱4上设有外供水管接口41，并通过带循环泵6的循环管7连接炉顶水套33，以及带给水泵8的给水管9连接汽包5顶部，水箱4顶部还设有90°的透气弯头42。

进一步的，汽包5底部设有若干下降管接口51，下降管接口51通过下降管310连接下水套31和上水套32的底部，汽包5上部设有若干上升管接口52，上升管接口52通过上升管311连接下水套31和上水套32的顶部，汽包5顶部设有蒸汽排出口53、手动排空接口54和安全阀排空接口55，此外，汽包5上安装有液位计56并设有排污接口57。

进一步的，汽化传热子系统采用软化水，使系统内不易结垢，延长水套的使用寿命。

进一步的，水箱4的安装标高至少高于循环泵6和给水泵8的安装面6.5米。

进一步的，所述电解液供热子系统的温度为饱和水蒸汽的温度，该系统压力维持在0.2MPa左右，安全阀起跳压力设置在0.4MPa左右，使汽化传热子系统的温度保持在130℃左右，相较于现有的水冷水套系统内的温度，本系统内的温度有较大的提高，在一定程度上减少了熔炼炉炉体的热量损失。

本实用新型的具体实施过程如下：将汽化传热子系统1中熔炼炉生产回流的低压蒸汽经第二阀组22通入，将锅炉生产的蒸汽经第一阀组21通入，二者汇流后经蒸汽管道输送至电解车间为电解槽换热器供热，用以加热电解循环液，维持电解槽的槽温，从而充分利用蒸汽热量，减少热能的浪费，降低运行成本；在此过程中，炉顶汽包的软化水通过下降管，在重力的作用下源源不断的沉降到下部的汽化水套；软化水通过汽化水套作为受热面进行换热，部分汽化形成汽水混合物，体积膨胀密度下降，汽水混合物通过上升管回流至炉顶汽包；此时，经过汽水分离器分离，产生饱和蒸汽和饱和水，饱和蒸汽通过汽包顶部的蒸汽排出口经对应管道输往用汽点，饱和水再通过汽包底部下降管沉降到汽化水套，如此反复，不断将炉体的部分热量转换成蒸汽热量供给用气点；同时，在减压阀组2的控制下，可将锅炉蒸汽减压到0.2Mpa以下，在熔炼炉生产的蒸汽压力在0.2Mpa以上，即富氧熔炼炉生产的低压蒸汽够用的情况下，不通入锅炉生产的压力较高的蒸汽，在熔炼炉生产的蒸汽压力低于0.2Mpa时，自动补充通入锅炉生产的蒸汽，保证电解槽槽温的稳定，相较于原先水冷水套系统冷却塔散热，该系统既为公司节省一定的水资源和电资源，又实现了余热回收利用为公司节省了大量的燃料成本。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的结构特征并不局限于此，本实用新型可以用于类似的产品上，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (10)

1.一种再生铜行业用熔炼炉汽化冷却及余热回收利用系统，包括汽化传热子系统(1)和用于给去铜电解液循环系统供热的电解液供热子系统，其特征在于：所述电解液供热子系统包括用于控制蒸汽压力的减压阀组(2)、与减压阀组(2)连接的蒸汽管道及用于加热电解液的电解槽换热器，所述减压阀组(2)包括接入锅炉房生产的蒸汽的第一阀组(21)和接入熔炼炉汽化水套输出的蒸汽的第二阀组(22)，第一阀组(21)包括汽水分离器(211)、第一柱塞阀(212)、第一过滤器(213)、减压阀(214)、第二柱塞阀(215)、第三柱塞阀(216)、疏水阀(217)及第一压力表(218)，所述第一阀组(21)的输入端依次连接汽水分离器(211)、第一柱塞阀(212)、过滤器、减压阀(214)、第二柱塞阀(215)和第一阀组(21)的输出端，所述第三柱塞阀(216)并联于第一柱塞阀(212)的输入端和第二柱塞阀(215)的输出端上；第二阀组(22)包括第四柱塞阀(221)、第二过滤器(222)、安全阀(223)、止回阀(224)、第五柱塞阀(225)及第二压力表(226)，所述第二阀组(22)的输入端依次连接第四柱塞阀(221)、第二过滤器(222)、安全阀(223)、止回阀(224)、第五柱塞阀(225)及第二阀组(22)的输出端，所述第一阀组(21)的输出端和第二阀组(22)的输出端连通，且两者的输出端上连接有蒸汽管道，所述蒸汽管道连接于电解槽换热器上。

2.根据权利要求1所述的一种再生铜行业用熔炼炉汽化冷却及余热回收利用系统，其特征在于：所述第一过滤器和第二过滤器为Y型过滤器阀。

3.根据权利要求1所述的一种再生铜行业用熔炼炉汽化冷却及余热回收利用系统，其特征在于：所述第二柱塞阀(215)和减压阀(214)之间连接有第一压力表(218)，所述第一过滤器(213)和减压阀(214)之间连接有第一压力表(218)。

4.根据权利要求1所述的一种再生铜行业用熔炼炉汽化冷却及余热回收利用系统，其特征在于：所述安全阀(223)和第四柱塞阀(221)之间连接有第二压力表(226)。

5.根据权利要求1所述的一种再生铜行业用熔炼炉汽化冷却及余热回收利用系统，其特征在于：所述汽水分离器(211)上连接有疏水阀(217)，所述第二柱塞阀(215)和减压阀(214)之间连接有疏水阀(217)，所述第一过滤器和减压阀(214)之间连接有疏水阀(217)。

6.根据权利要求1所述的一种再生铜行业用熔炼炉汽化冷却及余热回收利用系统，其特征在于：所述减压阀组(2)内的锅炉蒸汽的压力在0.2Mpa以下。

7.根据权利要求1所述的一种再生铜行业用熔炼炉汽化冷却及余热回收利用系统，其特征在于：所述汽化传热子系统(1)上外接有用于控制补水与监控水位的PLC控制系统和报警系统。

8.根据权利要求1所述的一种再生铜行业用熔炼炉汽化冷却及余热回收利用系统，其特征在于：所述汽化传热子系统包括下水套(31)、设于所述下水套(31)上的上水套(32)、设于所述上水套(32)上的炉顶水套(33)、连接于炉顶水套(33)上的水箱(4)、设于所述水箱(4)上的供水管接口及连接于所述炉顶水套(33)上的汽包(5)，所述炉顶水套(33)和水箱(4)之间经安装有循环泵(6)的循环管(7)相互连接，所述炉顶水套(33)和汽包(5)顶部经安装有给水泵(8)的给水管(9)相互连接；所述汽包(5)上设有连接于汽包(5)底部的多个下降管接口(51)、连接于所述下降管接口(51)上的多个下降管(310)、连接于所述汽包(5)顶部的上升管接口(52)及连接于所述上升管接口(52)的上升管(311)，所述下降管(310)分别对应连接于下水套(31)和上水套(32)上，所述上升管(311)分别对应连接于下水套(31)和上水套(32)上；所述汽包(5)顶部还开设有蒸汽排出口(53)，所述下水套(31)底部通过排污管(312)连接有排污扩容器(313)。

9.根据权利要求8所述的一种再生铜行业用熔炼炉汽化冷却及余热回收利用系统，其特征在于：所述水箱(4)顶部设有透气弯头(42)。

10.根据权利要求8所述的一种再生铜行业用熔炼炉汽化冷却及余热回收利用系统，其特征在于：所述汽包(5)顶部安装有手动排空接口(54)和安全阀排空接口(55)，且所述汽包(5)上还安装有排污接口(57)。

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