CN217330760U - 密闭电炉净化气的热能利用系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种密闭电炉净化气的热能利用系统，包括：将密闭电炉中产生的烟气，通过换热塔、水洗塔、干燥装置的处理净化，使其成为能够被利用的燃气，再将燃气输送给锅炉用作燃料，在锅炉中燃气燃烧产生的热量将锅炉中的循环水加热，被加热的循环水作为热介质，对换热板组中的冷介质加热，完成换热后的热介质再从换热板组的热介质出口输出进入锅炉中被加热，继而进入下一个循环。此外本申请中的被净化的烟气成为燃气，可以输送给不同的用气设备，以提高燃气的多元用途，提高燃气的利用率。本申请的热能利用系统，充分回收利用烟气，并且减少烟气排放对环境的污染，同时所利用的烟气当作燃料使用，也能减少资源的浪费。

Description

密闭电炉净化气的热能利用系统

技术领域

本申请涉及热供暖技术，尤其涉及一种密闭电炉净化气的热能利用系统。

背景技术

密闭电炉是矿热炉的一种，主要用于通过矿石、碳质还原剂及溶剂等原料，生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金和电石。密闭炉中产生的烟气中可燃气体含量较高达到80％左右，而且温度较高达到700℃左右，因此密闭炉中产生的烟气不仅含有丰富的燃气，还有较高的能量。但是现有的处理技术，将烟气直接燃烧后排放，不能充分将烟气中的能源利用，造成能源的浪费。

实用新型内容

本申请提供一种密闭电炉净化气的热能利用系统，用以解决上述烟气不能充分利用而造成能源浪费的问题。

一种密闭电炉净化气的热能利用系统，包括密闭电炉、换热塔、水洗塔、干燥装置、锅炉、换热板组和供暖设备；

密闭电炉、换热塔、水洗塔、干燥装置和锅炉依次串联；密闭电炉产生气体并输出，气体依次经过换热塔、水洗塔和干燥装置，进入锅炉，充当燃料使用；

锅炉的出水口连接有换热板组的热介质入口，换热板组的热介质出口连接锅炉的入水口；

换热板组的待加热介质出口连接供暖设备的输入口，供暖设备的输出口连接换热板组的待加热介质入口。

可选地，换热塔和水洗塔之间还设置有第一除尘器。

可选地，锅炉包括锅炉本体和低氮燃烧器，低氮燃烧器设置在锅炉本体的内部，用于为锅炉加热。

可选地，第一除尘器包括第一除尘器本体、多个除尘栅板和排尘口；多个除尘栅板竖直设置在第一除尘器本体内部；排尘口设置在第一除尘器本体的底部中央位置。

可选地，第一除尘器和水洗塔之间还连接有第二除尘器；第二除尘器为静电除尘器。

可选地，除尘栅板上均匀分布多个除尘翅片，多个除尘翅片与除尘栅板呈锐角角度排列，并且相邻两个除尘栅板上的除尘翅片交错分布。

可选地，除尘翅片的材质为不锈钢。

可选地，锅炉还连接有膨胀水箱，膨胀水箱用于补充锅炉内的热介质；和/或，

供暖设备还连接有软水水箱，软水水箱用于补充待加热介质。

可选地，干燥装置还连接有除锅炉外的用气设备。

可选地，在供暖设备的输出口和换热板组的待加热介质入口之间还设置有除垢装置。

本申请提供的密闭电炉净化气的热能利用系统，将密闭电炉中产生的烟气，通过换热塔、水洗塔、干燥装置的处理净化，使其成为能够被利用的燃气，再将燃气输送给锅炉用作燃料，在锅炉中燃气燃烧产生的热量将锅炉中的循环水加热，被加热的循环水作为热介质，对换热板组中的冷介质(在本申请中为供暖设备中的软水)加热，完成换热后的热介质再从换热板组的热介质出口输出进入锅炉中被加热，继而进入下一个循环。由此完成密闭电炉烟气净化并利用而产生热量最终被合理利用的流程。此外本申请中的被净化的烟气成为燃气，可以输送给不同的用气设备，以提高燃气的多元用途，提高燃气的利用率。

本申请中将密闭电炉所产生的烟气再经过降温、除尘、干燥等步骤净化后，作为燃气供给锅炉用作燃料，将燃气的化学能量转化成热能加以利用，本申请的将密闭电炉的烟气回收利用的密闭电炉净化气的热能利用系统，充分回收利用了烟气，并且减少了烟气排放对环境的污染，同时所利用的烟气当作燃料使用，也能减少资源的浪费，减少企业的开支，降低企业的生产成本，同时也能提高企业的生产效益。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的密闭电炉净化气的热能利用系统的示意图；

图2为本申请另一实施例提供的密闭电炉净化气的热能利用系统的示意图；

图3为本申请一实施例提供的锅炉的结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的第一除尘器的结构示意图；

图5为本申请又一实施例提供的密闭电炉净化气的热能利用系统的示意图。

附图标记说明：

1、密闭电炉；

2、换热塔；

3、水洗塔；

4、干燥装置；

5、锅炉；

501、锅炉本体；

502、低氮燃烧器；

6、换热板组；

7、供暖设备；

8、软水水箱；

9、用气设备；

10、膨胀水箱；

11、第一除尘器；

1101、第一除尘器本体；

1102、除尘栅板；

1103、排尘口；

1104、除尘翅片；

12、第二除尘器；

13、除垢装置。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本申请保护的范围。

如图1所示，本申请提供一种密闭电炉净化气的热能利用系统，包括密闭电炉1、换热塔2、水洗塔3、干燥装置4、锅炉5、换热板组6和供暖设备7。

密闭电炉1、换热塔2、水洗塔3、干燥装置4和锅炉5依次串联；密闭电炉1产生气体并输出，气体依次经过换热塔2、水洗塔3和干燥装置4，进入锅炉5，充当燃料使用。

锅炉5的出水口连接有换热板组6的热介质入口，换热板组6的热介质出口连接锅炉5的入水口。

换热板组6的待加热介质出口连接供暖设备7的输入口，供暖设备7的输出口连接换热板组6的待加热介质入口。

本申请中，密闭电炉1中铁矿石与炭在大于1000℃的高温下，发生氧化还原反应，生成大量烟气，其中含有约80％的一氧化碳，5％的氢气，3％的甲烷，还有12％其它气体，其中烟气中一氧化碳、氢气、甲烷等可燃性气体可以当作燃料被回收利用，因而密闭电炉1为本申请的系统中燃料的产生装置。

本申请中，密闭电炉1中所产生的烟气温度高达600～800℃，所产生的烟气温度高，其中蕴含有大量的热能，若是不加以回收利用，则会造成能量的大量浪费，并且高温烟气直接被处理，不仅会造成大量冷介质的浪费还会对处理装置造成损害，因此设置换热塔2先利用循环水将烟气的热量置换并加以利用，从而降低烟气的温度，从换热塔2流出的被加热的循环水可以用来对工厂内其它需要加热的工段加热。烟气在换热塔2中被换热降低温度后，其中一部分焦油状物质会因温度降低而沉积下来，从而被除去，因此在换热塔2中将烟气的热量置换并利用，不仅能降低热量的浪费，减少企业的生产成本，并且在换热塔2中由于烟气温度在经过换热塔2后降低，其中所含有的焦油状杂质会因温度降低而沉积或附着于换热塔2内而被除去，因此高温烟气在经过换热塔2后，除掉一部分烟气中的焦油状杂质，也能减小后续处理装置的处理压力。烟气经过换热塔处理，温度可以被降至180～200℃，并且为提高换热效率，换热塔2可以串联多个使用。

本申请中，烟气在从密闭电炉1中输出时，不仅具有极高的温度，而且还混有大量粉尘，粉尘根据密闭电炉1中所处理的矿石的种类不同而有所差异，本申请的系统中，粉尘一般含有约25％的碳、30％的氧化钙、10％四氧化三铁、15％的铬氧化物和20％的其它固体颗粒杂质，欲要利用烟气，则需将烟气净化，将其中含有的粉尘和焦油除去。在经过换热塔2降低烟气的温度后，已经可以除掉一部分焦油和粉尘，设置水洗塔3能够将烟气中的粉尘除去，在实际工作中，烟气从水洗塔3底部进入，水从水洗塔3顶部喷淋而下，通过逆流接触的方式，将烟气中的粉尘除掉，使得排出的烟气清洁，通过水洗塔3还能除掉烟气中溶于水的气体比如二氧化碳，以提高烟气的洁净度，并且通过水洗塔的喷淋还能进一步降低烟气的温度，减小后续工段的处理压力。并且本申请中，为了进一步提高水洗效果，水洗塔3可以设置多个串联使用。本申请中，烟气经过水洗塔3洗涤除掉了烟气中所含有的粉尘和焦油，但是会混有大量水汽，因此在将烟气作为燃气使用前需要将其中的水分除掉，因此设置干燥装置4，能将从水洗塔3中输出的烟气中的水分除去，得到可使用的燃气，并使得输出的燃气干燥、清洁，同时也从另一方面提高了燃气的品质。

本申请中，锅炉5是燃气的最主要利用设备，在锅炉5中，燃气充当燃料燃烧产生热量将锅炉5中的循环水加热，锅炉5中被加热的循环水成为热介质，从换热板组6的热介质入口进入，对换热板组6中的冷介质(在本申请中为供暖设备7中的软水)加热，完成换热后的热介质再从换热板组6的热介质出口输出进入锅炉5中被加热，继而进入下一个循环。

本申请中，换热板组6是由多个板式换热器组合而成，板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90％以上。

本申请中，供暖设备7中利用水中的热量供暖，因此供暖设备7中所使用的是循环水。

如图2所示，可选地，换热塔2和水洗塔3之间还设置有第一除尘器11。

本申请中，因为在密闭电炉1中冶炼铁矿石时，往往会有重金属粉尘产生，若直接通过水洗除尘，则会产生大量的含重金属的废水，这不仅导致这些废水处理困难，而且会给企业的生产带来额外的支出，还会污染环境，因此设置第一除尘器11能将烟气中的粉尘阻挡，使其沉降并将粉尘收集起来，集中处理。第一除尘器11中通过物理阻拦将烟气中的粉尘沉降，并且能够将粉尘收集，集中处理或是将粉尘中的金属提炼出来，以减少不必要的浪费，同时也能减少粉尘中重金属对环境的污染。

可选地，如图3所示，锅炉5包括锅炉本体501和低氮燃烧器502，低氮燃烧器502设置在锅炉本体501的内部，用于为锅炉5加热。

本申请中，低氮燃烧器502是将传统燃烧器进行增加鼓风机、引风机、变频器使用控制阀和多个电炉集成让清洁能源和燃烧器作业为锅炉提供更高效的热能的设备。一般燃料燃烧所生成的NO主要来自两个方面：一是燃烧所用空气(助燃空气)中氮的氧化；二是燃料中所含氮化物在燃烧进程中热分化再氧化。在大多数燃烧装置中，前者是NO的主要来源，低氮燃烧器502通过分级燃烧、再燃烧、低氧燃烧、浓淡误差燃烧和烟气再循环等方式减少燃烧所用空气(助燃空气)中氮的氧化，来降低燃烧过程中氮氧化物的排放，从而减少氮氧化物对环境的影响；并且，采用低氮燃烧器502也能提高燃气的使用效率，减少浪费，降低生产成本。

可选地，如图4所示，第一除尘器11包括第一除尘器本体1101、多个除尘栅板1102和排尘口1103；多个除尘栅板1102竖直设置在第一除尘器本体1101内部；排尘口1103设置在第一除尘器本体1101的底部中央位置。

本申请中第一除尘器11能将烟气中的粉尘阻拦使其沉降，并且被第一除尘器11收集，通过排尘口1103排出后集中处理。

可选地，如图2所示，第一除尘器11和水洗塔3之间还连接有第二除尘器12；第二除尘器12为静电除尘器。

本申请中，第二除尘器12的基本原理是利用电力捕集烟气中的粉尘，主要包括以下四个相互有关的物理过程：(1)气体的电离；(2)粉尘的荷电；(3)荷电粉尘向电极移动；(4)荷电粉尘的捕集。荷电粉尘的捕集过程：在两个曲率半径相差较大的金属阳极和阴极上，通过高压直流电，维持一个足以使气体电离的电场，气体电离后所产生的电子：阴离子和阳离子，吸附在通过电场的粉尘上，使粉尘获得电荷。荷电极性不同的粉尘在电场力的作用下，分别向不同极性的电极运动，沉积在电极上，而达到粉尘和气体分离的目的。本申请中设置第二除尘器12，能够将前序工段无法除掉的细微粉尘除掉，从而降低烟气中杂质的含量，提高烟气的洁净度，并且也能降低后续工段的处理压力。

可选地，除尘栅板1102上均匀分布多个除尘翅片1104，多个除尘翅片1104与除尘栅板1102呈锐角角度排列，并且相邻两个除尘栅板1102上的除尘翅片1104交错分布。

本申请中，烟气在进入第一除尘器11后，被除尘栅板1102上的除尘翅片1104阻拦，降低烟气的速度，使得粉尘能够充分沉降，相邻两个除尘栅板1102上交错分布的除尘翅片1104改变烟气的行进方向，使得烟气在第一除尘器11中停留更长的时间，这有利于对烟气中粉尘的除去。

可选地，除尘翅片1104的材质为不锈钢。

本申请中，不锈钢材质制成的除尘翅片1104具有不易腐蚀、耐高温性能好、在工作时的高温下不易变形等优点，并且采用不锈钢材质制成的除尘翅片1104具有使用寿命长的优点，因而从另一方面来说可以降低处理成本。

可选地，如图2所示，锅炉5还连接有膨胀水箱10，膨胀水箱10用于补充锅炉5内的热介质；和/或，供暖设备7还连接有软水水箱8，软水水箱8用于补充待加热介质。

本申请中软水水箱8用来向供暖设备7补充循环水，膨胀水箱10用来向锅炉5补充循环水。

可选地，干燥装置4还连接有除锅炉5外的用气设备9。

本申请中，设置用气设备9能将处理后的燃气多元化的利用，提升燃气的利用价值，同时也能降低企业的生产成本，提高企业的效益。

可选地，如图5所示，在供暖设备7的输出口和换热板组6的待加热介质入口之间还设置有除垢装置13。

本申请中，由于供暖设备7中采用循环水供暖，在长期使用过程中，由于管道的锈蚀、循环水的耗散等影响，会导致循环水中成垢离子的浓度增高，久而久之会使得管道和换热板组6的管道结垢，因而设置除垢装置13，能够降低管道结垢的概率，延长管道和换热板组6的使用寿命，降低维护频率，节省人力物力，同时也降低生产成本。

本申请的系统，将密闭电炉1中产生的烟气，通过换热塔2、水洗塔3、干燥装置4的处理净化，使其成为能够被利用的燃气，再将燃气输送给锅炉5用作燃料，在锅炉5中燃气燃烧产生的热量将锅炉5中的循环水加热，被加热的循环水作为热介质，对换热板组6中的冷介质(在本申请中为供暖设备7中的软水)加热，完成换热后的热介质再从换热板组6的热介质出口输出进入锅炉5中被加热，继而进入下一个循环。由此完成密闭电炉烟气净化并利用而产生热量最终被合理利用的流程。此外本申请中的被净化的烟气成为燃气，可以输送给不同的用气设备，以增加燃气的多元用途，提高燃气的利用率。

本申请中将密闭电炉所产生的烟气再经过降温、除尘、干燥等步骤净化后，作为燃气供给锅炉用作燃料，将燃气的化学能量转化成热能加以利用，本申请的将密闭电炉的烟气回收利用的密闭电炉净化气的热能利用系统，充分回收利用了烟气，并且减少了烟气排放对环境的污染，同时所利用的烟气当作燃料使用，也能减少资源的浪费，减少企业的开支，降低企业的生产成本，同时也能提高企业的生产效益。

最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种密闭电炉净化气的热能利用系统，其特征在于，包括密闭电炉(1)、换热塔(2)、水洗塔(3)、干燥装置(4)、锅炉(5)、换热板组(6)和供暖设备(7)；

所述密闭电炉(1)、换热塔(2)、水洗塔(3)、干燥装置(4)和锅炉(5)依次串联；所述密闭电炉(1)产生气体并输出，气体依次经过换热塔(2)、水洗塔(3)和干燥装置(4)，进入锅炉(5)，充当燃料使用；

所述锅炉(5)的出水口连接有换热板组(6)的热介质入口，所述换热板组(6)的热介质出口连接锅炉(5)的入水口；

所述换热板组(6)的待加热介质出口连接供暖设备(7)的输入口，所述供暖设备(7)的输出口连接换热板组(6)的待加热介质入口。

2.根据权利要求1所述的密闭电炉净化气的热能利用系统，其特征在于，所述换热塔(2)和水洗塔(3)之间还设置有第一除尘器(11)。

3.根据权利要求1所述的密闭电炉净化气的热能利用系统，其特征在于，所述锅炉(5)包括锅炉本体(501)和低氮燃烧器(502)，所述低氮燃烧器(502)设置在锅炉本体(501)的内部，用于为锅炉(5)加热。

4.根据权利要求2所述的密闭电炉净化气的热能利用系统，其特征在于，所述第一除尘器(11)包括第一除尘器本体(1101)、多个除尘栅板(1102)和排尘口(1103)；所述多个除尘栅板(1102)竖直设置在第一除尘器本体(1101)内部；所述排尘口(1103)设置在第一除尘器本体(1101)的底部中央位置。

5.根据权利要求4所述的密闭电炉净化气的热能利用系统，其特征在于，所述第一除尘器(11)和水洗塔(3)之间还连接有第二除尘器(12)，所述第二除尘器(12)为静电除尘器。

6.根据权利要求4所述的密闭电炉净化气的热能利用系统，其特征在于，所述除尘栅板(1102)上均匀分布多个除尘翅片(1104)，多个所述除尘翅片(1104)与除尘栅板(1102)呈锐角角度排列，并且相邻两个除尘栅板(1102)上的除尘翅片(1104)交错分布。

7.根据权利要求6所述的密闭电炉净化气的热能利用系统，其特征在于，所述除尘翅片(1104)的材质为不锈钢。

8.根据权利要求1所述的密闭电炉净化气的热能利用系统，其特征在于，所述锅炉(5)还连接有膨胀水箱(10)，所述膨胀水箱(10)用于补充锅炉(5)内的热介质；和/或，

所述供暖设备(7)还连接有软水水箱(8)，所述软水水箱(8)用于补充待加热介质。

9.根据权利要求1所述的密闭电炉净化气的热能利用系统，其特征在于，所述干燥装置(4)还连接有除所述锅炉(5)外的用气设备(9)。

10.根据权利要求1-9任一项权利要求所述的密闭电炉净化气的热能利用系统，其特征在于，在所述供暖设备(7)的输出口和换热板组(6)的待加热介质入口之间还设置有除垢装置(13)。

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