CN103939925B - 铁合金矿热炉余热锅炉清灰装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁合金矿热炉余热锅炉清灰装置，包括钢珠清灰装置和溶液清洗装置。钢珠清灰装置包括钢珠撒播装置、钢珠分离收集装置、收料装置以及钢珠机械运输装置，钢珠撒播装置包括播撒收集斗、风冷播撒球、珠灰分离筛以及灰箱；钢珠分离收集装置包括锥形收集斗、灰珠分离段以及进风管；溶液清洗装置包括溶液配制池、水泵、钢管、旋转喷头以及收料装置。本发明将两种清灰装置组合，相辅相成，其装置结构简单、运行可靠，能有效地清除密度轻、粒度细、静电吸附强、比表面积大、分子间吸附力强的灰尘，从而达到余热锅炉稳态运行、自动并有效清灰的目的。

Description

铁合金矿热炉余热锅炉清灰装置

技术领域

本发明属于铁合金生产烟气余热回收利用领域，涉及一种矿热炉余热发电***中余热锅炉清灰装置。

背景技术

矿热炉在工业炉窑体系中占有非常重要的地位，我国是世界第一铁合金生产大国，2013年全国铁合金产量突破3000万吨，占世界铁合金总产量的一半以上。我国铁合金行业90％左右产品采用矿热炉电热法生产，能源消耗比较高，是国家节能减排的重点行业。矿热炉的用电量占全国发电量的2％，电力消耗备受关注。矿热炉余热发电技术是一项国家积极鼓励大力推广的节能技术，不仅节约能源，更有利于环境保护。

矿热炉，又称“埋弧电炉”，它主要是指用于生产金属硅、硅铁合金、硅锰合金、电石等产品的电炉，此矿热炉余热锅炉的烟气温度在300-800℃范围内波动，烟气含尘量大，大部分粉尘直径小于0.5μm，粉尘具有密度小、静电吸附、微粒间的吸附能力强以及不易沉降的特性，另外由于灰中含有SiO₂、MgO、CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃、C等纳米级微粒，这些微粒在不同的温度区和湿度下呈现不同的粘结性，极易附着在锅炉内的换热管上，导致换热面的换热效率急剧降低，严重影响烟气的余热回收利用。目前矿热炉余热锅炉受热面的清灰装置，主要有振打清灰、机械刷清灰、蒸汽(空气)吹灰以及激波清灰等，但每种清灰方法都有一定的局限性：

1、机械刷清灰

为了清除换热管上的积灰，在换热管束之间设置阶梯型除灰刷，这些除灰刷在换热管之间来回移动进行清灰，但除灰刷容易磨损，使用寿命短，需要经常更换。这样不但成本高，还严重影响整个余热锅炉的工作效率。

2、机械振打清灰

其工作原理是通过振打锤周期性的击打与受热面紧密接触的振杆，使受热面管组形成整体振动，并且振动机械波沿受热面管子轴向传递至每一几何点，从而达到除尘目的。其优点是机械波的产生、传递在时间和空间维度上分布均匀，对于较大微粒、松散类的灰，如水泥窑余热锅炉中的水泥灰尘，具有极其良好的除尘效果，已经广泛使用，缺点是对纳米级、胶结性能好、静电吸附和微粒间的吸附能力强、不易沉降类灰尘清灰效果差。

3、压缩空气或高压蒸汽吹扫清灰

每隔一段时间向受热面空间输入压缩空气或高压蒸汽吹扫，达到清除受热面积灰的效果。其缺点是：不能连续清灰，在受热面的不同部位除尘效果差别很大，存在很多盲区；输入大量的冷空气或蒸汽，严重影响了锅炉的热效率；高速的风或蒸汽对贴近管壁的上述灰中有压实压紧的作用力；大量的压缩空气或蒸汽将消耗大量的能源，非常不经济。

4、声波清灰

每隔一段时间向受热面空间输入一定频率的声波，给烟气流以较强的扰动，达到清除受热面积灰的效果。其缺点是：不能连续清灰，在受热面的不同部位除尘效果差别很大，存在很多盲区，且由于锅炉负压较大，输入声波时会带入大量冷空气，严重影响了锅炉的热效率；不同部位的受热面因振动引起的外加应力值相差很大，其抗疲劳寿命不同。

5、***、激波清灰

其原理与声波清灰类似，只是以一定量燃料的***燃烧产生爆发冲击波代替声波，同样存在上述缺点，而且***力较难控制，局部受热面易被损坏。

中国发明专利“钢珠除尘式矿热炉余热锅炉”，公开号为101701775A，采用炉顶布置有一钢珠散播装置，在炉底灰斗下方设置钢珠分离收集装置进行清灰。该发明的不足之处在于：此装置的钢珠播撒不匀易引起受热面上的积灰分布不均，长时间运行会发生局部积灰结成大块，钢珠被粘结在积灰中留在锅炉内，导致受热面实效。另外，钢珠收集分离装置所设置的风门是通过负压与钢珠锁风装置来控制启闭，此设计造成风门间断启闭，进入分离段的清洗风量不能连续进入，造成珠灰分离段灰富集，严重时会堵塞出口，影响钢珠清灰装置运行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种以钢珠击打为主、液体溶液清洗为辅的清灰***及装置来解决矿热炉余热锅炉的受热面积灰问题，从而实现连续、稳定、经济、可靠且有效地清灰。

为实现以上目的，本发明采取以下技术方案：

铁合金矿热炉余热锅炉清灰装置，包括钢珠清灰装置和溶液清洗装置，钢珠清灰装置包括钢珠撒播装置、钢珠分离收集装置、收料装置以及钢珠机械运输装置，所述钢珠撒播装置包括播撒收集斗、风冷播撒球、珠灰分离筛以及灰箱；珠灰分离筛设置在播撒收集斗和灰箱之间；所述钢珠分离收集装置包括锥形收集斗、灰珠分离段以及进风管，进风管设置在灰珠分离段，灰珠分离段的下部连接收料装置；溶液清洗装置包括溶液配制池、水泵、钢管、旋转喷头以及所述收料装置，所述溶液配制池、水泵、钢管及旋转喷头依次连接，所述旋转喷头设置在余热锅炉内各段蛇形换热管的上方。

所述收料装置为钢珠锁风卸料装置或者灰液收集池。

所述进风管设置在珠灰分离段的管壁四周，管束沿锥形收集斗外壁斜向上布置。

所述溶液清洗装置的水泵和旋转喷头之间设有调节阀。

所述钢珠分离收集装置还包括挡板，挡板设置在余热锅炉的烟气出口处。

本发明与现有技术相比，该组合式清灰装置能可靠、有效地清除这种密度轻、粒度细、静电吸附强、比表面积大、分子间吸附力强的灰尘。钢珠清灰装置结构简单、运行可靠，整个除灰***仅在一个电机的作用下，能够完成钢珠循环运输、自动卸料、自动翻倒钢珠、自动珠灰分离、自动播撒、自动清洗钢珠，可实现余热锅炉自动除灰的目的，然而装置的钢珠播撒不匀易引起受热面上的积灰分布不均，长时间运行会发生局部积灰结成大块，钢珠被粘结在积灰中留在锅炉内，导致受热面失效；溶液清洗装置很好的弥补了余热锅炉长期运转所不可避免出现内部积灰难以清除的状况，通过停炉清洗，可实现彻底清除锅炉内部积灰。两种清灰装置组合，相辅相成，从而达到余热锅炉稳态运行、自动并有效清灰的目的。此发明已在本公司所做工程项目中得到实施，清灰效果显著。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明主要由余热锅炉、钢珠清灰装置以及溶液清洗装置三个相互关联的三大部件组成。

余热锅炉：包括壳体1、蛇形换热管2、对流竖井3、锅筒4、烟气进口5、烟气出口6、支架7以及法兰8。支架7是由立柱和横梁构成的框架。在支架7上设有锅筒4，支架7内设有对流竖井3，对流竖井3由壳体1、烟气进口5、烟气出口6构成。其中，对流竖井3的壳体1为炉墙，即内外两层护板中间设保温材料，如硅酸钙板、硅酸铝纤维毡或岩棉等，内护板朝向炉墙内的一侧设有耐火混凝土。对流竖井壳体一端连接烟气进口5，另一端连接烟气出口6。蛇形换热管2根据换热设计要求布置于对流竖井3内。

钢珠清灰装置：由钢珠机械运输装置A、钢珠撒播装置B、钢珠分离收集装置C以及钢珠锁风卸料装置D四部分构成。其中，本发明所述的钢珠机械运输装置A包括主动轮A1、从动轮A2、双排链条A3、水平导轨A4、钢珠运输斗A5、机械卸料挡轮A6、链条张紧装置A7以及钢珠A8；钢珠撒播装置B包括播撒收集斗B1、风冷播撒球B2、珠灰分离筛(网)B3以及灰箱B4；钢珠分离收集装置C包括锥形收集斗C1、灰珠分离段C2、进风管C3以及挡板C4。

钢珠清灰装置布置在余热锅炉框架内外，钢珠撒播装置B设置在炉顶，钢珠分离收集装置C设置在炉底灰斗下方，在钢珠撒播装置B和钢珠分离收集装置C之间设置有循环式钢珠机械运输装置A。特别地，一方面在钢珠撒播装置B上增加了珠灰分离筛(网)B3，珠灰分离筛(网)B3设置在炉顶播撒收集斗B1的一侧壁上，钢珠与浮灰从钢珠运输斗A5倾倒撒播落下沿珠灰分离筛逐渐分离，钢珠冲击出口处的播散球(锥)，从而被播撒抛向锅炉受热面，而浮灰从珠灰分离筛(网)B3漏下，落入设置在下部的灰箱B4。另一方面，在钢珠分离收集装置C的灰珠分离段C2设置了进风管C3，以保证清洗风连续进入。进风管C3设置在珠灰分离段C2的管壁四周，管束沿锥形收集斗C1外壁斜向上布置，防止钢珠碰撞从进风管滚出。溶液清洗装置E：包括溶液配制池E1、水泵E2、耐压钢管E3、启闭阀门E4、旋转喷头E5、疏水管E6以及灰液收集池E7。将溶液配制池E1、灰液收集池E7及水泵E2布置在锅炉附近的空地上，通过耐压钢管E3将所配制的溶液经过水泵E2输送到设置在锅炉内各段蛇形换热管上方的旋转喷头E5，耐压钢管E2沿着锅炉外部支架7铺设到各设计位置，每层旋转喷头E5分别在锅炉外设置启闭阀门E4。锅炉冲洗时，将通过法兰8所连接的钢珠锁风装料装置D拆下，更换上疏水管E6，所产生的灰液通过疏水管E6排放进灰液收集池E7。

本发明的工作原理是：矿热炉高温含尘烟气从烟气进口5进入锅炉对流竖井3，自上而下依次经过各段换热器，将烟气热量传递给受热面的水或蒸汽，最后通过烟气出口6排出。在此过程中含尘烟气会污染受热面，钢珠清灰装置的运行有效地清除受热面的外表面粘结灰，保障余热锅炉地稳定生产。钢珠清灰装置是一个大的机械运输循环***，***不断把从锅炉底部收集分离出的钢珠，运输到锅炉的顶部，经过珠灰分离筛筛掉浮灰的钢珠通过撒播装置均匀播撒在锅炉受热面上，钢珠从上至下在受热面间跳动，不断下降，最终和部分灰粒落入锅炉下部的钢珠分离收集装置C，由进风管C3吸入的空气在锅炉负压作用下将灰粒由烟气出口6带出，而经过珠灰分离后的钢珠则进入下部钢珠锁风装料装置D，被装入挂在链条上的钢珠运输斗A5中，再次被运往炉顶，这样循环清理锅炉受热面上的灰尘。

余热锅炉经过长时间的运行，受热面上不免积灰逐渐加剧，另外钢珠因积灰会或多或少留存在换热管间的缝隙无法下落，导致余热锅炉换热效果降低，炉内烟气阻力明显增高，此时就需要停炉及停止运行钢珠清灰装置进行清洗。待炉内温度降低至室温后，启动溶液清洗装置，启动前需要先将法兰8下的钢珠锁风装料装置D卸下，换上疏水管E6；在溶液配制池中配好化学溶液，开启水泵E2及启闭阀E4，溶液便可经旋转喷头E5将换热管上的积灰冲洗掉，清洗必须先自下而上逐层清洗，再自上而下逐层清洗，直到下部疏水管E6持续流出干净清洁的液体溶液后清洗才可结束。

清洗结束，待余热锅炉内干燥后才可运行钢珠清灰装置并启炉。

Claims (5)

1.铁合金矿热炉余热锅炉清灰装置，包括钢珠清灰装置和溶液清洗装置，其特征在于，钢珠清灰装置包括钢珠撒播装置、钢珠分离收集装置、收料装置以及钢珠机械运输装置，所述钢珠撒播装置包括播撒收集斗、风冷播撒球、珠灰分离筛以及灰箱；珠灰分离筛设置在播撒收集斗和灰箱之间；所述钢珠分离收集装置包括锥形收集斗、灰珠分离段以及进风管，进风管设置在灰珠分离段，灰珠分离段的下部连接收料装置；溶液清洗装置包括溶液配制池、水泵、钢管、旋转喷头以及所述收料装置，所述溶液配制池、水泵、钢管及旋转喷头依次连接，所述旋转喷头设置在余热锅炉内各段蛇形换热管的上方。

2.根据权利要求1所述的铁合金矿热炉余热锅炉清灰装置，其特征在于，所述收料装置为钢珠锁风卸料装置或者灰液收集池。

3.根据权利要求1所述的铁合金矿热炉余热锅炉清灰装置，其特征在于，所述进风管设置在珠灰分离段的管壁四周，管束沿锥形收集斗外壁斜向上布置。

4.根据权利要求1所述的铁合金矿热炉余热锅炉清灰装置，其特征在于，所述溶液清洗装置的水泵和旋转喷头之间设有调节阀。

5.根据权利要求1至4之一所述的铁合金矿热炉余热锅炉清灰装置，其特征在于，所述钢珠分离收集装置还包括挡板，挡板设置在余热锅炉的烟气出口处。