CN105716054A - 一种新型抗爆防爆型直立烟道式热管余热锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型抗爆防爆型直立烟道式热管余热锅炉,其用于炼钢转炉高温烟气不喷水冷却同步热能回收工艺,以应对转炉烟气??高温、高粉尘、高CO以及保连铸??连续性生产特性的不喷水冷却工艺而提供的一种转炉高温烟气热能转化为蒸汽回收过程不漏水的新工艺装备,本发明通过在炉墙装有热管传热元件,换热元件设为对插式布置,炉体内侧为热管吸热端、炉体外侧为热管放热端,所述热管放热端套设于水管内,水管设有进水口和蒸汽口,通过热管换热,避免了直接炉内喷水以及蒸汽回收过程不漏水。
Description
技术领域
本发明涉及干法除尘设备领域,特别是涉及一种新型抗爆防爆型直立烟道式热管余热锅炉。
背景技术
1、炼钢转炉烟气在冶金行业属最具有特殊性烟气,烟气本身存有三大资源:
一是烟温高---达800~1000℃;
二是含CO高---达70%以上;
三是含氧化铁、氧化钙粉尘高---达80~150g/m3.
当这三大资源集于一体时,烟气净化成为难题,为此国内外采用向高温烟气喷水降温除尘工艺,这种工艺包括OG法、LT法。
转炉烟气喷水的除尘工艺,烟气是得到净化,但三大资源的效能,则变得最小化:高温热能无法回收利用、煤气变成含水和水蒸气煤气、炉尘则失去原有氧化钙氧化铁特性。
OG法、LT法在喷水净化过程中消耗大量水资源:
OG法每炼一吨钢需喷循环水3--5吨;LT法每炼一吨钢需喷水0.2吨、喷蒸汽0.025吨,除尘的过程即是大量消耗水资源的过程。
OG法、LT法在喷水净化过程中消耗大量水资源的同时,部分水变成水蒸气,则增大烟气量,随之风机耗电量增加。
为能实现不喷水净化转炉烟气,经团队研发,制成一种抗爆防爆型直立烟道式余热锅炉[已获国家发明专利(授权公告号CN 102094104 B)]。所述余热锅炉从冷却转炉烟气、回收转炉烟气余热性能方面,已达到工艺要求,且具有成本优势。成为第一代转炉烟气冷却、余热回收工艺装备。
2、炼钢转炉生产的特殊性。
当今炼钢转炉冶炼,是与连铸相匹配,需定时定量供应钢水。为此,转炉冶炼不能出现影响连铸状况。这在转炉烟气冷却余热锅炉的配置上提出更高要求,即余热锅炉不能出现故障影响转炉的冶炼。水管式余热锅炉的换热管,均在锅炉炉体内,其长度达万米,焊口数千,任何一点如出现漏水,修复少则数日,则转炉无法冶炼,势必影响连铸。
为此,研发适应转炉冶炼特点的高温烟气不喷水冷却同步热能回收新工艺以及与之配套的新工艺装备。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于炼钢转炉高温烟气不喷水冷却同步热能回收工艺,以应对转炉烟气--高温、高粉尘、高CO以及保连铸--连续性特性的不喷水冷却工艺的一种转炉高温烟气热能转化为蒸汽回收过程不漏水的新工艺装备-新型抗爆防爆型直立烟道式热管余热锅炉。
为达上述目的,本发明一种新型抗爆防爆型直立烟道式热管余热锅炉,其包括直立的筒状炉体和炉体的外部支撑结构,炉体截面为长方形或圆形,所述炉体四角各设有一方形的风冷立柱,四个炉柱间设置若干横置环梁,构成整体框架结构;环梁内侧设有炉墙,炉墙由炉壁和绝热层组成,炉壁为厚锅炉板焊制而成,炉壁内侧焊有T型支架,T型支架内侧焊有龟甲网,由T型支架和龟甲网为骨架的绝热层分为内外两层,外层为保温层、内层为高强耐磨层;炉壁外侧含有横向和立向的加强筋;炉墙装有热管传热元件,换热元件为对插式布置,炉体内侧为热管吸热端、炉体外侧为热管放热端,所述热管放热端套设于水管内,水管设有进水口和蒸汽口;炉体从下至上,依次为锅炉冷却段、省煤器段、蒸发Ⅰ段、蒸发Ⅱ段,如需产生过热蒸汽,则在蒸发Ⅰ、Ⅱ段之间加设过热段;热管放热端制成水汽集箱,分别与汽包连接,构成水汽自然循环***;在炉体分别设有落丸仓和仓阀,构成落丸清灰***,自动清净换热元件积灰,保证烟气通道通畅和换热效率。
本发明与现有技术不同之处在于本发明取得了如下技术效果:
本发明高温烟气不喷水冷却同步热能回收工艺,与转炉现行喷水工艺相比,烟气变为纯干烟气;烟气热能转化为蒸汽,回收利用。
本发明抗爆防爆型直立烟道式热管余热锅炉与传统直立烟道式水管余热锅炉换热效果相同,但在总体上存在极大优势:
1.本发明直立烟道式热管余热锅炉,炉体内不通水,锅炉没有漏水的可能性 ,更适应炼钢转炉冶炼需求,不会出现余热锅炉漏水影响炼钢事故发生;
2.本发明热管余热锅炉,使用寿命更长,即使有少量热管损毁,也不影响锅炉运行;
3.当达到寿命周期后,更换方便,可以采取整组更换,不需改动锅炉整体结构;
4.现场安装调试方便,因在出厂前,分组段打压测试,有利于提高锅炉质量;
5.因汽水循环在炉体外进行,管路相对缩短,阻损相对较低,因此不需安装强制循环泵,从而降低电耗;
6.安全性、可靠性能更好,炉壁加厚,强度提高,气密性提高,更适应炼钢转炉烟气含CO、高粉尘的特性。
本发明工艺装备是对炼钢转炉冷却烟气余热回收水管式直立烟道式余热锅炉的升级,集中其优点,加之热管优势,形成炼钢转炉冷却烟气余热回收全新直立烟道式余热锅炉。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明抗爆防爆型直立烟道式热管余热锅炉的结构示意图;
图2为本发明抗爆防爆型直立烟道式热管余热锅炉另一视角的结构示意图;
图3为本发明热管套管组的结构示意图。
附图标记说明:1接转炉汽化烟道Ⅲ段出口; 2热管;3集水箱;4进汽管;5蒸发Ⅱ段;6蒸发Ⅱ段;7蒸发Ⅰ段;8蒸发Ⅰ段;9省煤器段;10.省煤器段; 11冷却段;12.省煤器送汽包热水管;13密封阀;14储灰丸仓;15振动筛; 16提升小车;17.钢丸仓;18.密封仓;19热管;20-水管;21-蒸汽口;22-进水口。
具体实施方式
以下结合实施例,对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
第一,工艺:
从汽化烟道段出口,送入一种直立式无水换热的烟气通道,烟气通道内装有导热元件,烟气通过的过程,即是热量被传出的过程,实现换热--降低烟气温度,同步热能回收。
其烟气通道为直立结构,截面为圆形或方形(长方形)。烟气从顶部进入、底部引出。
换热方式为:对流--传导--对流;
壳体制成具有抗爆性、密封性、且安装泄压机构,形成抗爆防爆型结构。
本发明工艺流程如下:
转炉炉气→罩裙→汽化烟道 段→布满导热元件的直立无水烟气通道→除尘器→引风机→切换站→煤气冷却器→煤气柜→用户
↘放散塔→放散
对比OG法工艺流程框:
转炉炉气→ 罩裙→ 汽化烟道 段→ 级文氏管除尘器→级文氏管除尘器→引风机→切换站→煤气柜→用户
↘放散塔→放散
对比LT法工艺流程框:
转炉炉气→ 罩裙→ 汽化烟道 段→喷雾冷却塔→卧式静电除尘器→引风机→切换站→煤气冷却器→煤气柜→用户
↘放散塔→放散
对比水管式直立烟道式余热锅炉工艺流程:
转炉炉气→罩裙→汽化烟道 段→布满换热水冷管的直立烟气通道→除尘器→引风机→切换站→煤气冷却器→煤气柜→用户
↘放散塔→放散
通过上述比较,本发明新工艺流程,更适应转炉烟气特性和转炉冶炼的特殊性。
第二,工艺装备
新型抗爆防爆型直立烟道式热管余热锅炉
*基本原理
本发明是利用热管这种高效换热元件,有效替代锅炉炉体内通水换热管。
热管是利用封闭的管内介质相变进行传热,换热具有传热快、效率高、结构紧奏等特点,特别适应不允许漏水的余热锅炉。
将传统直立烟道式水管余热锅炉的换热管,改为热管换热,将更适应转炉烟气特性。
*基本结构:
1.余热锅炉炉体仍为直立烟道式,其内部换热管全部改为整体式热管:热管吸热端(烟气侧)放置在锅炉炉体内;热管放热端(水汽侧)在炉墙外;放热端制成套管式,即每个热管放热端设一个管状汽水加热器;
2.锅炉炉体从底部到顶部,依次安装热管省煤器段(2组)、热管蒸发Ⅰ段(2组)、热管过热段(1组)、热管蒸发Ⅱ段(2组)。
如果余热锅炉出口烟气低于150℃,则在炉体最底部加装1组热管冷却段。
3.为方便放热端布置,每组热管均采取炉体两侧对插布置方式,即炉体外两侧形成对称水汽管箱,管箱均为耐压2.5Mpa;
4.为兼顾热管传热和自动清灰效果,热管倾角选择为5~10°;
5.转炉烟气含尘量为80~150g/m3,热管吸热端均选用光管。并配有自动清灰***。按热管余热锅炉出口烟气温度、压力设定值,自动+手动清灰模式;
6.炉墙内壁采用金属龟甲网+高强度耐高温喷涂料制成绝热层;
7.热管锅炉设有锅体—汽包,安放在高于炉体的上方,每组热管炉体外的管状汽水加热器形成水汽集箱,底部分别设进水总管、上部设出水汽总管,水汽***连接方式分别为:
冷却段:由专门水泵供水,出水送入除氧器;
省煤器段:由专用补水泵加压供水,出水送入汽包;
蒸发Ⅰ段(2组):汽包供水;产生汽水送入汽包;
蒸发Ⅱ段(2组):汽包供水;产生汽水送入汽包;
过热段:由汽包蒸汽供汽,过热后送用户。
汽包水位联锁控制补水泵供水。
整个水汽***为自然循环,即转炉烟气通过锅炉炉体,热管吸热,热管即时传导给放热端,汽水管箱随即产生热汽水自动送入汽包,汽水分离,自动循环。
8.转炉烟气含有CO,存在燃爆的可能性,为保障安全:
①整个炉体制成抗爆结构:
*加厚炉墙板,采用20#锅炉板,厚度拟选>20mm;
*炉柱加粗,横向按热管组加装横梁,形成独立框架式耐压结构;
*可将炉体制成圆筒体形结构。
②整个炉体防爆结构:
*整个炉体制成密封筒体;
*清灰装置进口、出口,均设计为具有锁气功能结构,即为双层阀+中间隔离仓,并通过自动控制***控制各阀开闭。
③泄爆结构:
在非安装热管炉墙面,安装具有自动复位功能泄爆阀。万一出现意外,泄爆阀自动打开。以保证人身、设备安全。
通过上述措施,将热管余热锅炉制成抗爆防爆型安全锅炉。
发明效果:
以60t转炉实施例:
转炉烟气主要参数:烟气量—40000Nm3/h
烟气温度--800~1000℃
烟气含尘量--80~150g/Nm3
烟气CO—最高时70%
1.烟气经余热锅炉,温度降至170℃以下;
2.抗爆防爆型直立烟道式热管余热锅炉结构为:
横截面:长方形—2200×3000mm设备净高:24m
热管组段:省煤气段(2组)、蒸发Ⅰ段(2组)、蒸发Ⅱ段(2组)
3.锅炉产汽参数:蒸汽压力1.0Mpa、产汽量:75~80kg/t钢。
4.转炉烟气从图1进入锅炉炉体,烟气经蒸发Ⅱ段(2组)、蒸发Ⅱ段(1
组)、蒸发Ⅰ段(2组)、蒸发Ⅰ段(1组)、省煤器段(2组)、省煤器段(1组)、冷却段,从锅炉出口烟管排出;在经过各热管组段接触图2吸热端,图2瞬时吸热,将热量快速传至其放热端集热管箱,经热管加热的热汽、水,因比重变化,快速上升,进入汽包,在汽包内,自动进行水汽分离,蒸汽经出汽管送用户,水自动返回集水箱,被热管加热,继续上述循环。所需水由汽包水位计发出指令---专用补水泵供水。
本发明与转炉烟气现行喷水除尘工艺相比,高温烟气通过无水换热的烟气通道实现不喷水烟气冷却,同步实现烟气热能转化为蒸汽回收。
本发明工艺装备,真正实现适应转炉需要的抗爆防爆--安全不爆;不漏水、方便维护—运行可靠;自然循环—节能省电的新型转炉烟气冷却余热回收专用工艺装备。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (1)
1.一种新型抗爆防爆型直立烟道式热管余热锅炉,其特征在于:其包括直立的筒状炉体和炉体的外部支撑结构,炉体截面为长方形或圆形,所述炉体四角各设有一方形的风冷立柱,四个炉柱间设置若干横置环梁,构成整体框架结构;环梁内侧设有炉墙,炉墙由炉壁和绝热层组成,炉壁为厚锅炉板焊制而成,炉壁内侧焊有T型支架,T型支架内侧焊有龟甲网,由T型支架和龟甲网为骨架的绝热层分为内外两层,外层为保温层、内层为高强耐磨层;炉壁外侧含有横向和立向的加强筋;炉墙装有热管传热元件,换热元件为对插式布置,炉体内侧为热管吸热端、炉体外侧为热管放热端,所述热管放热端套设于水管内,水管设有进水口和蒸汽口;炉体从下至上,依次为锅炉冷却段、省煤器段、蒸发Ⅰ段、蒸发Ⅱ段,如需产生过热蒸汽,则在蒸发Ⅰ、Ⅱ段之间加设过热段;热管放热端制成水汽集箱,分别与汽包连接,构成水汽自然循环***;在炉体分别设有落丸仓和仓阀,构成落丸清灰***,自动清净换热元件积灰,保证烟气通道通畅和换热效率。
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