CN212247101U - 一种熔融还原炉汽化冷却烟道 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种熔融还原炉汽化冷却烟道，所述汽化冷却烟道包括炉口段(1)、烟道Ⅰ段(2)、烟道Ⅱ段(3)、烟道Ⅲ段(4)、烟道Ⅳ段(5)，汽化冷却烟道截面为圆形，烟道壁面管子的壁厚为10～50mm，烟道的内外表面涂有防锈底漆，所述炉口段、和烟道Ⅰ段内壁打结耐火材料(6)，所述烟道Ⅰ段、烟道Ⅱ段、烟道Ⅲ段和烟道Ⅳ段在内壁烟气冲刷部位喷涂耐磨合金(10)，烟道管道外表面设有保温层(12)。本实用新型的汽化冷却烟道有效解决了熔融还原炉煤气回收利用的难题，具有密封严密***露煤气，可以连续运行，使用寿命长的特点。

Description

一种熔融还原炉汽化冷却烟道

技术领域

本实用新型属于铁矿粉加热预还原技术领域，具体涉及一种汽化冷却烟道，尤其是一种长寿命熔融还原炉汽化冷却烟道。

背景技术

汽化冷却烟道广泛应用于冶金行业炼钢生产过程中的余热回收，是炼钢工艺的关键设备之一。高温烟气通过汽化冷却烟道，因受热面温度较低，高温烟气将自身的热能传给受热面冷却。受热面管中的水，因吸收了烟气热能而部分蒸发，产生蒸汽。汽化冷却就是冷却水吸收的热量用于自身的蒸发，利用水的汽化潜热带走冷却部件的热量。同时由于水在受热面管中不断循环，冷却了受热面，而使金属不过热。转炉汽化冷却烟道不仅能够降低排烟温度，回收高温烟气中的余热，而且能够捕捉烟气中的部分烟尘，减少烟尘含量，保证整个炼钢工艺***的正常运行，同时也为后续工艺中的可燃性气体的回收创造条件。

采用汽化冷却烟道，不但可以达到冷却烟气的目的，同时又可以生产蒸汽回收热量，是节能的冷却方式。虽然汽化冷却烟道内部结构相对简单，但是涉及到燃烧、传质、传热、结渣等物理现象，并且所处工况恶劣复杂，对设备的设计、结构、制造、使用等要求很高。随着烟气温度的陡升和陡降，烟道会随之膨胀和收缩，一般烟道难以经受住这种长时间的热疲劳作用。这也关系到钢铁生产的稳定运行，所以如何保证和延长烟道的使用寿命尤为重要。

转炉炼钢汽化冷却烟道入口烟气的温度很高，一般达到1500℃以上，相比转炉炼钢，熔融还原炉产生的煤气温度更高，在1600-1700℃之间，具有气量大、热值高、温度高、压力高等特点。烟道内的高温烟气还含有大量的粉尘颗粒，在气流高速运动的过程中，会对烟道内壁产生强烈的磨蚀作用。所以，如果不采取措施对烟道内壁加以保护的话，久而久之，内侧管壁都会减薄，直至烟道失效报废。转炉煤气压力在20Pa，而熔融还原炉煤气压力在60～85KPa，压力是转炉的3000倍。而且在炉顶煤气中还附带有一定的烟尘，而且烟气中含有大量Fe₂O₃等金属氧化物，极易粘结在受热面的管壁上，很难清理，而且随着汽化冷却烟道工作时间的延长，结渣逐渐沿烟气流向蔓延，结渣量逐渐增多。因此如何提高熔融还原炉气化冷却烟道的使用寿命是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种熔融还原炉汽化冷却烟道，所述汽化冷却烟道包括炉口段、烟道Ⅰ段、烟道Ⅱ段、烟道Ⅲ段、烟道Ⅳ段五部分。汽化冷却烟道截面为圆形，其节圆直径为ф4014，烟道壁面管子的壁厚为10～50mm，烟道的内外表面需涂防锈底漆两道。其中炉口段、烟道Ⅰ段、烟道Ⅱ段、烟道Ⅲ段采用强制循环汽化冷却。烟道Ⅳ段为自然循环但也能实现强制循环汽化冷却。所述熔融还原炉煤气出口与炉口段入口连接，烟道Ⅳ段出口与沉降室连接。炉口段与熔融还原炉、烟道Ⅰ段与烟道Ⅱ段以及烟道Ⅳ段与沉降室之间都通过金属膨胀节连接，金属膨胀节在抵消热膨胀的同时保证密封的严密性，炉口段与烟道Ⅰ段采用法兰连接。烟道的上升段加装两个压力测点，下降段加装一个压力测点，用于对烟道压力的跟踪测量。

进一步地，所述炉口段、和烟道Ⅰ段内壁打结耐火材料，采用磷酸基粘结剂，耐火温度在1700℃以上，厚度在50～100mm，内衬采用锚固件进行固定，用来支撑和固定较薄衬体的耐火浇注料。

进一步地，所述烟道Ⅰ段、烟道Ⅱ段、烟道Ⅲ段和烟道Ⅳ段在烟气冲刷部位喷涂耐磨合金。采用热喷涂Al-Si-Fe合金耐磨涂层，在保持基体优良的使用性能的基础上改善表面的性能，延长烟道的使用寿命。

进一步地，所述烟道管道设有保温层，由于烟道表面温度大于50℃需进行保温，主保温材料采用岩棉制品，保护层采用镀锌铁皮。

进一步地，所述烟道采用膜式壁自动焊，结构为膜式壁管屏结构构成密封的水冷壁，炉膛高温烟气与炉墙不直接接触，有利于防止结渣。

进一步地，所述由于熔融还原炉煤气压力远大于转炉煤气压力，因此烟道Ⅲ段上加装两个放散阀，用于烟气的泄压。

进一步地，所述烟道Ⅰ段与Ⅱ段采用分开冷却，提高了烟道冷却管水流量，增加了冷却效果，延长了烟道的使用寿命。

进一步地，所述烟道Ⅳ段采用采用自然循环加强制水循环，缩小该汽化冷却烟道的体积，紧凑的结构有利于烟尘的沉降和振打清灰。

进一步地，所述烟道Ⅰ段、烟道Ⅱ段都设有人孔，用于人员进出设备以便安装、检修和安全检查。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型对于熔融还原炉生产过程中产生大量的高温煤气，通过汽化冷却烟道回收了能量，既合理利用了能源，又降低了产品成本。煤气冷却***采用强制循环汽化冷却和自然循环汽化冷却相结合的复合循环冷却方式。复合循环冷却方式具有既能回收蒸汽，又安全可靠、使用寿命长等优点。在炉口段、和烟道Ⅰ段内壁打结耐火材料，并在烟道Ⅰ段、烟道Ⅱ段、烟道Ⅲ段和烟道Ⅳ段烟气冲刷部位喷涂耐磨合金，以防止煤气流的冲刷磨损。在炉口段与熔融还原炉、烟道Ⅰ段与烟道Ⅱ段以及所述烟道Ⅳ段与沉降室之间采用金属膨胀节连接，其余部分采用法兰连接，在抵消热膨胀的同时保证密封的严密性，可以降低由于热伸长或温度应力而引起管道变形或破坏。将鳍片管相互焊接在一起组成的整块管屏，气密性好，管屏外侧仅需敷以较薄的保温材料，炉膛高温烟气与炉墙不直接接触，有利于防止结渣，管屏可在制造厂成片制造，便于现场安装。烟道Ⅲ段上加装两个放散阀，用于烟气的泄压。烟道Ⅰ段、烟道Ⅱ段都设有人孔，用于人员进出设备以便安装、检修和安全检查。本实用新型不仅充分利用了高温煤气的物理显热，而且延长了设备使用寿命，实现了节能降耗和降低生产成本的目的。

附图说明

图1是本实用新型一种新型长寿命熔融还原炉汽化冷却烟道结构示意图。

其中：1-炉口段；2-烟道Ⅰ段；3-烟道Ⅱ段；4-烟道Ⅲ段；5-烟道Ⅳ段；6-耐火材料；7-法兰；8-膨胀节；9-人孔；10-耐磨合金；11-放散阀；12-保温层；13-弹簧支架；14-烟气压力测点；15-导向支架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种熔融还原炉汽化冷却烟道，所述汽化冷却烟道包括炉口段(1)、烟道Ⅰ段(2)、烟道Ⅱ段(3)、烟道Ⅲ段(4)、烟道Ⅳ段(5)，汽化冷却烟道截面为圆形，烟道壁面管子的壁厚为10～50mm，烟道的内外表面涂有防锈底漆，所述炉口段、和烟道Ⅰ段内壁打结耐火材料(6)，所述烟道Ⅰ段、烟道Ⅱ段、烟道Ⅲ段和烟道Ⅳ段在内壁烟气冲刷部位喷涂耐磨合金(10)，烟道管道外表面设有保温层(12)。在高温工况的作用下，对烟道内侧表面进行重点防护，通过喷涂浇注料和喷涂耐磨合金的方法，减少高温烟气流对烟道内壁的侵蚀。通过加装放散阀，进行烟气泄压。采用热喷涂Al-Si-Fe合金耐磨涂层，在保持基体优良的使用性能的基础上改善表面的性能，延长烟道的使用寿命。

炉口段(1)、烟道Ⅰ段(2)、烟道Ⅱ段(3)采用强制循环冷却结构，烟道Ⅳ段(5)采用自然循环冷却并设置有强制循环接口。

所述炉口段入口(1)与熔融还原炉煤气出口连接，烟道Ⅳ段(5)出口与沉降室连接，炉口段与熔融还原炉、烟道Ⅰ段与烟道Ⅱ段以及烟道Ⅳ段与沉降室之间都通过金属膨胀节连接，炉口段与烟道Ⅰ段采用法兰连接。

烟道的上升段设置有两个压力测点，下降段设置有一个压力测点，用于对烟道压力的跟踪测量。

所述炉口段、和烟道Ⅰ段内壁打结耐火材料(6)，采用磷酸基粘结剂，厚度在50～100mm，耐火材料采用锚固件进行固定。采用抗渣耐磨的RSK系列浇注料。内衬采用锚固件进行固定，用来支撑和固定较薄衬体的耐火浇注料，减少高温烟气对炉口段和烟道的内壁的侵蚀，尤其是烟气冲击的位置。

所述烟道管道外表面设有保温层(12)，保温层与烟道管道外表面接触的部分为岩棉制品，岩棉制品外为保护层，所述保护层为镀锌铁皮。

强制循环冷却结构为膜式壁管屏结构。

烟道Ⅲ段上设置有两个放散阀(11)，用于烟气的泄压。

所述烟道Ⅰ段、烟道Ⅱ段都设有人孔(9)，用于人员进出设备以便安装、检修和安全检查。

进一步地，提供一种利用上述汽化冷却烟道进行余热利用工艺，包括以下工艺步骤：

(1)、在熔融还原炉炉顶煤气室中产生大量高温、高热值、并携带大量炉尘的煤气，煤气温度在1600～1700℃，在生产过程中持续产出。

(2)、防止汽化冷却烟道壁面的结渣，采取尽可能把烟道设计成直通烟道式，减少高温烟气在烟道中的停留时间。

(3)、高温煤气经汽化烟道收集冶炼过程中的高温煤气并将其冷却下来，汽化烟道分为炉口段(1)、烟道Ⅰ段(2)、烟道Ⅱ段(3)、烟道Ⅲ段(4)、烟道Ⅳ段(5)五部分，截面为圆形，前四部分采用强制循环汽化冷却，每部分都设置了热水循环泵，可以实现强制冷却，最后一部分为自然循环并预留强制循环接口，将烟道Ⅰ段(2)、烟道Ⅱ段(3)分开冷却，提高了烟道冷却管水流量，增加了冷却效果，延长了烟道的使用寿命。每部分都设置了热水循环泵，可以实现强制冷却，最后一部分为自然循环并预留强制循环接口，采用自然循环加强制水循环，缩小该汽化冷却烟道的体积，紧凑的结构有利于烟尘的沉降和振打清灰。汽化冷却烟道出口煤气温度降为600～800℃，然后进入旋风除尘器进行除尘处理。不仅充分利用了高温煤气的物理显热，而且延长了设备使用寿命，实现了节能降耗和降低生产成本的目的。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种熔融还原炉汽化冷却烟道，其特征在于，所述汽化冷却烟道包括炉口段(1)、烟道Ⅰ段(2)、烟道Ⅱ段(3)、烟道Ⅲ段(4)、烟道Ⅳ段(5)，汽化冷却烟道截面为圆形，烟道壁面管子的壁厚为10～50mm，烟道的内外表面涂有防锈底漆，所述炉口段、和烟道Ⅰ段内壁打结耐火材料(6)，所述烟道Ⅰ段、烟道Ⅱ段、烟道Ⅲ段和烟道Ⅳ段在内壁烟气冲刷部位喷涂耐磨合金(10)，烟道管道外表面设有保温层(12)。

2.如权利要求1所述的熔融还原炉汽化冷却烟道，其特征在于，炉口段(1)、烟道Ⅰ段(2)、烟道Ⅱ段(3)采用强制循环冷却结构，烟道Ⅳ段(5)采用自然循环冷却并设置有强制循环接口。

3.如权利要求1或2所述的熔融还原炉汽化冷却烟道，其特征在于，所述炉口段(1)入口与熔融还原炉煤气出口连接，烟道Ⅳ段(5)出口与沉降室连接，炉口段与熔融还原炉、烟道Ⅰ段与烟道Ⅱ段以及烟道Ⅳ段与沉降室之间都通过金属膨胀节连接，炉口段与烟道Ⅰ段采用法兰连接。

4.如权利要求3所述的熔融还原炉汽化冷却烟道，其特征在于，烟道的上升段设置有两个压力测点，下降段设置有一个压力测点，用于对烟道压力的跟踪测量。

5.如权利要求4所述的熔融还原炉汽化冷却烟道，其特征在于，所述炉口段、和烟道Ⅰ段内壁打结耐火材料(6)，采用磷酸基粘结剂，厚度在50～100mm，耐火材料采用锚固件进行固定。

6.如权利要求5所述的熔融还原炉汽化冷却烟道，其特征在于，所述烟道管道外表面设有保温层(12)，保温层与烟道管道外表面接触的部分为岩棉制品，岩棉制品外为保护层，所述保护层为镀锌铁皮。

7.如权利要求6所述的熔融还原炉汽化冷却烟道，其特征在于，强制循环冷却结构为膜式壁管屏结构。

8.如权利要求7所述的熔融还原炉汽化冷却烟道，其特征在于，烟道Ⅲ段上设置有两个放散阀(11)，用于烟气的泄压。

9.如权利要求8所述的熔融还原炉汽化冷却烟道，其特征在于，所述烟道Ⅰ段、烟道Ⅱ段都设有人孔(9)，用于人员进出设备以便安装、检修和安全检查。

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