專利名稱：含高粘結(jié)粉塵高溫?zé)煔庥酂峄厥昭b置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)領(lǐng)域的煙氣余熱回收裝置和方法，特別涉及窯爐生產(chǎn)中產(chǎn)生大量攜帶高粘結(jié)性粉塵的溫度范圍為700— 1200 V的高溫?zé)煔獾挠酂峄厥铡?br> 背景技術(shù)：
在工業(yè)領(lǐng)域某些場合，會產(chǎn)生大量煙氣，煙氣溫度高達70(Tl2(KrC，在排放前需要回收其熱量以達到節(jié)能環(huán)保的目的。鋼鐵廠利用轉(zhuǎn)底爐分離含鐵粉塵中的鋅時，因氧化鋅粉灰具有強烈的粘結(jié)性，而且灰塵量極大，在余熱回收過程中，大量高粘結(jié)氧化鋅粘結(jié)在換熱器表面，灰垢逐漸增加，最后導(dǎo)致余熱系統(tǒng)無法吸收熱量，造成余熱回收困難。同時這些粉塵中含有特殊的物質(zhì)，其具有粘結(jié)性強、塵埃粒徑細微、比重輕等特點，采用常規(guī)除塵方法極難去除。而目前轉(zhuǎn)底爐高溫部分的余熱回收多采用水管式余熱鍋爐，換熱管底部都有彎管或聯(lián)箱管，采用目前的辦法不能清除換熱管上的結(jié)灰。而且由于灰塵數(shù)量極大，較短時 間內(nèi)就結(jié)滿了灰斗。造成整個換熱器堵塞，設(shè)備無法使用。因此，目前所有的分離鋅的轉(zhuǎn)底爐都無法連續(xù)運行。運行十天左右需停車，以便人工清理換熱管上的結(jié)灰和灰斗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種可有效清除換熱管表面結(jié)灰，實現(xiàn)連續(xù)性運行的含高粘結(jié)粉塵高溫?zé)煔庥酂峄厥詹a(chǎn)蒸汽的裝置。本發(fā)明包括水平布置的煙道，換熱器，水套管及汽包；所述換熱器包括若干根熱管，熱管垂直設(shè)置，其吸熱段穿過煙道的外殼孔板放置在設(shè)備煙道內(nèi)，且不固定，處于自由狀態(tài)，熱管的放熱段設(shè)置在煙道外，并分別插入水套管內(nèi)；所述水套管通過上聯(lián)管和下聯(lián)管連接成片狀管束，片狀管束再通過上集箱管和下集箱管串連為一體；上集箱管和下集箱管分別通過上升管和下降管與汽包連通；熱管的吸熱段外側(cè)裝有刮板，所述刮板與傳動裝置傳動連接，在傳動裝置驅(qū)動下可沿?zé)峁芡獗砻嬲w上下運動。為充分保證刮板機構(gòu)在煙氣余熱回收過程中的正常操作運行，同時進一步提高煙氣余熱回收效率，所述刮板通過水冷鋼管與傳動裝置相連，該水冷鋼管與熱管平行列設(shè)。為方便連續(xù)在線除灰，所述換熱器的底部設(shè)有集灰倉，集灰倉上部設(shè)置有密閉閥，集灰倉為抽屜式灰斗，能在線移出結(jié)灰。平時工作時，密閉閥打開，結(jié)灰落入集灰倉。出灰時密閉閥關(guān)閉，抽出灰斗。清灰后，重新裝上灰斗。所述熱管可為光管或直翅片管，上下密封，內(nèi)充液體介質(zhì)，并抽真空。本發(fā)明一方面采用水平布置煙道，用熱管作為換熱器的換熱元件，熱管垂直放置，熱管下段處于自由狀態(tài)，便于清灰，同時熱管上段置于水套管內(nèi)，熱管將煙道中的高溫?zé)崃總鹘o套管內(nèi)的水，使其蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽，從而實現(xiàn)余熱回收；另一方面，在與煙氣接觸的熱管外表面設(shè)置刮板作為清灰裝置，并同時采用抽屜式灰斗作為集灰倉，在換熱器與灰斗之間設(shè)有密閉閥門，實現(xiàn)了在線清灰。本發(fā)明利用了熱管的特性和特殊的結(jié)構(gòu)組合，解決了含高粘結(jié)粉塵的高溫?zé)煔獾挠酂峄厥諘r換熱器表面清灰的難題。
本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種利用上述裝置所實現(xiàn)的高溫?zé)煔庥酂峄厥辗椒?。本發(fā)明所述方法，包括以下步驟，
(1)高溫?zé)煔膺M入水平布置的煙道內(nèi)，高溫?zé)煔夂驮O(shè)置在煙道內(nèi)的熱管吸熱段換熱，使高溫?zé)煔鉁囟认陆担瑫r高溫?zé)煔庵械母哒辰Y(jié)粉塵沉結(jié)在熱管表面；
(2)除氧水通過下降管從汽包進入水套管內(nèi)，吸收熱管的放熱段放出的熱量，產(chǎn)生蒸汽；蒸汽再通過上升管進入汽包。(3)設(shè)置于每根熱管的吸熱段外側(cè)的刮板，沿?zé)峁芪鼰岫瓮獗砻嫔?下運動，將沉結(jié)在熱管吸熱段表面的高粘結(jié)粉塵刮落到換熱器下方的集灰倉內(nèi)。集灰倉灰滿后，關(guān)閉集灰倉與換熱器之間的密封閥，抽出灰斗；清灰后，重新將灰斗裝上，打開密封閥。汽包所產(chǎn)生的蒸汽最終通過汽包內(nèi)的汽水分離器輸出汽包通過蒸汽管道送至用戶。作為優(yōu)選方案，本發(fā)明所述方法的各步驟具體為
(1)含有大量高粘結(jié)粉塵1200—700°C的高溫?zé)煔膺M入蒸發(fā)器和熱管換熱，熱管吸收熱量后，煙氣溫度降到200°C由蒸發(fā)器出口流出；
(2)除氧水進入蒸發(fā)器水套管內(nèi)，吸收熱管放出的熱量產(chǎn)生溫度為110°C—275°C，壓力為6Mpa以下的蒸汽；
(3)沉結(jié)在熱管表面的高粘結(jié)粉塵，被定期上下運動的刮板刮到蒸發(fā)器下方的集灰倉內(nèi)?？筛鶕?jù)實際積灰狀況，設(shè)定刮板的上下運動的間隔和頻次。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點
(1)采用熱管作為換熱元件，換熱管底部沒有彎管或聯(lián)箱管，下段不固定，處于自由狀態(tài)，不易結(jié)灰，結(jié)灰后易清理；
(2)采用刮板式清灰裝置，可有效清除粘結(jié)性結(jié)灰；
(3)集灰倉在換熱器下方，倉口設(shè)置有密閉閥，集灰倉為抽屜式灰斗，密閉閥關(guān)閉時能在線移出結(jié)灰；
(4)在煙氣中存在高粘結(jié)粉塵，并且灰塵極大時，可實現(xiàn)整個裝置連續(xù)運行。


圖I是本發(fā)明所述裝置的整體結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明所述裝置的水套管片狀管束結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、蒸汽輸出管；2 —上升管；3 —下降管；4一上聯(lián)管；5—水套管；6—下聯(lián)管；7—熱管；8—煙氣進口 ；9一刮板；10—刮板連接管；11一汽包；12—除氧水進水管；
13—刮板驅(qū)動機構(gòu)；14一上集箱管；15—下集箱管；16—煙道；17—煙氣出口 ； 18—密閉閥；
19一集灰倉；20_外殼上孔板。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明所述裝置包括蒸汽輸出管1，上升管2，下降管3，上聯(lián)管4，水套管5,下聯(lián)管6,熱管7,煙氣進口 8,刮板9,刮板連接管10,汽包11，除氧水進水管12,刮板驅(qū)動機構(gòu)13，上集箱管14，下集箱管15，煙道16，煙氣出口 17，密閉閥18，集灰倉19。如圖I所示，余熱回收裝置的煙道16水平布置。余熱回收裝置用熱管作為換熱元件，熱管外側(cè)為光管或直翅片管，熱管7的吸熱段垂直插入在煙道16中，熱管7的下段部處于自由狀態(tài)；熱管7的吸熱段外側(cè)均設(shè)置有刮板9，刮板9與刮板連接管10連接；刮板連接管10采用水冷鋼管，與熱管7平行列設(shè)，并伸出煙道16外，與設(shè)置在煙道16外的刮板驅(qū)動機構(gòu)13傳動連接。煙氣從煙氣進口 8進入煙道16中，再從煙氣出口 17流出。同時，熱管7的放熱段在煙道外，并插入水套管5內(nèi)。如圖1、2所示，水套管5密封焊接，水套管5通過上聯(lián)管4和下聯(lián)管6連接成片狀管束。管束的上聯(lián)管4再通過鋼管和上集箱管14連接，管束的下聯(lián)管6再通過鋼管和下集箱管15連接，由多片管束的串連組成熱管式蒸發(fā)器。下集箱管15連下降管3、上集箱管14連上升管2，上升管2、下降管3和汽包11連接。上升管2和汽包11的接口在液面的上方，下降管3和汽包11的接口在汽包底部。除氧水進水管12和汽包11連接。蒸汽輸出管I設(shè)置在汽包11的頂部。 如圖I所示，煙道16下方設(shè)集灰倉19，集灰倉19與煙道16連通處設(shè)置密閉閥18。如圖2所示，水套管管束中的上聯(lián)管4和下聯(lián)管6上打穿孔，上聯(lián)管4和下聯(lián)管6之間焊接多根水套管5。熱管7的外徑小于水套管5內(nèi)徑。熱管5插入上、下聯(lián)管孔內(nèi)，并置于水套管5內(nèi)。每片管束由兩根聯(lián)管和多根熱管組成。熱管5的吸熱段穿過外殼上孔板20進入設(shè)備煙道。如圖I所示，當(dāng)含有大量氧化鋅的轉(zhuǎn)底爐煙氣，其溫度為750°C、流量為12萬Nm3/h，經(jīng)煙氣進口 8進入裝置，與熱管7換熱，煙氣溫度降至250°C，再通過煙氣出口 17流出裝置。煙氣中所含的大量高粘結(jié)的氧化鋅粉塵沉結(jié)在熱管表面。熱管外側(cè)安裝的刮板9在刮板驅(qū)動機構(gòu)13的帶動下，上下運動，使熱管表面的灰塵落入集灰倉19內(nèi)。正常工作時，集灰倉上方的密閉閥18開啟，從熱管上清理下的結(jié)灰落入集灰倉。定期關(guān)閉密閉閥18，抽出灰斗，清灰后再裝上灰斗。與此同時，104°C的除氧水通過除氧水進水管12進入汽包11 ;從汽包內(nèi)通過下降管3進入下集箱管15 ;從下集箱管15進入每片管束的下聯(lián)管6，再進入水套管5 ;在水套管5內(nèi)，除氧水吸收熱管7傳來的熱量，水在水套管5內(nèi)蒸發(fā)成為蒸汽。蒸汽通過上聯(lián)管4進入上集箱管14，再通過上升管2進入汽包11。最終壓力為1.6Mpa，溫度為204°C的蒸汽從蒸汽輸出管I輸送至用戶。該裝置的產(chǎn)汽量約35t/h。該裝置換熱量為26000KW。相當(dāng)于回收了 26000KW的能量。
權(quán)利要求
1.一種含高粘結(jié)粉塵高溫?zé)煔庥酂峄厥昭b置，包括水平布置的煙道，換熱器，水套管及汽包；其特征在于所述換熱器包括若干根熱管，熱管垂直設(shè)置，其吸熱段穿過煙道的外殼孔板放置在設(shè)備煙道內(nèi)，且不固定，處于自由狀態(tài)，熱管的放熱段設(shè)置在煙道外，并分別插入水套管內(nèi)；所述水套管通過上聯(lián)管和下聯(lián)管連接成片狀管束，片狀管束再通過上集箱管和下集箱管串連為一體；上集箱管和下集箱管分別通過上升管和下降管與汽包連通；熱管的吸熱段外側(cè)裝有刮板，所述刮板與傳動裝置傳動連接，在傳動裝置驅(qū)動下可沿?zé)峁芡獗砻嬲w上下運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含高粘結(jié)粉塵高溫?zé)煔庥酂峄厥昭b置，其特征在于所述刮板通過水冷鋼管與傳動裝置相連，該水冷鋼管與熱管平行列設(shè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含高粘結(jié)粉塵高溫?zé)煔庥酂峄厥昭b置，其特征在于所述換熱器的底部設(shè)有集灰倉，集灰倉上部設(shè)置有密閉閥，集灰倉為抽屜式灰斗。
4.一種使用權(quán)利要求1、2或3所述裝置所實現(xiàn)的含高粘結(jié)粉塵高溫?zé)煔庥酂峄厥辗椒?，其特征在于包括以下步驟，(1)高溫?zé)煔膺M入水平布置的煙道內(nèi)，高溫?zé)煔夂驮O(shè)置在煙道內(nèi)的熱管吸熱段換熱，使高溫?zé)煔鉁囟认陆?，同時高溫?zé)煔庵械母哒辰Y(jié)粉塵沉結(jié)在熱管表面；(2)除氧水通過下降管從汽包進入水套管內(nèi)，吸收熱管的放熱段放出的熱量，產(chǎn)生蒸汽；蒸汽再通過上升管進入汽包；(3)設(shè)置于每根熱管的吸熱段外側(cè)的刮板，沿?zé)峁芪鼰岫瓮獗砻嫔舷逻\動，將沉結(jié)在熱管吸熱段表面的高粘結(jié)粉塵刮落到換熱器下方的集灰倉內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含高粘結(jié)粉塵高溫?zé)煔庥酂峄厥昭b置，其特征在于各步驟具體如下，(1)含有大量高粘結(jié)粉塵1200—700°C的高溫?zé)煔膺M入蒸發(fā)器和熱管換熱，熱管吸收熱量后，煙氣溫度降到200°C由蒸發(fā)器出口流出；(2)除氧水進入蒸發(fā)器水套管內(nèi)，吸收熱管放出的熱量產(chǎn)生溫度為110°C—275°C，壓力為6Mpa以下的蒸汽；(3)沉結(jié)在熱管表面的高粘結(jié)粉塵，被定期上下運動的刮板刮到蒸發(fā)器下方的集灰倉內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的含高粘結(jié)粉塵高溫?zé)煔庥酂峄厥昭b置，其特征在于集灰倉灰滿后，關(guān)閉集灰倉與換熱器之間的密封閥，抽出灰斗；清灰后，重新將灰斗裝上，打開密封閥。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可有效清除換熱管表面結(jié)灰，實現(xiàn)連續(xù)性運行的含高粘結(jié)粉塵高溫?zé)煔庥酂峄厥詹a(chǎn)蒸汽的裝置和方法。本發(fā)明采用水平布置煙道，用熱管作為換熱元件，熱管垂直放置，熱管下段處于自由狀態(tài)，便于清灰。熱管上段置于水套管內(nèi)，熱管將煙道中的高溫?zé)崃總鹘o套管內(nèi)的水，使其蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽，從而實現(xiàn)余熱回收。與煙氣接觸的熱管外采用刮板作為清灰裝置，刮板定期上下運動，將熱管外的結(jié)灰刮去落入設(shè)在換熱器下的集灰倉中，并在換熱器與灰斗之間設(shè)有密閉閥門，可實現(xiàn)在線清灰。本發(fā)明利用了熱管的特性和特殊的刮板清灰結(jié)構(gòu)組合，解決了含高粘結(jié)粉塵的高溫?zé)煔獾挠酂峄厥諘r換熱器表面清灰的難題。
文檔編號F22B1/18GK102927548SQ201210527499
公開日2013年2月13日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者陳金福, 徐德新, 陸桂清, 邵李忠, 王少云, 郭宏新 申請人:南京圣諾熱管有限公司