一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统及其工作方法

摘要

一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统，在所述燃烧沉降室和对流换热蒸发器之间依次连接有间歇性高温烟气蓄热装置和对流换热过热器。在现有的烟气余热回收系统中增设间歇性高温烟气蓄热装置和对流换热过热器，其中，所述间歇性高温烟气蓄热装置应用于燃烧沉降室的高温烟气出口，当电炉因为加料时出现烟气流量、温度波动时，利用蓄热体吸放热反应实现烟气温度的平稳输出：当正常冶炼时，电炉产出烟气温度较高，通过所述间歇性高温烟气蓄热装置后，其部分热量被所述蓄热体吸收，当电炉加料时，其产出烟气温度较低，通过间歇性高温烟气蓄热装置后，低温烟气重新吸收蓄热体内的热量，进而完成稳定蓄热功能，确保后续加热产生高品质蒸汽。

权利要求

1.一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统，包括电炉炉体、烟气通道一、烟气通道二、除尘器、烟囱；所述电炉炉体的顶部烟气通过烟气通道一与所述除尘器相连；所述电炉炉体的内部烟气通过电炉炉体第四孔、烟气通道二与所述除尘器相连；所述烟气通道二包括依次相连的导流装置、燃烧沉降室、对流换热蒸发器和省煤器，其特征在于，在所述燃烧沉降室和对流换热蒸发器之间依次连接有间歇性高温烟气蓄热装置和对流换热过热器；在所述电炉炉体、导流装置、燃烧沉降室、对流换热过热器、对流换热蒸发器和省煤器的外部分别对应设置有电炉炉体冷却排管、导流装置冷却排管、燃烧沉降室冷却排管、对流换热过热器冷却排管、对流换热蒸发器冷却排管和省煤器冷却排管；所述烟气通道二还包括汽包，所述汽包通过循环管路分别与电炉炉体冷却排管、导流装置冷却排管和燃烧沉降室冷却排管相连；所述汽包还通过循环管路与所述对流换热蒸发器冷却排管相连；所述对流换热过热器冷却排管的入口端与所述汽包相连。

2.根据权利要求1所述的一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统，其特征在于，汽包与电炉炉体冷却排管、导流装置冷却排管和燃烧沉降室冷却排管相连的循环管路上设置有强制循环泵；

所述烟气通道二还包括锅炉给水泵、除氧器和锅炉给水装置，所述省煤器冷却排管的入口端依次与锅炉给水泵、除氧器和锅炉给水装置相连，所述省煤器冷却排管的出口端与所述汽包相连。

3.根据权利要求1所述的一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统，其特征在于，在所述省煤器的出口还设置有换热器；

所述烟气通道一包括依次相连的除尘罩和第一管路；所述除尘器包括相连的除尘布袋和风机，所述除尘布袋为折叠圆形过滤布袋。

4.根据权利要求1所述的一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统，其特征在于，所述导流装置，包括直段形的导流主体和内置滑套，在所述导流主体的上端侧壁上设置有入口，在所述导流主体的下端设置有出口；所述内置滑套设置在所述入口处。

5.根据权利要求4所述的一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统，其特征在于，所述导流主体与水平面的夹角为45°-90°。

6.根据权利要求1所述的一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统，其特征在于，所述间歇性高温烟气蓄热装置，包括蓄热主体、烟气入口和烟气出口，所述蓄热主体通过烟气入口与燃烧沉降室的高温烟气出口相连通，所述蓄热主体包括壳体、在所述壳体内部由下而上依次设置有支撑架、支撑篦子板、蓄热体和顶部吹灰装置；所述蓄热体包括多条供烟气导流的通道。

7.根据权利要求6所述的一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统，其特征在于，所述蓄热体为耐材蓄热体或金属蓄热体；所述通道的直径范围为30-150mm。

8.根据权利要求6所述的一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统，其特征在于，在所述支撑架中设置有冷却通道，所述冷却通道与所述汽包相连。

9.一种如权利要求1-8任意一项所述系统的工作方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)当电炉加料时：

使烟气通道一导通，使所述电炉炉体顶部烟气沿除尘罩进入除尘布袋、风机和烟囱；

使烟气通道二关闭或部分导通；同时，调整风机吸风量与所述烟气通道一和烟气通道二两者的总风量相匹配；

2)当电炉加料完毕开始冶炼时：

使烟气通道一关闭；

使烟气通道二导通，使所述电炉炉体内部的烟气沿烟气通道二进入除尘布袋、风机和烟囱；同时，调整风机吸风量与所述烟气通道二的风量相匹配。

说明书

一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统及其工作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统及其工作方法，属于电炉冶炼能源化利用的技术领域。

背景技术

[0002] 传统电炉烟气采取循环水冷却，不仅余热资源没有回收而且耗费大量的电能，而现有的电炉烟气余热回收已经实施。但是目前电炉烟气余热回收系统的回收效率、安全性、与电炉冶炼工况的匹配性、系统回收蒸汽品质等方面存在诸多问题。这些问题制约了电炉烟气余热技术的普及和发展。

[0003] 电炉烟气余热回收系统的回收效率方面偏低，主要问题是现有电炉余热回收系统不同程度的存在水冷段，没有实现全汽化冷却。

[0004] 安全性方面，现有余热回收系统未考虑烟气蓄热问题所以余热回收系统中对流蒸发器设计按照电炉烟气尖峰温度1000℃进行设计加工制作，这对余热回收系统加工制作要求极高，而烟气频繁波动容易导致焊接点开焊等问题，进而对系统运行安全产生较大影响。而且现有余热回收系统设计水冷和汽化冷却混合，存在辅机设备多，系统布置复杂问题，同时多种介质管道布置困难。

[0005] 余热回收系统回收蒸汽品质方面，目前电炉烟气余热回收系统受电 炉冶炼性质决定了烟气处于周期性波动状态，烟气由高温时段也有低温时段，高温时段余热回收系统产出蒸汽而低温时段不产蒸汽，同时不能实现连续的蒸汽过热。

发明内容

[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统。

[0007] 本发明还提供一种上述系统的工作方法。

[0008] 本发明的技术方案如下：

[0009] 一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统，包括电炉炉体、烟气通道一、烟气通道二、除尘器、烟囱；所述电炉炉体的顶部烟气通过烟气通道一与所述除尘器相连；所述电炉炉体的内部烟气通过电炉炉体第四孔、烟气通道二与所述除尘器相连；所述烟气通道二包括依次相连的导流装置、燃烧沉降室、对流换热蒸发器和省煤器，其特征在于，在所述燃烧沉降室和对流换热蒸发器之间依次连接有间歇性高温烟气蓄热装置和对流换热过热器。此处设计的优点在于，在现有的烟气余热回收系统中增设间歇性高温烟气蓄热装置和对流换热过热器，其中，所述间歇性高温烟气蓄热装置应用于燃烧沉降室的高温烟气出口，当电炉因为加料时出现烟气流量、温度波动时，利用蓄热体吸放热反应实现烟气温度的平稳输出：当正常冶炼时，电炉产出烟气温度较高，通过所述间歇性高温烟气蓄热装置后，其部分热量被所述蓄热体吸收；当电炉加料时，其产出烟气温度较低，通过间歇性高温烟气蓄热装置后，低温烟气重新吸收蓄热体内的热量，进而完成稳定蓄热功能，确保后续加热产生高品质过热蒸汽。

[0010] 根据本发明优选的，在所述电炉炉体、导流装置、燃烧沉降室、对流换热过热器、对流换热蒸发器和省煤器的外部分别对应设置有电炉炉体冷却排管、导流装置冷却排管、燃烧沉降室冷却排管、对流换热过热器冷却排管、对流换热蒸发器冷却排管和省煤器冷却排管；所述烟气通道二还包括汽包，所述汽包通过循环管路分别与电炉炉体冷却排管、导流装置冷却排管和燃烧沉降室冷却排管相连；所述汽包还通过循环管路与所述对流换热蒸发器冷却排管相连；所述对流换热过热器冷却排管的入口端与所述汽包相连。

[0011] 根据本发明优选的，汽包与电炉炉体冷却排管、导流装置冷却排管和燃烧沉降室冷却排管相连的循环管路上设置有强制循环泵。此处设计的优点在于，本发明通过引入强制循环泵对汽包内的饱和水进行对流循环，增加余热吸收，提高蒸汽产量及提高系统安全性。

[0012] 根据本发明优选的，所述烟气通道二还包括锅炉给水泵、除氧器和锅炉给水装置，所述省煤器冷却排管的入口端依次与锅炉给水泵、除氧器和锅炉给水装置相连，所述省煤器冷却排管的出口端与所述汽包相连。

[0013] 根据本发明优选的，在所述省煤气的出口还设置有换热器。此处设计的优点在于，进一步通过外接余热吸收设备降低烟气的温度，从而保证到达除尘器的烟气不至于温度过高出现烧袋现象，同时还减小烟气导流速度，降低风机装机功率，同时外接余热吸收设备进一步回收烟气余热。

[0014] 根据本发明优选的，所述烟气通道一包括依次相连的除尘罩和第一管路；所述除尘器包括相连的除尘布袋和风机，所述除尘布袋为折叠圆形过滤布袋。

[0015] 根据本发明优选的，所述导流装置，包括直段形的导流主体和内置滑套，在所述导流主体的上端侧壁上设置有入口，在所述导流主体的下端设置有出口；所述内置滑套设置在所述入口处。本发明将导流烟气用的导流主体设计为直段形，通过设计内置滑套，将原本烟道的水平直段省略简化，使烟尘没有沉积空间，杜绝了烟气对导流装置的沉积，降低设备维护清理和检修频率。在应用时所述导流主体通过内置滑套与电炉炉体的第四孔相连通，所述导流主体的出口与燃烧沉降室相连通。

[0016] 根据本发明优选的，所述导流主体与水平面的夹角为45°-90°。此处设计的优点在于：使导流主体与燃烧沉降室具有一定夹角，便于烟尘在重力的作用下自然滑入所述燃烧沉降室内，同时还缓冲了烟气对所述导流装置的侧壁冲击，导流更加顺畅。

[0017] 根据本发明优选的，所述间歇性高温烟气蓄热装置，包括蓄热主体、烟气入口和烟气出口，所述蓄热主体通过烟气入口与燃烧沉降室的高温烟气出口相连通，所述蓄热主体包括壳体、在所述壳体内部由下而上依次设置有支撑架、支撑篦子板、蓄热体和顶部吹灰装置；所述蓄热体包括多条供烟气导流的通道。本发明应用于燃烧沉降室的高温烟气出口，当电炉因为加料时出现烟气流量、温度波动时，本发明能够利用蓄热体吸放热反应实现烟气温度的平稳输出：当正常冶炼时，电炉产出烟气温度较高，通过本发明后，其部分热量被所述蓄热体吸收，当电炉加料时，其产出烟气温度较低，通过发明后，低温烟气重新吸收蓄热体内的热量，进而完成稳定蓄热功能，确保后续加热产生高品质蒸汽。

[0018] 根据本发明优选的，所述蓄热体为耐材蓄热体或金属蓄热体。

[0019] 根据本发明优选的，所述通道的直径范围为30-150mm。此处设计的优点在于，采用大孔径的通道，防止蓄热体烟气通道被灰尘堵塞。

[0020] 根据本发明优选的，在所述支撑架中设置有冷却通道，所述冷却通道与所述汽包相连。

[0021] 一种上述系统的工作方法，包括步骤如下：

[0022] 1)当电炉加料时：

[0023] 使烟气通道一导通，使所述电炉炉体顶部烟气沿除尘罩进入除尘布袋、风机和烟囱；

[0024] 使烟气通道二关闭或部分导通；同时，调整风机吸风量与所述烟气通道一和烟气通道二两者的总风量相匹配；

[0025] 2)当电炉加料完毕开始冶炼时：

[0026] 使烟气通道一关闭；

[0027] 使烟气通道二导通，使所述电炉炉体内部的烟气沿烟气通道二进入除尘布袋、风机和烟囱；同时，调整风机吸风量与所述烟气通道二的风量相匹配。

[0028] 此处设计的优点在于，本发明根据电炉炉体的工作进程调控烟气通道一、烟气通道一分别导通或部分导通，使所述风机无需配置达到烟气通道一和烟气通道二两者总和，因此大大降低风机的装机容量，减小投资；降低运行成本；也降低了除尘器的虑风速率，提高除尘效率、减少烟气对整个系统的冲击。

[0029] 本发明的优势在于：

[0030] 1、在现有的烟气余热回收系统中增设间歇性高温烟气蓄热装置和对 流换热过热器，其中，所述间歇性高温烟气蓄热装置应用于燃烧沉降室的高温烟气出口，当电炉因为加料时出现烟气流量、温度波动时，利用蓄热体吸放热反应实现烟气温度的平稳输出：当正常冶炼时，电炉产出烟气温度较高，通过所述间歇性高温烟气蓄热装置后，其部分热量被所述蓄热体吸收，当电炉加料时，其产出烟气温度较低，通过间歇性高温烟气蓄热装置后，低温烟气重新吸收蓄热体内的热量，进而完成稳定蓄热功能，确保后续加热产生高品质蒸汽。本发明通过间歇性高温烟气蓄热装置将电炉生产时波动的高温烟气转变为500℃—600℃之间基本稳定的中温烟气，这样，在余热回收系统中中压汽包产出饱和蒸汽量波动较小，饱和蒸汽可利用对流换热过热器实现连续过热。蒸汽过热致300℃--350℃后提高了蒸汽品质，可以利用此蒸汽用于发电等对蒸汽品质要去较高的领域。此外蒸汽产出基本稳定后余热回收系统不再设置蒸汽蓄热器，节省了系统投资与占地面积。

[0031] 2、本发明通过引入强制循环泵对汽包内的饱和水进行对流循环，增加余热吸收，提高蒸汽量。

[0032] 3、本发明进一步通过外接余热吸收设备降低烟气的温度，从而保证到达除尘器的烟气不至于温度过高出现烧袋现象，同时还减小烟气导流速度，降低风机装机功率，增加烟气余热回收能力。

[0033] 4、本发明将导流烟气用的导流主体设计为直段形，通过设计内置滑套，将原本烟道的水平直段省略简化，使烟尘没有沉积空间，杜绝了烟气对导流装置的沉积，降低设备维护清理和检修频率。在应用 时所述导流主体通过内置滑套与电炉炉体的第四孔相连通，所述导流主体的出口与燃烧沉降室相连通。

[0034] 5、本发明应用于燃烧沉降室的高温烟气出口，当电炉因为加料时出现烟气流量、温度波动时，本发明能够利用蓄热体吸放热反应实现烟气温度的平稳输出：当正常冶炼时，电炉产出烟气温度较高，通过本发明后，其部分热量被所述蓄热体吸收，当电炉加料时，其产出烟气温度较低，通过发明后，低温烟气重新吸收蓄热体内的热量，进而完成稳定蓄热功能，确保后续加热产生高品质蒸汽。

[0035] 6、本发明根据电炉炉体的工作进程调控烟气通道一、烟气通道一分别导通或部分导通，使所述风机无需配置达到烟气通道一和烟气通道二两者总和，因此大大降低风机的装机容量，减小投资；降低运行成本；也降低了除尘器的虑风速率，提高了除尘效率，减少烟气对整个系统的冲击。

附图说明

[0036] 图1是本发明所述系统的整体结构示意图；

[0037] 图2是本发明所述导流装置的结构示意图；

[0038] 图3是本发明所述间歇性高温烟气蓄热装置的结构示意图；

[0039] 在图1-3中，1、电炉炉体；2、烟气通道一；3、烟气通道二；

[0040] 4、除尘器；4-1、除尘布袋；4-2、风机；

[0041] 5、烟囱；6、电炉冶炼状态监测装置；7、风量调节PLC；8、控制阀一；9、控制阀二；10、除尘罩；11、第一管路；

[0042] 12、导流装置；12-1导流主体；12-2、内置滑套；12-3在所述导 流主体的上端侧壁上设置有入口；12-4、在所述导流主体的下端设置有出口；

[0043] 13、燃烧沉降室；

[0044] 14、间歇性高温烟气蓄热装置；14-1、蓄热主体；14-2、烟气入口；14-3、烟气出口；14-4、燃烧沉降室的高温烟气出口；14-5、壳体；14-6、通道；14-7、支撑架；14-8支撑篦子板；
14-9、蓄热体；14-10、顶部吹灰装置；14-11、冷却通道；

[0045] 15、汽包；16、电炉炉体的第四孔；17、对流换热过热器；18、对流换热蒸发器；19、省煤器；20、强制循环泵；21、锅炉给水泵；22、除氧器；23、锅炉给水装置。

具体实施方式

[0046] 下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。

[0047] 如图1-3所示。

[0048] 实施例1、

[0049] 一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统，包括电炉炉体1、烟气通道一2、烟气通道二3、除尘器4、烟囱5；所述电炉炉体1的顶部烟气通过烟气通道一2与所述除尘器4相连；所述电炉炉体1的内部烟气通过电炉炉体第四孔16、烟气通道二3与所述除尘器4相连；所述烟气通道二3包括依次相连的导流装置12、燃烧沉降室13、对流换热蒸发器18和省煤器
19，在所述燃烧沉降室13和对流换热蒸发器18之间依次连接有间歇性高温烟气蓄热装置14和对流换热过热器17。

[0050] 实施例2、

[0051] 如实施例1所述的一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统，其区别在于，在所述电炉炉体1、导流装置12、燃烧沉降室13、对流换热过热器17、对流换热蒸发器18和省煤器19的外部分别对应设置有电炉炉体冷却排管、导流装置冷却排管、燃烧沉降室冷却排管、对流换热过热器冷却排管、对流换热蒸发器冷却排管和省煤器冷却排管；所述烟气通道二3还包括汽包15，所述汽包15通过循环管路分别与电炉炉体冷却排管、导流装置冷却排管和燃烧沉降室冷却排管相连；所述汽包15还通过循环管路与所述对流换热蒸发器冷却排管相连；所述对流换热过热器冷却排管的入口端与所述汽包15相连。

[0052] 实施例3、

[0053] 如实施例2所述的一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统，其区别在于，汽包15与电炉炉体冷却排管、导流装置冷却排管和燃烧沉降室冷却排管相连的循环管路上设置有强制循环泵20。

[0054] 所述烟气通道二3还包括锅炉给水泵21、除氧器22和锅炉给水装置23，所述省煤器冷却排管的入口端依次与锅炉给水泵21、除氧器22和锅炉给水装置23相连，所述省煤器冷却排管的出口端与所述汽包15相连。

[0055] 实施例4、

[0056] 如实施例1所述的一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统，其区别在于，在所述省煤气19的出口还设置有换热器。

[0057] 实施例5、

[0058] 如实施例1所述的一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统，其区别在于，所述烟气通道一2包括依次相连的除尘罩10和第一管路11；所 述除尘器4包括相连的除尘布袋4-1和风机4-2，所述除尘布袋4-1为折叠圆形过滤布袋。

[0059] 实施例6、

[0060] 如实施例1所述的一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统，其区别在于，所述导流装置12，包括直段形的导流主体12-1和内置滑套12-2，在所述导流主体12-1的上端侧壁上设置有入口12-3，在所述导流主体的下端设置有出口12-4；所述内置滑套12-2设置在所述入口12-3处。所述导流主体12-1与水平面的夹角为45°-90°。

[0061] 实施例7、

[0062] 如实施例1所述的一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统，其区别在于，所述间歇性高温烟气蓄热装置14，包括蓄热主体14-1、烟气入口14-2和烟气出口14-3，所述蓄热主体14-1通过烟气入口14-2与燃烧沉降室的高温烟气出口14-4相连通，所述蓄热主体14-1包括壳体14-5、在所述壳体14-5内部由下而上依次设置有支撑架14-7、支撑篦子板14-8、蓄热体14-9和顶部吹灰装置14-10；所述蓄热体14-9包括多条供烟气导流的通道14-6。所述蓄热体14-9为耐材蓄热体。所述通道14-6的直径范围为30-150mm。

[0063] 实施例8、

[0064] 如实施例7所述的一种电炉烟气余热全汽化、蓄热式回收系统，其区别在于，所述蓄热体14-9为金属蓄热体。在所述支撑架14-7中设置有冷却通道14-11，所述冷却通道14-11与所述汽包15相连。

[0065] 实施例9、

[0066] 一种如实施例1-8所述系统的工作方法，包括步骤如下：

[0067] 1)当电炉加料时：

[0068] 使烟气通道一2导通，使所述电炉炉体顶部烟气沿除尘罩10进入除尘布袋4-1、风机4-2和烟囱5；

[0069] 使烟气通道二3关闭或部分导通；同时，调整风机4-2吸风量与所述烟气通道一2和烟气通道二3两者的总风量相匹配；

[0070] 2)当电炉加料完毕开始冶炼时：

[0071] 使烟气通道一2关闭；

[0072] 使烟气通道二3导通，使所述电炉炉体1内部的烟气沿烟气通道二3进入除尘布袋4-1、风机4-2和烟囱5；同时，调整风机4-2吸风量与所述烟气通道二3的风量相匹配。

[0073] 实施例10、

[0074] 如实施例9所述系统的工作方法，其区别在于，所述系统还包括电炉冶炼状态监测装置6和风量调节PLC 7；电炉炉体的顶部烟气通过烟气通道一2与所述除尘器4相连，在所述烟气通道一2上设置有控制阀一8；

[0075] 电炉炉体1的内部烟气通过电炉炉体第四孔16、烟气通道二3与所述除尘器4相连，在所述烟气通道二上设置有控制阀二9；

[0076] 所述控制阀一8、控制阀二9、电炉冶炼状态监测装置6、风机4-2分别与风量调节PLC 7相连。

[0077] 通过上述装置，所述风量调节PLC 7根据电炉冶炼状态监测装置6的数据判断所述电炉炉体的工作状态，进而控制控制阀一8、控制阀二9和风机4-2，以实现实施例9所述的步骤。