[0001] 本发明涉及锅炉技术领域，尤其涉及一种高温烟气余热锅炉。

[0002] 在回转窑冶炼过程中，窑尾通常会产生大量的高温烟气，并且烟气中还会含有大量的粘结性灰尘、升华的金属氧化物、升华的硫元素等多种成分，若是能够回收利用这些尾部烟气，则能够降低能源损失。然而传统的余热锅炉几乎都是只考虑到高温烟气热量的回收利用，对于烟气中所含的成分则是只考虑到其沉降后的清理问题，使得这些沉降物几乎都被收集在同一落灰斗中，无法很好地进行二次利用。

[0003] 本发明的目的是提供一种能够实现对烟气中的多种成分进行分别析出和回收的高温烟气余热锅炉。

[0004] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高温烟气余热锅炉，包括汽包、蒸发器和烟气通道，所述蒸发器安装在烟气通道中并通过管路和汽包相连，所述烟气通道沿水平方向延伸并被划分成多个区段，每个区段中均设置有蒸发器且蒸发器的下方设置有落灰装置，藉由各区段的蒸发器依次吸收流经烟气通道的烟气热量，以使得途经各区段的烟气温度分别降至不同的温度区间，从而让烟气中的不同成分于烟气通道的不同区段从气态转为固态发生沉降，并落至相应的落灰装置中。

[0005] 进一步地，所述烟气通道沿水平方向呈直线延伸。

[0006] 进一步地，所述烟气通道在其沿水平方向呈直线延伸的过程中至少进行一次转弯。

[0007] 进一步地，每个蒸发器包括多组蒸发管且各组蒸发管间隔设置，每组蒸发管包括多根竖管，各竖管间隔设置且首尾相连。

[0008] 进一步地，每个蒸发器还包括一箱体且其内所有蒸发管均竖直安装在该箱体的顶壁上，所有蒸发器通过拼装的方式固定在一起。

[0009] 进一步地，所述蒸发管连接有强制循环泵。

[0010] 进一步地，所述烟气通道各区段的蒸发器上均设置有清灰门。

[0011] 进一步地，所述清灰门的数量为多个并分设在蒸发器的上方和侧方。

[0012] 进一步地，所述汽包与该高温烟气余热锅炉的锅炉本体错开设置。

[0013] 本发明通过将烟气通道划分成不同的区段，并利用各区段所配置的蒸发器依次吸收烟气热量，可在保证对烟气热量回收的前提下，使途径各区段的烟气温度发生不同程度的降温，让各区段中的烟气分处于不同的温度区间，进而让烟气中的多种成分在相应的区段（对应的温度区间）中由气态转为固态，并沉降至各区段所配置的落灰装置中，实现分类回收，便于烟气所含成分的再次利用，避免资源浪费。附图说明

[0014] 图1为实施例中高温烟气余热锅炉的俯视图；图2为图1中A‑A方向的剖视图；
图3为实施例中高温烟气余热锅炉的侧面剖视图。

[0015] 图中：1——汽包                          2——蒸发器
2a——蒸发管                       3——锅炉本体
3a——烟气通道                    3a1——烟气入口
3a2——烟气出口                    4——落灰装置
5——箱体                        6——强制循环泵
7——清灰门                        8——主支撑架
9——副支撑架                      10——隔板
11——节能器。

[0016] 为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

[0017] 如图1‑3所示，本实施例提供一种高温烟气余热锅炉，其主要包括汽包1、蒸发器2、锅炉本体3、烟气通道3a、落灰装置4（例如落灰斗）、主支撑架8、副支撑架9等部件。锅炉本体3通过主支撑架8进行支撑，汽包1通过副支撑架9安装在锅炉本体3后侧上方，汽包1与锅炉本体3错开设置。锅炉本体3侧壁设有炉墙保温层，锅炉本体3外侧设置有扶梯且在相应的检修位置设有检修平台。

[0018] 其中，烟气通道3a设置在锅炉本体3中，该烟气通道3a可以呈沿水平方向延伸，例如，沿水平方向呈直线延伸，或者是，在其沿水平方向呈直线延伸的过程中至少进行一次转弯。下面以烟气通道3a沿水平方向呈直线延伸并在其延伸过程中进行一次转弯举例说明。具体而言，本实施例中烟气通道3a呈水平设置在锅炉本体3中，烟气通道3a中间设置隔板10（例如耐热金属钢板）导流烟气，隔板10一端连接锅炉本体3一侧且锅炉本体3在该侧设置烟气入口3a1，隔板10另一端向锅炉本体3另一侧延伸并预留空隙（该处形成U形弯道），从而在锅炉本体3中形成U形的烟气通道3a。其中，烟气入口3a1和烟气出口3a2设置在锅炉本体3的同一侧（设U形弯道的另一侧）并分设在隔板10两侧，烟气在锅炉本体3中同侧进出，烟气出口3a2可外接引风机。不同于传统的余热锅炉，本实施例考虑到烟气所含成分的凝华温度不同，将烟气通道3a沿着烟气的流动路线划分成多个区段，在各个区段中设置相应的蒸发器
2，蒸发器2通过管路和汽包1相连，烟气途径这些区段时，被各区段中的蒸发器2依次吸收热量，使得烟气在各区段中发生不同程度的降温，各区段便对应于不同的温度区间，烟气中凝华温度不同的成分（不同成分的凝华温度不同）便能在相应的区段由气态转为固态而发生沉降，实现逐级析出。本实施例还为烟气通道3a的各区段分别配置落灰斗，在每个蒸发器2的下方设置落灰斗，使得在各区段沉降的不同物质能够落至相应的落灰斗中而实现分别收集，以便于对这些沉降物进行再次利用（提炼），避免资源浪费。

[0019] 本实施例的高温烟气余热锅炉可以将烟气中的成分按类（例如不同的金属氧化物）收集至相应的落灰斗中，实现分类收集，从而方便再次提炼，并减少大气污染物排放，而且还能产生大量蒸汽，提供给用户成产或发电。

[0020] 本实施例中蒸发器2采用厚壁蛇形管式管箱结构，具体而言，每个蒸发器2包括多组蒸发管2a，各组蒸发管2a间隔且竖直设置，每组蒸发管2a包括多根竖管，各竖管间隔设置且首尾相连而呈蛇形，每个蒸发器2还包括一个箱体5且其内所有蒸发管2a均竖直安装在该箱体5的顶壁上，所有蒸发器2通过拼装的方式固定在烟气通道3a中。其中，蒸发管2a形成的受热面可垂直于水平面，使得烟气能够更好地冲刷该受热面。本实施例通过将这些蒸发器2设置成多个可拆卸的独立模块，相较于以往的一体化结构，模块化的装配更加简便，运输也会更方便。本实施例中蒸发器2的蒸发管2a全部悬吊于箱体5（管箱）顶部，箱体5（管箱）支撑于主支撑架8上，蒸发管2a的下方不布置任何集箱，锅炉水循环采用循环泵的强制循环系统，例如，蒸发器2的蒸发管2a连接强制循环泵6，利用强制循环泵6驱使蒸发管2a内的水循环流动，以保证锅炉运行稳定。另外，为了节省成本，可以在烟气通道3a的尾部设置节能器11来替换蒸发器2，其中，节能器11的结构和蒸发器2的结构相同，二者仅蒸发管2a的材质不同，相比较而言，蒸发器2靠近烟气流动的前端，烟气温度较高，因此，其蒸发管2a的材料选型要求较高，相应的成本会较高，而烟气流动的尾端，烟气温度降低，其蒸发管2a的选型要求无需太高，故可以将烟气流动尾端的蒸发器2替换成成本较低的节能器11，例如，可以在烟气通道3a尾部（靠近烟气出口3a2）设置两个节能器11。值得一提的是，上述蒸发器2通过采用蛇形蒸发管2a，可以减少循环水的使用量，通过采用模块化的管箱结构，可以方便装配。

[0021] 本实施例的高温烟气余热锅炉可适用于冶炼回转窑的尾气处理，例如，该锅炉可作为金属三氧化砷或金属氧化锌回转窑炉高温烟气节能回收设备，将其安装于窑尾烟气出口至收尘器间的管道上。其中，该锅炉可设计入口烟气温度700℃，烟气流经蒸发器2、节能器11后，烟气温度需降至205℃左右，以达到冶炼工艺要求温度，然后再进入除尘器并经引风机排入大气。在实际使用时，回转冶炼炉尾的高温烟气（700℃左右）进入余热炉后依次冲刷蒸发受热面（蒸发器2的蒸发管2a）与节能器11受热面（节能器11的蒸发管2a），烟气在炉内U型转弯，烟气中较大颗粒金属氧化物能在烟气低速流动时尘静到落灰斗内，便于回收利用烟气中的金属物质。

[0022] 下面对烟气通道3a的工作过程进行简要说明。以U型弯道为界，烟气通道3a的前半段可视为第一回程，后半段可视为第二回程。在实际应用时，高温烟气首先进入到第一回程，由于第一回程横截面较大，并且布置有间距较宽的蒸发受热面蛇形管（蒸发管2a），受热面管子（蒸发管2a）与水平面垂直，高温烟气横向穿过管外，烟气迅速降温后，烟气中的金属氧化物从气态凝华为固态，烟气工况流速突降，烟气析出的较大颗粒灰尘在烟气慢速流动中下沉，并在大倾角边墙的引导下，尘降到落灰斗内，便于回收利用。进一步来说，烟气经过第一回程后，经过U形转弯，烟气中的尘（例如金属氧化物等颗粒物）与墙壁摩擦减速，尘降到设在U形拐弯处的落灰斗内；烟气继续流入第二回程，在烟气通道3a中依次经过多级蒸发受热面及两级节能受热面，继续降温尘降到落灰斗内。在第一回程和第二回程中，烟气通道3a均被划分成多个区段，各个区段所对应的温度区间可以根据烟气含有的成分（主要指所含成分的凝华温度）进行设计，例如，通过调整蒸发管2a的受热面积来改变各区段蒸发器2的吸热能力，使得一定温度的烟气途径相应区段时能够降温至预设的温度区间内。

[0023] 通常而言，普通的烟气水冷方式（例如以水冷烟道的方式冷却烟气），冷却水温升一般只有3～5℃，这样不仅没有回收到烟气中的大量高温显热，而且需要大量水循环（通常而言，每循环一次大约有10%的冷却水通过冷却塔损耗，故需要不断补充循环水），还消耗了大量电能。虽然传统余热锅炉可以替代上述方式，但是这类锅炉通常采用锅壳式余热锅炉，因其设计紧凑，受热面较密、设计布局不合理、清灰不方便等原因，锅炉使用一段时间后余热锅炉就会被堵塞（通常每个月都要停炉清理几次，费时、费工又费力），同时烟气中的金属氧化物回收困难，造成大气污染物排放中颗粒物浓度超标，甚至烧毁尾部环保设备。不同于传统锅炉，本实施例的锅炉通过将烟气通道3a划分成不同的区段，利用各区段分别配置的蒸发器2依次吸收烟气热量，可实现对烟气热量的回收利用，而且烟气热量被依次吸收后还能使途径各区段的烟气温度发生不同程度的降温，使得各区段中的烟气分处于不同的温度区间，进而让烟气中的多种成分（例如金属氧化物）能够在相应的区段（对应的温度区间）中由气态转为固态并沉降，接着再利用各区段分别配置的落灰斗进行收集便可实现对不同沉降物的分类回收，从而有利于烟气沉降物的再次利用，避免资源浪费。不仅如此，本实施例还将主支撑架8与副支撑架9错开设计（主要是为了将汽包1与锅炉本体3错开），管箱组装设计，因此，在对锅炉管道（例如蒸发管2a）进行维护保养的时候，拆开管路法兰，受热面管（蒸发管2a）便可以从炉顶吊装出来，从而方便锅炉维护及更换管道。而且，每个管箱（蒸发器2）均设有上、中、下三层便携式人工清灰门7及自动燃气激波吹灰器，可以便于清理维护，这些清灰门7也可分布在蒸发器2的上方和侧方。还有，每个管箱（蒸发器2）底部设有落灰装置4（落灰斗）以便回收金属氧化物。此外，本实施例的高温烟气余热锅炉采用冶炼尾气为热源，余热利用能有效降低企业能源成本，有效降低大气污染物排放，改善生态环境。由此来看，通过上述设计，有效提高了余热锅炉的年利用率与使用寿命，同时节能环保。

[0024] 另外，由于烟气通道3a的U形拐弯处容易粘附烟气中的一些物质，因此，该处也可以设置检修舱门，打开舱门便可进行清理。

[0025] 综合来看，本发明不仅可以实现对烟气热量的回收利用，而且还可以实现对烟气中多种成分的分别析出和回收，便于再次提炼，避免资源浪费。

[0026] 以上所述，仅为本发明的较佳实施而已，并非本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已为较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明产品形态和样式，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许改动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，均属于本发明技术方案的专利范畴内。