CN204005899U - 罐式煅烧炉的余热锅炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种罐式煅烧炉的余热锅炉，包括烟道，烟道为水平隧道式结构，烟道的两端分别设置有烟气进口、烟气出口，且底端通过漏斗形排灰口连接有卸灰装置；烟道内按照烟气流向依次设置有蒸汽过热器、第一蒸发管组、第二蒸发管组及软水加热器，烟道的上方设置有汽包；软水加热器的一端通过给水管与软水管网相连，另一端通过热水管与汽包相连，第一蒸发管组、第二蒸发管组均设置有下降管和引出管，下降管、引出管分别与汽包相连，蒸汽过热器的一端的饱和蒸汽管与汽包相连，另一端通过过热蒸汽管与蒸汽管网相连。因此，本实用新型具有以下的优点：系统额定压力适应性广、蒸汽过热器安全、传热面强化传热、烟气流速均匀、排灰自动及时及炉墙密封性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种余热锅炉系统设备，属于供热系统设备技术领域。
背景技术
目前，罐式煅烧炉的余热锅炉系统（碳素行业罐式煅烧炉余热回收系统）一般由蒸汽过热器、锅炉本体及软水加热器等部件组成，锅炉本体部分通常为双锅筒纵置式或横置立式三回程式，蒸汽过热器及软水加热器传热面采用错排方式。在实际运行中经常存在以下几方面不足：
1. 余热锅炉系统额定压力限制在次高压（5.3MPa）以下，不能运行到次高压（5.3MPa）以上。
2. 蒸汽过热器迎风面管排直接受烟气冲刷，迎风面传热管磨损严重，更换频繁，影响余热回收系统稳定高效运行；
3. 余热锅炉各传热段通常采用光管式传热面，设备金属耗量大，传热效果低，投资成本高；
4. 余热锅炉各传热段烟气流速不均匀，烟气高温段流速高，受热面易磨损，烟气低温段流速低，受热面易积灰；
5. 余热锅炉传热面积灰严重，排灰不及时，致使部分受热面埋在灰中，传热效果降低，排烟温度升高，影响系统余热回收利用率；
余热锅炉炉墙密封性差易漏风（烟），同时烟气侧沿程阻力降大，引风机选型功率大，额外增加二次能源消耗。
实用新型内容
本实用新型针对上述问题的不足，提出一种系统额定压力适应性广、蒸汽过热器安全、传热面强化传热、烟气流速均匀、排灰自动及时及炉墙密封性好的罐式煅烧炉的余热锅炉。
本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案是：
一种罐式煅烧炉的余热锅炉，包括炉墙内形成的烟道，所述烟道为水平隧道式结构，烟道的一端设置有烟气进口，另一端设置有烟气出口，且底端设置有卸灰装置，卸灰装置通过漏斗形排灰口与烟道连接；烟道内按照烟气流向依次设置有蒸汽过热器、第一蒸发管组、第二蒸发管组以及软水加热器，而烟道的上方设置有汽包，该汽包垂直于烟气流向设置；软水加热器的一端通过给水管与软水管网相连，另一端通过热水管与汽包相连，第一蒸发管组、第二蒸发管组均设置有下降管和引出管，下降管、引出管分别与汽包相连，蒸汽过热器的一端的饱和蒸汽管与汽包相连，另一端通过过热蒸汽管与蒸汽管网相连。
作为本实用新型的进一步改进，所述蒸汽过热器的传热管为蛇形管排，该蛇形管排垂直悬吊于烟道中；所述蛇形管排的迎风面配装有防磨罩，所述防磨罩呈半圆形设置，且防磨罩为耐磨金属材质。
作为本实用新型的进一步改进，所述蒸汽过热器的传热管的管径为32 mm～42mm，同时所述蒸汽过热器中的蒸汽质量流速在250kg/(m2·s)～1100kg/(m2·s)。
作为本实用新型的进一步改进，所述第一蒸发管组及第二蒸发管组均包括传热管束，传热管束的下端配装下集箱，而传热管束的上端依次通过上集箱、灯笼管垂直悬吊于烟道中；所述传热管束的传热面为鳍片管，该鳍片管包括鳍片基管以及焊接在鳍片基管外围的鳍片，所述鳍片平行于烟气流向设置。
作为本实用新型的进一步改进，所述第一蒸发管组及第二蒸发管组的传热管束的管径均为38mm～51mm。
作为本实用新型的进一步改进，所述软水加热器的传热管为蛇形管束，该蛇形管束垂直悬吊于烟道中；所述蛇形管束的传热面为膜片管，膜片管包括膜片基管以及焊接在相邻两膜片基管之间的扁钢。
作为本实用新型的进一步改进，所述软水加热器的传热管的管径为25 mm～51mm，同时所述软水加热器中的水流速在0.3m/s～2m/s。
作为本实用新型的进一步改进，所述蒸汽过热器的烟气传热流速为10～14m/s，第一蒸发管组及第二蒸发管组的烟气传热流速为8～10m/s，软水加热器的烟气传热流速为7～10m/s；所述烟道根据蒸汽过热器、第一蒸发管组、第二蒸发管组、软水加热器的烟气传热流速设置对应的烟气流通截面积。
作为本实用新型的进一步改进，所述卸灰装置包括卸灰控制器、用于检测漏斗形排灰口中料位的料位信号装置、排灰阀、控制排灰阀启闭的电动机，所述卸灰控制器根据料位信号装置所反馈的漏斗形排灰口中的料位信息，通过控制电动机的通断，实现排灰阀的启闭控制。
作为本实用新型的进一步改进，所述炉墙包括耐火砖墙，该耐火砖墙的外侧浇注蛭石混凝土保温层，而蛭石混凝土保温层的外侧则通过外护钢板与型钢钢架焊接；所述耐火砖墙上等间距地布置拉砖，所述拉砖采用耐热混凝土与型钢钢架浇筑成一体，且拉砖与型钢钢架之间通过耐热拉板连接，所述的耐热拉板埋填在耐热混凝土中。
根据以上的技术方案，相对于现有技术，本实用新型具有以下的优点：
1. 余热锅炉采用水平隧道式烟道结构，采用所述烟道结构使烟气均匀、平稳地通过烟道，烟气流动顺畅，没有转弯，不易形成偏流和涡流；采用横向冲刷与纵向冲刷相比，有效提高了烟气的传热系数，有效节省系统设备投资及运维成本。
2. 余热锅炉第一蒸发管组及第二蒸发管组采用垂直悬吊式灯笼管（上下集箱+传热管束）结构；采用所述灯笼管结构，使余热锅炉系统额定压力可运行在次高压（5.3MPa）以上；突破了现有双锅筒纵置式或横置立式三回程式余热锅炉对运行压力的限制，压力适用范围更加宽泛。
3. 余热锅炉蒸汽过热器迎风面管排设置有金属半圆形防磨罩，且防磨罩为优质耐磨金属材质(1Cr25Ni20Si2)，有效阻隔烟气中粉尘性颗粒对蒸汽过热器迎风面排管的直接冲刷，保护蒸汽过热器。蒸汽过热器采用水管式结构，烟气在传热管外流动加热传换热管内蒸汽介质实现换热，为对流式传热。所述蒸汽过热器传热管选用32～42mm不同管径的管子，通过适当的管排及管径设计，控制蒸汽过热器中的蒸汽质量流速在250～1100kg/(m2·s)，避免传热管管壁温度超出设计及最高允许温度，利于蒸汽过热器稳定高效运行。
4. 余热锅炉蒸发管组及软水加热器传热面采用强化传热设计，所述蒸发管组传热面为鳍片管，该鳍片管包括基管以及按照基管中心线（平行于烟气流向）焊接在基管外围的鳍片；所述软水加热器传热面为膜片管，该膜片管包括基管以及焊接在相邻基管之间扁钢；余热锅炉热效率得到有效提高，降低设备体积减轻设备金属耗量，进一步降低投资成本。
5. 余热锅炉中，罐式煅烧炉烟气和软水加热器中汽水介质彼此沿着相反的方向流动，构成一种余热回收热效率高的逆流热交换。软水加热器膜片管的基管选用管径为25～51mm的管子，通过适当的管排及管径设计，控制软水加热器中的水流速在0.3～2m/s，避免氧腐蚀及汽水分层；所述膜片管的基管及扁钢选用优质ND钢(09CrCuSb)，以抵御罐式煅烧炉烟气中含硫成分的结露腐蚀，避免所述膜片管被腐蚀造成非正常停车，为余热锅炉系统正常运行提供有效保证。
6. 余热锅炉各传热段设计不同的烟气流通截面积，各传热段获得最佳烟气传热流速；所述蒸汽过热器最佳烟气传热流速10～14m/s(标况)，第一蒸发管组及第二蒸发管组最佳烟气传热流速8～10m/s(标况)，软水加热器最佳烟气传热流速7～10m/s(标况)。通过上述烟气流速的设置提高了余热锅炉的传热效率，降低了烟气侧沿程阻力降；实现烟气流动力对管壁自清灰的同时，积极改善烟气对传热管的磨损。
7. 余热锅炉的蒸汽过热器、第一蒸发管组、第二蒸发管组以及软水加热器传热面采用32～51mm不同管径的管子制造而成，强化传热，以提高热效率；工艺流程布置更趋紧凑，制造厂组装模块化出厂，降低安装工地工作强度。
8. 余热锅炉水平隧道式烟道底部设置有漏斗形排灰口，内部设置有料位信号装置，底部设置有排灰阀，料位信号装置与排灰阀的电动机建立联锁，通过工控系统，实现无人值守自动及时排灰。
9. 余热锅炉的炉墙采用轻型炉墙外加钢护板全焊接的炉墙全密封结构，提高余热锅炉炉墙的密封性，不漏风（烟），避免因炉墙漏风影响系统热效率。
附图说明
图1是本实用新型的设备结构示意图；
图2a是本实用新型所述蒸汽过热器的结构示意图；图2b是图2a中的A-A剖视图；
图3a是本实用新型所述第一蒸发管组或者第二蒸发管组的结构示意图；图3b是图3a中的B-B剖视图；
图4a是本实用新型所述软水加热器的结构示意图；图4b是图4a中的C-C剖视图；
图5是本实用新型的自清灰结构示意图；
图6是本实用新型的轻型炉墙加外护钢板全焊接密封结构；
图中：1.水平隧道式烟道，2.蒸汽过热器，3.第一蒸发管组，4.第二蒸发管组，5.软水加热器，6.汽包，7.给水管，8.热水管，9.下降管，10.引出管，11. 饱和蒸汽管，12.过热蒸汽管，13.漏斗形排灰口，14.卸灰装置，15.烟气进口，16.烟气出口，17.灯笼管，181.上集箱，182.下集箱，19.传热管束，20.鳍片管，21.基管， 22.鳍片，23.迎风面管排，24.金属半圆形防磨罩，25.膜片管，26.基管，27.扁钢，28.料位信号装置，29.排灰阀，30.炉墙，31.耐火砖墙，32.蛭石混凝土，33.外护钢板，34.拉砖，35.耐热拉板，36.耐热混凝土。
具体实施方式
附图非限制性地公开了本实用新型一个优选实施例的结构示意图，以下将结合附图详细地说明本实用新型的技术方案。
实施例
本实施例的一种罐式煅烧炉的余热锅炉，如图1所示，包括水平隧道式结构的烟道1，烟道1的一端设置有烟气进口15，另一端设置有烟气出口16，且底端设置有卸灰装置14，卸灰装置14通过漏斗形排灰口13与烟道1连接，蒸汽过热器2、第一蒸发管组3、第二蒸发管组4以及软水加热器5沿着烟气流向依次设置在烟道1内，汽包6垂直于烟气流向设置在烟道1顶部；软水加热器5的一端的给水管7与软水管网相连，另一端通过热水管7与汽包6相连，第一蒸发管组3及第二蒸发管组4分别设置有下降管9和引出管10，下降管9和引出管10与汽包6相连，蒸汽过热器2的一端的饱和蒸汽管11与汽包6相连，另一端通过过热蒸汽管12与蒸汽管网相连。
所述余热锅炉采用水平隧道式烟道1结构，烟气横向冲刷传热面，且所述传热面采用顺排方式。
所述蒸汽过热器2及软水加热器5采用垂直悬吊式蛇形管结构，所述第一蒸发管组3及第二蒸发管组4采用垂直悬吊式灯笼管17（上下集箱18+传热管束19）结构。
所述第一蒸发管组3及第二蒸发管组4采用垂直悬吊式灯笼管17（上下集箱18+传热管束19）结构，余热锅炉系统额定压力可运行在次高压（5.3MPa）以上。
所述蒸汽过热器2迎风面管排23设置有金属半圆形防磨罩24。
所述第一蒸发管组3及第二蒸发管组4传热面为鳍片管20，该鳍片管包括基管21以及按照基管21中心线（平行于烟气流向）焊接在基管21外围的鳍片22。
所述软水加热器5传热面为膜片管25，该膜片管25包括基管26以及焊接在相邻基管26之间扁钢27，基管26及扁钢27选用优质ND钢(09CrCuSb)。
所述蒸汽过热器2的传热管23选用管径为32～42mm的管子，同时所述蒸汽过热器2中的蒸汽质量流速在250～1100kg/(m2·s)。
所述第一蒸发管组3及第二蒸发管组4的传热管20选用管径为38～51mm的管子。
所述软水加热器5的传热管25选用管径为25～51mm的管子，同时所述软水加热器5中的水流速在0.3～2m/s。
所述余热锅炉各传热段设计不同的烟气流通截面积，各传热段获得最佳烟气传热流速；所述蒸汽过热器2最佳烟气传热流速10～14m/s(标况)，第一蒸发管组3及第二蒸发管组4最佳烟气传热流速8～10m/s(标况)，软水加热器5最佳烟气传热流速7～10m/s(标况)。
所述余热锅炉不设置下汽包，水平隧道式烟道1底部设置有漏斗形排灰口13，内部砌筑成斜坡状，漏斗形排灰接口13下端装设卸灰装置14。
所述卸灰装置14包括料位信号装置28及排灰阀29，所述料位信号装置28与排灰阀29的电动机建立联锁，实现自动及时排灰。
所述余热锅炉炉墙30采用轻型炉墙加外护钢板全焊接密封结构，所述炉墙在传热管外侧砌筑耐火砖墙31，墙外浇注蛭石混凝土32保温层，保温层外用外护钢板33与型钢钢架焊接，整体密封；所述炉墙上每隔0.6m左右设置拉砖34, 用耐热拉板35加耐热混凝土36与外侧型钢钢架连接。
在图1中，烟气从烟气进口15进入，从左至右依次流经蒸汽过热器2、第一蒸发管组3、第二蒸发管组4以及软水加热器5，最后从烟气出口16排出。汽水流程：软水自给水管7进入软水加热器5，软水经软水加热器5加热后通过热水管8送入汽包6，第一蒸发管组3及第二蒸发管组4所产生的汽水混合物通过引出管10和下降管9与汽包6构成汽水循环回路，汽包6内的饱和蒸汽通过饱和蒸汽管11与蒸汽过热器2相连，饱和蒸汽经蒸汽过热器2加热后产生过热蒸汽，通过过热蒸汽管12送往蒸汽管网。余热锅炉采用水平隧道式结构布置，烟气流经各传热面过程中灰落入漏斗形排灰口13，通过卸灰装置14排出。
上面结合附图所描述的本实用新型优选具体实施例仅用于说明本实用新型的实施方式，而不是作为对前述实用新型目的和所附权利要求内容和范围的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本实用新型技术和权利保护范畴。
Claims (10)
1.一种罐式煅烧炉的余热锅炉，包括炉墙内形成的烟道，其特征在于，所述烟道为水平隧道式结构，烟道的一端设置有烟气进口，另一端设置有烟气出口，且底端设置有卸灰装置，卸灰装置通过漏斗形排灰口与烟道连接；烟道内按照烟气流向依次设置有蒸汽过热器、第一蒸发管组、第二蒸发管组以及软水加热器，而烟道的上方设置有汽包，该汽包垂直于烟气流向设置；软水加热器的一端通过给水管与软水管网相连，另一端通过热水管与汽包相连，第一蒸发管组、第二蒸发管组均设置有下降管和引出管，下降管、引出管分别与汽包相连，蒸汽过热器的一端的饱和蒸汽管与汽包相连，另一端通过过热蒸汽管与蒸汽管网相连。
2.根据权利要求1所述罐式煅烧炉的余热锅炉，其特征在于，所述蒸汽过热器的传热管为蛇形管排，该蛇形管排垂直悬吊于烟道中；所述蛇形管排的迎风面配装有防磨罩，所述防磨罩呈半圆形设置，且防磨罩为耐磨金属材质。
3.根据权利要求1或2所述罐式煅烧炉的余热锅炉，其特征在于，所述蒸汽过热器的传热管的管径为32 mm～42mm，同时所述蒸汽过热器中的蒸汽质量流速在250 kg/(m2·s)～1100kg/(m2·s)。
4.根据权利要求1所述罐式煅烧炉的余热锅炉，其特征在于，所述第一蒸发管组及第二蒸发管组均包括传热管束，传热管束的下端配装下集箱，而传热管束的上端依次通过上集箱、灯笼管垂直悬吊于烟道中；所述传热管束的传热面为鳍片管，该鳍片管包括鳍片基管以及焊接在鳍片基管外围的鳍片，所述鳍片平行于烟气流向设置。
5.根据权利要求1或4所述罐式煅烧炉的余热锅炉，其特征在于，所述第一蒸发管组及第二蒸发管组的传热管束的管径均为38mm～51mm。
6.根据权利要求1所述罐式煅烧炉的余热锅炉，其特征在于，所述软水加热器的传热管为蛇形管束，该蛇形管束垂直悬吊于烟道中；所述蛇形管束的传热面为膜片管，膜片管包括膜片基管以及焊接在相邻两膜片基管之间的扁钢。
7.根据权利要求1或6所述罐式煅烧炉的余热锅炉，其特征在于，所述软水加热器的传热管的管径为25 mm～51mm，同时所述软水加热器中的水流速在0.3 m/s～2m/s。
8.根据权利要求1所述罐式煅烧炉的余热锅炉，其特征在于，所述蒸汽过热器的烟气传热流速为10～14m/s，第一蒸发管组及第二蒸发管组的烟气传热流速为8～10m/s，软水加热器的烟气传热流速为7～10m/s；所述烟道根据蒸汽过热器、第一蒸发管组、第二蒸发管组、软水加热器的烟气传热流速设置对应的烟气流通截面积。
9.根据权利要求1所述罐式煅烧炉的余热锅炉，其特征在于，所述卸灰装置包括卸灰控制器、用于检测漏斗形排灰口中料位的料位信号装置、排灰阀、控制排灰阀启闭的电动机，所述卸灰控制器根据料位信号装置所反馈的漏斗形排灰口中的料位信息，通过控制电动机的通断，实现排灰阀的启闭控制。
10.根据权利要求1所述罐式煅烧炉的余热锅炉，其特征在于，所述炉墙包括耐火砖墙，该耐火砖墙的外侧浇注蛭石混凝土保温层，而蛭石混凝土保温层的外侧则通过外护钢板与型钢钢架焊接；所述耐火砖墙上等间距地布置拉砖，所述拉砖采用耐热混凝土与型钢钢架浇筑成一体，且拉砖与型钢钢架之间通过耐热拉板连接，所述的耐热拉板埋填在耐热混凝土中。
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