权利要求
1.一种卧式直通烟道布置
铜冶炼炉的余热锅炉，包括铜冶炼炉上升烟道(1)、余热锅炉辐射室(2)与余热锅炉对流区(3)，所述铜冶炼炉上升烟道(1)的一端为烟气入口，另一端与所述余热锅炉辐射室(2)相连接，所述余热锅炉辐射室(2)与余热锅炉对流区(3)之间相连通，其特征在于：
所述余热锅炉辐射室(2)和余热锅炉对流区(3)均采用水冷膜式壁结构;
所述余热锅炉辐射室(2)中包括辐射室前部灰斗(208)与辐射室后部灰斗(209)，所述辐射室前部灰斗(208)设置在余热锅炉辐射室(2)的前段，所述辐射室后部灰斗(209)余热锅炉辐射室(2)的后段;
所述余热锅炉对流区(3)中包括对流区灰斗(303)与出口烟道(304)，所述出口烟道(304)位于余热锅炉对流区(3)远离余热锅炉辐射室(2)的一端;
所述余热锅炉辐射室(2)与余热锅炉对流区(3)的下方设置有灰渣输送组件;
所述辐射室前部灰斗(208)的下方设置有落地灰仓(8);
所述落地灰仓(8)上设置有隔灰组件。
2.根据权利要求1所述的一种卧式直通烟道布置铜冶炼炉的余热锅炉，其特征在于，所述灰渣输送组件包括：
辐射室灰斗刮板输灰机(601)，设置在所述辐射室后部灰斗(209)的下方，所述辐射室灰斗刮板输灰机(601)的进灰口与辐射室后部灰斗(209)内部相连通;
对流区灰斗刮板输灰机(602)，设置在所述对流区灰斗(303)的下方，所述对流区灰斗刮板输灰机(602)的进灰口与对流区灰斗(303)内部相连通，所述对流区灰斗刮板输灰机(602)的排灰端与辐射室灰斗刮板输灰机(601)的排灰端相连通。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的一种卧式直通烟道布置铜冶炼炉的余热锅炉，其特征在于，所述隔灰组件包括：
电动葫芦双翻板阀(801)，所述电动葫芦双翻板阀(801)安装在落地灰仓(8)的顶部落灰口处;
灰仓密封门(802)设置在落地灰仓(8)的侧墙上。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的一种卧式直通烟道布置铜冶炼炉的余热锅炉，其特征在于，所述铜冶炼炉上升烟道(1)与余热锅炉辐射室(2)的对接处采用辐射室入口膨胀节(701)进行密封连接，所述余热锅炉辐射室(2)和余热锅炉对流区(3)的对接处采用辐射室出口膨胀节(702)进行密封连接，所述出口烟道(304)的排烟口上设置尾部烟道出口膨胀节(703)。
5.根据权利要求1所述的一种卧式直通烟道布置铜冶炼炉的余热锅炉，其特征在于，所述余热锅炉辐射室(2)上开设有入口(201)，且入口(201)与铜冶炼炉上升烟道(1)相连通，所述余热锅炉辐射室(2)的内部设置有由前墙(202)、顶棚(203)、侧墙(204)、后墙(207)组成的烟道，在所述顶棚(203)中部设置烟气挡板(205)，所述烟气挡板(205)悬挂于所述烟道内，在所述顶棚(203)后部设置辐射室挂屏(206)。
6.根据权利要求5所述的一种卧式直通烟道布置铜冶炼炉的余热锅炉，其特征在于，所述入口(201)呈喇叭口状，所述余热锅炉辐射室(2)内的烟道高度为14～20m。
7.根据权利要求5所述的一种卧式直通烟道布置铜冶炼炉的余热锅炉，其特征在于，所述前墙(202)、顶棚(203)的前部、侧墙(204)的前部与烟气挡板(205)上均设置有膜式壁管，所述膜式壁管的截面呈“Ω”状。
8.根据权利要求1所述的一种卧式直通烟道布置铜冶炼炉的余热锅炉，其特征在于，所述余热锅炉对流区(3)内设置有由膜式壁结构组成的烟气道，在所述烟气道内部沿烟气流向布置有若干凝渣管屏(301)与若干对流管束(302)。
9.根据权利要求1所述的一种卧式直通烟道布置铜冶炼炉的余热锅炉，其特征在于，所述余热锅炉辐射室(2)和余热锅炉对流区(3)的上方设置有钢架(4)，所述余热锅炉辐射室(2)和余热锅炉对流区(3)悬吊在钢架(4)上，所述钢架(4)的顶部大板梁上设置有汽包(5)。
10.根据权利要求9所述的一种卧式直通烟道布置铜冶炼炉的余热锅炉，其特征在于，所述烟气挡板(205)、辐射室挂屏(206)、凝渣管屏(301)与对流管束(302)的热面均为蒸发受热面，与汽包(5)一起通过连接管道和循环泵组成汽水循环回路，并采用强制循环形式进行汽水循环。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及铜冶炼余热回收技术领域，尤其涉及一种卧式直通烟道布置铜冶炼炉的余热锅炉。
背景技术
[0002]余热锅炉是铜冶炼厂与冶炼炉相配套的主体设备，它不但可以回收高温烟气中的余热，降低烟气温度，产生高温高压蒸汽来发电，还可以捕集烟气中的烟尘，保证后续工艺的有利进行。
[0003]铜冶炼炉烟气的特性主要包括以下几个方面：1、高温：烟气温度通常很高，范围从500℃到1300℃，这取决于不同的冶炼阶段，如焙烧、烧结、吹炼和精炼，高温烟气具有余热回收的潜力;2、含尘量大：烟气中含有大量由金属挥发、氧化和冷凝形成的细小颗粒，这些颗粒构成了烟尘，烟尘量占原料量的比例可以从2%到50%，浓度在标准状态下可达100到300克/立方米;3、成分复杂：烟气中含有多种气态污染物，包括二氧化硫、三氧化硫、砷的氧化物、
铅蒸气等;4、波动性：烟气的温度、成分和流量随冶炼过程的不同阶段而变化，尤其是在间歇式生产的炉子中，如转炉，烟气的产生可能时有时无，且浓度不稳定;
[0004]基于以上铜冶炼炉烟气的特性，铜冶炼炉配套的余热锅炉面临以下问题：高温腐蚀，低温腐蚀，积灰结渣以及冲刷磨损等问题，尤其是积灰结渣问题是影响余热锅炉长期连续可靠运行及安全生产的主因，目前铜冶炼工艺中实际运行着多通道式结构余热锅炉和L型通道结构余热锅炉，此类结构余热锅炉在运行过程中，高温烟气中熔融的飞灰在未被水冷膜式壁烟道充分、有效冷却前，由于烟道结构布置限制，导致熔融飞灰与烟道壁面撞击、粘结、凝固，这使得烟道存在严重结渣问题，且随着运行灰渣越积越厚，上升烟道和下降烟道内会结满灰渣，造成烟气通道截面变小，换热减弱被迫停炉检修清理，甚至出现锅炉钢结构负荷严重超载等危及设备安全运行的严重后果，严重影响了企业的经济性和安全性。
[0005]所以，需要设计一种卧式直通烟道布置铜冶炼炉的余热锅炉来解决铜冶炼余热锅炉烟道严重结渣的问题。
发明内容
[0006]本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种卧式直通烟道布置铜冶炼炉的余热锅炉。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
[0008]一种卧式直通烟道布置铜冶炼炉的余热锅炉，包括铜冶炼炉上升烟道、余热锅炉辐射室与余热锅炉对流区，所述铜冶炼炉上升烟道的一端为烟气入口，另一端与所述余热锅炉辐射室相连接，所述余热锅炉辐射室与余热锅炉对流区之间相连通，所述余热锅炉辐射室和余热锅炉对流区均采用水冷膜式壁结构;
[0009]所述余热锅炉辐射室中包括辐射室前部灰斗与辐射室后部灰斗，所述辐射室前部灰斗设置在余热锅炉辐射室的前段，所述辐射室后部灰斗余热锅炉辐射室的后段;
[0010]所述余热锅炉对流区中包括对流区灰斗与出口烟道，所述出口烟道位于余热锅炉对流区远离余热锅炉辐射室的一端;
[0011]所述余热锅炉辐射室与余热锅炉对流区的下方设置有灰渣输送组件;
[0012]所述辐射室前部灰斗的下方设置有落地灰仓;
[0013]所述落地灰仓上设置有隔灰组件。
[0014]作为本发明的一种优选技术方案，所述灰渣输送组件包括：
[0015]辐射室灰斗刮板输灰机，设置在所述辐射室后部灰斗的下方，所述辐射室灰斗刮板输灰机的进灰口与辐射室后部灰斗内部相连通;
[0016]对流区灰斗刮板输灰机，设置在所述对流区灰斗的下方，所述对流区灰斗刮板输灰机的进灰口与对流区灰斗内部相连通，所述对流区灰斗刮板输灰机的排灰端与辐射室灰斗刮板输灰机的排灰端相连通。
[0017]作为本发明的一种优选技术方案，所述隔灰组件包括：
[0018]电动葫芦双翻板阀，所述电动葫芦双翻板阀安装在落地灰仓的顶部落灰口处;
[0019]灰仓密封门设置在落地灰仓的侧墙上。
[0020]作为本发明的一种优选技术方案，所述铜冶炼炉上升烟道与余热锅炉辐射室的对接处采用辐射室入口膨胀节进行密封连接，所述余热锅炉辐射室和余热锅炉对流区的对接处采用辐射室出口膨胀节进行密封连接，所述出口烟道的排烟口上设置尾部烟道出口膨胀节。
[0021]作为本发明的一种优选技术方案，所述余热锅炉辐射室上开设有入口，且入口与铜冶炼炉上升烟道相连通，所述余热锅炉辐射室的内部设置有由前墙、顶棚、侧墙、后墙组成的烟道，在所述顶棚中部设置烟气挡板，所述烟气挡板悬挂于所述烟道内，在所述顶棚后部设置辐射室挂屏。
[0022]作为本发明的一种优选技术方案，所述入口呈喇叭口状，所述余热锅炉辐射室内的烟道高度为14～20m。
[0023]作为本发明的一种优选技术方案，所述前墙、顶棚的前部、侧墙的前部与烟气挡板上均设置有膜式壁管，所述膜式壁管的截面呈“Ω”状。
[0024]作为本发明的一种优选技术方案，所述余热锅炉对流区内设置有由膜式壁结构组成的烟气道，在所述烟气道内部沿烟气流向布置有若干凝渣管屏与若干对流管束。
[0025]作为本发明的一种优选技术方案，所述余热锅炉辐射室和余热锅炉对流区的上方设置有钢架，所述余热锅炉辐射室和余热锅炉对流区悬吊在钢架上，所述钢架的顶部大板梁上设置有汽包。
[0026]作为本发明的一种优选技术方案，所述烟气挡板、辐射室挂屏、凝渣管屏与对流管束的热面均为蒸发受热面，与汽包一起通过连接管道和循环泵组成汽水循环回路，并采用强制循环形式进行汽水循环。
[0027]本发明具有以下有益效果：
[0028]1、通过采用膜式壁结构，余热锅炉辐射室和对流区能够有效地吸收烟气中的热量，并将其传递给管内的水，形成蒸汽，提高了热能回收的效率，凝渣管屏和对流管束可以控制烟气温度，确保烟气在对流区内均匀分布，提高热效率;
[0029]2、通过在辐射室顶棚中部设置烟气挡板，优化了辐射室烟道内的烟气流场分布，提高换热效率，其次辐射室后部设置辐射室挂屏或预留挂屏安装位置，用于增加辐射室换热面积，控制辐射室出口烟气温度;
[0030]3、辐射室前后部及对流区底部设置的灰斗和配套的输灰机能够有效地收集和排除烟气中的飞灰，减少了对后续设备的磨损和腐蚀，延长了设备的使用寿命;
[0031]4、落地灰仓顶部落灰口处设置电动葫芦双翻板阀，用于灰仓内清灰操作时隔离密封用，保证人员的安全，落地灰仓侧墙上设置灰仓密封门用于正常运行时灰仓内烟气及灰渣密封、不泄露，提高了操作的安全性和便利性;
[0032]5、辐射室入口段膜式水冷壁管子采用Ω管，用于减缓灰渣的堆积，并便于灰渣的清理，同时保证烟气的顺畅流通;
[0033]6、烟气挡板距离入口的距离大于辐射室的高度，保证高温烟气不发生冲刷顶棚、不冲刷两侧墙以及不冲刷烟气挡板，同时保证烟气中飞灰在随烟气裹挟前进和飞灰由于重力作用下落过程中能够充分冷却凝固，不发生与热面的直接撞击、粘结;
[0034]7、铜冶炼炉上升烟道与余热锅炉辐射室之间的辐射室入口膨胀节以及辐射室与对流区之间的辐射室出口膨胀节能够补偿管道系统中的热胀冷缩或机械振动，用于吸收各段烟道间的热膨胀位移，从而减轻管道和设备的应力，避免管道和设备的损坏，并保证烟道密封性和稳定性;
[0035]8、振打清灰装置和激波清灰装置可以有效去除受热面上的积灰减少热阻，从而提高热传递效率，降低燃料消耗，定期清理积灰可以避免积灰导致的局部过热问题，延长锅炉的使用寿命，减少因积灰引起的故障和停机时间，其次，积灰会导致受热面的热应力不均，长期积累可能会导致材料疲劳和设备损坏，定期清灰有助于维持设备的安全运行。
附图说明
[0036]图1为本发明提出的一种卧式直通烟道布置铜冶炼炉的余热锅炉的结构示意图;
[0037]图2为余热锅炉辐射室的内部结构示意图;
[0038]图3为落地灰仓的结构示意图;
[0039]图4为凝渣管屏和对流管束的结构示意图。
[0040]图中：1铜冶炼炉上升烟道、2余热锅炉辐射室、201入口、202前墙、203顶棚、204侧墙、205烟气挡板、206辐射室挂屏、207后墙、208辐射室前部灰斗、209辐射室后部灰斗、3余热锅炉对流区、301凝渣管屏、302对流管束、303对流区灰斗、304出口烟道、4钢架、5汽包、601辐射室灰斗刮板输灰机、602对流区灰斗刮板输灰机、701辐射室入口膨胀节、702辐射室出口膨胀节、703尾部烟道出口膨胀节、8落地灰仓、801电动葫芦双翻板阀、802灰仓密封门、901振打清灰装置、902激波清灰装置。
具体实施方式
[0041]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0042]参照图1-4，一种卧式直通烟道布置铜冶炼炉的余热锅炉，包括铜冶炼炉上升烟道1、余热锅炉辐射室2与余热锅炉对流区3，铜冶炼炉上升烟道1的一端为烟气进口，另一端与余热锅炉辐射室2相连接，余热锅炉辐射室2与余热锅炉对流区3之间相连通，余热锅炉辐射室2和余热锅炉对流区3均采用水冷膜式壁结构进行吸热和保证烟道的密封，余热锅炉辐射室2和余热锅炉对流区3的上方设置有钢架4，余热锅炉辐射室2和余热锅炉对流区3整体采用悬吊式悬吊到钢架4上，汽包5支撑在钢架4的顶部大板梁上，余热锅炉辐射室2前部底部设置辐射室前部灰斗208，其下部设置落地灰仓8用于辐射室前端的灰渣沉降收集、以及临时储存，落地灰仓8顶部落灰口处设置电动葫芦双翻板阀801，用于灰仓内清灰操作时隔离密封用，保证人员的安全，同时落地灰仓8侧面墙上设置灰仓密封门802用于正常运行时灰仓内烟气及灰渣密封、不泄露，辐射室后部底部设置辐射室后部灰斗209，其下部设置辐射室灰斗刮板输灰机601，用于辐射室后部烟道内烟气携带的飞灰沉降收集、以及排除，余热锅炉对流区3的底部设置对流区灰斗303，其下部设置对流区灰斗刮板输灰机602，辐射室灰斗刮板输灰机601与对流区灰斗刮板输灰机602的出灰端共同连接有一个集灰箱，用于对流区烟道内烟气携带的飞灰沉降收集、以及排除。
[0043]余热锅炉辐射室2由膜式壁结构的前墙202、侧墙204、顶棚203、后墙207组成烟道，在其顶棚203中部设置烟气挡板205悬挂于余热锅炉辐射室2烟道内，用于优化烟道内烟气流场，在其顶棚203后部设置辐射室挂屏206，并预留挂屏安装位置，用于辐射室出口烟气温度的控制，余热锅炉对流区3由膜式壁结构组成烟气道，在其内部沿烟气流向布置有若干凝渣管屏301、若干对流管束302，并预留安装位置，用于锅炉出口烟气温度的控制，凝渣管屏301和对流管束302的组数根据设计需要确定。
[0044]铜冶炼炉上升烟道1与余热锅炉辐射室2进行水平对接，对接处采用辐射室入口膨胀节701进行连接密封，余热锅炉辐射室2和余热锅炉对流区3进行水平对接，对接处采用辐射室出口膨胀节702进行连接密封，余热锅炉对流区3包括出口烟道304，出口烟道304的排烟口上设置尾部烟道出口膨胀节703，与后续设备烟道进行连接，铜冶炼过程中产生的高温烟气进入装置内时，由于温度的急剧变化，余热锅炉管道连接处会发生热膨胀，膨胀节能够补偿管道系统中的热胀冷缩或机械振动，从而减轻管道和设备的应力，避免管道和设备的损坏，保证装置的密封性能。
[0045]余热锅炉辐射室2前墙202中间设置喇叭口形状的入口201，辐射室入口201的顶墙和两侧面墙与烟道中心线夹角约45°布置，底墙与烟道中心线夹角约65°布置，便于高温烟气流场的扩散，并预防和减缓烟道进口段壁面的积灰结焦现象，余热锅炉辐射室2烟道高度为14～20m，入口201位于辐射室高度方向的中心到中心偏上2m高度范围内，辐射室宽度大于烟道入口201宽度40%以上，烟气挡板205距离入口201的距离大于辐射室的高度，保证高温烟气不发生冲刷顶棚203、侧墙204以及烟气挡板205，同时保证烟气中飞灰在随烟气裹挟前进和飞灰由于重力作用下落过程中能够充分冷却凝固，不发生与热面的直接撞击、粘结，余热锅炉辐射室2前墙202、顶棚203前部、侧墙204前部、烟气挡板205膜式壁管子采用Ω管，用于减缓灰渣的粘结堆积，并便于灰渣的清理。
[0046]余热锅炉辐射室2和余热锅炉对流区3膜式壁及烟道内烟气挡板205、辐射室挂屏206、凝渣管屏301、对流管束302等热面均为蒸发受热面，与汽包5一起通过连接管道和循环泵组成汽水循环回路，并采用强制循环形式进行汽水循环，具体的，膜式壁是一种由金属管紧密排列形成的结构，这些金属管既能作为承重结构，又能作为传热元件，膜式壁可以有效地吸收辐射热并将热量传递给管内的水，形成蒸汽，辐射室挂屏206由金属管束构成，这些管束垂直于烟气流向，以增大与高温烟气的接触面积，从而提高热交换效率，凝渣管屏301是为了进一步捕获烟气中的固体颗粒物如灰渣，同时也是受热面的一部分，用于加热和蒸发管内的水，对流管束302用于进一步吸收烟气的热量，并将水转化为蒸汽，这些管束通常布置得较为密集，以便于高效地进行热交换，给水泵将水从汽包5中抽出，送入辐射室和对流区的蒸发受热面，在蒸发受热面中，水吸收烟气的热量，逐渐转变为蒸汽，蒸汽和未完全转化的水混合物返回到汽包5中，在汽包5中，蒸汽与水分离，纯蒸汽通过管道送往使用地点，如涡轮机或热交换器，未完全转化的水被泵回到蒸发受热面，继续循环，保证烟气中飞灰在随烟气裹挟前进和飞灰由于重力作用下落过程中能够充分冷却凝固;
[0047]进一步地，余热锅炉辐射室2和余热锅炉对流区3的膜式壁上设置有振打清灰装置901，辐射室挂屏206、凝渣管屏301以及对流管束302的顶部两侧也设置有振打清灰装置901，同时凝渣管屏301、对流管束302的顶部设置有激波清灰装置902进行辅助清灰，振打清灰装置901利用机械振动的方式进行清灰，激波清灰装置902是一种利用冲击波来清除锅炉受热面上积灰的技术，二者的工作原理和具体结构均为现有技术，在此不作过多赘述，通过设置振打清灰装置901和激波清灰902，积聚在受热面上的灰尘和灰垢能够被去除，以保持良好的热传递性能，如果这些灰尘和灰垢不被清除，会增加热阻，降低锅炉的热效率，并可能导致过热等安全问题。
[0048]本发明的具体工作原理如下：
[0049]铜冶炼过程中产生的高温烟气首先进入铜冶炼炉上升烟道1，然后水平对接进入余热锅炉辐射室2，在余热锅炉辐射室2内，高温烟气与由膜式壁结构组成的前墙202、侧墙204、顶棚203和后墙207进行辐射换热，这些膜式壁结构既能作为承重结构，又能作为传热元件，有效地吸收烟气中的热量并将热量传递给管内的水，形成蒸汽，烟气挡板205设置在顶棚203中部，用于优化烟道内烟气流场，确保烟气均匀分布，提高热交换效率，辐射室挂屏206设置在顶棚203后部，用于控制烟气温度，同时也增加了热交换面积，烟气中的灰渣冷却凝固，并在其自身重力下会掉落，落地灰仓8用于辐射室前端的灰渣沉降收集、以及临时储存，辐射室后部的灰渣通过辐射室后部灰斗209落到辐射室灰斗刮板输灰机601内，用于对飞灰沉降收集、以及排除;
[0050]初步处理后的烟气进入余热锅炉对流区3，在这里，烟气与凝渣管屏301和对流管束302进一步接触，继续进行热交换，这些管束通常布置得较为密集，以便于高效地进行热交换，烟气中携带的飞灰在对流区内冷却凝固，最终通过对流区灰斗303掉落到对流区灰斗刮板输灰机602内并被排出，同时在振打清灰装置901和激波清灰装置902的作用下，黏附在装置内部受热面的灰垢能够掉落到落地灰仓8、辐射室灰斗刮板输灰机601以及对流区灰斗刮板输灰机602的内部进行收集并排出，进而实现对余热锅炉受热面的清理，保证热传递效率;
[0051]在整个系统中，汽包5与辐射室和对流区的膜式壁及烟道内的烟气挡板205、辐射室挂屏206、凝渣管屏301、对流管束302等热面一起通过连接管道和循环泵组成汽水循环回路，并采用强制循环形式进行汽水循环，水泵将水从汽包5中抽出，送入辐射室和对流区的蒸发受热面，在蒸发受热面中，水吸收烟气的热量，逐渐转变为蒸汽。蒸汽和未完全转化的水混合物返回到汽包5中，在汽包5中，蒸汽与水分离，纯蒸汽通过管道送往使用地点，如涡轮机或热交换器，未完全转化的水被泵回到蒸发受热面，继续循环，这一过程确保了烟气中的热量得到有效利用，提高了热效率，同时减少了灰渣对系统的负面影响。
[0052]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
说明书附图(4)
538
编辑：中冶有色技术网
来源：杭州新世纪能源环保工程股份有限公司
分享 0
举报 0
收藏 0
反对 0
点赞 0
2025年03月20日 ~ 22日 
