一种冶金行业高温高含尘高腐蚀性余热锅炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金行业节能环保领域内的余热高效利用新技术，具体涉及到一种冶金行业高温高含尘高腐蚀性余热锅炉。
【背景技术】
[0002]随着全球一次能源的日益紧张，能源价格攀升成为冶金企业的新挑战。目前，我国提出向节能型、环保型社会发展，节能降耗应作为冶金企业的长期战略任务。近年来，我国能源消费量逐年增长，成为仅次于美国的第二大能源消费国，其中工业能源消费量已超过总消费量70%，环境污染、资源和能源短缺成为经济增长的“瓶颈”。在能源消费中，冶金企业的能源消耗占全国能源消耗的15%，占工业部门能源消耗的20%。金属冶炼工艺中使用的冶金炉窑，如沸腾焙烧炉、鼓风炉、电炉、烟化炉、反射炉等，这些炉窑在生产过程中消耗大量的能源，同时产生大量的高温、高含尘、高腐蚀性烟气。如何合理回收冶金生产过程中产生的高温烟气余热和粉尘、提高冶金行业热能利用率、降低生产能耗是目前冶金行业发展面临急需解决的重大问题，关系到冶金行业能否实现持续发展的生存大计。由于冶金行业产生的高温烟气具有含尘高、腐蚀性强的特点，传统技术的余热锅炉很难解决受热面积灰严重、结渣、磨损和腐蚀等关键性问题。目前，我国现役运行的冶金行业余热锅炉经常性受热面积灰、结渣导致烟道堵塞，含尘高的烟气冲刷锅炉受热面致使受热面磨损严重，高腐蚀性烟气对锅炉受热面腐蚀非常严重，导致锅炉受热面出现经常性爆管等事故，迫使生产厂经常性停炉检修，严重影响了生产的正常进行。许多冶金生产厂因余热锅炉受热面积灰严重、结渣、磨损和腐蚀等问题，导致频繁停炉维修，频繁停炉维修需要对冶金的冶炼生产线全线停产，不仅启停生产线损失严重，而且严重影响冶炼质量，迫使生产厂为了正常连续生产不得不采取将高温烟气与余热锅炉短路直接从烟囱排放的措施，其结果是冶金厂周边很大区域乌烟瘴气，空气中粉尘弥漫，严重污染了周边环境，浪费了大量宝贵的余热。
[0003]近年来，雾霾天气困扰我国大部分地区，随着我国经济的快速发展，雾霾天气呈大幅增长趋势，而且雾霾污染程度越发高升。雾霾的原因与工业生产的废气排放密切相关，如果还不采取有效措施治理，人类的生存环境将会严重破坏，不对冶金行业的高温含尘、腐蚀性烟气进行有效的环保治理、余热回收，其结果不仅是能量浪费巨大得惊人，而且弥漫全国的雾霾天气将更加严重、持续。
[0004]我国冶金行业包含钢铁行业和有色金属行业现有的余热锅炉五花八门，但大都是从传统的工业锅炉设计改造过来的，没有充分考虑冶金行业产生的高温、高含尘、高腐蚀性烟气特性特点和冶金行业的生产特点，没有进行合理的结构设计，不能很好满足适应冶金行业正常生产工艺要求需要。冶金行业包含钢铁行业和有色金属行业依据冶炼工艺需要使用不同的冶金炉窑，如沸腾焙烧炉、鼓风炉、电炉、烟化炉、反射炉等，这些炉窑在生产过程中产生烟气特点又各不相同，必须对炉窑产生烟气特点进行充分有效分析，结合烟气特点和工艺生产特点进行合理的结构设计才能满足余热及粉尘回收利用和冶金生产的连续正常可靠运行。
[0005]虽然冶金行业炉窑结构形式不同、矿石及冶炼产物也不同、冶炼方式不同等，但其所产生的烟气成分有共性，烟气中均含有不等量的腐蚀性成分包含齒素元素腐蚀、硫腐蚀等，粉尘中含有大量不同的硫酸盐类、卤化物和不同的金属和非金属氧化物成分等，有的还含有非常宝贵的稀有金属成分和非金属成分等。气态中卤素元素、硫等腐蚀属于高温反应腐蚀、露点腐蚀，同时由于烟气含尘量大导致受热面积灰不可避免的存在，在灰污层与受热面接触除易产生高温反应腐蚀、露点腐蚀，这就要求锅炉设计时充分考虑到尽可能避免受热面积灰;烟气中所含不同的硫酸盐类、卤化物和不同的金属和非金属氧化物成分等依据其熔点不同，尤其在复杂的高温烟气环境中，易粘接到锅炉金属受热面上，有些还直接腐蚀锅炉金属受热面，随着运行时间的增加粘接到锅炉金属受热面上越积越多，很难清除，导致烟道堵塞和锅炉金属受热面腐蚀而漏水，必须停炉降温后检修和清除锅炉金属受热面积灰，同时，烟气含尘对金属壁面磨损也十分严重等，这些因素导致传统的余热锅炉无法正常可靠运行。
【发明内容】
[0006]针对冶金行业高温高含尘高腐蚀性烟气特点及其共性，余热锅炉设计必须采取有效、可靠的措施来解决这些问题。本发明提供一种适应冶金行业高温、高含尘、高腐蚀性特点的余热锅炉，综合考虑到冶金行业高温、高含尘、高腐蚀性烟气特点及其共性，解决冶金行业余热锅炉诸多传统的技术缺陷。首先，充分考虑冶金行业炉窑烟气中含有大量不同的硫酸盐类、卤化物和不同的金属和非金属氧化物成分等，为了避免或减轻这些固体物质易粘接和磨损锅炉受热面改变传统的烟气横向冲刷锅炉受热面为烟气纵向冲刷锅炉受热面。对于烟气横向冲刷锅炉受热面，锅炉受热面的背风面易粘接粘接性粉尘，不断积累易搭桥连成一片，逐渐连成一体而堵塞烟气通道，由于锅炉受热面的数量与排列限制，采取吹灰措施，也很难清除该类积灰。对于烟气纵向冲刷锅炉受热面，锅炉受热面全部被烟气冲刷，粉尘不易粘接到锅炉受热面上，且烟气纵向冲刷锅炉受热面采取屏式受热面，单排受热面为一个平板，平板内有水流动，对于粘接性较强的固态物质粘接到屏式受热面上，由于屏式受热面管内有流动的工质——水可通过金属壁面对高温粘接物进行冷却，粘接物与屏形成分层，依靠重力作用，粘接物会自行脱落，如果采取吹灰措施，锅炉受热面的清洁度更好。其次，充分考虑到不同的硫酸盐类、卤化物和不同的金属和非金属氧化物的熔点不同在烟气进入锅炉对流受热面之前设置一个较大的冷却室，以确保不同的硫酸盐类、卤化物和不同的金属和非金属氧化物因降温而由粘接性较强熔融态转变为粘接性较弱的固态，有利于保护锅炉下一级受热面。第三，整个锅炉烟气流向采取多级180度转弯，目的是通过转向依靠惯性将烟气中固态粉尘分离出来，收集加以利用。第四，为了避免烟气中卤素元素、硫元素对金属壁面的腐蚀，采取膜式壁炉墙密封结构，同时膜式壁炉墙外侧为金属密封护板，膜式壁炉墙与金属密封护板之间敷设为减小锅炉散热损失的附壁纤维，双层密封的金属结构确保锅炉外部冷空气不能进入锅炉烟气通道内，并有效地避免了因冷空气的漏入而与卤素元素、硫元素结合形成的露点腐蚀的产生。第五，为了进一步回收余热、节能降耗，同时还要节省锅炉设备造价，在烟气低温段因固体粉尘降温变为脆性特点而布置横向冲刷的尾部受热面，尾部受热面的布置要充分考虑避免烟气中卤素元素、硫元素对金属壁面的低温露点腐蚀，一方面对采用碳钢管的受热面外壁喷附传热及耐腐优良陶瓷，一方面利用锅炉自产的蒸汽对锅炉给水进入受热面之前进行加热，加热到烟气中卤素元素、硫元素的低温露点以上。第六，对冶金行业炉窑烟气中所含的固体粉尘进行收集，这些固体粉尘含有宝贵的成分，收集后进行资源化利用。
[0007]通过本余热锅炉不仅回收冶金行业高温烟气余热产生中温中压蒸汽供企业生产使用，从而大大降低企业生产能耗和生产成本，还回收烟气中粉尘提取宝贵的稀有金属、非金属，还可作为建材使用，不仅合理有效的解决了传统技术的余热锅炉很难解决受热面积灰严重、结渣、磨损和腐蚀等关键性问题，还能确保冶金行业工艺