专利名称：金属硅冶炼电炉余热发电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于冶炼电炉余热发电技术领域，特别是涉及一种金属硅冶炼电炉余 热发电装置。
背景技术：
现有的技术金属硅冶炼电炉余热发电设备及工艺流程，虽然对电炉冶炼金属时产 生的余热进行了收集并发电利用，但存在着余热利用率低、设备故障率高和发电稳定性差 的缺点，其原因如下其一，金属硅冶炼电炉在冶炼金属硅时会产生大量的高温烟气，高温 烟气通过电炉烟罩和水冷烟道收集后输送到余热锅炉内，余热锅炉内产生的蒸汽输送到汽 轮发电机进行发电，但电炉烟罩和水冷烟道需要单独的循环冷却水系统，需要消耗大量的 电能利用高压水泵将循环冷却水注入高温烟罩和烟道进行冷却，产生的热水需要使用冷却 塔降温以便循环利用，冷却水循环和冷却降温系统投资大，占地面积大，生产成本高，冶炼 电炉冶炼金属硅产生的大量的高温烟气没有得到充分的利用，排入大气污染环境；其二，高 温烟气进入余热锅炉内进行热交换时，由于烟气中微硅粉的特性，会在余热锅炉的热交换 管子管壁上粘结大量的微硅粉粉尘颗粒，降低传热效率，并可能因过重压垮管道，从而造成 设备损坏事故；其三，余热锅炉为了获得尽可能高的入口烟温，对冶炼电炉烟道进行了绝热 处理，但造成电炉烟道工作条件恶劣，烟温高，烟道内微硅粉黏结，严重堵塞烟道，此外，冶 炼电炉正常工作时烟气量和烟气温度波动非常大，严重影响余热锅炉工况稳定，造成蒸汽 品质波动大，汽轮机工作效率低，发电稳定性差。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术中余热利用率低，环境污染严重，设备故障 率高和发电稳定性差的缺点，提供一种余热利用率高、环保效果好且性能可靠的金属硅冶 炼电炉余热发电装置。为达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案实现的金属硅冶炼电炉余热发电装置包括高温烟道、耐热阀门、空冷器、余热锅炉、汽轮 发电机组、烟气除尘装置，其结构要点还包括电炉烟罩和水冷烟道，它们通过水管与余热锅 炉和汽轮发电机组的管道相连，形成一封闭的热交换回路，电炉烟罩和水冷烟道形成的通 道与高温烟道连通，高温烟道分别与空冷器和余热锅炉相连接，空冷器与余热锅炉并联，空 冷器前后各设置一耐热阀门，余热锅炉前设一耐热阀门，余热锅炉有复合清灰系统，空冷器 与余热锅炉并联出口与烟气除尘装置相连。所述的金属硅冶炼电炉余热发电装置，其余热锅炉包括若干个锅炉和复合清灰系 统，若干个锅炉立式并联布置，每个锅炉都有独立的蒸汽集箱、管道和气包，某一套锅炉发 生问题，其他仍然能够运行，金属硅电炉烟气流量和温度出现波动，可以采取调节或者关闭 单套锅炉来提高热效率，同时以省去庞大的烟气旁路系统，确保锅炉达到较高的运行热效 率和运转率，解决了余热锅炉输出蒸汽品质波动大，汽轮机工作效率低，发电稳定性差的问题。复合清灰系统由抛丸清灰装置和声波清灰装置共同组成。抛丸清灰装置包括输送链、驱动机构、钢丸、改向链轮、挡板、闸板料斗和若干个钢 丸料斗，若干个钢丸料斗通过铰链按一定的间距与输送链相连，四组改向链轮分别位于若 干个立式并联锅炉垂直面的四个角，输送链安装在四组改向链轮上，并且形成一封闭的环， 驱动机构同一改向链轮相连，驱动输送链按照一定的速度和方向运转，若干个钢丸料斗在 输送链上运动时经过锅炉的顶部和底部，挡板和间板料斗分别安装在锅炉的顶部和底部， 挡板抬起时阻挡钢丸料斗，使其倾斜一定的角度，这样，驱动机构驱动输送链运行，带动钢 丸料斗移动，当装满钢丸的钢丸料斗经过锅炉正上方时，挡板抬起阻挡钢丸料斗使其倾斜 一定的角度，钢丸从锅炉烟道顶部播撒而下，依次通过冲击锅炉的过热器、蒸发器、省煤器 所有对流受热面，受热表面上沉积的微硅粉颗粒除去大部分，钢丸冲击受热面后落入锅炉 底部的闸板料斗积聚，当回转来的空钢丸料斗到达锅炉底部时，闸板料斗的闸板打开，钢丸 落入钢丸料斗，装满钢丸的料斗通过输送链运送到锅炉顶部，进行再次抛撒钢丸，就这样往 复循环，始终使锅炉内部的受热面保持清洁的状态，以利于热交换，最大限度的利用烟气余 热。声波清灰装置包括动力气源和声波发生器，声波发生器安装在锅炉内，动力气源 与声波发生器相连，当动力气源进入声波发生器后，声波发生器产生高频、宽幅的超声波， 使锅炉内部的受热面产生共振，使粘附在锅炉管道受热面上微硅粉颗粒因振动而脱落，同 时不会损坏锅炉，清除了钢丸难以清除的部位，抛丸清灰装置和声波清灰装置的结合使用， 大大提高了锅炉清灰的工作效率。所述的金属硅冶炼电炉余热发电装置，其烟气除尘装置包括双级旋风除尘器、主 引风机、反吸风机、正压布袋除尘器、水平刮板机、输送机和储料仓，它们依次相连，双级旋 风除尘器与余热锅炉的烟气出口和空冷器出口的耐热管道相连，这样，当余热锅炉正常工 作时，空冷器前后的耐热阀门关闭，进入余热锅炉的高温烟气经过热交换后，变为低温烟气 从余热锅炉的烟气出口进入烟气除尘装置，在主引风机和反吸风机的作用下，烟气中的尘 埃在双级旋风除尘器和正压布袋除尘器里沉积，经过水平刮板机和输送机的输送下在储料 仓储存，作为金属硅冶炼副产品出售。所述的金属硅冶炼电炉余热发电装置，其汽轮发电机组包括汽轮发电机、凝汽器 和给水泵，它们依次相连接，余热锅炉产生的蒸汽送到汽轮发电机进行发电，发电后的蒸汽 经凝汽器凝结成水，通过给水泵把水输送到电炉烟罩和水冷烟道进行预热。所述的金属硅冶炼电炉余热发电装置，其电炉烟罩和水冷烟道的进水口分别通过 管路与汽轮发电机组的给水泵相连，出水口分别通过管路与余热锅炉的进水口相连，电炉 烟罩和水冷烟道是高温烟气通过的管道，为减少此段烟道热损失，提高热量利用率，采用蛇 形管盘绕成烟罩和烟道的管壁，管道内部由汽轮发电机组发电使用后的凝结水作为冷却 水，凝结水经电炉烟罩和水冷烟道的加热后输送入余热锅炉，即保护了电炉烟罩和水冷烟 道，也充分利用了余热，提高余热利用率，同时解决了电炉烟道烟温高，烟道内微硅粉黏结， 严重堵塞烟道的问题，考虑到汽轮发电机组存在故障时，金属硅冶炼电炉的电炉烟罩和水 冷烟道应接通备用循环冷却水系统。所述的金属硅冶炼电炉余热发电工艺流程[0014]当金属硅冶炼电炉初始点火生产时，应关闭余热锅炉前的耐热阀门，打开空冷器 的前后耐热阀门，汽轮发电机组不进行发电，从冶炼电炉排出的高温烟气，经电炉烟罩、水 冷烟道和高温烟道进入空冷器，经空冷器的冷却，高温烟气变成低温烟气，低温烟气通过管 路被输送到烟气除尘装置进行除尘，在主引风机和反吸风机的作用下，烟气中的尘埃在双 级旋风除尘器和正压布袋除尘器里沉积，经过水平刮板机和输送机的输送下在储料仓储 存，作为金属硅冶炼副产品出售。当金属硅冶炼电炉进入正常冶炼生产时，关闭空冷器的前后耐热阀门，打开余热 锅炉前的耐热阀门，从冶炼电炉排出的高温烟气，经电炉烟罩、水冷烟道和高温烟道进入余 热锅炉，高温烟气通过余热锅炉的受热面进行热交换，余热锅炉的炉水受热后产生过热蒸 汽，过热蒸汽通过汽阀进入汽轮发电机组进行发电，发电后的蒸汽在凝结器内冷却后变为 冷凝水，冷凝水通过给水泵加压后进入电炉烟罩和水冷烟道，进行初次烟气余热回收，在电 炉烟罩和水冷烟道经预热的水通过管路输送到余热锅炉，高温烟气经过余热锅炉的受热面 后使其产生的过热蒸汽，通过蒸汽管路送往汽轮发电机组进行发电，余热锅炉配备复合清 灰系统，即抛丸清灰装置和声波清灰装置，在抛丸清灰装置和声波清灰装置的复合除尘作 用下，余热锅炉的受热面始终处于清洁的状态，提高余热锅炉的热交换效率。综上所述，本实用新型相比现有技术具有以下优点余热锅炉产生的过热蒸汽输 入汽轮发电机组发电，发电使用后的凝结水作为冷却水，输入到电炉烟罩和水冷烟道中的 加热后输送入余热锅炉，即保护了电炉烟罩和水冷烟道，也充分利用了余热，提高余热利用 率，同时解决了电炉烟道烟温高，烟道内微硅粉黏结，严重堵塞烟道的问题；余热锅炉配备 复合清灰系统，即抛丸清灰装置和声波清灰装置，在抛丸清灰装置和声波清灰装置的共同 作用下，余热锅炉的受热面始终处于清洁的状态，提高了传热效率，大大提高了余热的利用 率；若干个锅炉立式并联布置，某一套锅炉发生问题，其他仍然能够运行，金属硅电炉烟气 流量和温度出现波动，可以采取调节或者关闭单套锅炉来提高热效率，同时以省去庞大的 烟气旁路系统，确保锅炉达到较高的运行热效率和运转率，解决了余热锅炉输出蒸汽品质 波动大，汽轮机工作效率低，发电稳定性差的问题，同时在低温烟气出口配有烟气除尘装 置，对烟气中的尘埃进行除尘、收集和储存再利用，减少了环境污染，整个余热发电装置结 构简单，工作可靠，工艺流程简单易行。
图示是本实用新型的结构布置示意总图。图中1.电炉烟罩，2.水冷烟道，3.高温烟道，4.耐热阀门，5.空冷器，6.余热锅 炉，61.锅炉，62.复合清灰系统，621.抛丸清灰装置，6211.输送链，6212.驱动机构，6213. 钢丸，6214.改向链轮，6215.挡板，6216.闸板料斗，6217.钢丸料斗，622.声波清灰装置， 6221.动力气源，6222.声波发生器，7.烟气除尘装置，71.双级旋风除尘器，72.主引风机， 73.反吸风机，74.正压布袋除尘器，75.水平刮板机，76.输送机，77.储料仓，8.汽轮发电 机组，81.汽轮发电机，82.凝汽器，83.给水泵，9.热交换回路。
具体实施方式
参照图示金属硅冶炼电炉余热发电装置包括高温烟道3、耐热阀门4、空冷器5、余热锅炉6、汽轮发电机组8、烟气除尘装置7，其结构要点还包括电炉烟罩1和水冷烟道2， 它们通过水管路与余热锅炉6和汽轮发电机组8的管道相连，形成一封闭的热交换回路9， 电炉烟罩1和水冷烟道2形成的通道与高温烟道3连通，高温烟道3分别与空冷器5和余 热锅炉6相连接，空冷器5与余热锅炉6并联，空冷器5前后各设置一耐热阀门4，余热锅炉 6前设一耐热阀门4，空冷器5与余热锅炉6的并联公共出口与烟气除尘装置7相连。余热锅炉6包括若干个锅炉61和复合清灰系统62，若干个锅炉61立式并联布置， 若干个锅炉61上配置一套复合清灰系统62，每个锅炉61都有独立的蒸汽集箱、管道和气 包，某一套锅炉发生问题，其他仍然能够运行，金属硅电炉烟气流量和温度出现波动，可以 采取调节或者关闭单套锅炉61来提高热效率，同时以省去庞大的烟气旁路系统，确保锅炉 61达到较高的运行热效率和运转率，解决了余热锅炉输出蒸汽品质波动大，汽轮发电机组 8工作效率低，发电稳定性差的问题。复合清灰系统62包括抛丸清灰装置621和声波清灰装置622。抛丸清灰装置621由输送链6211、驱动机构6212、钢丸6213、改向链轮6214、挡 板6215、闸板料斗6216和若干个钢丸料斗6217组成，若干个钢丸料斗6217通过铰链按一 定的间距与输送链6211相连，四组改向链轮6214分别位于若干个立式并联锅炉垂直面的 四个角，输送链6211安装在四组改向链轮6214上，并且形成一封闭的环，环通过锅炉61的 顶部和底部，驱动机构6212同一改向链轮6214相连，驱动输送链6211按照一定的速度和 方向运转，若干个钢丸料斗6217在输送链6211上运动时经过锅炉61的顶部和底部，挡板 6215和闸板料斗6216分别安装在锅炉61的顶部和底部，挡板6215抬起时能阻挡钢丸料 斗6217，使其倾斜一定的角度，这样，驱动机构6212驱动输送链6211运行，带动钢丸料斗 6217移动，当装满钢丸6213的钢丸料斗6217经过锅炉61正上方时，挡板6215抬起阻挡 钢丸料斗6217，钢丸料斗6217倾斜一定的角度，钢丸6213从锅炉61烟道顶部播撒而下， 依次通过冲击锅炉61的过热器、蒸发器、省煤器所有对流受热面，受热表面上沉积的微硅 粉颗粒除去大部分，钢丸6213冲击受热面后落入锅炉61底部的闸板料斗6216积聚，当转 来的空钢丸料斗6217到达锅炉61底部时，闸板料斗6216的闸板打开，钢丸6213落入钢丸 料斗6217，装满钢丸6213的料斗通过输送链6211运送到锅炉61顶部，进行再次抛撒钢丸 6213，就这样循环往复，始终使锅炉61内部的受热面保持清洁的状态，以利于热交换，更大 限度的利用余热。声波清灰装置622包括动力气源6221和声波发生器6222，声波发生器6222安装 在锅炉61内，动力气源6221与声波发生器6222相连，当动力气源6221进入声波发生器 6222后，声波发生器6222产生高频、宽幅的超声波，使锅炉61内部的受热面产生共振，使 粘附在锅炉61管道受热面上微硅粉颗粒因振动而脱落，同时不会损坏锅炉61，清除了钢丸 6213难以清除的部位，抛丸清灰装置621和声波清灰装置622的共同使用，大大提高了锅炉 61清灰的工作效率。烟气除尘装置7包括双级旋风除尘器71、主引风机72、反吸风机73、正压布袋除尘 器74、水平刮板机75、输送机76和储料仓77，它们依次相连，双级旋风除尘器71与余热锅 炉6的烟气出口和空冷器5出口的耐热管道相连，这样，当余热锅炉6正常工作时，空冷器5 前后的耐热阀门4关闭，进入余热锅炉6的高温烟气经过热交换后，变为低温烟气从余热锅 炉6的烟气出口进入烟气除尘装置7，在主引风机72和反吸风机73的作用下，烟气中的尘埃在双级旋风除尘器71和正压布袋除尘器74里沉积，经过水平刮板机75和输送机76的 输送下在储料仓77储存，作为金属硅冶炼副产品出售。汽轮发电机组8包括汽轮发电机81、凝汽器82、给水泵83，它们依次相连接，余热 锅炉6产生的蒸汽送到汽轮发电机81进行发电，发电后的蒸汽经凝汽器82凝结成水，通过 给水泵83，把水输送到电炉烟罩1和水冷烟道2进行预热。电炉烟罩1和水冷烟道2的进水口分别通过管路与汽轮发电机组8的给水泵83 相连，出水口分别通过管路与余热锅炉6的进水口相连，电炉烟罩1和水冷烟道2是高温烟 气通过的管道，为减少此段烟道热损失，提高热量利用率，采用蛇形管盘绕成烟罩和烟道的 管壁，管道内部由汽轮发电机组8发电使用后的凝结水作为冷却水，凝结水经电炉烟罩1和 水冷烟道2的加热后通入余热锅炉6，即保护了电炉烟罩1和水冷烟道2，也充分利用了余 热，提高余热利用率。金属硅冶炼电炉余热发电工艺流程当金属硅冶炼电炉初始点火生产时，应关闭余热锅炉6前的耐热阀门4，打开空冷 器5的前后耐热阀门4，汽轮发电机组8不进行发电，从冶炼电炉排出的高温烟气，经电炉烟 罩1、水冷烟道2和高温烟道3进入空冷器5，经空冷器5的冷却，高温烟气变成低温烟气， 低温烟气通过管路被输送到烟气除尘装置7进行除尘，在主引风机72和反吸风机73的作 用下，烟气中的尘埃在双级旋风除尘器71和正压布袋除尘器74里沉积，经过水平刮板机75 和输送机76的输送下在储料仓77储存，作为金属硅冶炼副产品出售。当金属硅冶炼电炉进入正常冶炼生产时，关闭空冷器5的前后耐热阀门4，打开余 热锅炉6前的耐热阀门4，从冶炼电炉排出的高温烟气，经电炉烟罩1、水冷烟道2和高温烟 道3进入余热锅炉6，高温烟气通过余热锅炉6的受热面进行热交换，余热锅炉6的炉水受 热后产生过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮发电机组8进行发电，发电后的蒸汽在凝汽器82内 冷却后变为凝结水，经给水泵83加压后进入电炉烟罩1和水冷烟道2，进行初次烟气余热 回收，经预热的水通过管路输送到余热锅炉6，高温烟气经过余热锅炉6的受热面后使其产 生的过热蒸汽，通过蒸汽管路送往汽轮发电机组8进行发电，余热锅炉6配备复合清灰系统 62，即抛丸清灰装置621和声波清灰装置622，在抛丸清灰装置621和声波清灰装置622的 复合除尘作用下，余热锅炉6的受热面始终处于清洁的状态，提高余热锅炉6的热交换效 率。本实用新型未述部分与现有技术相同。
权利要求金属硅冶炼电炉余热发电装置，包括高温烟道(3)、耐热阀门(4)、空冷器(5)、余热锅炉(6)、烟气除尘装置(7)、汽轮发电机组(8)，其特征在于，还包括电炉烟罩(1)和水冷烟道(2)，它们通过水管路分别与余热锅炉(6)和汽轮发电机组(8)的水管道相连，形成一封闭的热交换回路(9)，电炉烟罩(1)和水冷烟道(2)形成的通道与高温烟道(3)连通，高温烟道(3)分别与空冷器(5)和余热锅炉(6)相连接，空冷器(5)与余热锅炉(6)并联，空冷器(5)前后各设置一耐热阀门(4)，余热锅炉(6)前设一耐热阀门(4)，空冷器(5)与余热锅炉(6)的烟气管道出口与烟气除尘装置(7)相连。
2.根据权利要求1所述的金属硅冶炼电炉余热发电装置，其特征在于，余热锅炉(6)包 括若干个锅炉(61)和复合清灰系统(62)，若干个锅炉(61)立式并联布置，每个锅炉(61) 都有独立的蒸汽集箱、管道和气包，若干个锅炉(61)上配置一套复合清灰系统(62)。
3.根据权利要求2所述的金属硅冶炼电炉余热发电装置，其特征在于，复合清灰系统 (62)包括抛丸清灰装置(621)和声波清灰装置(622)。
4.根据权利要求3所述的金属硅冶炼电炉余热发电装置，其特征在于，抛丸清灰装置(621)包括输送链(6211)、驱动机构(6212)、钢丸(6213)、改向链轮(6214)、挡板(6215)、 闸板料斗(6216)和若干个钢丸料斗(6217)，若干个钢丸料斗(6217)通过铰链按一定的间 距与输送链(6211)相连，四组改向链轮(6214)分别位于若干个立式并联锅炉(61)垂直面 的四个角，输送链(6211)安装在四组改向链轮(6214)上，并且形成一封闭的环，封闭环经 过锅炉(61)的顶部和底部，驱动机构(6212)同一改向链轮(6214)相连，若干个钢丸料斗 (6217)在输送链(6211)上移动时经过锅炉(61)的顶部和底部，挡板(6215)和闸板料斗 (6216)分别安装在锅炉(61)的顶部和底部，挡板(6215)抬起时能阻挡钢丸料斗(6217)， 使其倾斜一定的角度。
5.根据权利要求3所述的金属硅冶炼电炉余热发电装置，其特征在于，声波清灰装置(622)包括动力气源(6221)和声波发生器(6222)，声波发生器(6222)安装在锅炉(61)内， 动力气源(6221)与声波发生器(6222)相连。
6.根据权利要求1所述的金属硅冶炼电炉余热发电装置，其特征在于，烟气除尘装置(7)包括双级旋风除尘器(71)、主引风机(72)、反吸风机(73)、正压布袋除尘器(74)、水平 刮板机(75)、输送机(76)和储料仓(77)，它们依次相连，双级旋风除尘器(71)与余热锅炉 (6)的烟气出口和空冷器(5)出口的耐热管道相连。
7.根据权利要求1所述的金属硅冶炼电炉余热发电装置，其特征在于，汽轮发电机组(8)包括汽轮发电机(81)、凝汽器(82)和给水泵(83)，它们依次相连接，给水泵(83)通过 管路与电炉烟罩(1)和水冷烟道(2)的进水口相连，汽轮发电机(81)蒸汽管入口与余热锅 炉(6)的蒸汽管出口相连。
专利摘要本实用新型属于冶炼电炉余热发电技术领域，特别是涉及一种金属硅冶炼电炉余热发电装置，它包括高温烟道、耐热阀门、空冷器、余热锅炉、汽轮发电机组、烟气除尘装置，还包括电炉烟罩和水冷烟道，它们形成的通道与高温烟道连通，电炉烟罩和水冷烟道的冷却水管路与余热锅炉和汽轮发电机组循环水管路相连，锅炉用水先经过电炉烟罩和水冷烟道预热，若干个锅炉立式并联布置，采取调节或者关闭单套锅炉来提高热效率，余热锅炉配置复合清灰系统，使锅炉的受热面始终处于清洁的状态，大大提高了余热的利用率，空冷器与余热锅炉并联，出口与烟气除尘装置相连，对烟气进行除尘，减少了环境污染，整个余热发电装置工作可靠，操作简单。
文档编号F23J3/00GK201688717SQ20102022013
公开日2010年12月29日 申请日期2010年6月9日 优先权日2010年6月9日
发明者刘峰, 张朝辉, 张西进, 杜路广, 王站民 申请人:河南昇扬硅业科技发展有限公司