HISMELT熔融还原炼铁体系中的余热回收系统的制作方法

hismelt熔融还原炼铁体系中的余热回收系统
技术领域
1.本实用新型涉及余热回收系统，具体涉及配套于hismelt熔融还原炼铁体系的余热回收系统。


背景技术：

2.hismelt熔融还原炼铁技术是一种利用非焦煤及铁矿粉采取喷射方式生产液态铁的短流程炼铁技术。由于其不需要原有炼铁的焦炭流程、球团流程，直接采用煤粉、铁矿粉炼铁，因此具有原料适应性强、环境污染小，产品质量高的优点，工厂建设相对比较简单，有着极高的社会、经济价值、环境价值。熔融还原炼铁技术是在高炉炼铁技术上的一次技术提升，其中的余热回收系统是整个系统的关键部分。
3.hismelt熔融还原炼铁体系中的hismelt反应炉、也称还原炉，产生压力接近1.0bar、温度在1450℃左右的高温烟气，高温烟气中含有co、h2等可燃气体，并且还含有大量熔融状态的粘结粉尘。hismelt熔融还原炼铁系统中的余热回收系统将高温烟气中的热能转化成为蒸汽后进行发电。
4.目前的hismelt熔融还原炼铁系统中的余热回收系统，具体结构可参见中国专利申cn103773912a，主要包括：与还原炉相连接的烟道，烟道包括上升段和下降段，上升段烟道与下降段烟道的上端部之间通过过渡烟道连接，下降段烟道的下端部设置有连接烟道，连接烟道与高温旋风分离器相连接，高温旋风分离器的烟气出口与余热锅炉连接。还原炉产生的高温烟气依次通过上升段烟道、过渡段烟道、下降段烟道释放热量，然后经连接烟道进入高温旋风分离器中，高温旋风分离器将高温烟气中的大颗粒物脱除，脱除了大颗粒物的高温烟气再进入余热锅炉内进行热传递。
5.上述的hismelt熔融还原炼铁体系中的余热回收系统在运行过程中存在以下技术问题：经高温旋风分离器脱除大颗粒物后的高温烟气中仍然含有较多颗粒直径较小的高温粘结粉尘，这种高温粘结粉尘颗粒的特点在于其表面温度相对较低、但其内部核心温度仍然很高还是呈熔融状，即颗粒物没有彻底冷却。这样的高温粘结粉尘十分容易粘结在余热锅炉内的换热管的管壁上，从而在换热管的管壁上形成结渣，且越积越多，容易导致大块脱落和堵塞。随着时间推移，余热锅炉的换热效果不断降低，安全隐患也越来越严重。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是：提供一种hismelt熔融还原炼铁体系中的余热回收系统，该余热回收系统通过进一步降低高温粘结粉尘的温度，从而解决高温烟气中的颗粒物在换热管的管壁上产生结渣的技术问题，并进一步大大提高热回收效率。
7.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：hismelt熔融还原炼铁体系中的余热回收系统，包括：膜式水冷壁结构的冷却烟道，冷却烟道上设置的烟道水冷壁上升管与烟道水冷壁下降管连接至烟道汽包，冷却烟道的入口端与反应炉相连接，冷却烟道的出口端设置有连接烟道，连接烟道的出口连接至用于分离气体中固体颗粒的分离器，连接烟道
中设置有对进入连接烟道内的高温烟气进行降温的冷却机构，分离器的烟气出口与蒸汽过热器相连接，蒸汽过热器的过热器烟气出口与火管锅炉连接，火管锅炉的锅炉上升管和锅炉下降管连接至锅炉汽包，火管锅炉通过过渡段烟室与火管省煤器连接，火管省煤器的底部设置有带烟气排出口的烟气排出筒体，火管省煤器上设置有省煤器进水管和省煤器出水管，省煤器出水管与火管锅炉汽包供水管以及烟道汽包供水管连接，火管锅炉汽包供水管连接至火管锅炉汽包，烟道汽包供水管连接至烟道汽包，烟道汽包上设置烟道汽包蒸汽输出管，火管锅炉汽包上设置有饱和蒸汽输出管，烟道汽包蒸汽输出管、饱和蒸汽输出管汇聚连接至蒸汽过热器的过热器蒸汽输入端，蒸汽过热器上设置过热蒸汽输出管。
8.进一步地，前述的hismelt熔融还原炼铁体系中的余热回收系统，其中，所述的冷却机构包括：若干用于向连接烟道内喷射冷却介质的喷嘴，喷嘴中的冷却介质由冷却介质输送管输送，冷却介质输送管与冷却介质输送泵的输出端连接，冷却介质输送泵的输入端连接有冷却介质输入管。
9.进一步地，前述的hismelt熔融还原炼铁体系中的余热回收系统，其中，所述的冷却机构包括：所述的喷嘴设置在连接烟道内的顶部、底部以及两侧的连接烟道内壁上，连接烟道内的顶部、底部以及两侧的连接烟道内壁上的喷嘴都顺着连接烟道的长度方向间隔设置。
10.进一步地，前述的hismelt熔融还原炼铁体系中的余热回收系，其中，所述的冷却机构包括：所述的冷却烟道包括炉口段冷却烟道和迂回段冷却烟道，所述的迂回段冷却烟道包括竖直平行设置的上升段冷却烟道和下降段冷却烟道，上升段冷却烟道和下降段冷却烟道的上端部由过渡段冷却烟道连通，炉口段冷却烟道的进口端与反应炉相连接，炉口段冷却烟道的出口端连接至上升段冷却烟道的底部，下降段冷却烟道的底部连接有下降段排烟筒体，下降段排烟筒体的底部上设置冷却烟道出灰斗，连接烟道与下降段排烟筒体连接。
11.更进一步地，前述的hismelt熔融还原炼铁体系中的余热回收系统，其中，所述的冷却机构包括：炉口段冷却烟道由反应炉一端向上升段冷却烟道方向逐步倾斜向上设置，炉口段冷却烟道与水平方向呈的角度大于等于45度且小于等于60度。
12.更进一步地，前述的hismelt熔融还原炼铁体系中的余热回收系统，其中，过渡段冷却烟道包括：镜像设置的转弯一段冷却烟道和转弯二段冷却烟道，转弯一段冷却烟道由上升段冷却烟道的顶端向上、并向下降段冷却烟道方向弯曲，转弯二段冷却烟道由下降段冷却烟道的顶端向上并向上升段冷却烟道方向弯曲，转弯一段冷却烟道与转弯二段冷却烟道在顶部相连通。
13.更进一步地，前述的hismelt熔融还原炼铁体系中的余热回收系统，其中，过渡段冷却烟道的顶部设置有两个烟气防爆阀，两个烟气防爆阀分别位于转弯一段冷却烟道与转弯二段冷却烟道上。
14.更进一步地，前述的hismelt熔融还原炼铁体系中的余热回收系统，其中，炉口段冷却烟道、上升段冷却烟道、下降段冷却烟道，转弯一段冷却烟道以及转弯二段冷却烟道分别为单独的冷却烟道模块，冷却烟道由上述冷却烟道模块拼接形成。
15.本实用新型的优点是：一、在连接烟道中设置冷却机构，冷却机构的喷嘴将冷却介质喷入至连接烟道中从而对高温烟气进行降温，这使得高温烟气中的颗粒物的内核的温度得到进一步降低，确保高温烟气中颗粒物彻底冷却，即颗粒物的内核与外表面都不呈熔融
状，这就能避免高温烟气在进入换热设备中时粘附在换热管的管壁上而结渣，从而有效提高换热效果。二、炉口段冷却烟道由反应炉一端向上升段冷却烟道方向逐步倾斜向上设置，并且炉口段冷却烟道与水平方向呈的角度大于等于45度且小于等于60度，这样能使得高温烟气中熔融状的炉渣沿炉口段冷却烟道回流至反应炉中，从而有效减少高温烟气中熔融状颗粒物的量，也就能进一步避免余热回收系统设备结渣的现象。三、冷却烟道由若干冷却烟道模块拼装形成，这大大方便了生产、运输、安装以及使用过程中的维修。
附图说明
16.图1是本实用新型所述的hismelt熔融还原炼铁体系中的余热回收系统的结构示意图。
17.图2是图1中冷却烟道的结构示意图。
具体实施方式
18.下面结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
19.如图1、图2所示，hismelt熔融还原炼铁体系中的余热回收系统，包括：膜式水冷壁结构的冷却烟道1，冷却烟道1上设置的烟道水冷壁上升管21与烟道水冷壁下降管22连接至烟道汽包2。冷却烟道1的入口端与反应炉3相连接，冷却烟道1的出口端设置有连接烟道4，连接烟道4的出口连接至用于分离气体中固体颗粒的分离器5。分离器5的底部设置有分离器灰斗51。所述的分离器5采用高温旋风分离器，高温旋风分离器将颗粒物有效去除。
20.本实施例中，冷却烟道1包括炉口段冷却烟道11和迂回段冷却烟道12，所述的迂回段冷却烟道12包括竖直且平行间隔设置的上升段冷却烟道121和下降段冷却烟道122，上升段冷却烟道121和下降段冷却烟道122的上端部由过渡段冷却烟道连通，炉口段冷却烟道11的进口端与反应炉3相连接，炉口段冷却烟道11的出口端连接至上升段冷却烟道121的底部，下降段冷却烟道122的底部连接有下降段排烟筒体123，下降段排烟筒体123的底部上设置冷却烟道出灰斗124。连接烟道4与下降段排烟筒体123连接。本实施例中，炉口段冷却烟道11由反应炉3一端向上升段冷却烟道121方向逐步倾斜向上设置，并且炉口段冷却烟道11相对水平方向倾斜的角度θ大于等于45度且小于等于60度，这样的θ角度能使得高温烟气中熔融状的灰渣沿着炉口段冷却烟道11有效回流至反应炉3中，这大大减少了进入余热回收系统中的熔融状的灰渣的量，从而能有效降低余热回收系统结渣的可能。
21.本实施例中过渡段冷却烟道包括：镜像对称设置的转弯一段冷却烟道125和转弯二段冷却烟道126，转弯一段冷却烟道125由上升段冷却烟道121的顶端向上、并向下降段冷却烟道122方向弯曲，转弯二段冷却烟道126由下降段冷却烟道122的顶端向上并向上升段冷却烟道121方向弯曲，转弯一段冷却烟道125与转弯二段冷却烟道126在顶部相连通。过渡段冷却烟道的顶部设置有两个烟气防爆阀127，两个烟气防爆阀127分别位于转弯一段冷却烟道125与转弯二段冷却烟道126上。
22.本实施例中，为了便于安装、运输、维修，炉口段冷却烟道11、上升段冷却烟道121、下降段冷却烟道122，转弯一段冷却烟道125以及转弯二段冷却烟道126分别为单独的冷却烟道模块，冷却烟道模块拼装固定连通。
23.连接烟道4中设置有对进入连接烟道4内的高温烟气进行降温的冷却机构。冷却机
构的设置，其目的在于：对经过冷却烟道1降温后的烟气进一步降温，确保高温烟气中的颗粒物的内核的温度进一步降低，以此有效改善余热回收设备结渣的情况。
24.本实施例中，连接烟道4中的冷却机构包括若干用于向连接烟道4内喷射冷却介质的喷嘴41，喷嘴41喷射的冷却介质由冷却介质输送管42输送，冷却介质输送管42与冷却介质输送泵43的输出端连接，冷却介质输送泵43的输入端连接有冷却介质输入管44。所述的冷却介质需要确保冷却介质的引入不会造成连接烟道4内发生爆炸、燃烧等安全问题。为了提高冷却效果，所述的喷嘴41设置在连接烟道4内的顶部、底部以及两侧的连接烟道内壁上，连接烟道4内的顶部、底部以及两侧的连接烟道内壁上的喷嘴41均顺着连接烟道4的长度方向间隔设置。
25.分离器5的烟气出口与蒸汽过热器6相连接，蒸汽过热器6的过热器烟气出口与火管锅炉7连接，火管锅炉7与火管锅炉汽包71之间设置锅炉上升管711和锅炉下降管712，火管锅炉7通过过渡段烟室8与火管省煤器9连接。火管省煤器9的底部设置有带烟气排出口911的烟气排出筒体91，烟气排出筒体91的底部设置排出筒体灰斗912。火管省煤器9上设置有省煤器进水管92和省煤器出水管93，省煤器出水管93与火管锅炉供水管713以及烟道汽包供水管201连接。火管锅炉供水管713连接至火管锅炉汽包71，烟道汽包供水管201连接至烟道汽包2。烟道汽包2上设置烟道汽包蒸汽输出管23，火管锅炉汽包71上设置有饱和蒸汽输出管714。本实施例中烟道汽包蒸汽输出管23、饱和蒸汽输出管714汇聚连接至蒸汽过热器6的过热器蒸汽输入端61，蒸汽过热器6上设置过热蒸汽输出管62。
26.工作原理：烟程：反应炉3产生的高温烟气经炉口段冷却烟道11进入至冷却烟道1中，由于炉口段冷却烟道11倾斜设置，倾角θ大于等于45度且小于等于60度，因此炉口段冷却烟道11中的熔融状的炉渣能很好地回流至反应炉3中。高温烟气经炉口段冷却烟道11进入迂回段冷却烟道12中，高温烟气在迂回段冷却烟道12中依次通过上升段冷却烟道121、转弯一段冷却烟道125、转弯二段冷却烟道126、下降段冷却烟道122，不断释放热量后降温，然后进入下降段排烟筒体123。下降段排烟筒体123中的灰渣从冷却烟道出灰斗124中排出。下降段排烟筒体123中的高温烟气进入连接烟道4。
27.连接烟道4中的喷嘴喷出冷却介质对高温烟气进一步冷却，在连接烟道4中进一步冷却后的高温烟气进入分离器5中进行固体颗粒分离。分离器5将颗粒物有效分离出高温烟气，由于在连接烟道4中高温烟气得到了第二次冷却，因此经分离器5分离后仍然残存在高温烟气中的颗粒物也已经彻底冷却，即残留的颗粒物的温度已经降低至整个颗粒物的外表至内核都不再呈熔融状，这大大降低了颗粒物在余热回收系统中形成结渣的可能性。
28.经分离器5分离后的高温烟气经分离器5的烟气出口进入蒸汽过热器6，虽然蒸汽过热器6中的换热管束密集，但分离器5输出的高温烟气中颗粒物已经完全冷却至内核也不再呈熔融状，这大大避免采用换热管束密集的蒸汽过热器6产生结渣的状况，这正是本余热回收系统中能够采用蒸汽过热器6的关键所在，这有效提高了整个余热回收系统的热回收效率。蒸汽过热器6输出的烟气进入火管锅炉7，烟气在火管锅炉7中进一步释放热量，火管锅炉7输出的烟气经过渡段烟室8进入火管省煤器9，在火管省煤器9中释放热量后的烟气从烟气排出筒体91上的烟气排出口911向外排出。烟气排出筒体91中的灰渣从排出筒体灰斗912中排出。
29.水程：外部给水经火管省煤器进水管92进入火管省煤器9，在火管省煤器9中吸收
了热量的水经省煤器出水管93、火管锅炉供水管713进入至火管锅炉汽包71中，经省煤器出水管93、烟道汽包供水管201进入烟道汽包2中。火管锅炉汽包71中的热水经锅炉下降管712进入火管锅炉7中，火管锅炉7中吸收了烟气热量后形成的汽水混合物经锅炉上升管711进入火管锅炉汽包71中，火管锅炉汽包71产生的饱和蒸汽从饱和蒸汽输出管714输出。
30.烟道汽包2内的热水经烟道水冷壁下降管22进入冷却烟道1的膜式水冷壁内，膜式水冷壁中的热水吸收了高温烟气的热量后形成蒸汽经烟道水冷壁上升管21进入烟道汽包2中，烟道汽包2产生饱和蒸汽经烟道汽包蒸汽输出管23输出。
31.烟道汽包蒸汽输出管23输出的饱和蒸汽、以及火管锅炉汽包71经饱和蒸汽输出管714输出的饱和蒸汽汇聚进入蒸汽过热器6中，饱和蒸汽在蒸汽过热器6中吸收了高温烟气的热量后形成能用于发电的过热饱和蒸汽、并经过热蒸汽输出管62输出。
32.本实用新型的优点在于：一、在连接烟道4中设置冷却机构，冷却机构的喷嘴41将冷却介质喷入至连接烟道4中从而对高温烟气进行降温，这使得高温烟气中的颗粒物的内核的温度得到进一步降低，确保高温烟气中的颗粒物彻底冷却，即颗粒物从外表至内核至都不再呈熔融状，这就能避免高温烟气在进入换热设备中时粘附在换热管的管壁上而结渣，从而有效提高换热效果。二、炉口段冷却烟道11由反应炉3一端向上升段冷却烟道方向逐步倾斜向上设置，并且炉口段冷却烟道与水平方向呈的角度大于等于45度且小于等于60度，这样能使得高温烟气中熔融状的炉渣沿炉口段冷却烟道回流至反应炉3中，从而在源头源头上有效减少高温烟气中熔融状颗粒物的量，也就能大大避免余热回收系统设备结渣的情况发生。三、冷却烟道由若干冷却烟道模块拼装形成，这大大方便了生产、运输、安装以及使用过程中的维修。