一种铁合金电炉烟气余热利用装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种铁合金电炉烟气余热利用装置，包括电炉，电炉设置有烟气管道；还包括换热器，换热器包括有第一换热器、第二换热器以及第三换热器，三个换热器依次串联在电炉的烟气管道中；第一换热器与第二换热器之间设置有粗除尘装置；第一换热器以及第二换热器的外部设置有离心风机；第二换热器与第三换热器之间设置有布袋除尘装置。其能够有效的利用高温烟气的余热，达到节能减排的目的。
【专利说明】一种铁合金电炉烟气余热利用装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种烟气的余热利用装置，尤其涉及一种铁合金电炉的烟气余热利用装置。
【背景技术】
[0002]目前，铁合金电炉烟气处理方式分为湿法和干法两种工艺。湿法除尘基本没有利用烟气余热，还存在水的二次污染问题，而且必须要有庞大的水处理设备，运行费用也较高。因此，大型铁合金密闭电炉宜采用干法除尘。
[0003]目前国内铁合金电炉干法除尘主要采用袋式除尘，然而滤袋耐温低，一般在200?220°C下才能长期工作，瞬间使用温度小于280°C，所以电炉烟气除尘前必须进行冷却降温至200?220°C，为减小袋式除尘的负荷，铁合金电炉烟气需要预先经过粗除尘。
[0004]如图1所示，是现有的铁合金密闭电炉的烟气干法除尘装置的示意图。现有的铁合金电炉烟气干法除尘装置的工艺流程为:高温烟气首先经过水冷烟道降温；然后经过粗除尘；之后再经过空冷器继续降温；最后烟气由袋式除尘净化。如果铁合金电炉为密闭电炉，净化后的烟气需要进行喷淋冷却，以达到进入煤气柜回收的温度要求，当回收的煤气CO含量偏低或是O2浓度偏高时，可直接点火放散；如果铁合金电炉为半密闭电炉或敞口电炉，净化后的烟气直接由烟?排入大气。而现有半密封或者敞口的电炉的烟气干法除尘装置中，因不需要将一氧化碳回收，因此不需要设置煤气柜。
[0005]冷却高温烟气的介质一般采用空气或水，冷却方式包括:喷雾冷却、间接水冷、吸风冷却、间接风冷。其中四种冷却方式存在的缺点如下:喷雾冷却，增加了烟气含湿量、腐蚀性及烟尘的黏结性；间接水冷，耗水量大；吸风冷却增加了烟气量，除尘设备变大；间接风冷，无论是采用大气自然冷却还是用轴流风机通风冷却，热风均需放散。
[0006]但是，从现有技术中可知，目前的干法袋式除尘中，几乎没有有效的利用到高温烟气的余热。
【发明内容】
[0007]为了解决上述问题，本实用新型提供了一种铁合金电炉烟气余热利用装置，其能够有效的利用高温烟气的余热，达到节能减排的目的。
[0008]为了达到上述目的，本实用新型提供了一种铁合金电炉烟气余热利用装置，包括电炉，电炉设置有烟气管道；还包括换热器，换热器包括有第一换热器、第二换热器以及第三换热器，三个换热器依次串联在电炉的烟气管道中；第一换热器与第二换热器之间设置有粗除尘装置；第一换热器以及第二换热器的外部设置有离心风机；第二换热器与第三换热器之间设置有布袋除尘装置。
[0009]优选地,第三换热器之后设置能够收集密闭铁合金电炉烟气中一氧化碳的煤气柜。
[0010]优选地，第一换热器、第二换热器以及第三换热器与电炉的烟气管道之间通过法兰连接。
[0011]优选地，换热器为管壳式，换热器的外部设置有用保温材料包扎的保温层，换热器的一端为烟气流入端，另一端为烟气流出端，换热器外侧设置有两个外部介质管道，其中靠近烟气进入端的管道为外部介质流入管道，靠近烟气流出端的管道为外部介质流出管道。
[0012]优选地，烟气流入端前烟气管道上设置有热电偶测温仪以及压力仪表；烟气流出端后的烟气管道上设置有热电偶测温仪和压力仪表，外部介质流入管道前的管道上设置有阀门、流量计、热电偶测温仪、压力仪表；外部介质流出管道后的管道上设置有热电偶测温仪、压力仪表。
[0013]优选地，所述阀门为自动调节蝶阀。
[0014]优选地，换热器的内部设置有无缝钢管。
[0015]优选地，第一换热器前以及第二换热器前的烟气进入端设置有吹扫除灰装置。
[0016]优选地，当换热器为第一换热器以及第二换热器时，外部介质管道中的介质为空气。
[0017]优选地，当换热器为第三换热器时，外部介质管道中的介质为水。
[0018]本实用新型中铁合金电炉烟气余热利用装置相较于现有技术所具有的优势在于:
[0019](I)第一换热器产生的热风直接用于助燃，不仅节省了烧结、转底炉或回转窑所需的助燃风机设备，而且可以提高炉温、保证产量，同时还可以节约燃料消耗15%以上；
[0020](2)第一换热器产生的热风还可以用于预热电炉原料，从而降低冶炼电耗；
[0021](3)第二换热器产生的热风代替煤气燃烧用于烘干矿石原料、含碳原料，节省了二次能源的消耗；
[0022](4)第二换热器产生的热风可用于原料厂的防冻保温，保障生产的顺利；
[0023](5)第三换热器提供的生活热水、低压蒸汽不需要额外消耗能源。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是现有技术中铁合金密闭电炉的烟气干法除尘装置的流程示意图；
[0025]图2是本实用新型中铁合金密闭电炉烟气余热利用装置的流程示意图；
[0026]图3是本实用新型中铁合金半密闭/敞口的电炉烟气余热利用装置流程示意图；
[0027]图4是本实用新型中换热器与烟气管道连接的示意图；
[0028]图5是图4中A-A的剖视图。
【具体实施方式】
[0029]下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
[0030]参见图2，是本实用新型中铁合金密闭电炉烟气余热利用装置的流程示意图。如图2所示，该铁合金电炉烟气余热利用装置包括电炉1，电炉I设置有烟气管道11，还包括有换热器20，换热器20包括第一换热器21、第二换热器22以及第三换热器23，三个换热器依次串联在电炉的烟气管道中，换热器20与烟气管道11之间的连接方式优选为法兰12连接；第一换热器21以及第二换热器22的外部设置有离心风机40，用于向换热器中鼓入空气；其中在第一换热器21与第二换热器22之间设置有粗除尘装置30，在第二换热器22与第三换热器23之间设置有布袋除尘装置50，在第三换热器23之后设置有能够收集密闭铁合金电炉烟气中一氧化碳的煤气柜60，具体到铁合金电炉烟气余热利用的工艺过程如下:电炉I产生的高温烟气经过第一换热器21换热，使得烟气温度降低至500-300°C，当出现故障时，电炉I的烟气不通过第一换热器21，直接由电炉I上的放散阀10放散到空气中；第一换热器21在与高温烟气换热之后产生高压热风，热风作为助燃介质用于铁合金工艺中原料预处理的燃烧供热，热风还可以用于预热铁合金电炉的原料；从第一换热器21中出来的烟气经过粗除尘装置30进行粗除尘之后进入到第二换热器22中，经过第二换热器22的换热，使得烟气的温度降至200-220°C，同时第二换热器22产生的高压热风可用于铁合金原料的烘干和原料厂的防冻保温；从第二换热器22出来的烟气经过布袋除尘装置50进行进一步除尘净化，回收合格的烟气经过第三换热器23，此时烟气的温度降至50-60°C，从第三换热器23出来的烟气被送入到煤气柜60存储，在换热的同时，第三换热器23产生热水；当第三换热器23中出来的烟气不合格，即当回收的烟气一氧化碳含量偏低或是氧气浓度偏高时，可直接点火放散。
[0031]如图3所示，是本实用新型中铁合金半密闭/敞口的电炉烟气余热利用装置流程示意图。在该装置应用在半封闭以及敞口的铁合金电炉中时，其与上述密闭的电炉烟气余热利用装置的区别在于，在第三换热器23之后不设置有煤气柜60，因为半密闭/敞口的电炉不需要设置一氧化碳的回收。
[0032]参见图4以及图5，是本实用新型中换热器与烟气管道连接的示意图。如图所示，换热器20为管壳式，换热器20的外部设置有用保温材料包扎的保温层，换热器20的一端为烟气流入端201，另一端为烟气流出端203，换热器20串联在烟气管道11中；换热器20的管部外侧上端设置有两个外部介质管道，用于外部介质例如空气或水的流入与流出，其中靠近烟气进入端201的管道为外部介质流入管道202，在外部介质流入管道202端设置有阀门以及流量计，此处的阀门优选为自动调节蝶阀，当电炉烟气量波动时，通过调节换热器20前的阀门来控制进入换热器20的风量或水量，从而来控制出换热器20的烟气温度I靠近烟气流出端203的管道为外部介质流出管道204，烟气管道11与换热器20之间采用法兰12连接，为了实时的检测进出换热器中烟气以及外部介质的温度，在换热器20的烟气流入端201、烟气流出端203以及外部介质流入管道202、外部介质流出管道204上均设置有热电偶测温仪，为了实时的检测进出换热器中烟气以及外部介质的压力，在换热器20的烟气流入端201、烟气流出端203以及外部介质流入管道202、外部介质流出管道204上设置有压力仪表；另外，为了使换热器20能够承受高温烟气的冲刷和腐蚀，在换热器20的内部设置有无缝钢管7。
[0033]因第一换热器21与第二换热器22采用离心风机40向换热器内鼓气，其工作原理是:在第一换热器21以及第二换热器22外部设置离心风机40，上述的外部介质为空气，离心风机40向第一换热器21以及第二换热器22中鼓入高压空气，空气在第一换热器21以及第二换热器22外部流动，烟气在第一换热器21以及第二换热器22的内部流动，通过强制对流传热，烟气被冷却温度下降，空气被加热温度升高，烟气进入端换热器前还设有吹扫除灰装置，吹扫介质为惰性气体，当烟气侧阻力过大时，便可以打开吹扫装置进行除灰，当电炉烟气量和温度波动时，通过调节离心风机的频率或是换热器前空气总管的阀门来控制进入换热器的风量，从而来控制出换热器的烟气温度。
[0034]在第三换热器23中，其外部介质为水，其具体的工作原理为:通过对流传热，烟气被冷却，水被加热，当电炉烟气量波动时，通过调节换热器前水总管的阀门来控制进入换热器的水量，从而来控制出换热器烟气温度。
[0035]下面结合具体的实施例对上述电炉烟气余热利用装置进行详细说明:
[0036]第一种实施例:采用转底炉或回转窑预还原法生产高碳铬铁，铁合金电炉每吨产品产生的烟气量550?700Nm3，CO的浓度?80%，烟气温度600?800°C。
[0037]高温烟气首先经过第一换热器，烟气温降至?450°C，空气温度升至?350°C ;随后烟气经过重力除尘；然后烟气经过第二换热器，温度降到200?220°C，空气温度升至?2000C ;之后烟气进入布袋除尘器除尘净化；回收合格的烟气经过第三换热器，烟气温度降到50?60°C，热水温度高于60°C，之后烟气进入煤气柜存贮；当回收的煤气CO含量偏低或是O2浓度偏高时，可直接点火放散。
[0038]上述第一换热器产生的热风，风压为3?8kPa，这部分热风通过保温管道输送到转底炉或回转窑作为助燃介质参与燃烧供热，这不仅提高了炉温，还节约了铬铁矿预还原消耗的煤气。
[0039]上述第二换热器产生的热风，风压为3kPa左右，这部分热风通过保温管道输送到原料厂，用于铬铁矿、碳原料的干燥和原料厂的防冻保温。铬铁矿和碳原料通常采用回转烘干机进行烘干，烘干机的热载体为电炉回收煤气燃烧产生的烟气。本实用新型采用热风作为烘干机的热载体，可以节省煤气消耗。
[0040]上述第三换热器产生的热水，水压为0.4?0.6MPa，可用于提供生活热水。
[0041]第二种实施例:采用烧结法生产高碳锰铁，铁合金电炉每吨产品产生的烟气量为990N m3左右，CO的浓度为72%左右，烟气温度为500?700°C。
[0042]高温烟气首先经过第一换热器，烟气温降至40(TC左右，空气温度升至350°C左右；然后烟气经过旋风除尘；之后烟气经过第二换热器，烟气温度降到200?220°C，空气温度升至200°C ;之后烟气进入布袋除尘器除尘净化；回收合格的烟气经过第三换热器，烟气温度降到50?60°C，热水温度高于60°C，之后烟气进入煤气柜存贮；当回收的烟气CO含量偏低或是O2浓度偏高时，可直接点火放散。
[0043]上述第一换热器产生的热风，风压为5kPa左右，热风通过保温管道一部分输送到烧结作为助燃介质参与燃烧供热，另外一部分输送到预热窑作为热载体来预热电炉的原料，预热窑顶部设有除尘设备。原料预热温度大于300°C，之后通过保温料管进入电炉进行冶炼。
[0044]上述第二换热器产生的热风，风压为3kPa左右，这部分热风通过保温管道输送到原料厂，用于碳原料的干燥和原料厂的防冻保温。碳原料通常采用回转烘干机进行烘干，烘干机的热载体为电炉回收煤气燃烧产生的烟气，本实用新型采用热风作为烘干机的热载体，可以节省煤气消耗。
[0045]上述第三换热器产生的热水，水压为0.6MPa左右，用于提供生活热水。
[0046]可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。
【权利要求】
1.一种铁合金电炉烟气余热利用装置，包括:电炉(1)，电炉(I)上设置有烟气管道(11);还包括换热器(20)，其特征在于，换热器(20)包括有第一换热器(21)、第二换热器(22)以及第三换热器(23)，三个换热器依次串联在电炉(I)的烟气管道(11)中；第一换热器(21)与第二换热器(22)之间设置有粗除尘装置(30);第一换热器(21)以及第二换热器(22)的外部设置有离心风机(40);第二换热器(22)与第三换热器(23)之间设置有布袋除尘装置(50)。
2.根据权利要求1所述的铁合金电炉烟气余热利用装置，其特征在于，第三换热器(23)之后设置能够收集密闭铁合金电炉烟气中一氧化碳的煤气柜(60)。
3.根据权利要求1所述的铁合金电炉烟气余热利用装置，其特征在于，第一换热器(21)、第二换热器(22)以及第三换热器(23)与电炉(I)的烟气管道(11)之间通过法兰(12)连接。
4.根据权利要求1或2所述的铁合金电炉烟气余热利用装置，其特征在于，换热器(20)为管壳式，换热器(20)的外部设置有用保温材料包扎的保温层，换热器(20)的一端为烟气流入端(201)，另一端为烟气流出端(203)，换热器(20)的管部外侧上端设置有两个外部介质管道，其中靠近烟气进入端(201)的管道为外部介质流入管道(202)，靠近烟气流出端(203)的管道为外部介质流出管道(204)。
5.根据权利要求4所述的铁合金电炉烟气余热利用装置，其特征在于，烟气流入端(201)前烟气管道上设置有热电偶测温仪以及压力仪表；烟气流出端(203)后的烟气管道上设置有热电偶测温仪和压力仪表，外部介质流入管道(202)前的管道上设置有阀门、流量计、热电偶测温仪、压力仪表；外部介质流出管道(204)后的管道上设置有热电偶测温仪、压力仪表。
6.根据权利要求5所述的铁合金电炉烟气余热利用装置，其特征在于，所述阀门为自动调节蝶阀。
7.根据权利要求4所述的铁合金电炉烟气余热利用装置，其特征在于，换热器(20)的内部设置有无缝钢管(7)。
8.根据权利要求4所述的铁合金电炉烟气余热利用装置，其特征在于，第一换热器(21)前以及第二换热器(22)前的烟气进入端设置有吹扫除灰装置。
9.根据权利要求4所述的铁合金电炉烟气余热利用装置，其特征在于，当换热器(20)为第一换热器(21)以及第二换热器(22)时，外部介质管道中的介质为空气。
10.根据权利要求4所述的铁合金电炉烟气余热利用装置，其特征在于，当换热器(20)为第三换热器(23)时,外部介质管道中的介质为水。
【文档编号】F27D17/00GK203550636SQ201320722924
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】王惠永 申请人:中冶东方工程技术有限公司