一种超高温含尘烟气调温防结焦的装置的制作方法

1.本实用新型涉及超高温烟气余热回收技术领域，具体涉及一种超高温含尘烟气调温防结焦的装置。


背景技术：

2.随着国内钢铁行业电炉余热回收技术的日益成熟，电炉余热锅炉的实际工程案例也越来越多。但近年来，由于国内废钢价格的逐渐上涨，造成了电炉的生产成本直线攀升，各企业为降低直接生产成本，在电炉冶炼过程中会兑加一部分铁水。
3.当电炉冶炼过程中兑加铁水的比例越高，电炉生产的节奏就会越来越快；同时，由于铁水中的含碳量远高于废钢，就会造成电炉排放的烟气的温度也会大幅度提升。此时，超高温烟气携带大量粉尘会直接进入电炉的余热锅炉，烟气中的粉尘会在高温下结焦，并附着在锅炉换热管束外表面，从而造成余热锅炉通道的堵塞，影响电炉的正常生产。


技术实现要素：

4.本实用新型需要解决的技术问题是提供一种超高温含尘烟气调温防结焦的装置，可防止烟气中的粉尘在高温下结焦并附着在余热锅炉换热管束外表面，从而提供余热锅炉运行的稳定性，确保电炉的连续、稳定生产。
5.为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。
6.一种超高温含尘烟气调温防结焦的装置，包括设置在电炉高温含尘烟气出口和余热锅炉进口之间并采用大容量膜式壁辐射结构的一级辐射调温设备；所述一级辐射调温设备的上部设置有用于与电炉高温含尘烟气出口连通的高温含尘烟气进口以及与高温含尘烟气进口相对设置、用于与余热锅炉进口连通的低温烟气出口，一级辐射调温设备内上部设置有位于一级辐射调温设备的高温含尘烟气进口和低温烟气出口之间且垂直于烟气流动方向设置、用于增加辐射换热面积和改变烟气流向的辐射折流屏；所述一级辐射调温设备的中下部侧壁上设置有利用水雾化蒸发吸热的原理来调节烟气温度的二级雾化调温设备；所述一级辐射调温设备的高温含尘烟气进口处设置有利用混入冷空气的方式来实现烟气调温目的的三级混风调温设备；所述二级雾化调温设备和三级混风调温设备的受控端连接有可编辑逻辑控制器。
7.优选的，所述一级辐射调温设备的下部为漏斗状，下部的底端口上设置有用于将沉降下来的粉尘颗粒排出的卸灰阀。
8.优选的，所述余热锅炉连接有汽包；所述一级辐射调温设备通过连通的自然循环下降管和自然循环上升管与汽包连通。
9.优选的，所述二级雾化调温设备包括双流体气雾喷枪；所述双流体气雾喷枪通过水管连接有水源，水管上设置有用于将水泵入双流体气雾喷枪内的泵机，泵机的受控端与可编辑逻辑控制器的输出端连接；所述双流体气雾喷枪通过气管连接有用于提供压缩空气来将水充分雾化的空压机，空压机的受控端与可编辑逻辑控制器的输出端连接。
10.优选的，所述双流体气雾喷枪密封滑动装配在一级辐射调温设备的中下部侧壁上并连接有用于将双流体气雾喷枪推进一级辐射调温设备和将双流体气雾喷枪缩回的可伸缩的推进机构，推进机构的受控端与可编辑逻辑控制器的输出端连接。
11.优选的，所述双流体气雾喷枪为分散设置在一级辐射调温设备的中下部侧壁上，以确保烟气调温均匀性的若干个。
12.优选的，所述三级混风调温设备包括进风口直对大气的引风管道、连接在引风管道出风口与一级辐射调温设备的高温含尘烟气进口之间的送风管道以及设置在引风管道和送风管道连通处来控制风路通断的气动调节阀，气动调节阀的受控端与可编辑逻辑控制器的输出端连接。
13.优选的，所述引风管道的进风口处设置有用于防止异物进入装置的格栅网；所述气动调节阀为快开式等比例调节阀；所述送风管道与一级辐射调温设备的高温含尘烟气进口的连接处设置有用于防止因温度不同而产生的膨胀差损坏装置的补偿器。
14.优选的，所述一级辐射调温设备的低温烟气出口处设置有用于对烟气温度进行实时在线采集的温度检测设备，温度检测设备的输出端与可编辑逻辑控制器的输入端连接。
15.由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。
16.本实用新型通过设置的一级辐射调温设备、二级雾化调温设备和三级混风调温设备，可对超高温含尘烟气进行分级控制，实现分段式烟气调温，从而使烟气温度低于粉尘结焦温度区间，有效确保进入后部余热锅炉烟气中的粉尘不结焦，不会对余热锅炉造成堵塞，在确保余热锅炉和主生产设备的连续、稳定运行的同时，也实现了超高温含尘烟气的除尘和余热回收，进一步降低了企业运行成本，确保了各生产衔接设备的同步率，提高了企业的经济效益及市场竞争力，具有多方面的优点及实际应用价值。
17.本实用新型通过设置的温度检测设备和可编辑逻辑控制器，可对进入余热锅炉烟气温度的连续在线检测，并自动调节各级调温设备的工作顺序及工作状态，实现烟气温度的精准、全自动化调节。
附图说明
18.图1为本实用新型的结构示意图。
19.其中：1.一级辐射调温设备、11.辐射折流屏、12.卸灰阀、13.自然循环下降管、14.自然循环上升管、2.二级雾化调温设备、3.三级混风调温设备、31.引风管道、32.送风管道、4.余热锅炉、5.汽包、6.可编辑逻辑控制器、61.温度检测设备。
具体实施方式
20.下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步详细说明。
21.一种超高温含尘烟气调温防结焦的装置，结合图1所示，包括一级辐射调温设备1、二级雾化调温设备2、三级混风调温设备3和可编辑逻辑控制器6，其中，一级辐射调温设备1设置在电炉高温含尘烟气出口和余热锅炉4进口之间，一级辐射调温设备1用于对电炉排放的高温含尘烟气进行降温；二级雾化调温设备2和三级混风调温设备3均设置在一级辐射调温设备1上，二级雾化调温设备2可向一级辐射调温设备1中喷入雾化水，利用水雾化蒸发吸热的原理来调节烟气温度，三级混风调温设备3利用向一级辐射调温设备1中混入冷空气的
方式来实现烟气调温的目的；可编辑逻辑控制器6的输出端与二级雾化调温设备2和三级混风调温设备3的受控端分别连接，从而实现装置的自动化控制，使流入余热锅炉4内的烟气温度满足要求。
22.一级辐射调温设备1采用大容量膜式壁辐射结构，通过强化辐射换热来降低超高含尘烟气温度的同时，也大幅度降低超高含尘烟气流速，对超高含尘烟气中的粉尘颗粒进行初步沉降。一级辐射调温设备1的上部设置有高温含尘烟气进口和低温烟气出口，高温含尘烟气进口和低温烟气出口相对设置，其中，高温含尘烟气进口用于与电炉高温含尘烟气出口连通；低温烟气出口用于与余热锅炉4进口连通。
23.一级辐射调温设备1内上部设置有辐射折流屏11，辐射折流屏11位于一级辐射调温设备1的高温含尘烟气进口和低温烟气出口之间且垂直于烟气流动方向设置，辐射折流屏11一方面可以通过增加辐射换热面积来强化辐射换热效果，提高一级辐射调温设备1的调温能力范围；另外一方面也可通过改变高温含尘烟气流向来提升粉尘颗粒的沉降效果。辐射折流屏11与一级辐射调温设备1属于整体化设计、制造，同时，可根据超高温含尘烟气的流量与温度，设置一组或多组辐射折流屏11，以满足烟气调温的能力要求。
24.余热锅炉4连接有汽包5，一级辐射调温设备1通过连通的自然循环下降管13和自然循环上升管14与汽包5连通。一级辐射调温设备1通过辐射换热会产生大量的蒸汽，产生的蒸汽将汇入到后部烟气余热回收锅炉系统，并通过自然循环上升管14和自然循环下降管13与余热锅炉4连接的汽包5形成自然循环。
25.由上可知，一级辐射调温设备1在调节高温含尘烟气温度防止结焦的同时，也实现了高温含尘烟气中粉尘颗粒的初步沉降和烟气热量的回收。
26.一级辐射调温设备1的下部为漏斗状，下部的底端口上设置有卸灰阀12，卸灰阀12用于将沉降下来的粉尘颗粒定期排出，有效防止积灰过多造成流通面积减少，从而影响沉降效果。
27.二级雾化调温设备2设置在一级辐射调温设备1的中下部侧壁上，利用水雾化蒸发吸热的原理来调节烟气温度。二级雾化调温设备2作为一级辐射调温设备1的补充措施，仅在当高温含尘烟气温度过高，且一级辐射调温设备1无法达到目标要求时才投入使用。由于水的汽化潜热非常大，为应对高温烟气的可控小幅度调温需求，仅需少量的水即可满足调温要求。
28.二级雾化调温设备2采用双流体气雾喷枪的方式，通过压缩空气，将水进行充分雾化，然后喷入到高温含尘烟气中，并在瞬间完成汽化，实现烟气调温的目标。二级雾化调温设备2包括双流体气雾喷枪，双流体气雾喷枪通过水管连接有水源，水管上设置有泵机，泵机用于将水泵入双流体气雾喷枪内；双流体气雾喷枪通过气管连接有空压机，空压机用于提供压缩空气来将水充分雾化。
29.双流体气雾喷枪密封滑动装配在一级辐射调温设备1的中下部侧壁上并连接有可伸缩的推进机构，推进机构可为气缸、电动推杆等，推进机构用于将双流体气雾喷枪推进一级辐射调温设备1和将双流体气雾喷枪缩回。当二级雾化调温设备2需要投入使用时，可伸缩的推进机构将双流体气雾喷枪推进到工作位，对高温烟气进行喷雾调温；当二级雾化调温设备2不需要投入使用时，可伸缩的推进机构将双流体气雾喷枪缩回到等待位，此时，双流体气雾喷枪内部依然会通流少量的压缩空气，一方面可防止烟气中的粉尘堵塞双流体气
雾喷枪，另一方面可用于双流体气雾喷枪的冷却。
30.根据实际高温烟气的流量及温度，双流体气雾喷枪可设置若干个，采用多点、分散式设置在一级辐射调温设备1的中下部侧壁上，以确保调温的均匀性。
31.三级混风调温设备3设置在一级辐射调温设备1的高温含尘烟气进口处，利用混入冷空气的方式来实现烟气调温的目的。三级混风调温设备3作为一级辐射调温设备1和二级雾化调温设备2的补充措施，仅在当高温含尘烟气温度过高，且在二级雾化调温设备2投入使用后，一级辐射调温设备1仍无法达到目标要求时才投入使用。
32.三级混风调温设备3包括引风管道31、送风管道32和气动调节阀，其中，引风管道31的进风口直接对大气，引风管道31的进风口处设置有格栅网，格栅网用于栏截异物，防止异物进入装置，造成装置损坏；送风管道32的进风口与引风管道31的出风口连接，送风管道32的出风口与一级辐射调温设备1的高温含尘烟气进口连接，具体连接在一级辐射调温设备1的高温含尘烟气进口的侧壁上；气动调节阀设置在引风管道31和送风管道32的连通处，气动调节阀用于控制风路的通断。一级辐射调温设备1内部的烟气在动力作用下流向余热锅炉4的过程中，一级辐射调温设备1内部的气压下降，其内部相对于外界大气为负压状态，当气动调节阀开启后，大气会在负压的作用下吸入一级辐射调温设备1，同时，一级辐射调温设备1内部的烟气不会外溢。
33.气动调节阀采用快开式等比例调节阀，一方面利用气动阀门的快速启、停特点，确保烟气调温的及时性；另一方面采用等比例调节，确保调温的精确性。送风管道32与一级辐射调温设备1的高温含尘烟气进口的连接处设置有补偿器，可防止因温度不同产生的膨胀差损坏装置。
34.一级辐射调温设备1的低温烟气出口处设置有温度检测设备61，温度检测设备61用于对流向余热锅炉4的烟气温度进行实时在线采集。根据需求，温度检测设备61设置有两个及两个以上，且位于一级辐射调温设备1的低温烟气出口处的不同位置，从而保证检测数据的可靠性。
35.可编辑逻辑控制器6的输入端与温度检测设备61的输出端连接；可编辑逻辑控制器6的输出端与二级雾化调温设备2的泵机、空压机和推进机构以及三级混风调温设备3的气动调节阀的受控端分别连接。可编辑逻辑控制器6根据接收到的温度检测设备61检测的温度数据，可针对不同的温度参数，按照既定的自动化控制逻辑，输出并控制二级雾化调温设备2和三级混风调温设备3的工作顺序和工作状态，从而可实现烟气调温的精确、全自动化调节；同时，可编辑逻辑控制器6可通过多组温度数据的比对，防止因某个温度检测设备61故障造成可编辑逻辑控制器6发出错误的工作指令。
36.本实用新型在使用时，超高温含尘烟气首先通过一级辐射调温设备1和辐射折流屏11，通过辐射换热，大幅度降低超高温含尘烟气的温度，确保进入余热锅炉4烟气中的粉尘不因温度过高而结焦。
37.超高温含尘烟气在进入一级辐射调温设备1后，由于烟气流速的大幅度降低(2-4m/s)，烟气中的粉尘颗粒在一级辐射调温设备1内进行初步沉降；然后经过辐射折流屏11，通过改变烟气流向，进一步对烟气中的粉尘颗粒进行沉降；沉降下来的粉尘颗粒通过设置在一级辐射调温设备1底部的卸灰阀12定期外排。
38.一级辐射调温设备1和辐射折流屏11通过辐射换热吸收的热量将产生大量的蒸
汽，并通过自然循环下降管13和自然循环上升管14与余热锅炉4的汽包5建立自然循环，在调节超高温含尘烟气温度防止结焦的同时，也实现烟气中粉尘颗粒的初步沉降和烟气热量的回收。
39.当一级辐射调温设备1的低温烟气出口处设置的温度检测设备61反馈烟气温度依然高于目标设定值时，可编辑逻辑控制器6将根据自动化控制逻辑，自动启动二级雾化调温设备2，通过双流体气雾喷枪向超高温烟气中喷入一定量的水来进一步调节烟气温度，使之达到设定目标值。
40.若投入二级雾化调温设备2后，温度检测设备61反馈烟气温度依然高于目标设定值时，可编辑逻辑控制器6将根据自动化控制逻辑，自动启动三级混风调温设备3，通过送风管道32向一级辐射调温设备1内混入一定量的冷空气，从而确保一级辐射调温设备1的低温烟气出口处的温度达到设定目标值。