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CN113265506B - 一种转炉用烟气冷却装置 - Google Patents

一种转炉用烟气冷却装置 Download PDF

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CN113265506B CN202011188160.5A CN202011188160A CN113265506B CN 113265506 B CN113265506 B CN 113265506B CN 202011188160 A CN202011188160 A CN 202011188160A CN 113265506 B CN113265506 B CN 113265506B
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Abstract

一种转炉用烟气冷却装置，转炉顶部设置烟罩，烟罩底部与转炉内部连通，烟罩侧面设置排烟道，烟罩为箱体结构，烟罩侧面分别为A面、B面、C面和D面，所述排烟道斜向设置于A面，A面和B面相对设置，C面和D面相对设置，所述烟罩的顶部为E面，所述烟气冷却装置包括水冷套结构、水箱和水冷壁结构，所述水冷套结构可拆卸设置于所述排烟道上，所述水箱包括多个独立的子水箱，所述A面上设置有子水箱，所述B面上设置有水冷壁结构，所述C面和D面上均设置有子水箱和水冷壁结构，C面和D面上的子水箱、水冷壁结构衔接并占据整个壁面，所述E面上设置有子水箱。本发明设计独特巧妙，能有效降低烟尘温度，减少腐蚀，延长烟罩及冷却装置的使用寿命。

Description

一种转炉用烟气冷却装置
技术领域
本发明涉及冶金设备技术领域，具体涉及一种转炉用烟气冷却装置。
背景技术
现有技术中，用转炉处理铜渣较为常见，如公开号为CN101358286B的中国专利公开了一种用转炉处理铜浮渣的方法，其将铜浮渣、纯碱、铁屑或硫铁矿和烟煤按照一定比率配料，加入转炉内还原熔炼，控制温度700～800℃，冶炼1.5-2小时，使铜浮渣中的金属形态铅与铜分离，尔后提高温度至渣过热温度1100-1250℃，冶炼2.5-3小时，使铅的化合物还原生成金属铅，铜则进入冰铜实现了铜、铅分离。该操作在转炉内进行，铜和铅分离彻底，可解决当前铜浮渣处理过程中存在的能耗高、污染环境严重、金属回收率低和生产成本高等问题。
在此类工艺的处理过程中，转炉一般采用25％～40％的富氧助燃天然气燃烧加热，烟气温度极高，然而转炉中的烟气口大都采用浇注料砌筑，如镁铬质骨料，而水冷烟罩采用的是膜式水冷壁，膜式水冷壁由膜式水冷管组成，因此在冷却过程中烟气中还含有2％～5％的SO2，高温烟气直接对水冷烟罩进行硫化物高温腐蚀，烟尘对水冷壁管壁的冲刷侵蚀等原因，浇注料逐步剥蚀，烟气口逐步扩大，烟气口的使用寿命仅1～2个月，此外烧损炉窑壳体，烟罩使用寿命也仅仅为3-5月，使用周期短，维修强度大；此外，膜式水冷壁内壁加工复杂，价格昂贵，用在高温及带腐蚀性气体环境，性价比不高，并且膜式水冷壁管内部容易结垢而造成堵塞，散热效果差；高温侵蚀，造成管壁穿孔漏水，后期维修频繁，不得不停炉更换，严重制约了生产，同时水冷壁安装方式为多块水冷壁整体焊接，不利于维修及更换。因此，本发明旨在开发一种针对转炉的冷却装置，以更好地满足生产需要。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种转炉用烟气冷却装置，以解决上述背景技术中的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种转炉用烟气冷却装置，转炉顶部设置烟罩，烟罩底部与转炉内部连通，烟罩侧面设置排烟道，烟罩为箱体结构，烟罩侧面分别为A面、B面、C面和D面，所述排烟道斜向设置于A面，所述A面和B面相对设置，所述C面和D面相对设置，所述烟罩的顶部为E面，所述烟气冷却装置包括水冷套结构、水箱和水冷壁结构，所述水冷套结构可拆卸设置于所述排烟道上，所述水箱包括多个独立的子水箱，所述A面上设置有子水箱，所述B面上设置有水冷壁结构，所述C面和D面上均设置有子水箱和水冷壁结构，C面和D面上的子水箱、水冷壁结构衔接并占据整个壁面，所述E面上设置有子水箱。
进一步的，所述水冷套结构为整体式的铜水套结构。
进一步的，每个所述子水箱上均设置有进水口和出水口，箱体内设置有平行布置且错开设置的隔板。
进一步的，所述水冷壁结构包括内衬板以及固定于内衬板上的蛇形水冷管道，蛇形水冷管道在所述内衬板朝向所述烟罩外部侧连续满焊固定。
进一步的，所述C面和D面上的子水箱靠近所述排烟道的高温区设置，C面和D面上的水冷壁结构远离所述排烟道的低温区设置。
进一步的，所述C面和D面上，子水箱的换热面积与水冷壁的换热面积之比为6～7:4～5。
有益效果：本发明所述的一种转炉用烟气冷却装置，其采用可拆卸的水冷套结构固定于排烟道上，整体式结构安装、更换更加便捷，水路简易可靠，相较于传统的排烟道更为经久耐用，且具有更好的降温效果；水冷套结构与排烟道为直插式连接，无水平拐角，不存在积灰死角区，烟气流通更顺畅。烟罩采用水箱和水冷壁结构结合的方式，通过对水箱和水冷壁结构换热面积的合理分区布局和巧妙设计，与传统的膜式换热相比，大大节省了换热面积，同时提高了设备的耐用程度。其中烟气靠近排烟道的高温区设置为水箱式，远离排烟道的低温区设置为壁挂式的水冷壁结构，蛇形水冷管道焊接在锅炉钢板外壁上，与烟气在烟罩外进行线性热交换，蛇形水冷管道不与烟气接触，既保证了烟罩内壁的光滑，内壁不容易积灰，不会造成酸性腐蚀，又带走了部分热量，保证了钢板在耐热范围内不被烧穿，水箱在材料及结构上进行了优化，水箱底板选用锅炉钢板，大大增强了烟罩的耐高温性能。本发明所述的转炉用烟气冷却装置使用寿命可达1年以上。
附图说明
图1为转炉用烟气冷却装置的整体结构示意图。
图2为本发明中水冷套结构的结构示意图。
图3为本发明中子水箱的俯视结构示意图。
图4为本发明中子水箱的内部结构示意图。
图5为本发明中水冷壁结构的结构示意图。
图6为本发明中蛇形水冷管道与内衬板间的连接示意图。
图7为本发明中第一连接件的结构示意图。
图8为本发明中第二连接件的结构示意图。
其中：1、墙面；2、转炉；3、排烟道；4、烟罩；5、子水箱；51、隔板；6、水冷壁结构；61、内衬板；62、蛇形水冷管道；7、第一连接件；8、第二连接件；9、水冷套结构。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明。
参考图1～图8所示，本实施例所述的转炉用烟气冷却装置，转炉2顶部设置烟罩4，烟罩4底部与转炉2内部连通，烟罩4侧面设置排烟道3，烟罩4为箱体结构，烟罩4侧面分别为A面、B面、C面和D面，所述排烟道斜向设置于A面，所述A面和B面相对设置，所述C面和D面相对设置。
烟气冷却装置包括水冷套结构9、水箱和水冷壁结构6，其中水冷套结构9可拆卸设置于排烟道3上，本实施例中，水冷套结构9为整体式的铜水套结构，水冷套结构9与排烟道3为直插式卡接，无水平拐角，不存在积灰死角区，烟气流通更顺畅，且插设于排烟道3内部，从而可防止含硫化物的高温烟气对浇注烟道的损伤，从而延长使用寿命，并且拆卸方便。
子水箱5上均设置有进水口和出水口，箱体内设置有平行布置且错开设置的隔板51，隔板用于延长冷却水在箱体内的流动路程。
水冷壁结构6包括内衬板61以及固定于内衬板61上的蛇形水冷管道62，蛇形水冷管道62在内衬板朝向所述烟罩4外部侧连续满焊固定，因此，蛇形水冷管道62是悬挂固定于烟罩4外部，与烟气在烟罩4外进行线性热交换，蛇形水冷管道62不与烟气接触，既保证了烟罩4内壁的光滑，内壁不容易积灰，不会造成酸性腐蚀。又带走了部分热量，保证了钢板在耐热范围内不被烧穿。
水箱包括多个独立的子水箱5，A面上仅设置有子水箱5，所述B面上设置有水冷壁结构6，所述C面和D面上均设置有子水箱5和水冷壁结构6，C面和D面上的子水箱5、水冷壁结构6衔接并占据整个壁面，C面和D面上的子水箱5靠近所述排烟道3的高温区设置，本实施例中，C面和D面上均设置有3个并列布置的子水箱5，3个子水箱均自烟罩4的底部延伸至顶部，相邻子水箱5间通过第一连接件7和第二连接件8连接，连接方式如图1所示，C面和D面上的水冷壁结构6远离所述排烟道3的低温区设置。烟罩4的顶部为E面，所述E面上设置有所述子水箱5。
为了达到既定的降温效果，C面和D面上，子水箱的换热面积与水冷壁的换热面积之比为6～7:4～5。
具体举例说明。
某工厂转炉上的水冷烟罩原设计采用膜式水冷壁，换热面积为43m2,经试生产测试，使用寿命为3～5月，后期出现大面积泄漏，备件及维修成本较高。高温气体对水冷壁冲刷侵蚀作用，使得水冷壁后期会出现大面积变薄，甚至泄漏。改进后采用本发明所的烟气冷却装置。
水箱内壁选用14mm锅炉钢板，外壁使用12mm钢板，内部设置3块隔板。水冷壁水管外部附着式设计，采用42mm钢板做内衬壁面，外部蛇形水冷管道选用
Figure GDA0003823443450000061
钢管。管壁与内衬板采用连续满焊，熔池深度控制在8-10mm。此设计一方面，防止高温烟气直接侵蚀管壁；另一方面，为满足后期修复方便，直接对烧损内侧衬板进行焊补即可。
其中进入烟罩的烟气量为
Figure GDA0003823443450000062
其中
Figure GDA0003823443450000063
为烟罩的漏风系数，取0.1,；V′为炉内燃烧产生烟气量，单位m3/h。
进入烟罩的烟气焓为：I′＝Iy′+Ic′，Iy′是由铜水套进入水冷烟罩的烟气焓，Ic′为进入水冷烟罩的烟尘焓，单位kJ/Nm3，空气和烟气组分的平均比热如下表所示。
表1空气及烟尘焓值表
Figure GDA0003823443450000064
根据热平衡计算，其中水箱面积为25.13m2，水冷壁结构面积12.68m2，换热面积总共37.81m2，分布结构如表2所示。
表2水箱和水冷壁的分布结构及结构参数表
Figure GDA0003823443450000071
调试结果:
开炉测试水冷情况，供水水压0.25～0.3Mpa，水流量，水路温度、烟气出口温度趋势，如表3所示，在该工况下，铜浮渣转炉能较好地满足生产需求，炉况运行平稳。
表3水冷烟罩运行数据表
Figure GDA0003823443450000072
铜浮渣转炉采用本发明所述的烟气冷却装置，解决了烟道口烧损严重问题，炉窑本体可以稳定运行，炉寿可达8月以上，烟罩寿命整体寿命可达1年以上。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种转炉用烟气冷却装置，转炉顶部设置烟罩，烟罩底部与转炉内部连通，烟罩侧面设置排烟道，其特征在于，烟罩为箱体结构，烟罩侧面分别为A面、B面、C面和D面，所述排烟道斜向设置于A面，所述A面和B面相对设置，所述C面和D面相对设置，所述烟罩的顶部为E面，所述烟气冷却装置包括水冷套结构、水箱和水冷壁结构，所述水冷套结构可拆卸设置于所述排烟道上，所述水箱包括多个独立的子水箱，所述A面上设置有子水箱，所述B面上设置有水冷壁结构，所述C面和D面上均设置有子水箱和水冷壁结构，C面和D面上的子水箱、水冷壁结构衔接并占据整个壁面，所述E面上设置有子水箱；
所述水冷壁结构包括内衬板以及固定于内衬板上的蛇形水冷管道，蛇形水冷管道在所述内衬板朝向所述烟罩外部侧连续满焊固定；
所述C面和D面上的子水箱靠近所述排烟道的高温区设置，C面和D面上的水冷壁结构远离所述排烟道的低温区设置。
2.根据权利要求1所述的烟气冷却装置，其特征在于，所述水冷套结构为整体式的铜水套结构。
3.根据权利要求1所述的烟气冷却装置，其特征在于，每个所述子水箱上均设置有进水口和出水口，箱体内设置有平行布置且错开设置的隔板。
4.根据权利要求1所述的烟气冷却装置，其特征在于，所述C面和D面上，子水箱的换热面积与水冷壁的换热面积之比为6~7:4~5。
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