[實用新型]一種穩定的礦冶爐低溫余熱回收系統

有效

• 申請號: 201420194773.3
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN203869520U
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 柯俊;姚耀明;杜國新;萬杰
• 申請（專利權）人: 湖北沁龍華章節能環保科技有限公司
• 主分類號: F27D17/00
• 分類號: F27D17/00;F23L15/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本實用新型屬于節能、熱回收技術領域，尤其涉及一種穩定的礦冶爐低溫余熱回收系統，可用于余熱煙氣高質量回收利用系統。

背景技術

煙氣余熱資源屬于二次能源，是一次能源或可燃物料轉換后的產物，或是燃料燃燒過程中所發出的熱量在完成某一工藝過程后所剩下的熱量。按照溫度品位，工業上，余熱一般分為600℃以上的高溫余熱和300℃以下的低溫余熱。

低溫余熱量大，溫度分布范圍寬，占工業余熱資源總量的50％以上，分布廣泛，如冶金、化工、建材、機械、電力等行業，各種冶煉爐、加熱爐、內燃機和鍋爐的排氣排煙，而且有些工業窯爐的煙氣余熱量甚至高達爐窯本身燃料消耗量的30％～60％，節能潛力大，是余熱利用的主要研發對象。低溫煙氣作為低溫余熱的載體，排放量很大，攜帶熱能豐富，但由于低溫限制導致換熱效率低、余熱產品應用范圍窄、利用價值低、煙氣余熱回收經濟效益差，使得低溫煙氣難以得到有效利用，煙氣直接排放還出現嚴重熱污染，小范圍內熱污染造成城市熱島效應，導致居住環境變差，全球范圍內的影響則是造成全球氣候的不可預測的變化，惡化全球生存環境。

而高溫余熱回收利用時傳熱動力足，回收和利用相對容易，見效快，實現技術難度低，因此簡單的高溫余熱的利用比較普遍，然而，目前的高溫余熱的回收利用停留在一種粗放式的利用，熱利用效率低下獲取單位重量余熱產品(蒸汽)的高溫余熱消耗量大、浪費嚴重。我國擁有大量的半封閉式電弧礦冶爐，煙氣溫度在500℃左右，排放量大，粉塵含量大，污染大。在生產過程中，受生產工藝和設備的限制，煙氣溫度波動范圍大，且煙氣溫度屬于低品位熱源，回收成本高，利用率低。并且，傳統的余熱回收系統中的這種結構裝置存在較多的問題，甚至是安全隱患。

一方面，礦熱爐爐膛溫度較高，可達到1200℃以上。通過對高溫煙氣的回收利用，可以有效的節能減排，符合現在日趨緊張的環境、資源的要求，也符合國家節能減排的號召。目前，在高溫爐煙氣的余熱回收的系統中，從礦冶電路排出的高溫煙氣需經煙道疏導，再進入余熱鍋爐等裝置中進行預熱回收。經過較長時間的使用，煙道的耐火材料襯體開裂、剝落、甚至大面積脫落，引起了管道管殼發紅、變形甚至發生事故等嚴重問題，煙道的損壞直接影響到高溫煙氣的流通，使得整個熱回收系統處于癱瘓，影響的正常的工業生產，并帶來的管道維護的成本的增加。因此，高溫煙道成為了礦冶電爐等高溫余熱回收系統中潛在的威脅，使得正常的熱能回收面臨嚴重的考驗，嚴重威脅了余熱回收的進一步流程。

煙道容易受到高溫煙氣氣流的摩擦和沖刷作用，碳素沉積，爐料中堿金屬和其他有害金屬的破壞。碳素沉積是指煤氣沿著砌縫和爐襯自身的透氣孔侵入內襯中，在適宜的溫度下，分解成二氧化碳和析出碳，這種絲狀的碳在適宜條件下無限擴展，致使內襯結構松散、強度下降、龜裂而破壞。如內襯中含有Fe₂O₃，則如同催化劑一樣，使其方解和析出更嚴重。爐料中的堿金屬氧化物會與內襯形成低熔點化合物，使之更易磨損，并且形成的固體碳會破壞內襯，另外，堿金屬化合物會影響內襯強度。管道材料由于承受頻繁的溫度波動，并且管道內的溫度梯度較大，導致熱應力分布不均易使內襯材料出現裂紋、開裂和剝落，從而使整個砌體損毀。

目前，雖然有針對煙道材料的技術改進，研發了高溫下具有一定韌性的和較高的耐磨性，同時還能夠抵御碳氣氛的滲透的耐火材料。這些耐火材料具有合理的蠕變率，較好的高溫熱震性以抵抗管道的變形以及熱應力的作用。但是，從管道本身的結構角度出發進行的改進卻極少。而通過對煙道結構的合理改進，可以簡單、有效的解決煙道因長時間的使用而造成塌陷的問題。

另一方面，礦熱爐爐內火焰溫度較高，氣相化學反應十分迅速，主要燃燒產物（CO₂、H₂O和O₂）之間很快達到平衡，因此，只有當爐內局部區域運行或在低于化學當量配風時，即只有當煙氣中的過剩O₂接近于零0.5%時，才會產生較多的CO（＞100ppm），在大型鍋爐爐膛內，燃料/空氣比率及其分布不可能十分完善，也不可能靠一般的爐內混合過程來糾正這種不均勻狀態。