一种紧凑式的烟气余热利用装置
技术领域
本实用新型属于工业窑炉烟气处理技术领域，具体涉及一种紧凑式的烟气余热利用装置。
背景技术
在电炉等冶金工业炉冶炼的过程中，要产生大量的高温烟气。以电炉为例，炉口烟温可达2000℃，高温烟气携带的热量占电炉总耗能量的10％左右，有的甚至高达20％。如何将这部分高温烟气中的显热充分回收、变废为宝，使其转化为易于利用的热能，并将烟气温度降至可进入后续除尘系统的温度，成了冶金领域一个重要的课题。
采用余热锅炉对这些烟气进行余热利用是较常用的技术手段，为避免烟气中的粉尘堵塞余热锅炉管道，通常在余热锅炉之前设置粗除尘设备。目前，这些设备一般分体安装，对于粗除尘设备与余热锅炉之间的连接，一般采用绝热烟道或普通烟道，不仅占用场地较大，而且烟气在流通过程中存在温降较大的问题；尤其对于电炉烟气，其在250℃～700℃区间内会生成或者重新合成二噁英类物质，因此对于环境的影响较大。
实用新型内容
本实用新型涉及一种紧凑式的烟气余热利用装置，至少可解决现有技术的部分缺陷。
本实用新型涉及一种紧凑式的烟气余热利用装置，包括余热锅炉，还包括卧式沉降室，所述余热锅炉为立式锅炉，所述余热锅炉矗立于所述沉降室的顶部并且所述余热锅炉的底部垂直插入至所述沉降室内，所述余热锅炉的锅炉烟气入口开设于其底端。
作为实施方式之一，所述余热锅炉的炉内自下而上依次布置有多组烟气换热单元。
作为实施方式之一，所述余热锅炉配置有汽包，最上方的烟气换热单元为省煤器并且该省煤器的出水口与所述汽包的进水口连通，所述汽包的出水口分别与其他烟气换热单元的换热介质入口连通，所述汽包的饱和蒸汽入口分别与其他烟气换热单元的换热介质出口连通。
作为实施方式之一，所述沉降室内设有隔板，所述隔板自所述沉降室的底部向上延伸并且顶端与所述沉降室的顶板之间具有间距，所述沉降室的烟气入口与所述余热锅炉分列于所述隔板的左右两侧。
作为实施方式之一，所述隔板的顶端位于所述锅炉烟气入口上方。
作为实施方式之一，该紧凑式的烟气余热利用装置还包括燃烧室，所述燃烧室上设有用于促使烟气中的可燃组分燃烧的燃烧结构，所述燃烧室的燃烧烟气出口与所述沉降室连通。
作为实施方式之一，所述燃烧室布置于所述沉降室顶部。
作为实施方式之一，所述燃烧室的底部垂直插入至所述沉降室内，所述燃烧室的烟气出口开设于其底端。
作为实施方式之一，所述余热锅炉配置有汽包，于所述燃烧室内布置有过热器，所述汽包的饱和蒸汽出口与所述过热器的蒸汽入口连通。
作为实施方式之一，所述燃烧室上设有防爆门。
本实用新型至少具有如下有益效果：
本实用新型提供的烟气余热利用装置，通过将余热锅炉布置于沉降室的顶部，在保证对烟气粗除尘及余热利用作用的同时，能够使装置的布局紧凑化，设备占地面积显著地减小，烟气流通路径得以显著缩短，烟道使用量减少，不仅设备投资减少，而且，烟气在流通过程中的温降减小，对于电炉烟气等易形成二噁英的烟气，则可避免二噁英类物质的重新生成，提高余热锅炉的余热利用效果，系统能耗得以降低而能效显著提高。而立式的余热锅炉垂直插入至沉降室内，一方面部分水平流通的烟气会与余热锅炉的外壁产生碰撞，利于烟气除尘，另一方面，这些烟气需要先由水平流通改变为向下流通而进入余热锅炉内，再由向下流通改变为向上流通，因而可达到烟气流向多次改变的效果，灰尘的沉降效果较好。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型实施例提供的紧凑式的烟气余热利用装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1，本实用新型实施例提供一种紧凑式的烟气余热利用装置，包括余热锅炉2和卧式沉降室1，该余热锅炉2为立式锅炉，该余热锅炉2矗立于所述沉降室1的顶部并且该余热锅炉2的底部垂直插入至所述沉降室1内，所述余热锅炉2的锅炉烟气入口开设于其底端。
显然地，沉降室1内的烟气需要进入余热锅炉2内，即烟气从沉降室1的烟气入口进入沉降室1内，再由锅炉烟气入口排入余热锅炉2内，则该锅炉烟气入口与沉降室1的底部之间是有一定间距的。上述沉降室1内的流通截面积一般大于其烟气入口的面积，烟气进入沉降室1内之后流速会降低，烟气中的大颗粒灰尘等得以沉降，因而，该沉降室1具有对烟气进行粗除尘的作用。该沉降室1为卧式结构，烟气在该沉降室1内是水平流通的；而立式的余热锅炉2垂直插入至沉降室1内，一方面部分水平流通的烟气会与余热锅炉2的外壁产生碰撞，利于烟气除尘，另一方面，这些烟气需要先由水平流通改变为向下流通而进入余热锅炉2内，再由向下流通改变为向上流通，因而可达到烟气流向多次改变的效果，灰尘的沉降效果较好。
上述沉降室1优选为是混凝土结构，保证其结构强度，便于其上方设备的安装；上述余热锅炉2可通过安装支架等固定承托在该沉降室1的顶部。相应地，可在沉降室1底部设置灰斗和卸灰装置，用于回收沉降室1底部被捕集的粉尘。
本实施例提供的烟气余热利用装置，通过将余热锅炉2布置于沉降室1的顶部，在保证对烟气粗除尘及余热利用作用的同时，能够使装置的布局紧凑化，设备占地面积显著地减小，烟气流通路径得以显著缩短，烟道使用量减少，不仅设备投资减少，而且，烟气在流通过程中的温降减小，对于电炉烟气等易形成二噁英的烟气，则可避免二噁英类物质的重新生成，提高余热锅炉2的余热利用效果，系统能耗得以降低而能效显著提高。
进一步优选地，如图1，所述余热锅炉2的炉内自下而上依次布置有多组烟气换热单元。本实施例中，上述余热锅炉2产生的蒸汽为饱和蒸汽；该余热锅炉2配置有汽包4，最上方的烟气换热单元为省煤器22并且该省煤器22的出水口与所述汽包4的进水口连通，所述汽包4的出水口分别与其他烟气换热单元的换热介质入口连通，所述汽包4的饱和蒸汽入口分别与其他烟气换热单元的换热介质出口连通。
经过除氧器除氧后的给水经过余热锅炉2末段的省煤器22加热后进入汽包4，可降低装置运行能耗；汽包4内的饱和水进入其他的烟气换热单元中，吸收烟气中的热量变成饱和蒸汽从而实现对烟气余热的利用，而饱和蒸汽进入汽包4中，经汽水分离之后，饱和蒸汽可进行蒸汽利用。对于上述其他的烟气换热单元，可采用蒸发器21，具体的安装结构是本领域常规技术，此处不作赘述。
进一步优化上述实施例，如图1，上述沉降室1内设有隔板11，该隔板11自沉降室1的底部向上延伸并且该隔板11的顶端与沉降室1的顶板之间具有间距，以便于烟气从隔板11的上方流通，所述沉降室1的烟气入口与所述余热锅炉2分列于所述隔板11的左右两侧。进一步可设置该隔板的顶端位于所述锅炉烟气入口的上方。基于该结构，可使得自沉降室1的烟气入口侧过来的烟气持续地与余热锅炉的外壁产生碰撞，利于烟气除尘，并且使得沉降室1内的所有烟气需要先由水平流通改变为向下流通而进入余热锅炉2内，进一步提高灰尘的沉降效果。
进一步优化上述实施例，如图1，该紧凑式的烟气余热利用装置还包括燃烧室3，所述燃烧室3上设有用于促使烟气中的可燃组分燃烧的燃烧结构，所述燃烧室3的燃烧烟气出口与所述沉降室1的烟气入口连通。该燃烧室3主要用于促使烟气中的可燃组分充分地燃烧，其中的可燃组分主要是CO，当然根据烟气的种类不同还可能包含其他的可燃成分；同时促使烟气燃烧，可有效地提高烟气温度，便于后续的烟气余热利用，尤其是对于电炉烟气，其中的CO体积分数小于10％，回收价值较低，而烟气燃烧的同时能促使烟气中的二噁英类物质分解，可有效地降低去除二噁英类物质所需能耗。
作为可选的实施方式，上述燃烧室3上设有防爆门，保证装置运行安全。
在其中一个实施例中，上述燃烧结构包括点燃烧嘴311，进一步可配置一次送风口312以向燃烧室3内送入新风，提高烟气的燃烧效果及燃烧效率，该点燃烧嘴311和一次送风口312可布置于燃烧室3的烟气入口侧，通过向入口烟气中混入新风，可以保证烟气中的CO燃尽，有效地提高烟气温度；在另外的实施例中，将一次送风管集成至点燃烧嘴311上也是可行的方案。
进一步优选地，如图1，上述燃烧室3包括一次燃烧段31和连接于该一次燃烧段31底部的二次补燃段32，上述燃烧结构对应包括布置于一次燃烧段31上的一次燃烧结构以及布置于二次补燃段32上的二次补燃结构，该一次燃烧结构即可采用上述的点燃烧嘴311与一次送风口312配合的结构；该二次补燃结构也可采用补燃烧嘴321与二次送风口322配合的结构，在另外的实施例中，将二次送风管集成至补燃烧嘴321上也是可行的方案。
通过设置二次补燃段32，可以保证燃烧室3出口烟气是经过充分燃烧的、不含CO和二噁英类物质的烟气，便于后续烟气余热利用及排放。进一步地，燃烧室3内还设有烟气分析仪，烟气分析仪位于二次补燃结构的靠近沉降室1的一侧，例如布置于燃烧室3的出口侧，通过该烟气分析仪检测燃烧室3出口烟气中的CO含量、二噁英类物质含量以及烟气温度，以指导一次燃烧结构和/或二次补燃结构的工作状态，例如调节补燃烧嘴321的补燃燃料流量及二次送风口322的新风流量，保证烟气的燃烧效果。
在可选的实施例中，如图1，上述一次燃烧段31与二次补燃段32以法兰连接方式连接，便于更换维护；进一步地，上述燃烧室3还可包括沉降段33，该沉降段33连接于二次补燃段32底部，进一步提高烟气沉降除尘效果，该沉降段33同样可以法兰连接方式与二次补燃段32连接。
作为优选的实施方式，如图1，上述燃烧室3布置于沉降室1顶部，可进一步使得装置的布局紧凑化，进一步减少设备占地面积及烟道使用量，以及进一步缩短烟气流通路径和烟气的温降损失。
进一步优选地，如图1，同样设置该燃烧室3的底部垂直插入至沉降室1内，该燃烧室3的烟气出口开设于其底端，燃烧室3的出口烟气需要先由向下流通改变为向上流通而进入沉降室1内，再由向下流通改变为水平流通，因而可达到烟气流向多次改变的效果，灰尘的沉降效果较好。
在其中一个实施例中，上述汽包4产生的饱和蒸汽可用于发电，即余热锅炉2连接有汽轮机发电机构，汽轮机的排汽进入凝汽器凝结成水，凝汽器吸收的热量通过冷却塔进行冷却，凝结后的水再次进入除氧器，这样就形成了一个吸收烟气热量输出电能的一个循环；该汽轮机可采用饱和汽轮机。在另外的实施例中，可利用上述烟气燃烧所产生的热量将这些饱和蒸汽加热为过热蒸汽，过热蒸汽用户可以是过热蒸汽发电单位或其他过热蒸汽用户，例如用于精炼的真空喷射泵；相应地，优选为在上述燃烧室3内布置有过热器323，该过热器323优选采用屏式过热器323，上述汽包4的饱和蒸汽出口与该过热器323连接，该过热器323优选为布置在二次补燃段32内，优选为布置于二次送风口322的上方。进一步可在燃烧室3内过热器323的上方设置吹灰装置，定期喷射高压氮气，防止过热器323上积灰影响换热效率和寿命。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
