[实用新型]一种稳定的矿冶炉低温余热回收系统

说明书

技术领域

本实用新型属于节能、热回收技术领域，尤其涉及一种稳定的矿冶炉低温余热回收系统，可用于余热烟气高质量回收利用系统。

背景技术

烟气余热资源属于二次能源，是一次能源或可燃物料转换后的产物，或是燃料燃烧过程中所发出的热量在完成某一工艺过程后所剩下的热量。按照温度品位，工业上，余热一般分为600℃以上的高温余热和300℃以下的低温余热。

低温余热量大，温度分布范围宽，占工业余热资源总量的50％以上，分布广泛，如冶金、化工、建材、机械、电力等行业，各种冶炼炉、加热炉、内燃机和锅炉的排气排烟，而且有些工业窑炉的烟气余热量甚至高达炉窑本身燃料消耗量的30％～60％，节能潜力大，是余热利用的主要研发对象。低温烟气作为低温余热的载体，排放量很大，携带热能丰富，但由于低温限制导致换热效率低、余热产品应用范围窄、利用价值低、烟气余热回收经济效益差，使得低温烟气难以得到有效利用，烟气直接排放还出现严重热污染，小范围内热污染造成城市热岛效应，导致居住环境变差，全球范围内的影响则是造成全球气候的不可预测的变化，恶化全球生存环境。

而高温余热回收利用时传热动力足，回收和利用相对容易，见效快，实现技术难度低，因此简单的高温余热的利用比较普遍，然而，目前的高温余热的回收利用停留在一种粗放式的利用，热利用效率低下获取单位重量余热产品(蒸汽)的高温余热消耗量大、浪费严重。我国拥有大量的半封闭式电弧矿冶炉，烟气温度在500℃左右，排放量大，粉尘含量大，污染大。在生产过程中，受生产工艺和设备的限制，烟气温度波动范围大，且烟气温度属于低品位热源，回收成本高，利用率低。并且，传统的余热回收系统中的这种结构装置存在较多的问题，甚至是安全隐患。

一方面，矿热炉炉膛温度较高，可达到1200℃以上。通过对高温烟气的回收利用，可以有效的节能减排，符合现在日趋紧张的环境、资源的要求，也符合国家节能减排的号召。目前，在高温炉烟气的余热回收的系统中，从矿冶电路排出的高温烟气需经烟道疏导，再进入余热锅炉等装置中进行预热回收。经过较长时间的使用，烟道的耐火材料衬体开裂、剥落、甚至大面积脱落，引起了管道管壳发红、变形甚至发生事故等严重问题，烟道的损坏直接影响到高温烟气的流通，使得整个热回收系统处于瘫痪，影响的正常的工业生产，并带来的管道维护的成本的增加。因此，高温烟道成为了矿冶电炉等高温余热回收系统中潜在的威胁，使得正常的热能回收面临严重的考验，严重威胁了余热回收的进一步流程。

烟道容易受到高温烟气气流的摩擦和冲刷作用，碳素沉积，炉料中碱金属和其他有害金属的破坏。碳素沉积是指煤气沿着砌缝和炉衬自身的透气孔侵入内衬中，在适宜的温度下，分解成二氧化碳和析出碳，这种丝状的碳在适宜条件下无限扩展，致使内衬结构松散、强度下降、龟裂而破坏。如内衬中含有Fe₂O₃，则如同催化剂一样，使其方解和析出更严重。炉料中的碱金属氧化物会与内衬形成低熔点化合物，使之更易磨损，并且形成的固体碳会破坏内衬，另外，碱金属化合物会影响内衬强度。管道材料由于承受频繁的温度波动，并且管道内的温度梯度较大，导致热应力分布不均易使内衬材料出现裂纹、开裂和剥落，从而使整个砌体损毁。

目前，虽然有针对烟道材料的技术改进，研发了高温下具有一定韧性的和较高的耐磨性，同时还能够抵御碳气氛的渗透的耐火材料。这些耐火材料具有合理的蠕变率，较好的高温热震性以抵抗管道的变形以及热应力的作用。但是，从管道本身的结构角度出发进行的改进却极少。而通过对烟道结构的合理改进，可以简单、有效的解决烟道因长时间的使用而造成塌陷的问题。

另一方面，矿热炉炉内火焰温度较高，气相化学反应十分迅速，主要燃烧产物（CO₂、H₂O和O₂）之间很快达到平衡，因此，只有当炉内局部区域运行或在低于化学当量配风时，即只有当烟气中的过剩O₂接近于零0.5%时，才会产生较多的CO（＞100ppm），在大型锅炉炉膛内，燃料/空气比率及其分布不可能十分完善，也不可能靠一般的炉内混合过程来纠正这种不均匀状态。