[发明专利]提高余热锅炉效率的方法和设备

说明书

本发明涉及一种接连在悬浮熔炼炉特别是闪速熔炼炉后面的余热锅炉的结构，在该结构中可以防止在悬浮熔炼炉中产生带粉尘的气体直接从余热锅炉的辐射段流向对流段，以便减少由于这些气体而导致的粉尘堆积的倾向，并有效地利用余热锅炉的总容积及延长停留时间。本发明还涉及一种强化气体混合并使它在余热锅炉辐射段的总停留时间延长的方法。

用在悬浮熔炼炉后面的余热锅炉一般为隧道式锅炉，气体在其中直接流动而锅炉则分为两段，辐射段和对流段。辐射段的目的是要冷却气体，使气体在被引到余热锅炉的对流段之前气体中所含熔化微粒凝结而其温度下降到微粒的烧结温度以下。在对流段则用冷却管束回收带尘气体所含尾热。

但是在隧道式余热锅炉的结构中常会由于在悬浮熔炼中所产生的气体的高含尘量而造成粉尘堆积，以致妨碍余热锅炉的操作和整个悬浮熔炼过程的进行。由于这种故障而可能造成的悬浮熔炼过程中断给生产者带来的损失相当可观。例如下列各项因素均能促成粉未堆积。

在余热锅炉的辐射段，只有炉顶和炉壁上部是有效利用的并且只有当它们洁净时才能有效利用。而由于大部分热负荷投向锅炉的小部分区域，很难使余热锅炉保持洁净。另外，部分未经冷却的灼热的带尘气流直接来到锅炉的对流段时，熔化的粉尘微粒会粘住在冷却管束上而冷却的微粒会被烧结。再者，余热锅炉的底部不仅不能有效地接收辐射，而且还容许部分带尘气体长时间停留，这样造成了二氧化硫氧化为三氧化硫的不利条件。在硫酸厂的气体涤洗阶段，三氧化硫变成硫酸即所谓涤洗酸，该酸为容易发生危险的废液。

曾经尝试用多种不同的方式除去余热锅炉内的粉尘堆积；如用敲打机构强化锅炉的清尘虽可获得肯定的效果，但只是除去粉尘而已，并未消除造成问题的原因。而过分激烈的敲打会迅即带来不利，使余热锅炉的工作寿命缩短。在余热锅炉的辐射段还曾构筑过多块与锅炉平行的冷却板，使气体能自由地在所说板间流动；这些板如果设计得正确，已知是可以获得良好效果。另外，在锅炉的辐射段内曾尝试采用横向的，即横越气体流动方向的冷却板。但试验是令人失望的，因为有快速结成渣壳的倾向。还曾尝试过将余热锅炉的对流段设置得比辐射段低，使辐射段的炉顶后部向下倾斜，以便防止气体直接沿着辐射段的炉顶流动。

美国专利4530311曾公开过一种余热锅炉，其辐射段的结构已经更改以便消除上述这些结构的缺点。以辐射段的前端为准，余热锅炉的对流段设在一个基本上较低的水平上以便防止带尘气体直接沿着辐射段的炉顶流动。辐射段炉顶的构筑使辐射段以梯级形式逐步下降到对流段的前端，而同时将敲打机构按现有技术的状态可以接通或关断地装在炉壁上。这样便可能利用辐射的底部而这在现有技术的其他实施例中是不起作用的。另外，在辐射段的炉顶上还装着多块与气体流动方向平行的板，使得在辐射段由横向炉壁形成的隔间中，后一隔间中的冷却板总是能将从前一隔间来的气体或多或少地分成两段。

本发明的余热锅炉结构的目的是要消除上述现有技术的结构中存在的缺点并研制出一种改进的、操作上更为安全的余热锅炉，该锅炉适宜用来冷却在悬浮熔炼过程中所产生的带尘气体，并可收集粉尘，后一点对于提高现有锅炉的容量也是有利的。本发明还涉及一种相应的方法，用来使气体有效地混合，并使它在锅炉辐射段的总停留时间得以延长。

按照本发明，在标准隧道式余热锅炉的基础上，使辐射段前端的炉顶升高5-20％，最好是升高15％，使在前端形成一个凹膛似的空间，使从熔炼炉排出而到该空间去的热气形成回流，而不是以“凌厉的”和灼热的喷射直接冲击在炉顶管束上。炉顶在辐射段前端的升高最多只能延续到气体流动方向的半程。

紧接着升高部分的后壁，本发明在横越气流的方向上构成一个炉顶的下降，该下降是从辐射段炉顶的正常高度一直降落下来的，并在锅炉的辐射段形成一个通道，该通道本身是由两块由管板形成的壁和一个底部构成的。所说通道内可以安排绝热层和敲打机构并有足够空间可以进行设备的维护。横向的向下的通道在辐射段的两侧和顶面必须是敞开的。这一下降的目的是要使从熔炉内排出的灼热的主要气流先是转向向下，然后从通道下弯曲向上并形成一股引向对流段的向上气流。

依靠本发明，在辐射段的升高部分和横向通道内部可得到更多的冷却表面。气体在辐射段内的充满程序提高了，因此停留时间不仅在绝对值上而且在相对值上都可得到延长。按照本发明，进来的灼热的气流被弯转使它离开辐射段的炉顶而使粉尘主要被收集在辐射段的前端。