專利名稱：基于炭素廠煅燒爐煅后焦外貼熱管換熱的分布式余熱鍋爐的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于余熱鍋爐和工業余熱回收利用領域，特別涉及一種基于炭素廠煅燒爐煅后焦外貼熱管換熱的分布式余熱鍋爐。
背景技術：
炭素廠作為高耗能、高污染、高排放的工業部門，在為電解鋁提供陽極產品的同時，也存在大量各類余熱被白白浪費掉的“三高”問題，其中煅燒爐為將石油焦進行煅燒除去硫、揮發分等組分，成為煅后焦這一半成品，是經過進一步焙燒制成炭素的主要原料之一。煅后焦在煅燒爐中的溫度達到1200°C左右，通過出料口處的水套式換熱器結構進行冷卻降溫，最終溫度降低到約100 200°C后送出，可大幅降低煅后焦被氧化的可能性，保證煅后焦質量符合下游生產工序的要求。其中煅后焦在水套式換熱器內由冷卻循環水冷卻到所需溫度，而冷卻循環水由冷卻塔等降溫后循環使用。傳統的用于冷卻煅后焦的水套式換熱器的結構如圖1所示，該水套式換熱器可分為高溫段和低溫段兩部分，其中低溫段水套式換熱器7由低溫段內側水冷壁5與低溫段外殼壁8相互連接圍成，該低溫段水套式換熱器7的下部與冷卻循環水回水B相連，冷卻循環水回水B經由低溫段冷卻水進水管11進入換熱器，通過低溫段內側水冷壁9被夾套式結構圍成的內腔中的高溫煅后焦2加熱。低溫段水套式換熱器7的上部則通過連通管6與高溫段水套式換熱器3a的下部循環水進口相連，必要時還可在高溫段水套式換熱器3a的下部設置高溫段冷卻水進水管Ila以提高高溫段循環水流量，上述冷卻水則通過高溫段內側水冷壁5被夾套式結構圍成的內腔中的高溫煅后焦2加熱，進而從上部冷卻水出口送出，冷卻水出水D則送往下游冷卻塔進行冷卻，冷卻水回水B及C則返回低溫段水套式換熱器7和高溫段水套式換熱器3a繼續冷卻煅后焦。但是，傳統的水套式冷卻方式實際存在的問題是，大量低品位余熱被從冷卻塔白白排掉了而未加以回收利用，雖然在某些炭素廠內采用該余熱承擔廠區內供暖、供生活熱水等回收部分余熱，但是考慮到廠區內采暖面積及熱負荷有限、生活熱水所需加熱量更小，因此絕大多數熱能仍被白白排放掉，而且耗費大量水資源及循環電力等。因此，傳統的單純冷卻方式已不符合節能節資、循環利用的社會可持續發展要求。因此，有必要探尋全新的煅后焦出料段冷卻方式和余熱回收綜合利用的設計方案及其結構，以達到充分利用余熱資源、提高節能環保效益的目的。
實用新型內容本實用新型的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種基于炭素廠煅燒爐煅后焦外貼熱管換熱的分布式余熱鍋爐，創造性地將煅后焦蘊含的大量余熱轉化為蒸汽這一高品位、可利用的高品位能源形式。本實用新型的具體描述是:基于炭素廠煅燒爐煅后焦外貼熱管換熱的分布式余熱鍋爐，其特征在于，所述的分布式余熱鍋爐由多個煅后焦出料段外部貼附式熱管余熱回收制蒸汽裝置通過鍋筒連接而成，其中每個煅后焦出料段外部貼附式熱管余熱回收制蒸汽裝置由一組或多組高溫型熱管組成，外繞貼附于在連接于煅燒爐I下部出料口的高溫煅后焦2的出料管的外部，由外部貼附式熱管管束23、第一聯箱19和/或第二聯箱20、熱管冷卻端22、制蒸汽的鍋筒21和連接管路組成，外部貼附式熱管管束23的管內為相變工質，其中第一聯箱19和/或第二聯箱20的下部進口與回液管18相連，回液管18內的液態工質通過外部貼附式熱管管束23的管壁和內側水冷壁5與緩慢下行的高溫煅后焦2換熱后，變為高溫氣態工質并從第一聯箱19的上部蒸汽出口送出，并通過供氣管14與設置于制蒸汽的鍋筒21處的熱管冷卻端22相連，鍋筒21下部給水口與凝結循環水回水H相連，上部出汽口送出蒸汽供汽G。該裝置還包括在所述的煅后焦內埋取熱式余熱回收制蒸汽裝置的下部連接一個低溫段水套式換熱器7，其中，由低溫段內側水冷壁9與低溫段外殼壁8相互連接圍成低溫段水套式換熱器7，該低溫段水套式換熱器7的下部與冷卻循環水回水B相連，冷卻循環水回水B通過低溫段內側水冷壁9被低溫段水套式換熱器7圍成的內腔中的高溫煅后焦2加熱，低溫段水套式換熱器7的上部則與低溫段冷卻水出水管12相連。所述的外部貼附式熱管管束23的橫截面采用圓形、橢圓形或扁管式結構。所述的聯箱24的橫截面采用圓形結構。所述的熱管冷卻端22采用內部換熱管束方式。所述的熱管冷卻端22所采用的內部換熱管束的橫截面采用圓形或橢圓形結構。所述的熱管冷卻端22采用外部貼附方式。所述的熱管冷卻端22所采用的外部貼附方式的換熱管橫截面采用圓形、橢圓形或扁管式結構。本實用新型的特點及有益效果:本實用新型采用外部貼附式熱管余熱回收結構，回收煅后焦中的大量余熱并制取較高能量品位的蒸汽，將原有被白白排放掉的物料余熱加以回收，可用于蒸汽發電、工業用汽和供暖等，提高炭素廠能源利用效率、實現減排節水效益，具有較高的經濟社會效益和工程實用價值。
圖1是傳統的用于冷卻煅后焦的水套式換熱器結構示意圖；圖2是本實用新型所采用的基于炭素廠煅燒爐煅后焦外貼熱管換熱的分布式余熱鍋爐的實施例結構示意圖；圖1、2中各部件編號與名稱如下:煅燒爐1、高溫煅后焦2、煅后焦出料段水套式換熱器3a、外殼壁4、內側水冷壁5、連通管6、低溫段水套式換熱器7、低溫段外殼壁8、低溫段內側水冷壁9、煅后焦冷卻出料口10、低溫段冷卻循環水回水管11、高溫段冷卻水出水管11a、低溫段冷卻水出水管12、高溫段冷卻水出水管12a、供氣管14、保溫層16、回液管18、第一聯箱19、第二聯箱20、鍋筒21、熱管冷卻端22、熱管管束23、冷卻后的煅后焦A、冷卻循環水回水B、高溫段冷卻循環水回水C、冷卻水出水D、低溫段冷卻水出水E、蒸汽供汽G、凝結循環水回水H。
具體實施方式
本實用新型提出的基于炭素廠煅燒爐煅后焦外貼熱管換熱的分布式余熱鍋爐，結合附圖及實施例詳細說明。本實用新型的具體實施例如下:本實用新型的具體描述是:基于炭素廠煅燒爐煅后焦外貼熱管換熱的分布式余熱鍋爐，其特征在于，所述的分布式余熱鍋爐由多個煅后焦出料段外部貼附式熱管余熱回收制蒸汽裝置通過鍋筒連接而成，其中每個煅后焦出料段外部貼附式熱管余熱回收制蒸汽裝置由一組或多組高溫型熱管組成，外繞貼附于在連接于煅燒爐I下部出料口的高溫煅后焦2的出料管的外部，由外部貼附式熱管管束23、第一聯箱19和/或第二聯箱20、熱管冷卻端22、制蒸汽的鍋筒21和連接管路組成，外部貼附式熱管管束23的管內為相變工質，其中第一聯箱19和/或第二聯箱20的下部進口與回液管18相連，回液管18內的液態工質通過外部貼附式熱管管束23的管壁和內側水冷壁5與緩慢下行的高溫煅后焦2換熱后，變為高溫氣態工質并從第一聯箱19的上部蒸汽出口送出，并通過供氣管14與設置于制蒸汽的鍋筒21處的熱管冷卻端22相連，鍋筒21下部給水口與凝結循環水回水H相連，上部出汽口送出蒸汽供汽G。該裝置還包括在所述的煅后焦內埋取熱式余熱回收制蒸汽裝置的下部連接一個低溫段水套式換熱器7，其中，由低溫段內側水冷壁9與低溫段外殼壁8相互連接圍成低溫段水套式換熱器7，該低溫段水套式換熱器7的下部與冷卻循環水回水B相連，冷卻循環水回水B通過低溫段內側水冷壁9被低溫段水套式換熱器7圍成的內腔中的高溫煅后焦2加熱，低溫段水套式換熱器7的上部則與低溫段冷卻水出水管12相連。外部貼附式熱管管束23的橫截面采用扁管式結構。所述的聯箱24的橫截面采用圓形結構。所述的熱管冷卻端22采用內部換熱管束方式，內部換熱管束的橫截面采用圓形結構。需要說明的是，本實用新型提出了采用外部貼附式熱管換熱結構實現煅后焦余熱回收制取蒸汽的結構設計，而按照此一設計方案可有不同的具體實施措施，例如采取各種熱管管束的管型、管徑、壁厚與管長組合等，以及其它類似的簡單變形的實施方式均落入本實用新型的保護范圍。
權利要求1.基于炭素廠煅燒爐煅后焦外貼熱管換熱的分布式余熱鍋爐，其特征在于，所述的分布式余熱鍋爐由多個煅后焦出料段外部貼附式熱管余熱回收制蒸汽裝置通過鍋筒連接而成，其中每個煅后焦出料段外部貼附式熱管余熱回收制蒸汽裝置由一組或多組高溫型熱管組成，外繞貼附于在連接于煅燒爐(I)下部出料口的高溫煅后焦(2)的出料管的外部，由外部貼附式熱管管束(23)、第一聯箱(19)和/或第二聯箱(20)、熱管冷卻端(22)、制蒸汽的鍋筒(21)和連接管路組成，外部貼附式熱管管束(23)的管內為相變工質，其中第一聯箱(19)和/或第二聯箱(20)的下部進口與回液管(18)相連，回液管(18)內的液態工質通過外部貼附式熱管管束(23)的管壁和內側水冷壁(5)與緩慢下行的高溫煅后焦(2)換熱后，變為高溫氣態工質并從第一聯箱(19)的上部蒸汽出口送出，并通過供氣管(14)與設置于制蒸汽的鍋筒(21)處的熱管冷卻端(22)相連，鍋筒(21)下部給水口與凝結循環水回水(H)相連，上部出汽口送出蒸汽供汽(G)。
2.如權利要求1所述的基于炭素廠煅燒爐煅后焦外貼熱管換熱的分布式余熱鍋爐，其特征在于，還包括在所述的煅后焦內埋取熱式余熱回收制蒸汽裝置的下部連接一個低溫段水套式換熱器(7)，其中，由低溫段內側水冷壁(9)與低溫段外殼壁(8)相互連接圍成低溫段水套式換熱器(7)，該低溫段水套式換熱器(7)的下部與冷卻循環水回水(B)相連，冷卻循環水回水(B)通過低溫段內側水冷壁(9)被低溫段水套式換熱器(7)圍成的內腔中的高溫煅后焦(2)加熱，低溫段水套式換熱器(7)的上部則與低溫段冷卻水出水管(12)相連。
3.如權利要求1所述的基于炭素廠煅燒爐煅后焦外貼熱管換熱的分布式余熱鍋爐，其特征在于，所述的外部貼附式熱管管束(23)的橫截面采用圓形、橢圓形或扁管式結構。
4.如權利要求1所述的基于炭素廠煅燒爐煅后焦外貼熱管換熱的分布式余熱鍋爐，其特征在于，所述的聯箱(24)的橫截面采用圓形結構。
5.如權利要求1所述的基于炭素廠煅燒爐煅后焦外貼熱管換熱的分布式余熱鍋爐，其特征在于，所述的熱管冷卻端(22 )采用內部換熱管束方式。
6.如權利要求5所述的基于炭素廠煅燒爐煅后焦外貼熱管換熱的分布式余熱鍋爐，其特征在于，所述的熱管冷卻端(22)所采用的內部換熱管束的橫截面采用圓形或橢圓形結構。
7.如權利要求1所述的基于炭素廠煅燒爐煅后焦外貼熱管換熱的分布式余熱鍋爐，其特征在于，所述的熱管冷卻端(22)采用外部貼附方式。
8.如權利要求7所述的基于炭素廠煅燒爐煅后焦外貼熱管換熱的分布式余熱鍋爐，其特征在于，所述的熱管冷卻端(22)所采用的外部貼附方式的換熱管橫截面采用圓形、橢圓形或扁管式結構。
專利摘要本實用新型涉及一種基于炭素廠煅燒爐煅后焦外貼熱管換熱的分布式余熱鍋爐，屬于余熱鍋爐和工業余熱回收利用領域，該煅后焦外貼熱管換熱的分布式余熱鍋爐在煅后焦出料管高溫段外部貼附熱管，熱管內的液態工質通過熱管壁和內側水冷壁與高溫煅后焦換熱，受熱蒸發為氣態工質并送入到鍋筒內的冷卻端。熱管可根據溫度煅后焦冷卻過程分為不同的溫度區間，將煅后焦的高溫余熱導出到鍋筒內，并將水加熱蒸發以制取飽和蒸氣或過熱蒸汽，蒸汽則從上部蒸汽出口送往下游蒸汽用戶。本實用新型采用全新設計的余熱回收制蒸汽裝置，將原有被白白排放掉的物料余熱加以回收，可用于蒸汽發電、工業用汽和供暖等，提高炭素廠能源利用效率、實現減排節水效益。
文檔編號F27D17/00GK202993141SQ20122074897
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者張茂勇 申請人:張茂勇