一种预焙阳极生产用余热回收系统及其使用方法与流程

本发明涉及余热回收设备技术领域，具体为一种预焙阳极生产用余热回收系统及其使用方法。

背景技术：

预焙阳极生产是以少灰碳素材料石油焦和煤沥青为原料，生产铝电解槽使用的预焙阳极，原料石油焦和煤沥青进厂后，分别贮存在原料仓库和沥青库内。不同产地的石油焦按照规定的原料配比用抓斗天车抓取，在配料仓库内进行混合配料，经破碎机破碎后进入罐式煅烧炉内进行高温煅烧，煅后焦通过两次破碎及筛分，得到三种合格的粒子料，存放于各料仓内。部分煅后焦进入雷蒙磨进行磨粉，磨好的细粉存放于粉料仓内。焙烧废品经粗碎、中碎和筛分，筛分合格的料存放于熟碎仓内。振动成型不合格的废生坯经粗碎、中碎后贮存于生碎仓内。将上述各种合格物料按照产品的工艺配方进行配料，得到符合要求的干料组成。煤沥青进厂后加入沥青熔化槽内进行熔化，熔化好的液体沥青送至高位槽计量贮存。配好的干料加入干混锅内进行混合与加热后，再与规定比例的液体沥青一起加入湿混锅内进行混捏，制成合格的糊料。混捏好的糊料，经振动成型机制成阳极生坯。

随着现代化科技的不断发展，人们利用各种装置逐渐对各种高温煅烧过程中产生的热量进行回收，收集的热量进行处理能够再次参与生产过程，以减少对能源的消耗，降低的能源成本，提高了资源的利用化效率。

但是，在对预焙阳极煅烧炉的进行余热回收过程中，存在一些问题：一、对余热的回收方式较为单一，大多通过利用高温烟气对水进行加热，以实现对热水的收集；二、预焙阳极煅烧过程产生的高温烟气中，伴随着大量的粉尘以及煅烧废气，一方面易产生污染，另一方面随着长时间的使用，对内部管道易造成堵塞，因此不满足现有的需求，对此我们提出了一种预焙阳极生产用余热回收系统及其使用方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种预焙阳极生产用余热回收系统及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的如何在余热回收环保的前提下提高回收效果的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种预焙阳极生产用余热回收系统及其使用方法，包括罐式煅烧炉，所述罐式煅烧炉一侧的下方设置有烟尘分离器，所述烟尘分离器一侧的上方设置有烟气换热管道，所述烟气换热管道的上端焊接固定有蒸汽锅炉，所述烟气换热管道的内部安装有换热片，且换热片的上端延伸至蒸汽锅炉的内部，所述蒸汽锅炉上端的一侧安装有过热箱，所述过热箱的一侧设置有汽轮机，且过热箱与汽轮机通过管道密封固定，所述汽轮机的输出端安装有发电机，所述发电机的下方设置有储水箱，所述储水箱的一侧安装有除氧器，且除氧器与储水箱通过管道密封固定，所述储水箱的另一侧设置有净化塔。

优选的，所述罐式煅烧炉与烟尘分离器之间密封固定有煅烧炉出气管，且煅烧炉出气管的一端固定安装有气泵，所述煅烧炉出气管的一端沿烟尘分离器上端的切线方向延伸至烟尘分离器内部，所述烟尘分离器的下方设置有集尘斗，且集尘斗与烟尘分离器相连通。

优选的，所述烟气换热管道与烟尘分离器之间密封固定有烟气进管，所述换热片呈s型结构分布于烟气换热管道的内部，所述换热片与烟气换热管道和蒸汽锅炉之间密封固定，所述蒸汽锅炉的另一端焊接固定有热水出管，所述热水出管的中间位置处安装有阀门。

优选的，所述过热箱的下端与蒸汽锅炉通过管道密封固定，所述过热箱的内部设置有过热器，且过热器与过热箱焊接固定，所述过热器的上方设置有蒸汽管网，且蒸汽管网与过热箱通过卡槽固定。

优选的，所述汽轮机与储水箱之间设置有凝结器，所述凝结器的上端与汽轮机之间密封固定有乏汽管，所述凝结器的下端与储水箱通过管道密封固定，所述除氧器与蒸汽锅炉之间密封固定有进水管。

优选的，所述净化塔与烟气换热管道之间密封固定有烟气出管，且烟气出管的一端延伸至净化塔的内部，所述净化塔内部的下方设置有净化液，所述净化塔的上方固定设置有集水盘，所述集水盘的下端安装有雾化喷头，雾化喷头安装有若干个，且雾化喷头依次分布，所述雾化喷头之间均设置有通孔，且通孔位于集水盘的内部，所述净化塔上端的一侧安装有循环泵，所述循环泵的一端延伸至净化塔的内部，所述循环泵的输出端与集水盘之间密封固定有循环管，所述净化塔的上端设置有排气管。

优选的，所述净化塔底部的中间位置处安装有隔离网，隔离网安装有两个，且隔离网与净化塔通过螺丝固定。

优选的，所述净化塔内部的上端设置有净化层，所述净化层由活性炭颗粒和石英砂组成，所述活性炭颗粒与石英砂分别与净化塔通过卡槽固定。

预焙阳极生产用余热回收系统的使用方法，包括如下步骤：

步骤一、预焙阳极煅烧过程中产生大量的高温烟气，含尘烟气通过气泵以高速度由煅烧炉出气管沿烟尘分离器切线方向进入烟尘分离器时,气流将由直线运动变成圆周运动，烟气在旋转过程中产生离心力,在密度差异下，将密度大于烟气的尘粒甩向器壁，便失去惯性力而靠入口速度的动量和向下的重力沿壁面下落,从而进入集尘斗，向上的旋流中大部分大颗粒烟尘得到分离，从而在高温烟气进入烟气换热管道时，内部的大颗粒杂质较少，避免烟气换热管道内部的阻塞；

步骤二、经过烟尘分离的高温气体进入烟气换热管道时，由于换热片在烟气换热管道的内部密集分布，能够将高温烟气中热量进行吸收，进而在热传导的作用下将热量传递至上端，换热片的上端位于蒸汽锅炉内部，蒸汽锅炉的内部装有水体，在换热片的作用下迅速升温至沸腾，形成饱和蒸汽，饱和蒸汽随后进入过热箱，过热器能够将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽，提高了蒸汽在汽轮机中的做功能力，汽轮机膨胀做功后，乏汽通过乏汽管输送至凝结器凝结成水后，汇入至储水箱内部进行储存，之后在水泵的作用下将储水箱内部的凝结水输送至除氧器进行除氧，再由水泵输送至蒸汽锅炉内部，形成整个系统的循环；

步骤三、需要使用热水时，蒸汽锅炉的另一侧设置有热水出管，通过接入水管打开阀门，能够对蒸汽锅炉内部的水体进行直接使用；

步骤四、通过打开气泵，将经过换热的烟气输送至净化塔内的净化液中，在与烟气接触的过程中，一方面能够将烟气中的颗粒物进行吸附，另一方面能够对气体中有害物质进行净化，在密度差异下，经过与净化液液接触的气体朝上方运动，通过开启循环泵，将净化塔内部的净化液进行抽取并加压，通过循环管输送至集水盘，净化液通过雾化喷头以雾化的状态朝下方进行喷洒，雾化的净化液与微小杂尘接触的同时，能够提高整体的重量，形成下落，经过净化的气体的通过集水盘之间的通孔，进入至净化层，能进一步对气体中的有害物质进行吸附；

步骤五、最后通过排气管进行排放。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过在烟气换热管道的内部固定设置有换热片，换热片呈s型结构，其上端延伸至蒸汽锅炉的内部，经过烟尘分离的高温气体进入烟气换热管道时，由于换热片在烟气换热管道的内部密集分布，能够减缓高温烟气的移动速度，从而提高与换热片之间的接触时间，而换热片为钢铁材质，具有优良的吸热性，在接触过程中，能够将高温烟气中热量进行吸收，进而在热传导的作用下将热量传递至上端，换热片的上端位于蒸汽锅炉内部，蒸汽锅炉的内部装有水体，在换热片的作用下迅速升温至沸腾，在密闭环境下，蒸汽迅速升压，形成饱和蒸汽，饱和蒸汽随后进入过热箱，过热箱的内部分别设置有过热器和蒸汽管网，过热器能够将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽，提高了蒸汽在汽轮机中的做功能力，即蒸汽在汽轮机中的有用焓增加，从而进步了热机的循环效率，汽轮机膨胀做功后，乏汽通过乏汽管输送至凝结器凝结成水后，汇入至储水箱内部进行储存，之后在水泵的作用下将储水箱内部的凝结水输送至除氧器进行除氧，再由水泵输送至蒸汽锅炉内部，形成整个系统的循环，另外蒸汽锅炉的另一侧设置有热水出管，通过接入水管打开阀门，能够对蒸汽锅炉内部的水体进行直接使用，通过这种方式，由于在余热回收的过程中，产生蒸汽的水体不与高温烟气产生直接的接触，因此在整个循环的过程中能够保持洁净的状态，在保证余热回收效率的前提下提高参与组件的使用寿命。

2、本发明通过在烟气换热管道的一侧设置有烟气出管，烟气出管与净化塔相连通，通过打开气泵，将经过换热的烟气输送至净化塔内的净化液中，净化液由多种含脱硫成分的化学剂组成，在与烟气接触的过程中，一方面能够将烟气中的颗粒物进行吸附，另一方面能够对气体中有害物质进行净化，在密度差异下，经过与净化液接触的气体朝上方运动，通过开启循环泵，将净化塔内部的净化液进行抽取并加压，通过循环管输送至集水盘，通过在集水盘的下端设置有若干均匀分布的雾化喷头，净化液通过雾化喷头以雾化的状态朝下方进行喷洒，为避免气体中的微小杂尘，雾化的净化液与微小杂尘接触的同时，能够提高整体的重量，进而在重力作用下，形成下落，通过这种方式，能够最大程度减少气体中的颗粒物含量，经过净化的气体的通过集水盘之间的通孔，进入至净化层，净化层由活性炭颗粒以及石英砂组成，能进一步对气体中的有害物质进行吸附，确保经过双重处理的气体符合国家工业卫生的排放标准，最后通过排气管进行排放。

3、本发明通过设置有烟尘分离器，含尘烟气通过气泵以高速度由煅烧炉出气管沿烟尘分离器切线方向进入烟尘分离器时,气流将由直线运动变成圆周运动，旋转的烟气沿器壁呈螺旋形向下朝烟尘分离器下端锥体流动，烟气在旋转过程中产生离心力,将密度大于烟气的尘粒甩向器壁，一旦尘粒与器壁接触,便失去惯性力而靠入口速度的动量和向下的重力沿壁面下落,从而进入集尘斗，旋转下降的外旋气流，在下降过程中不断向烟尘分离器的中心部分流入，形成向心的径向气流，在密度差异下，向上的旋流中大部分大颗粒烟尘得到分离，从而在高温烟气进入烟气换热管道时，内部的大颗粒杂质较少，避免烟气换热管道内部的阻塞。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的烟尘分离器俯视图；

图3为本发明的烟气换热管道与蒸汽锅炉内部结构示意图；

图4为本发明的过热箱内部结构示意图；

图5为本发明的净化塔内部结构示意图；

图6为本发明的集水盘仰视图。

图中：1、罐式煅烧炉；2、烟尘分离器；3、烟气换热管道；4、蒸汽锅炉；5、过热箱；6、汽轮机；7、发电机；8、凝结器；9、储水箱；10、除氧器；11、净化塔；12、煅烧炉出气管；13、烟气进管；14、烟气出管；15、换热片；16、气泵；17、集尘斗；18、热水出管；19、阀门；20、乏汽管；21、排气管；22、过热器；23、蒸汽管网；24、净化液；25、隔离网；26、集水盘；27、雾化喷头；28、循环管；29、循环泵；30、净化层；31、活性炭颗粒；32、石英砂；33、通孔；34、进水管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1-6，本发明提供的一种实施例：一种预焙阳极生产用余热回收系统及其使用方法，包括罐式煅烧炉1，罐式煅烧炉1一侧的下方设置有烟尘分离器2，烟尘分离器2一侧的上方设置有烟气换热管道3，烟气换热管道3的上端焊接固定有蒸汽锅炉4，烟气换热管道3的内部安装有换热片15，且换热片15的上端延伸至蒸汽锅炉4的内部，蒸汽锅炉4上端的一侧安装有过热箱5，过热箱5的一侧设置有汽轮机6，且过热箱5与汽轮机6通过管道密封固定，汽轮机6的输出端安装有发电机7，发电机7的下方设置有储水箱9，储水箱9的一侧安装有除氧器10，且除氧器10与储水箱9通过管道密封固定，储水箱9的另一侧设置有净化塔11。

进一步，罐式煅烧炉1与烟尘分离器2之间密封固定有煅烧炉出气管12，且煅烧炉出气管12的一端固定安装有气泵16，煅烧炉出气管12的一端沿烟尘分离器2上端的切线方向延伸至烟尘分离器2内部，烟尘分离器2的下方设置有集尘斗17，且集尘斗17与烟尘分离器2相连通，气流将由直线运动变成圆周运动，旋转的烟气沿器壁呈螺旋形向下朝烟尘分离器下端锥体流动，烟气在旋转过程中产生离心力,将密度大于烟气的尘粒甩向器壁，一旦尘粒与器壁接触,便失去惯性力而靠入口速度的动量和向下的重力沿壁面下落,从而进入集尘斗17，旋转下降的外旋气流，在下降过程中不断向烟尘分离器2的中心部分流入，形成向心的径向气流，在密度差异下，向上的旋流中大部分大颗粒烟尘得到分离，从而在高温烟气进入烟气换热管道3时，内部的大颗粒杂质较少，避免烟气换热管道3内部的阻塞。

进一步，烟气换热管道3与烟尘分离器2之间密封固定有烟气进管13，换热片15呈s型结构分布于烟气换热管道3的内部，换热片15与烟气换热管道3和蒸汽锅炉4之间密封固定，蒸汽锅炉4的另一端焊接固定有热水出管18，热水出管18的中间位置处安装有阀门19，由于在余热回收的过程中，产生蒸汽的水体不与高温烟气产生直接的接触，因此在整个循环的过程中能够保持洁净的状态，在保证余热回收效率的前提下提高参与组件的使用寿命。

进一步，过热箱5的下端与蒸汽锅炉4通过管道密封固定，过热箱5的内部设置有过热器22，且过热器22与过热箱5焊接固定，过热器22的上方设置有蒸汽管网23，且蒸汽管网23与过热箱5通过卡槽固定，过热箱5的内部分别设置有过热器22和蒸汽管网23，过热器22能够将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽，提高了蒸汽在汽轮机6中的做功能力，即蒸汽在汽轮机6中的有用焓增加，从而进步了热机的循环效率。

进一步，汽轮机6与储水箱9之间设置有凝结器8，凝结器8的上端与汽轮机6之间密封固定有乏汽管20，凝结器8的下端与储水箱9通过管道密封固定，除氧器10与蒸汽锅炉4之间密封固定有进水管34。

进一步，净化塔11与烟气换热管道3之间密封固定有烟气出管14，且烟气出管14的一端延伸至净化塔11的内部，净化塔11内部的下方设置有净化液24，净化塔11的上方固定设置有集水盘26，集水盘26的下端安装有雾化喷头27，雾化喷头27安装有若干个，且雾化喷头27依次分布，雾化喷头27之间均设置有通孔33，且通孔33位于集水盘26的内部，净化塔11上端的一侧安装有循环泵29，循环泵29的一端延伸至净化塔11的内部，循环泵29的输出端与集水盘26之间密封固定有循环管28，净化塔11的上端设置有排气管21，通过这种方式，能够最大程度减少气体中的颗粒物含量。

进一步，净化塔11底部的中间位置处安装有隔离网25，隔离网25安装有两个，且隔离网25与净化塔11通过螺丝固定，隔离网25能够避免吸附颗粒杂质进入循环泵29对净化液24的抽取区域。

进一步，净化塔11内部的上端设置有净化层30，净化层30由活性炭颗粒31和石英砂32组成，活性炭颗粒31与石英砂32分别与净化塔11通过卡槽固定，能够进一步对气体中的有害物质进行吸附，确保经过双重处理的气体符合国家工业卫生的排放标准。

预焙阳极生产用余热回收系统的使用方法，包括如下步骤：

步骤一、预焙阳极煅烧过程中产生大量的高温烟气，含尘烟气通过气泵16以高速度由煅烧炉出气管12沿烟尘分离器2切线方向进入烟尘分离器2时,气流将由直线运动变成圆周运动，烟气在旋转过程中产生离心力,在密度差异下，将密度大于烟气的尘粒甩向器壁，便失去惯性力而靠入口速度的动量和向下的重力沿壁面下落,从而进入集尘斗，向上的旋流中大部分大颗粒烟尘得到分离，从而在高温烟气进入烟气换热管道3时，内部的大颗粒杂质较少，避免烟气换热管道3内部的阻塞；

步骤二、经过烟尘分离的高温气体进入烟气换热管道3时，由于换热片15在烟气换热管道3的内部密集分布，能够将高温烟气中热量进行吸收，进而在热传导的作用下将热量传递至上端，换热片15的上端位于蒸汽锅炉4内部，蒸汽锅炉4的内部装有水体，在换热片15的作用下迅速升温至沸腾，形成饱和蒸汽，饱和蒸汽随后进入过热箱5，过热器22能够将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽，提高了蒸汽在汽轮机6中的做功能力，汽轮机6膨胀做功后，乏汽通过乏汽管20输送至凝结器8凝结成水后，汇入至储水箱9内部进行储存，之后在水泵的作用下将储水箱9内部的凝结水输送至除氧器10进行除氧，再由水泵输送至蒸汽锅炉4内部，形成整个系统的循环；

步骤三、需要使用热水时，蒸汽锅炉4的另一侧设置有热水出管18，通过接入水管打开阀门19，能够对蒸汽锅炉4内部的水体进行直接使用；

步骤四、通过打开气泵，将经过换热的烟气输送至净化塔11内的净化液24中，在与烟气接触的过程中，一方面能够将烟气中的颗粒物进行吸附，另一方面能够对气体中有害物质进行净化，在密度差异下，经过与净化液24液接触的气体朝上方运动，通过开启循环泵29，将净化塔11内部的净化液24进行抽取并加压，通过循环管28输送至集水盘26，净化液24通过雾化喷头27以雾化的状态朝下方进行喷洒，雾化的净化液24与微小杂尘接触的同时，能够提高整体的重量，形成下落，经过净化的气体的通过集水盘26之间的通孔33，进入至净化层30，能进一步对气体中的有害物质进行吸附；

步骤五、最后通过排气管21进行排放。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。