專利名稱：一種微硅粉廢熱回收的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金工業(yè)余熱回收技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及工業(yè)硅爐生產(chǎn)過(guò)程中微硅粉廢 熱回收的方法。
背景技術(shù)：
在工業(yè)硅的生產(chǎn)過(guò)程中，高溫熔煉會(huì)排出大量的煙氣，其平均溫度為550°C，瞬間 溫度可以達(dá)到1000°c。煙氣含塵濃度4g/Nm3，煙塵中Si02含量達(dá)85%以上，因此隨煙氣逸 出的粉塵稱為硅灰或微硅粉。該含有微硅粉的煙氣帶走大量的熱量，約為輸入能量的33%， 造成大量熱能浪費(fèi)的同時(shí)也污染了環(huán)境。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)介紹，生產(chǎn)每噸工業(yè)硅消耗350kg干木炭、60kg石油焦、810kg煤、 1000kg木塊時(shí)，電爐爐面各種氣體和其他物質(zhì)燃燒所放出的能量可達(dá)lieookw *h。怎樣回 收和利用這些能量，是工業(yè)硅生產(chǎn)節(jié)能工作中蘊(yùn)藏極大潛力的一個(gè)方面。目前，國(guó)內(nèi)的工業(yè) 硅生產(chǎn)廠家大多將高溫爐氣有煙 通過(guò)放散閥直接排入空中，不僅造成了企業(yè)生產(chǎn)能耗相 對(duì)較高，而且大量高溫氣體的排放還污染了環(huán)境。中國(guó)專利CN1991249A(許善文、鄭詛華，電爐冶煉余熱回收與利用工藝方法， 2007. 7. 4)提出一種電爐高溫?zé)煔庥酂峄厥占袄玫墓に?，是將高溫?zé)煔饣厥者M(jìn)入余熱鍋 爐產(chǎn)生高熱蒸汽，再進(jìn)入蒸汽輪機(jī)發(fā)電，供電系統(tǒng)供企業(yè)生產(chǎn)或民用，另外綜合考慮余熱利 用，用余熱鍋爐出來(lái)的熱煙氣直接或經(jīng)蓄熱器后，用于冶煉原材料的預(yù)熱處理，原材料經(jīng)預(yù) 熱后再進(jìn)入冶煉爐中。雖然此工藝可以達(dá)到節(jié)能降耗、保護(hù)環(huán)境的功效，但存在工藝流程復(fù) 雜、投資成本高等缺點(diǎn)。另外，工業(yè)硅爐生產(chǎn)時(shí)需要大量的木炭及木塊(生產(chǎn)一噸工業(yè)硅的原料消耗定額 為木炭1. 17t，木塊1.05t)。因采購(gòu)的木炭質(zhì)量參差不齊，水分含量從25% 50%不等。木 炭含水量大于30%且不穩(wěn)定時(shí)，會(huì)引起電爐配料的碳失衡，增加電耗。同時(shí)由于含水量超 標(biāo)，木炭加入爐內(nèi)的初期會(huì)使木炭水份發(fā)生水煤氣反應(yīng)，并使料面溫度增高。由于木炭水分 的不穩(wěn)定，不但增加硅爐的能耗，也不利于生產(chǎn)工藝的操作和工人作業(yè)環(huán)境的操作。目前解 決木炭含水量超標(biāo)的辦法，主要是通過(guò)人工自然晾曬，也就是必需根據(jù)天氣情況安排晾曬 時(shí)間，不僅增加了木炭的倒運(yùn)次數(shù)，加大了木炭的破損，而且自然晾曬的木炭水分不統(tǒng)一。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝流程簡(jiǎn)單、建設(shè)成本低的工業(yè)硅生產(chǎn)中微硅粉煙 氣熱量的回收工藝，以經(jīng)濟(jì)的方式解決工業(yè)硅爐生產(chǎn)過(guò)程中的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等問(wèn) 題。本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟從工業(yè)硅爐出來(lái)的平均溫度為450 550°C的高溫微硅粉煙氣通過(guò)煙罩進(jìn)入空冷 器，空冷器外壁設(shè)置了套管式換熱器，高壓離心引風(fēng)機(jī)將溫度為20 40°C的集熱空氣以 與高溫?zé)煔饬飨蛳喾吹姆较蚰媪魍ㄟ^(guò)套管式換熱器中，在此高溫微硅粉煙氣與套管式換熱器的集熱空氣進(jìn)行熱交換，高溫微硅粉煙氣中的熱量被集熱空氣吸收后溫度下降到150 260°C，煙氣進(jìn)入布袋除塵器，吸收熱量后的集熱空氣進(jìn)入下段余熱利用工藝，總熱量回收 率為30% 60%。上述套管式換熱器是采用直徑大于煙道的管子套在煙道外面，流經(jīng)煙道內(nèi)的熱煙 氣通過(guò)煙道內(nèi)管管壁將熱量傳遞給換熱器中的另一種流體。在所述換熱器內(nèi)，采用逆流熱 交換方式收集熱量，這里采用的集熱流體優(yōu)選空氣。空氣經(jīng)由高壓離心引風(fēng)機(jī)引入套管式 換熱器內(nèi)，流向與煙道內(nèi)的高溫?zé)煔夥较蛳喾?。作為一種優(yōu)選方案，上述方法中所述的套管式換熱器外壁包有保溫材料，所述保 溫材料優(yōu)選巖棉板、玻璃棉板。使用上述套管式換熱器的主要優(yōu)點(diǎn)是①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，對(duì)于工廠來(lái)說(shuō)投資 費(fèi)用低；②傳熱效能高。它是一種純逆流型換熱器，同時(shí)還可以選取適宜的截面尺寸，以提 高流體速度，增大兩側(cè)流體的給熱系數(shù)，因此它的傳熱效果好。上述進(jìn)入布袋除塵器時(shí)的煙氣溫度一般控制在150 260°C，如果溫度過(guò)高容易 燒壞布袋，并降低布袋的壽命，溫度過(guò)低會(huì)使清灰和硅灰運(yùn)輸?shù)仍斐衫щy。所述的高壓離心引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量范圍在824 123090111711，風(fēng)壓在3110 16250卩3， 以控制集熱空氣的流速在4 lOm/s。風(fēng)量?jī)?yōu)選范圍10萬(wàn) 11萬(wàn)m3/h，風(fēng)壓的優(yōu)選范圍 10000 14000Pa，集熱空氣流速的優(yōu)選范圍6 10m/s。作為一種優(yōu)選的實(shí)施方案，可以將回收熱量的集熱空氣通過(guò)管道，在引風(fēng)機(jī)的作 用下導(dǎo)入原料干燥工作室，在此利用熱量對(duì)木炭等原料進(jìn)行加熱和除水。本發(fā)明的有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，投入成本較低，在不 改造現(xiàn)有煙道的前提下，采用逆流熱交換技術(shù)盡可能高效地收集余熱，收集的熱量可用于 干燥原材料，剩余余熱也可以用作取暖或其他用途。通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施，不僅可以減少工業(yè)硅在生產(chǎn)過(guò)程中熱量的排放，降低周圍的 熱輻射，改善生產(chǎn)操作環(huán)境，此外回收的熱量用于原料的干燥更能夠節(jié)約成本為企業(yè)創(chuàng)造 效益。因此在我國(guó)工業(yè)硅生產(chǎn)領(lǐng)域，本發(fā)明具有極大的推廣價(jià)值，并能夠引領(lǐng)我國(guó)工業(yè)硅行 業(yè)向節(jié)約型、環(huán)境友好型方向發(fā)展。
附圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。1.工業(yè)硅爐；2.煙罩；3.煙道；4.空冷器；5.套管式換熱器；6.鼓風(fēng)機(jī)；7.布袋 除塵器；8.余熱利用裝置。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，由工業(yè)硅爐1出來(lái)的平均溫度為550°C的高溫微硅粉煙氣進(jìn)入煙道 2總管，進(jìn)入與煙道2相連的空冷器4，空冷器4的參數(shù)為①2820mm，S 8mm，長(zhǎng)30米?？绽?器4外部套有一個(gè)套管式換熱器5，套管式換熱器5外壁包有保溫材料層，保溫材料為鋁皮 巖棉。同時(shí)，集熱空氣由鼓風(fēng)機(jī)6入口閥進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)6，壓力提高后經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)6出口閥匯集 到鼓風(fēng)機(jī)出口總管，送至套管換熱器5。集熱空氣的流量在12000Nm3/h，控制管內(nèi)空氣流速 10m/so
在套管式換熱器5中，集熱空氣相對(duì)于煙氣以總體逆流換熱的方式進(jìn)行熱量的捕 集，吸收空冷器4外壁的顯熱，溫度得到提升。在此過(guò)程中，微硅粉煙氣的溫度通過(guò)熱交 換由550°C降至230°C，送入布袋除塵器7進(jìn)行下一步處理，而集熱空氣溫度由室溫升至 150°C，進(jìn)入下段余熱利用裝置8，回收煙氣所攜帶熱量的40%。將回收的熱量用于木炭等 原料的干燥，以年產(chǎn)1萬(wàn)噸工業(yè)硅需要干燥1. 17萬(wàn)噸木炭計(jì)，相當(dāng)于每天節(jié)約燃煤3噸。
權(quán)利要求
一種微硅粉廢熱回收的方法，其特征在于，包括如下步驟從工業(yè)硅爐出來(lái)的平均溫度為450～550℃的高溫微硅粉煙氣通過(guò)煙罩進(jìn)入空冷器，空冷器外壁設(shè)置了套管式換熱器，高壓離心引風(fēng)機(jī)將溫度為20～40℃的集熱空氣以與高溫?zé)煔饬飨蛳喾吹姆较蚰媪魍ㄟ^(guò)套管式換熱器中，在此高溫微硅粉煙氣與套管式換熱器的集熱空氣進(jìn)行熱交換，高溫微硅粉煙氣中的熱量被集熱空氣吸收后溫度下降到150～260℃，煙氣進(jìn)入布袋除塵器，吸收熱量后的集熱空氣進(jìn)入下段余熱利用工藝，總熱量回收率為30％～60％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的套管式換熱器外壁包有保溫材料， 所述保溫材料為巖棉板或玻璃棉板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述高壓離心引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為10萬(wàn) 11 萬(wàn) m3/h，風(fēng)壓為 10000 14000Pa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的余熱利用工藝是將回收熱量的集 熱空氣通過(guò)管道，在引風(fēng)機(jī)的作用下導(dǎo)入原料干燥工作室，在此利用熱量對(duì)木炭或木塊原 料進(jìn)行加熱和除水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工業(yè)硅爐生產(chǎn)過(guò)程中微硅粉廢熱回收的方法，其特點(diǎn)在于在不改造現(xiàn)有煙道的前提下，采用逆流熱交換技術(shù)盡可能高效地收集余熱。本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，投入成本較低，不僅可以減少工業(yè)硅在生產(chǎn)過(guò)程中熱量的排放，降低周圍的熱輻射，改善生產(chǎn)操作環(huán)境，此外回收的熱量用于原料的干燥更能夠節(jié)約成本為企業(yè)創(chuàng)造效益。
文檔編號(hào)F28D7/10GK101839492SQ20101018887
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者張宏俊, 李旭光, 裴仲科, 路瑞玲, 邵瑜, 陳奮義 申請(qǐng)人:藍(lán)星硅材料有限公司