一種軋鋼加熱爐余熱回收系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種軋鋼加熱爐余熱回收系統(tǒng)，包括主煙道，在主煙道內(nèi)沿煙氣流向依次設置二級蒸發(fā)器、二級空氣換熱器、一級蒸發(fā)器、一級空氣換熱器；一級空氣換熱器設置有冷空氣入口，并通過管路與設置有熱空氣出口的二級空氣換熱器串聯(lián)；一級蒸發(fā)器設置有水源入口，并通過管路與設置有汽水混合物出口的二級蒸發(fā)器串聯(lián)；主煙道外側(cè)與二級蒸發(fā)器并列處設置有用于調(diào)節(jié)通過二級空氣換熱器煙氣量的輔助煙道，輔助煙道內(nèi)沿煙氣流向依次設置有輔助煙道蒸發(fā)器、輔助煙道閘板。本發(fā)明通過在主煙道內(nèi)設置兩級蒸發(fā)器，有效增加蒸汽受熱面積；通過交錯布置空氣換熱器和蒸發(fā)器，并將一級空氣換熱器置于主煙道最尾端，這樣的排布方式保證了換熱時的溫差，有效提高換熱效率。
【專利說明】一種軋鋼加熱爐余熱回收系統(tǒng)
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于熱能與動力工程【技術(shù)領域】，特別涉及一種軋鋼加熱爐余熱回收系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]軋鋼系統(tǒng)是鋼鐵生產(chǎn)的能耗大戶，而加熱爐，其能耗約占軋鋼生產(chǎn)能耗的70%。由于軋鋼加熱爐的主要目標是加熱鋼坯，使鋼坯按照工藝要求加熱速率均勻加熱，并停留相應時間。對節(jié)能降耗重視程度相對不足，造成我國軋鋼加熱爐排煙溫度普遍偏高。對軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收不僅能夠提高經(jīng)濟效益，還能減少污染的排放，為環(huán)境保護做出
-Tj.士 [>貝獻。
[0003]目前軋鋼加熱爐在尾部煙道中都會設置空氣換熱器，回收煙氣余熱。由于投資成本的原因，空氣熱風管路普遍為碳鋼管，由于碳鋼管的使用受到溫度限制，需要在450°C下使用，這就限制的空氣換熱器的預熱溫度不能高于450°C。加熱爐的預熱段設計排煙溫度一般為800?900°C，由于冷熱鋼坯混裝、生產(chǎn)負荷變動等因素會導致預熱段排煙溫度有較大波動，通常會設置稀釋風機向煙道里摻入冷風，降低排煙溫度，進而保護空氣換熱器。一方面由于溫度空氣管路(碳鋼)使用溫度的限制，空氣換熱器僅能預熱到450°C，吸收的煙氣余熱有限；另一方面為保護空氣換熱器，向煙道摻入大量冷風，降低了煙氣品質(zhì)，同時消耗電力，浪費資源。雖然一些公司在空氣換熱器后安裝煤氣預熱器，但是煤氣量相對空氣量較小，且由于結(jié)焦等原因，煤氣預熱溫度不宜高于300°C，余熱回收能力有限，但增加了系統(tǒng)的復雜性和風險。
[0004]加熱爐水梁汽化冷卻方式已經(jīng)在國內(nèi)普遍使用，因此可以在煙道內(nèi)布置蒸發(fā)受熱面，并與汽化冷卻系統(tǒng)采用同一系統(tǒng)，實現(xiàn)供水、除氣、汽水分離、水循環(huán)等功能。這樣可以在回收余熱的同時，減少設備的投資。煙道中的蒸發(fā)受熱面可以吸收煙氣中多余的熱量、同時可以替代稀釋風機降低煙氣溫度，保護空氣換熱器管組。
[0005]加熱爐產(chǎn)生的煙氣量大于助燃空氣量，同時由于煙氣中含有C02、H2O等，導致煙氣的比熱容大于空氣的比熱容。也就是說換熱過程中，空氣溫度上升速度大于煙氣下降速度，當空氣溫度上升到與煙氣溫度相近時，換熱效率極低。為使受熱面的使用較為經(jīng)濟，空氣換熱器出口溫壓不宜過小，因此一級空氣換熱器往往不能滿足要求，需布置兩級空氣換熱器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠合理利用煙氣余熱、有效提高換熱效率，并且結(jié)構(gòu)簡單、設備投資少的軋鋼加熱爐余熱回收系統(tǒng)。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:包括主煙道，以及在主煙道內(nèi)沿煙氣流向依次設置的二級蒸發(fā)器、二級空氣換熱器、一級蒸發(fā)器、一級空氣換熱器；
[0008]所述一級空氣換熱器設置有冷空氣入口，并通過管路與設置有熱空氣出口的二級空氣換熱器串聯(lián)；
[0009]所述一級蒸發(fā)器設置有水源入口，并通過管路與設置有汽水混合物出口的二級蒸發(fā)器串聯(lián)；
[0010]所述主煙道外側(cè)與二級蒸發(fā)器并列處設置有用于調(diào)節(jié)通過二級空氣換熱器煙氣量的輔助煙道，所述輔助煙道內(nèi)沿煙氣流向依次設置有輔助煙道蒸發(fā)器、輔助煙道閘板。
[0011]進一步的，所述一級空氣換熱器后設置有主煙道閘板。
[0012]進一步的，所述輔助煙道橫截面積為主煙道橫截面積的30%?50%。
[0013]進一步的，所述輔助煙道蒸發(fā)器與二級蒸發(fā)器和一級蒸發(fā)器并聯(lián)設置。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過在主煙道內(nèi)設置兩級蒸發(fā)器，有效增加了蒸汽受熱面積；通過交錯布置空氣換熱器和蒸發(fā)器，并將一級空氣換熱器置于主煙道最尾端，這樣的排布方式保證了換熱時的溫差，有效提高了換熱效率。通過設置輔助煙道，并在輔助煙道內(nèi)設置輔助煙道閘板，通過調(diào)節(jié)輔助煙道閘板，來控制通過輔助煙道的煙氣量，進而調(diào)節(jié)通過二級換熱器的煙氣量，使空氣換熱器在保持在最佳的溫度區(qū)間工作，保證了裝置的穩(wěn)定性和安全性。本發(fā)明的系統(tǒng)可以與加熱爐水梁氣化冷卻系統(tǒng)采用同一系統(tǒng)，實現(xiàn)供水、供氣、汽水分離、水循環(huán)等功能，有效在回收余熱的同時，減少設備的投資。本發(fā)明能夠有效回收煙氣余熱，降低排煙溫度，提高能源的利用效率，為鋼鐵企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益，同時減少污染的排放，為環(huán)境保護作出貢獻。
[0015]進一步的，通過設置輔助煙道橫截面積為主煙道橫截面積的30%?50%，能夠有效的控制流向二級空氣換熱器的煙氣量，保證兩級空氣換熱器的正常工作。
[0016]進一步的，通過將輔助煙道蒸發(fā)器與二級蒸發(fā)器和一級蒸發(fā)器并聯(lián)設置，降低了通過輔助煙道的煙氣溫度，保證了輔助煙道閘板的正常工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明工作的熱力系統(tǒng)簡圖；
[0019]圖3為本發(fā)明原理圖；
[0020]圖4為本發(fā)明工作時煙氣溫度和工質(zhì)溫度的變化圖；
[0021]其中:1為主煙道，2為二級蒸發(fā)器，3為二級空氣換熱器，4為一級蒸發(fā)器，5為一級空氣換熱器，6為主煙道閘板，7為輔助煙道閘板，8為輔助煙道蒸發(fā)器，9為輔助煙道，10為工廠蒸汽接點，11為除氧器用蒸汽接點，12為工廠軟水接點，13為汽包，14為加熱爐水梁，15為循環(huán)水泵，16為給水泵，17為除氧器,18為軟水泵，19為軟水箱。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述。
[0023]參見圖1，本發(fā)明包括主煙道1，以及在主煙道內(nèi)I沿煙氣流向依次設置的二級蒸發(fā)器2、二級空氣換熱器3、一級蒸發(fā)器4、一級空氣換熱器5、主煙道閘板6 ;—級空氣換熱器5設置有冷空氣入口，并通過管路與設置有熱空氣出口的二級空氣換熱器3串聯(lián)；一級蒸發(fā)器4設置有水源入口，并通過管路與設置有汽水混合物出口的二級蒸發(fā)器2串聯(lián)。主煙道I外側(cè)與二級蒸發(fā)器2并列處設置有用于調(diào)節(jié)通過二級空氣換熱器3煙氣量的輔助煙道9，輔助煙道9的入口在二級蒸發(fā)器2的前側(cè)，出口在二級蒸發(fā)器2的后側(cè)，輔助煙道9內(nèi)沿煙氣流動方向依次設置有輔助煙道蒸發(fā)器8、輔助煙道閘板7。輔助煙道蒸發(fā)器8與二級蒸發(fā)器2和一級蒸發(fā)器4并聯(lián)設置。輔助煙道9橫截面積為主煙道I橫截面積的30%?50%。
[0024]加熱爐產(chǎn)生的煙氣量大于助燃空氣量，同時由于煙氣中含有C02、H2O等，導致煙氣的比熱容大于空氣的比熱容。也就是說換熱過程中，空氣溫度上升速度大于煙氣下降速度，當空氣溫度上升到與煙氣溫度相近時，換熱效率極低。為合理利用煙氣余熱，在主煙道內(nèi)交錯布置空氣換熱器和蒸發(fā)器，由于與蒸發(fā)器給水溫度相比，空氣換熱器入口冷空氣溫度更低，因此一級空氣換熱器5布置于主煙道最尾端。
[0025]工作過程:冷空氣首先進入一級空氣換熱器5，被預熱后進入二級空氣換熱器3，在二級空氣換熱器3被預熱后進入加熱爐熱風管道，然后進入爐膛參與燃燒。一級蒸發(fā)器4與二級蒸發(fā)器2為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，循環(huán)水首先進入一級蒸發(fā)器4，部分蒸發(fā)后，再進入二級蒸發(fā)器2。圖4是本發(fā)明蒸發(fā)器、空氣換熱器交錯配合時煙氣溫度和工質(zhì)溫度的變化圖。由于冷熱鋼坯混裝、生產(chǎn)負荷變動等因素經(jīng)常會導致預熱段排煙溫度波動較大，通過調(diào)整輔助煙道閘板7的開度，調(diào)整通過輔助煙道的煙氣量，進而調(diào)整二級空氣換熱器3前的煙氣溫度，保證二級空氣換熱器3在合理的溫度區(qū)間工作。即加熱爐預熱段出口煙氣溫度升高，調(diào)大輔助煙道閘板7的開度，預熱段出口煙氣溫度降低，調(diào)小輔助煙道閘板7的開度，通過調(diào)整輔助煙道閘板的開發(fā)，將二級空氣換熱器3空氣出口溫度穩(wěn)定在450°C左右。煙氣由輔助煙道通過輔助煙道蒸發(fā)器8后，溫度要降至400°C以下，以確保輔助煙道閘板的正常工作。
[0026]參見圖3，依據(jù)蒸發(fā)器和空氣換熱器單位面積造價，合理選擇各蒸發(fā)器受熱面之間節(jié)點的煙氣溫度，能夠有效降低成本。
[0027]參見圖2所示的熱力系統(tǒng)，軟水由工廠軟水接點12連接軟水箱19，再由軟水泵18送入除氧器17，除氧后由軟水泵16送入汽包13，汽包13流下的循環(huán)水由循環(huán)水泵15分別送入水梁14和煙道中的二級蒸發(fā)器2、一級蒸發(fā)器4、輔助煙道蒸發(fā)器8，受熱蒸發(fā)的汽水混合器進入汽包13，汽水分離后，蒸汽送入工廠蒸汽管路10，用于發(fā)電或其他產(chǎn)品的生產(chǎn)，水繼續(xù)參與循環(huán)。如圖所示，一級蒸發(fā)器4與二級蒸發(fā)器2為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，循環(huán)水首先進入一級蒸發(fā)器4，部分蒸發(fā)后，再進入二級蒸發(fā)器2 ;—級蒸發(fā)器4和二級蒸發(fā)器2與輔助煙道蒸發(fā)器8是并聯(lián)結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種軋鋼加熱爐余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:包括主煙道(1)，以及在主煙道內(nèi)(I)沿煙氣流向依次設置的二級蒸發(fā)器(2)、二級空氣換熱器(3)、一級蒸發(fā)器(4)、一級空氣換熱器(5)； 所述一級空氣換熱器(5)設置有冷空氣入口，并通過管路與設置有熱空氣出口的二級空氣換熱器(3)串聯(lián)； 所述一級蒸發(fā)器(4)設置有水源入口，并通過管路與設置有汽水混合物出口的二級蒸發(fā)器⑵串聯(lián)； 所述主煙道(I)外側(cè)與二級蒸發(fā)器(2)并列處設置有用于調(diào)節(jié)通過二級空氣換熱器(3)煙氣量的輔助煙道(9)，所述輔助煙道(9)內(nèi)沿煙氣流向依次設置有輔助煙道蒸發(fā)器(8)和輔助煙道閘板(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軋鋼加熱爐余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述一級空氣換熱器(5)后設置有主煙道閘板(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軋鋼加熱爐余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述輔助煙道(9)橫截面積為主煙道(I)橫截面積的30%?50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軋鋼加熱爐余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述輔助煙道蒸發(fā)器(8)與二級蒸發(fā)器(2)和一級蒸發(fā)器(4)并聯(lián)設置。
【文檔編號】F27D17/00GK103994667SQ201410219407
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】劉長春, 惠世恩, 張庚, 王登輝, 鄒浩, 張曉璐, 尚桐 申請人:西安交通大學