[發明專利]一種加熱爐煙氣相變-間壁式組合換熱系統及方法

無效

• 申請號: 201310406690.6
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103438743A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 賈麗娣;馬光宇;郝博;張大奎;張天賦;王向峰;袁玲
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02;F28D7/10;F23L15/00;F23J15/06;C21D9/70
• 代理公司: 鞍山華惠專利事務所 21213
• 代理人: 趙長芳

技術領域

本發明屬于工業爐預熱回收技術領域，尤其涉及一種用于軋鋼加熱爐的高溫煙氣相變-間壁式組合換熱系統及其換熱方法。

背景技術

軋鋼加熱爐排出煙氣帶出的熱量約占35%左右，占熱損失中的比例最大。目前普遍采用的煙氣余熱回收方法是：在爐尾煙道中設置間壁式空氣換熱器及煤氣換熱器，將煙氣余熱回收，預熱加熱爐燒嘴用的助燃空氣或助燃空氣和煤氣同時預熱，降低加熱爐燃耗，節約能源。由于加熱爐排出的煙氣進入空氣換熱器前溫度一般在850℃左右，換熱器高溫側幾排換熱管經常受高溫沖刷、爐尾煙道壁的高溫輻射，以及實際運行中出現煙氣氣流分配不均等現象，都會造成換熱管損壞。

為提高換熱器壽命，一般采取在空氣換熱器高溫側采用耐高溫含Cr鋼質、彎曲換熱管、換熱管上防熱涂料、改變換熱管內外的傳熱結構、增加冷風保護管組等方法，同時設置稀釋風機向超溫的煙氣中摻入冷風。但加熱爐在實際生產運行一段時間后，空、煤氣換熱器還是出現被燒壞、預熱溫度達不到設計溫度等一些列問題。

專利號201020581040.7的實用新型專利，公開的是“軋鋼系統加熱爐中的煤氣換熱器”，采取增設冷風管，摻混煙氣，降低排放煙氣溫度，來解決煤氣預熱器超溫保護問題。這種方法雖然解決了換熱器易燒損問題，但損失了煙氣熱量，降低了熱回收效率。

《冶金能源》2005年?Vol24?No.3“大型環形加熱爐用高效節能空氣換熱器的研制”一文中，提出的是在環形爐使用的空氣換熱器設計中采用高效旋流器和單扭帶插入件取代了光管，使空氣換熱器的綜合傳熱系數得到顯著提高。這種換熱器結構復雜，增加了空氣阻力，會加大風機能力，而且這種間壁式傳熱速度慢，限定了換熱效果。

針對上述問題，本發明提出一種煙氣相變-間壁式組合換熱方法，采用相變換熱及金屬間壁式換熱兩種方式結合的方法，即采用非金屬無機鹽相變材料作為吸熱及釋熱介質，利用工作介質的相變潛熱將高溫煙氣的熱量回收，再將熱量釋放給冷空氣；煙氣溫度降到450℃以下，再通過金屬間壁式換熱器預熱煤氣。采用這種方法，可以取消稀釋風機，在加熱爐排出煙氣超溫達到900℃以上時，也可以直接回收熱量。達到大幅度提高煙氣余熱回收效率，提高煤氣換熱器的使用壽命的效果。

發明內容

本發明提供一種加熱爐煙氣相變-間壁式組合換熱系統及方法，其目的是大幅度提高加熱爐煙氣余熱回收的熱效率，從根本上解決傳統金屬管換熱器易燒壞、回收效率低的問題。

針對已有技術存在的問題，本發明提出一種煙氣相變-間壁式組合換熱方法，采用相變換熱及金屬間壁式換熱兩種方式結合的方法，即采用非金屬無機鹽相變材料作為吸熱及釋熱介質，利用工作介質的相變潛熱將高溫煙氣的熱量回收，再將熱量釋放給冷空氣；由于相變潛熱大，耐熱溫度高，而且與介質直接接觸換熱，改變了傳熱換熱原理，換熱效率可大幅度提高。可將900℃煙氣溫度降到450℃以下，再通過金屬間壁式換熱器預熱煤氣。采用這種方法，可以取消稀釋風機，在加熱爐排出煙氣超溫達到900℃以上時，也可以直接回收熱量。達到大幅度提高煙氣余熱回收效率，提高煤氣換熱器的使用壽命的效果。本發明的技術解決方案是：

一種加熱爐煙氣相變-間壁式組合換熱系統，其特征在于，在加熱爐煙道內、煙氣流動方向設置一相變空氣換熱器，相變空氣換熱器后面串聯一個金屬間壁式煤氣換熱器，金屬間壁式煤氣換熱器內均布有煤氣換熱管，相變空氣換熱器通過隔墻分成兩個對應的換熱室A和換熱室B，換熱室A和換熱室B內均填充有相變蓄熱材料，在相變空氣換熱器前部設有軸控換向煙閘，通過軸控換向煙閘形成兩個煙氣通道。

所述煤氣換熱管采用光管金屬換熱管。

一種加熱爐煙氣相變-間壁式組合換熱方法，其具體換熱過程為：