[發(fā)明專利]一種軋鋼加熱爐余熱回收系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410219407.3
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN103994667A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉長春;惠世恩;張庚;王登輝;鄒浩;張曉璐;尚桐
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F27D17/00
• 分類號: F27D17/00;F23L15/00;F22B1/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱能與動力工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種軋鋼加熱爐余熱回收系統(tǒng)。

背景技術(shù)

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(biāo)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(yīng)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)境保護做出貢獻。

目前軋鋼加熱爐在尾部煙道中都會設(shè)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(fēng)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℃下使用，這就限制的空氣換熱器的預(yù)熱溫度不能高于450℃。加熱爐的預(yù)熱段設(shè)計排煙溫度一般為800～900℃，由于冷熱鋼坯混裝、生產(chǎn)負(fù)荷變動等因素會導(dǎo)致預(yù)熱段排煙溫度有較大波動，通常會設(shè)置稀釋風(fēng)機向煙道里摻入冷風(fēng)，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(yù)熱到450℃，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(fēng)，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(yù)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(yù)熱溫度不宜高于300℃，余熱回收能力有限，但增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和風(fēng)險。

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(shè)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(fēng)機降低煙氣溫度，保護空氣換熱器管組。

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CO₂、H₂O等，導(dǎo)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(dāng)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

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(shè)備投資少的軋鋼加熱爐余熱回收系統(tǒng)。

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?zé)煔饬飨蛞来卧O(shè)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；

所述一級空氣換熱器設(shè)置有冷空氣入口，并通過管路與設(shè)置有熱空氣出口的二級空氣換熱器串聯(lián)；

所述一級蒸發(fā)器設(shè)置有水源入口，并通過管路與設(shè)置有汽水混合物出口的二級蒸發(fā)器串聯(lián)；

所述主煙道外側(cè)與二級蒸發(fā)器并列處設(shè)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?zé)煔饬飨蛞来卧O(shè)置有輔助煙道蒸發(fā)器、輔助煙道閘板。

進一步的，所述一級空氣換熱器后設(shè)置有主煙道閘板。

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％。

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(shè)置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過在主煙道內(nèi)設(shè)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(shè)置輔助煙道，并在輔助煙道內(nèi)設(shè)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(shè)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。

進一步的，通過設(shè)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。

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(shè)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。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明工作的熱力系統(tǒng)簡圖；

圖3為本發(fā)明原理圖；