CN101846459A - 一种加热炉烟气余热的回收利用方法及加热炉系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加热炉烟气余热的回收利用方法。该方法是将空气和加热炉出来的烟气分别引入换热装置，在所述换热装置中进行换热，将换热后的空气送入所述加热炉中，将换热后的烟气排出所述换热装置。本发明还涉及实现这种方法的加热炉系统。该加热炉系统，包括加热炉和加热炉烟气余热的回收利用系统，所述加热炉烟气余热的回收利用系统包括换热装置、引风装置、鼓风装置及相关管道、阀门。本发明解决了现在的加热炉能耗高的问题。

Description

一种加热炉烟气余热的回收利用方法及加热炉系统

技术领域

本发明涉及一种节能降耗的方法，特别涉及一种加热炉烟气余热的回收利用方法，本发明还涉及实现这种方法的加热炉系统。

背景技术

随着社会的发展，可利用的能源越来越少，如何节约能源已是亟待解决的问题。加热炉是耗能大户，在我国加热炉所用能量约占全国总用能量的20％。加热炉大部分为火焰炉，各种火焰炉都是通过燃料燃烧，将化学能转变为热能来满足各种加热工艺的要求。燃烧生成的烟气排出炉外时，带走了30％～70％的热量，极大地降低了加热炉的热利用效率。所以充分、有效地回收利用加热炉烟气余热可以大幅度降低加热炉能耗。此外，随着社会各界对环境保护的重视，对烟气排入大气的要求越来越严格。加热炉在燃烧过程中产生大量的高温烟气，排至大气不但形成热损失，而且其中的烟尘、CO和NO等有害物质也排入大气，造成环境污染。结果是既浪费了资源又危害了人类。提高加热炉效率、降低环境污染，已经成为加热炉用户要解决的重要问题。

现有技术中，烟气余热的回收利用方法主要可以分为三种方式：工艺方式、能量方式和综合方式。

工艺方式是在同一工艺过程中回收余热并为该工艺过程所利用，又可分为两种：一是闭环工艺方式，如利用换热器预热空气和煤气，或利用另外的设备预热进炉工件，其特点是回收的热量又退回炉内被炉子利用；另一种是开环工艺方式，如利用余热对该工艺的其它工序如对工件进行预热处理或加热处理，其特点是回收的热量并未返回炉内，而是用于该工艺过程的其它工序。

能量方式是利用动力设备回收余热并产生载热体(热能和电能)，常见的是利用余热锅炉产生蒸汽或热水。这种余热回收方式对工厂来说是有益的，但对加热炉本身则无任何影响。

综合方式是联合使用工艺方式和能量方式，常见的是联合使用换热器和余热锅炉。这种余热回收方式不仅可减少排烟热损失，也可提高余热利用效果。

工艺方式比能量方式更具有优越性，在利用余热时首先应使回收的热最退回炉内，剩下的才是用干余热锅炉等其它用途。

《加热炉余热利用实践》(参见原唐山钢铁公司情报档案处主办《唐钢科技》1990年第2期第57～59页，作者李义来)，公开了一种烟气余热的利用技术，该技术采用闭环工艺方式，在烟道内部安装换热器，预热助燃空气，将预热的助燃空气做为燃油雾化剂，送入炉内。

发明内容

本发明的第一方面目的在于提出一种加热炉烟气余热的回收利用方法，以解决现在的加热炉能耗高的问题。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题，达到本发明的目的。

一种加热炉烟气余热的回收利用方法，该方法是将空气和加热炉出来的烟气分别引入换热装置，在所述换热装置中进行换热，将换热后的空气送入所述加热炉中，将换热后的烟气排出所述换热装置。

本发明的第二方面目的在于提出一种加热炉系统，以实现前述方法。

一种加热炉系统，包括加热炉，所述加热炉底部设置有空气进口，所述加热炉顶部设置有烟道，所述烟道上设置有烟气进口和烟气出口，所述烟气进口位于所述烟气出口的上方，该加热炉系统还包括加热炉烟气余热的回收利用系统，所述加热炉烟气余热的回收利用系统包括：

换热装置，所述换热装置至少包括烟气进口、烟气出口、空气进口、空气出口，所述换热装置的烟气进口与所述烟道的烟气出口之间通过第一管道连接；所述换热装置的空气出口与所述加热炉底部的空气进口之间通过第五管道连接；

引风装置，所述引风装置包括进口和出口，所述引风装置的进口与所述换热装置的烟气出口之间通过第二管道连接，所述引风装置的出口与所述烟道的烟气进口之间通过第三管道连接；

鼓风装置，所述鼓风装置包括进口和出口，所述鼓风装置的进口与大气连接，所述鼓风装置的出口与所述换热装置的空气进口之间通过第四管道连接。

从所述烟道的烟气出口出来的烟气通过所述第一管道进入所述换热装置，空气进入所述鼓风装置后通过所述第四管道进入所述换热装置，在所述换热装置中，烟气和空气进行换热，换热后的空气通过所述第五管道进入加热炉，换热后的烟气通过所述第三管道进入所述烟道，排入大气。

本发明的加热炉系统的第一个优选的技术方案是，该加热炉系统还包括：

设置在所述第一管道上的烟气进口阀；

设置在所述第二管道上的蝶阀；

设置在所述第三管道上的烟气出口阀；

设置在所述第四管道上的蝶阀。

本发明的加热炉系统的第二个优选的技术方案是，所述换热装置是热管式换热器。热管式换热器运行稳定、可靠，能满足正常生产的需求。

本发明的加热炉系统的第三个优选的技术方案是，该加热炉系统还包括设置在所述烟道上的翻板阀，所述翻板阀位于所述烟道上的烟气进口和烟气出口之间。

当所述加热炉烟气余热的回收利用系统出现故障时，打开所述翻板阀，排出烟气。

本发明的加热炉系统的第四个优选的技术方案是，该加热炉系统还包括第六管道，所述第六管道一端连接大气，另一端连接所述第五管道，所述第六管道上设置有快开阀门。当所述加热炉烟气余热的回收利用系统出现故障时，打开所述快开阀门，通过所述第六管道向所述加热炉中供给空气。

本发明的加热炉系统的第五个优选的技术方案是，其特征在于，所述引风装置是引风机，所述鼓风装置是鼓风机。

在上述技术方案的基础上进一步，所述加热炉系统，是焦化行业焦油蒸馏系统的加热炉系统。

本发明的加热炉系统能最大限度地回收高温烟气中的热量，降低烟气排放温度，提高加热炉的热效率，节约能耗；本发明流程简单，通过提高进炉空气的温度，节省焦炉煤气的用量，降低生产成本，减少了加热炉废气的外排量。使用实践证明，烟气换热后的温度不高于300℃，换热后的空气温度不低于200℃。

附图说明

图1是具体实施方式中的加热炉系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

本发明的一种加热炉烟气余热的回收利用方法，是将空气和加热炉出来的烟气分别引入换热装置，在换热装置中进行换热，将换热后的空气送入加热炉中，将换热后的烟气排出所述换热装置，进入加热炉然后排向大气。

请参见图1。本具体实施方式所述的加热炉系统，是焦化行业焦油蒸馏系统的加热炉系统。该加热炉系统，包括加热炉1以及加热炉烟气余热的回收利用系统2。该加热炉底部有两个进气口(图中未示出)，一个进气口是空气进口，接第五管道245，供空气进入加热炉1内；另一个进气口是焦炉煤气进口，接焦炉煤气管道11，供焦炉煤气进入加热炉1内。加热炉1的中部设置有焦油管12，焦油从焦油管12进入加热炉1内。加热炉1上还设置有氧含量测量仪13、炉膛负压检测仪14。在加热炉1顶部设置有烟道15。在烟道15的底部设置有烟气出口(图中未示出)，在烟道15的顶部设置有烟气进口(图中未示出)。在烟道15上还设置有翻板阀16。翻板阀16位于烟气出口之上，烟气进口之下。

加热炉烟气余热的回收利用系统2包括：热管式换热器21、引风机22、鼓风机23、第一管道241、第二管道242、第三管道243、第四管道244、第五管道245，第七管道247。

热管式换热器21至少包括烟气进口、烟气出口、空气进口、空气出口(图中均未示出)。热管式换热器21的烟气进口与加热炉1的烟道15上的烟气出口之间通过第一管道241连接。第一管道241上设置有烟气进口阀251，烟气进口阀251为翻板阀。热管式换热器21的空气出口与加热炉1底部的空气进口之间通过第五管道245连接。

引风机22包括进口和出口(图中均未示出)。引风机22的进口与热管式换热器21的烟气出口之间通过第二管道242连接。第二管道242上设置有蝶阀252。引风机22的出口与加热炉1的烟道15的烟气进口之间通过第三管道243连接。第三管道243上设置有烟气出口阀253，烟气出口阀为翻板阀。

鼓风机23包括进口和出口(图中均未示出)。鼓风机23的进口通过第七管道247与大气连接，鼓风机23的出口与热管式换热器21的空气进口之间通过第四管道244连接。第四管道244上设置有蝶阀254。

本具体实施方式中的焦化行业焦油蒸馏系统的加热炉系统还包括第六管道246。第六管道246一端连接大气，另一端连接第五管道245。在第六管道246上设置有快开阀门256。

本具体实施方式中的焦化行业焦油蒸馏系统的加热炉系统中的烟气进口阀251、蝶阀252、烟气出口阀253、蝶阀254、快开阀门256、翻板阀16可以用自动控制装置(图中未示出)控制，自动控制装置与氧含量测量仪13、炉膛负压检测仪14之间信号连接。

正常工作的时候，快开阀门256、翻板阀16关闭，烟气进口阀251、蝶阀252、烟气出口阀253、蝶阀254开启。引风机22开启，加热炉1中的烟气通过烟道15上的烟气出口进入第一管道241，然后进入热管式换热器21。鼓风机23开启，空气进入第七管道247，然后经过鼓风机23、第四管道244进入热管式换热器21。在热管式换热器21中，热的烟气与冷的空气进行换热。换热后的烟气经过第三管道243、烟道15上的烟气进口进入烟道15，烟道15中可以设置一些烟气净化的装置，最后烟气从烟道15排向大气。换热后的空气经过第五管道245、加热炉1底部的进气口进入加热炉1，作为焦炉煤气的助燃物。如此便实现了烟气的回收利用。可以通过自动控制装置，调节鼓风机23的阀门254开度，进而调节烟气中的氧气含量，提高加热炉的燃烧效率。

当加热炉烟气余热的回收利用系统2发生故障的时候，自动控制装置使得翻板阀16、快开阀门256自动打开，烟气进口阀251、蝶阀252、烟气出口阀253、蝶阀254关闭。这时候，烟气直接从烟道15排出。空气通过第六管道246、第五管道245进入加热炉1内。

本具体实施方式中的技术方案与背景技术中所说的《加热炉余热利用实践》中的技术方案相比，换热装置安装部位不同是区别之一。本具体实施方式中提到的加热炉，无法在烟道中安装换热装置。《加热炉余热利用实践》中提到的加热炉炉体较粗、炉径大，可以在烟道内安装换热装置。《加热炉余热利用实践》中的技术方案的缺陷是：第一、对换热装置的材料要求较高，尤其要求材料的耐热效果好；第二、换热面积受炉经的限制；第三、换热装置装在烟道内不容易检修。

本具体实施方式中的技术方案与背景技术中所说的《加热炉余热利用实践》中的技术方案相比，区别之二是换热后的空气的作用不同，或者说节能的原理不同。本具体实施方式中的技术方案的节能原理在于将空气预热到250℃，节约了焦煤的用量(本具体实施方式中使用的加热炉以焦煤为燃料)；《加热炉余热利用实践》中所用燃料为燃油，换热后的空气作为燃油雾化剂，提高了燃油的燃烧效率。

本具体实施方式中的技术方案与背景技术中所说的《加热炉余热利用实践》中的技术方案相比，区别之三是所用的换热装置不同。本发明所用的换热装置为热管式换热器，《加热炉余热利用实践》中所用的换热装置为列管式换热器和喷流式换热器。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的具体实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述具体实施方式的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种加热炉烟气余热的回收利用方法，其特征在于，将空气和加热炉出来的烟气分别引入换热装置，在所述换热装置中进行换热，将换热后的空气送入所述加热炉中，将换热后的烟气排出所述换热装置。

2.一种加热炉系统，包括加热炉，所述加热炉底部设置有空气进口，所述加热炉顶部设置有烟道，其特征在于，所述烟道上设置有烟气进口和烟气出口，所述烟气进口位于所述烟气出口的上方，该加热炉系统还包括加热炉烟气余热的回收利用系统，所述加热炉烟气余热的回收利用系统包括：

换热装置，所述换热装置至少包括烟气进口、烟气出口、空气进口、空气出口，所述换热装置的烟气进口与所述烟道的烟气出口之间通过第一管道连接；所述换热装置的空气出口与所述加热炉底部的空气进口之间通过第五管道连接；

引风装置，所述引风装置包括进口和出口，所述引风装置的进口与所述换热装置的烟气出口之间通过第二管道连接，所述引风装置的出口与所述烟道的烟气进口之间通过第三管道连接；

鼓风装置，所述鼓风装置包括进口和出口，所述鼓风装置的进口与大气连接，所述鼓风装置的出口与所述换热装置的空气进口之间通过第四管道连接。

3.根据权利要求2所述的一种加热炉系统，其特征在于，该加热炉系统还包括：

设置在所述第一管道上的烟气进口阀；

设置在所述第二管道上的蝶阀；

设置在所述第三管道上的烟气出口阀；

设置在所述第四管道上的蝶阀。

4.根据权利要求2所述的一种加热炉系统，其特征在于，所述换热装置是热管式换热器。

5.根据权利要求2所述的一种加热炉系统，其特征在于，该加热炉系统还包括设置在所述烟道上的翻板阀，所述翻板阀位于所述烟道上的烟气进口和烟气出口之间。

6.根据权利要求2所述的一种加热炉系统，其特征在于，该加热炉系统还包括第六管道，所述第六管道一端连接大气，另一端连接所述第五管道，所述第六管道上设置有快开阀门。

7.根据权利要求2所述的一种加热炉系统，其特征在于，所述引风装置是引风机，所述鼓风装置是鼓风机。

8.根据权利要求2所述的一种加热炉系统，其特征在于，所述加热炉系统，是焦化行业焦油蒸馏系统的加热炉系统。

9.根据权利要求3所述的一种加热炉系统，其特征在于，所述烟气进口阀是翻板阀，所述烟气出口阀也是翻板阀。