CN102589306B - 一种回收工业热处理排烟余热的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回收工业热处理排烟余热的装置，包括热处理系统(16)、冷热水机组(2)和冷却塔(4)，热处理系统(16)通过换热入口烟道(5)与冷热水机组(2)相连，冷热水机组(2)的冷却水系统与冷却塔(4)连接，冷热水机组(2)还通过连接管道与终端用户(7)连接。本发明充分回收利用热处理装置排烟余热资源，不仅降低了因排烟温度过高造成的热污染，厂内的供暖/制冷需求完全自行解决，无需另行安装中央空调机组进行制冷/制热或引接外部热力管网进行供暖输送，达到了在余热资源充分利用的基础上的节能降耗目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种回收工业热处理排烟余热的装置，属于工业热处理回收排烟余热技术领域。
背景技术
工业热处理装置是用于实现炉料各项热处理工艺的加热、冷却或各种辅助作业的设备。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的，需要根据工件进行退火、回火、淬火、加热等热处理工艺，一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。
热处理加热方法大致可分为燃料燃烧加热法、电加热法和高能量密度能源加热法等多种方法，而对于燃料燃烧的加热方法，通常需要鼓入大量的空气，使燃料与一定比例空气混合之后燃烧，对加热室进行加热，同时排出高温烟气以保持热处理装置内部的压力均衡。在通常情况下，高温烟气都直接通过烟囱排入大气，不仅造成了大量的热污染，同时也浪费了烟气中携带的大量热能。
发明内容
本发明的目的在于，提供了一种回收工业热处理排烟余热的装置，它利用溴化锂冷热水机组，将热处理装置排烟余热作为机组输入热源进行夏季制冷、冬季制热，并制备生活热水，产生的冷冻水/热水经管网输送至终端用户，以满足终端用户的制冷/供暖/生活用水的需要，充分利用排烟余热资源，不仅降低了因排烟温度过高造成的热污染，厂内的供暖/制冷需求完全自行解决，无需另行安装中央空调机组进行制冷/制热或引接外部热力管网进行供暖输送，达到了在余热资源充分利用的基础上的节能降耗目的。
本发明的技术方案：一种回收工业热处理排烟余热的装置，包括热处理系统、冷热水机组和冷却塔，热处理系统通过换热入口烟道与冷热水机组相连，冷热水机组的冷却水系统与冷却塔连接，冷热水机组还通过连接管道与终端用户连接。由于设有冷热水机组，充分利用排烟余热资源，不仅降低了因排烟温度过高造成的热污染，厂内的供暖/制冷需求完全自行解决，无需另行安装中央空调机组进行制冷/制热或引接外部热力管网进行供暖输送，达到了在余热资源充分利用的基础上的节能降耗目的。
前述的这种回收工业热处理排烟余热的装置中，热处理系统包括烟囱和热处理装置，烟囱通过旁路烟道与热处理装置连接，旁路烟道上设有旁路烟道挡板；热处理装置与换热入口烟道连接。
前述的这种回收工业热处理排烟余热的装置中，冷热水机组连接冷却塔的管道上设有冷却水泵，以通过冷却塔排放冷热水机组系统废热；冷热水机组连接终端用户的管道上设有给水泵，以向终端用户输送冷冻水或热水。
前述的这种回收工业热处理排烟余热的装置中，换热入口烟道上设有换热入口烟道挡板。
前述的这种回收工业热处理排烟余热的装置中，冷热水机组上设有换热出口烟道，换热出口烟道上设有换热出口烟道挡板和引风机。由于换热入口烟道上设有换热入口烟道挡板，换热出口烟道上设有换热出口烟道挡板，旁路烟道上设有旁路烟道挡板，通过调整烟道挡板的开、闭，能够将热处理装置排放的烟气送至冷热水机组进行余热回收利用，或者在余热利用系统检修或停机时直接将烟气送至烟囱中排入大气，并且通过调整烟道挡板的开启度，保持热处理装置内的压力平衡。
前述的这种回收工业热处理排烟余热的装置中，所述热处理系统的数量为2或3个，它们统通过各自的换热入口烟道接入冷热水机组，并通过各自的换热出口烟道与烟囱相连。
前述的这种回收工业热处理排烟余热的装置中，冷热水机组上设有换热排烟烟囱通过换热出口烟道连接，换热出口烟道上设有引风机。由于在换热出口烟道上设有引风机，可以克服冷热水机组及换热进、出口烟道的阻力，确保烟气的顺畅排放。
前述的这种回收工业热处理排烟余热的装置中，所述热处理系统的数量为2或3个，它们通过各自的换热入口烟道接入冷热水机组，并通过各自的换热出口烟道与换热排烟烟囱相连。
前述的这种回收工业热处理排烟余热的装置中，所述热处理系统的数量为2或3个，它们的出口烟道并联后通过一个换热入口烟道接入冷热水机组，并通过一个换热出口烟道与换热排烟烟囱相连。
前述的这种回收工业热处理排烟余热的装置中，还包括一个集中控制系统，集中控制系统设于冷热水机组上，并接收冷热水机组信号、引风机状态信号、挡板门状态信号、管路阀门状态信号、管内介质监测信号、给水泵信号、冷却塔进出口状态信号、冷却水泵信号、热处理装置运行信号和热处理装置变频离心鼓风机信号，根据对以上各信号进行处理，生成控制指令，将控制指令返回到各个设备。
前述的这种回收工业热处理排烟余热所用装置的工作流程：在热处理装置的旁路烟道上设置旁路挡板，并在旁路挡板与热处理装置间的烟道上引接换热入口烟道，将高温烟气引入冷热水机组；冷热水机组中的废热通过冷却水泵进行吸收，并送入冷却塔中进行冷却，再送回冷热水机组进行下一次的吸热过程；将制成的冷冻水或热水通过管道送至终端用户，吸收或释放热量后送回冷热水机组；将经余热利用后的低温烟气，通过换热出口烟道，经换热出口挡板送至旁路挡板和烟囱之间的烟道，并经烟囱排出。
与现有技术相比，由于设有冷热水机组，充分利用排烟余热资源，不仅降低了因排烟温度过高造成的热污染，厂内的供暖/制冷需求完全自行解决，无需另行安装中央空调机组进行制冷/制热或引接外部热力管网进行供暖输送，达到了在余热资源充分利用的基础上的节能降耗目的；冷热水机组连接冷却塔的管道上设有冷却水泵，以通过冷却塔排放冷热水机组系统废热；冷热水机组连接终端用户的管道上设有给水泵，以向终端用户输送冷冻水或热水；由于换热入口烟道上设有换热入口烟道挡板，换热出口烟道上设有换热出口烟道挡板，旁路烟道上设有旁路烟道挡板，通过调整烟道挡板的开、闭，能够将热处理装置排放的烟气送至冷热水机组进行余热回收利用，或者在余热利用系统检修或停机时直接将烟气送至烟囱中排入大气，并且通过调整烟道挡板的开启度，保持热处理装置内的压力平衡；由于在换热出口烟道上设有引风机可以克服冷热水机组及换热进、出口烟道的阻力，确保烟气的顺畅排放。
以某公司两台60吨热处理装置的余热回收系统改造项目为例，据经济性估算，实施余热回收改造工作，每年可回收烟气余热3.68×1010kJ，折合标准煤1254.7吨，不仅降低了对环境的热污染，同时可满足厂区内的供冷/供热/生活热水的需求；同时由于采用烟气补燃型溴化锂冷热水机组，每年可节约燃气费用14.18万元，节约电费53.37万元；如在周边地区存在热、冷用户，则可通过并联补燃型溴化锂机组的方式进行扩容改造；考虑装置的使用年限按照25年计，回收期后可节约运行成本1405.04万元。
综上所述，本项技术在节能效益、环保效益和社会效益方面是显著的。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明2组热处理系统向系统内部烟囱排烟的结构示意图；
图3是本发明3组热处理系统向系统内部烟囱排烟的结构示意图；
图4是本发明设有换热排烟烟囱的结构示意图；
图5是本发明2组热处理系统分管路向换热排烟烟囱排烟的结构示意图；
图6是本发明3组热处理系统分管路向换热排烟烟囱排烟的结构示意图；
图7是本发明2组热处理系统同管路向换热排烟烟囱排烟的结构示意图；
图8是本发明3组热处理系统同管路向换热排烟烟囱排烟的结构示意图；
图9是本发明控制系统的信号连接框图。
附图中的标记为：1-烟囱，2-冷热水机组，3-热处理装置，4-冷却塔，5-换热入口烟道，6-旁路烟道，7-终端用户，8-旁路烟道挡板，9-换热入口烟道挡板，10-给水泵，11-冷却水泵，12-换热出口烟道，13-换热出口烟道挡板，14-引风机，15-换热排烟烟囱，16-热处理系统，17-集中控制系统，18-冷热水机组信号，19-引风机状态信号，20-挡板门状态信号，21-管路阀门状态信号，22-管内介质监测信号，23-给水泵信号，24-冷却塔进出口状态信号，25-冷却水泵信号，26-热处理装置运行信号，27-热处理装置变频离心鼓风机信号。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例1：如图1所示，一种回收工业热处理排烟余热的装置，包括热处理系统16、冷热水机组2和冷却塔4，热处理系统16通过换热入口烟道5与冷热水机组2相连，冷热水机组2的冷却水系统与冷却塔4连接，冷热水机组2还通过连接管道与终端用户7连接；热处理系统16包括烟囱1和热处理装置3，烟囱1通过旁路烟道6与热处理装置3连接，旁路烟道6上设有旁路烟道挡板8；热处理装置3与换热入口烟道5连接。
冷热水机组2连接冷却塔4的管道上设有冷却水泵11，冷热水机组2连接终端用户的管道上设有给水泵10。换热入口烟道5上设有换热入口烟道挡板9。设有换热出口烟道12连接烟囱1与冷热水机组2，换热出口烟道12上设有换热出口烟道挡板13和引风机14。
如图9所示，还包括一个集中控制系统17，集中控制系统17设于冷热水机组2上，并接收冷热水机组信号18、引风机状态信号19、挡板门状态信号20、管路阀门状态信号21、管内介质监测信号22、给水泵信号23、冷却塔进出口状态信号24、冷却水泵信号25、热处理装置运行信号26和热处理装置变频离心鼓风机信号27，根据以上各信号对设备进行系统控制操作。
本发明的实施例2：如图2所示，一种回收工业热处理排烟余热的装置，包括热处理系统16、冷热水机组2和冷却塔4，热处理系统16通过换热入口烟道5与冷热水机组2相连，冷热水机组2的冷却水系统与冷却塔4连接，冷热水机组2还通过连接管道与终端用户7连接；热处理系统16包括烟囱1和热处理装置3，烟囱1通过旁路烟道6与热处理装置3连接，旁路烟道6上设有旁路烟道挡板8；热处理装置3与换热入口烟道5连接。
冷热水机组2连接冷却塔4的管道上设有冷却水泵11，冷热水机组2连接终端用户的管道上设有给水泵10。换热入口烟道5上设有换热入口烟道挡板9。设有换热出口烟道12连接烟囱1与冷热水机组2，换热出口烟道12上设有换热出口烟道挡板13和引风机14。所述热处理系统16的数量为2个，它们通过各自的换热入口烟道5接入冷热水机组2，并通过各自的换热出口烟道12与烟囱1相连。
如图9所示，还包括一个集中控制系统17，集中控制系统17设于冷热水机组2上，并接收冷热水机组信号18、引风机状态信号19、挡板门状态信号20、管路阀门状态信号21、管内介质监测信号22、给水泵信号23、冷却塔进出口状态信号24、冷却水泵信号25、热处理装置运行信号26和热处理装置变频离心鼓风机信号27，根据以上各信号对设备进行系统控制操作。
本发明的实施例3：如图3所示，一种回收工业热处理排烟余热的装置，包括热处理系统16、冷热水机组2和冷却塔4，热处理系统16通过换热入口烟道5与冷热水机组2相连，冷热水机组2的冷却水系统与冷却塔4连接，冷热水机组2还通过连接管道与终端用户7连接；热处理系统16包括烟囱1和热处理装置3，烟囱1通过旁路烟道6与热处理装置3连接，旁路烟道6上设有旁路烟道挡板8；热处理装置3与换热入口烟道5连接。
冷热水机组2连接冷却塔4的管道上设有冷却水泵11，冷热水机组2连接终端用户的管道上设有给水泵10。换热入口烟道5上设有换热入口烟道挡板9。设有换热出口烟道12连接烟囱1与冷热水机组2，换热出口烟道上设有换热出口烟道挡板13和引风机14。所述热处理系统16的数量为3个，它们通过各自的换热入口烟道5接入冷热水机组2，并通过各自的换热出口烟道12与烟囱1相连。
如图9所示，还包括一个集中控制系统17，集中控制系统17设于冷热水机组2上，并接收冷热水机组信号18、引风机状态信号19、挡板门状态信号20、管路阀门状态信号21、管内介质监测信号22、给水泵信号23、冷却塔进出口状态信号24、冷却水泵信号25、热处理装置运行信号26和热处理装置变频离心鼓风机信号27，根据以上各信号对设备进行系统控制操作。
本发明的实施例4：如图4所示，一种回收工业热处理排烟余热的装置，包括热处理系统16、冷热水机组2和冷却塔4，热处理系统16通过换热入口烟道5与冷热水机组2相连，冷热水机组2的冷却水系统与冷却塔4连接，冷热水机组2还通过连接管道与终端用户7连接；热处理系统16包括烟囱1和热处理装置3，烟囱1通过旁路烟道6与热处理装置3连接，旁路烟道6上设有旁路烟道挡板8；热处理装置3与换热入口烟道5连接。
冷热水机组2连接冷却塔4的管道上设有冷却水泵11，冷热水机组2连接终端用户的管道上设有给水泵10。换热入口烟道5上设有换热入口烟道挡板9。冷热水机组2上设有换热排烟烟囱15通过换热出口烟道12连接，换热出口烟道12上设有引风机14。
如图9所示，还包括一个集中控制系统17，集中控制系统17设于冷热水机组2上，并接收冷热水机组信号18、引风机状态信号19、挡板门状态信号20、管路阀门状态信号21、管内介质监测信号22、给水泵信号23、冷却塔进出口状态信号24、冷却水泵信号25、热处理装置运行信号26和热处理装置变频离心鼓风机信号27，根据以上各信号对设备进行系统控制操作。
本发明的实施例5：如图5所示，一种回收工业热处理排烟余热的装置，包括热处理系统16、冷热水机组2和冷却塔4，热处理系统16通过换热入口烟道5与冷热水机组2相连，冷热水机组2的冷却水系统与冷却塔4连接，冷热水机组2还通过连接管道与终端用户7连接；热处理系统16包括烟囱1和热处理装置3，烟囱1通过旁路烟道6与热处理装置3连接，旁路烟道6上设有旁路烟道挡板8；热处理装置3与换热入口烟道5连接。
冷热水机组2连接冷却塔4的管道上设有冷却水泵11，冷热水机组2连接终端用户的管道上设有给水泵10。换热入口烟道5上设有换热入口烟道挡板9。冷热水机组2上设有换热排烟烟囱15通过换热出口烟道12连接，换热出口烟道12上设有引风机14。所述热处理系统16的数量为2个，它们通过各自的换热入口烟道5接入冷热水机组2，并通过各自的换热出口烟道12与换热排烟烟囱15相连。
如图9所示，还包括一个集中控制系统17，集中控制系统17设于冷热水机组2上，并接收冷热水机组信号18、引风机状态信号19、挡板门状态信号20、管路阀门状态信号21、管内介质监测信号22、给水泵信号23、冷却塔进出口状态信号24、冷却水泵信号25、热处理装置运行信号26和热处理装置变频离心鼓风机信号27，根据以上各信号对设备进行系统控制操作。
本发明的实施例6：如图6所示，一种回收工业热处理排烟余热的装置，包括热处理系统16、冷热水机组2和冷却塔4，热处理系统16通过换热入口烟道5与冷热水机组2相连，冷热水机组2的冷却水系统与冷却塔4连接，冷热水机组2还通过连接管道与终端用户7连接。
热处理系统16包括烟囱1和热处理装置3，烟囱1通过旁路烟道6与热处理装置3连接，旁路烟道6上设有旁路烟道挡板8；热处理装置3与换热入口烟道5连接；冷热水机组2连接冷却塔4的管道上设有冷却水泵11，冷热水机组2连接终端用户的管道上设有给水泵10。换热入口烟道5上设有换热入口烟道挡板9。冷热水机组2上设有换热排烟烟囱15通过换热出口烟道12连接，换热出口烟道12上设有引风机14。所述热处理系统16的数量为3个，它们通过各自的换热入口烟道5接入冷热水机组2，并通过各自的换热出口烟道12与换热排烟烟囱15相连。
如图9所示，还包括一个集中控制系统17，集中控制系统17设于冷热水机组2上，并接收冷热水机组信号18、引风机状态信号19、挡板门状态信号20、管路阀门状态信号21、管内介质监测信号22、给水泵信号23、冷却塔进出口状态信号24、冷却水泵信号25、热处理装置运行信号26和热处理装置变频离心鼓风机信号27，根据以上各信号对设备进行系统控制操作。
本发明的实施例7：如图7所示，一种回收工业热处理排烟余热的装置，包括热处理系统16、冷热水机组2和冷却塔4，热处理系统16通过换热入口烟道5与冷热水机组2相连，冷热水机组2的冷却水系统与冷却塔4连接冷热水机组2还通过连接管道与终端用户7连接；热处理系统16包括烟囱1和热处理装置3，烟囱1通过旁路烟道6与热处理装置3连接，旁路烟道6上设有旁路烟道挡板8；热处理装置3与换热入口烟道5连接。
冷热水机组2连接冷却塔4的管道上设有冷却水泵11，冷热水机组2连接终端用户的管道上设有给水泵10；换热入口烟道5上设有换热入口烟道挡板9。
冷热水机组2上设有换热排烟烟囱15通过换热出口烟道12连接，换热出口烟道12上设有引风机14。所述热处理系统16的数量为2，它们的出口烟道并联后通过一个换热入口烟道5接入冷热水机组2，并通过一个换热出口烟道12与换热排烟烟囱15相连。
如图9所示，还包括一个集中控制系统17，集中控制系统17设于冷热水机组2上，并接收冷热水机组信号18、引风机状态信号19、挡板门状态信号20、管路阀门状态信号21、管内介质监测信号22、给水泵信号23、冷却塔进出口状态信号24、冷却水泵信号25、热处理装置运行信号26和热处理装置变频离心鼓风机信号27，根据以上各信号对设备进行系统控制操作。
本发明的实施例8：如图8所示，一种回收工业热处理排烟余热的装置，包括热处理系统16、冷热水机组2和冷却塔4，热处理系统16通过换热入口烟道5与冷热水机组2相连，冷热水机组2的冷却水系统与冷却塔4连接，冷热水机组2还通过连接管道与终端用户7连接；热处理系统16包括烟囱1和热处理装置3，烟囱1通过旁路烟道6与热处理装置3连接，旁路烟道6上设有旁路烟道挡板8；热处理装置3与换热入口烟道5连接。
冷热水机组2连接冷却塔4的管道上设有冷却水泵11，冷热水机组2连接终端用户的管道上设有给水泵10。换热入口烟道5上设有换热入口烟道挡板9。
所述热处理系统16的数量为3个，它们的出口烟道并联后通过一个换热入口烟道5接入冷热水机组2，设有换热排烟烟囱15通过一个换热出口烟道12连接冷热水机组2，换热出口烟道12上设有引风机14。
如图9所示，还包括一个集中控制系统17，集中控制系统17设于冷热水机组2上，并接收冷热水机组信号18、引风机状态信号19、挡板门状态信号20、管路阀门状态信号21、管内介质监测信号22、给水泵信号23、冷却塔进出口状态信号24、冷却水泵信号25、热处理装置运行信号26和热处理装置变频离心鼓风机信号27，根据以上各信号对设备进行系统控制操作。
当无换热排烟烟囱的方案时，烟气的流程为：
1、余热利用时，关闭旁路挡板门，打开换热入口烟气挡板门和换热出口烟气挡板门；
2、当余热利用设备检修或停运时，打开旁路挡板门，关闭换热入口烟气挡板门和换热出口烟气挡板门；
当有换热排烟烟囱方案时，烟气的流程为：
1、余热利用时，关闭旁路挡板门，打开换热入口烟气挡板门；
2、当余热利用设备检修或停运时，打开旁路挡板门，关闭换热入口烟气挡板门；
本发明的使用方法：烟气在热处理装置3的旁路烟道8上设置旁路挡板9，并通过旁路挡板9与热处理装置3间的烟道上引接换热入口烟道5，将高温烟气引入冷热水机组2；冷热水机组2中的废热由冷却水吸收后，通过冷却水泵11送入冷却塔4中进行冷却，再送回冷热水机组2进行下一次的吸热过程；将制成的冷冻水或热水通过管道送至终端用户7，吸收或释放热量后送回冷热水机组2；将经余热利用后的低温烟气，通过换热出口烟道送至换热排烟烟囱15或烟囱1排出。
Claims (8)
1.一种回收工业热处理排烟余热的装置，其特征在于：包括热处理系统（16）、冷热水机组（2）和冷却塔（4），热处理系统（16）通过换热入口烟道（5）与冷热水机组（2）相连，冷热水机组（2）的冷却水系统与冷却塔（4）连接，冷热水机组（2）还通过连接管道与终端用户（7）连接；换热入口烟道（5）上设有换热入口烟道挡板（9）；还包括一个集中控制系统（17），集中控制系统（17）设于冷热水机组（2）上，并接收冷热水机组信号（18）、引风机状态信号（19）、挡板门状态信号（20）、管路阀门状态信号（21）、管内介质监测信号（22）、给水泵信号（23）、冷却塔进出口状态信号（24）、冷却水泵信号（25）、热处理装置运行信号（26）和热处理装置变频离心鼓风机信号（27），根据以上各信号对设备进行系统控制操作。
2.根据权利要求1所述的一种回收工业热处理排烟余热的装置，其特征在于：热处理系统（16）包括烟囱（1）和热处理装置（3），烟囱（1）通过旁路烟道（6）与热处理装置（3）连接，旁路烟道（6）上设有旁路烟道挡板（8）；热处理装置（3）与换热入口烟道（5）连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种回收工业热处理排烟余热的装置，其特征在于：冷热水机组（2）连接冷却塔（4）的管道上设有冷却水泵（11），冷热水机组（2）连接终端用户的管道上设有给水泵（10）。
4.根据权利要求2所述的一种回收工业热处理排烟余热的装置，其特征在于：冷热水机组（2）上设有换热出口烟道（12），换热出口烟道（12）上设有换热出口烟道挡板（13）和引风机（14）。
5.根据权利要求4所述的一种回收工业热处理排烟余热的装置，其特征在于：所述热处理系统（16）的数量为2或3个，它们通过各自的换热入口烟道（5）接入冷热水机组（2），并通过各自的换热出口烟道（12）与烟囱（1）相连。
6.根据权利要求2所述的一种回收工业热处理排烟余热的装置，其特征在于：冷热水机组（2）上设有换热排烟烟囱（15）通过换热出口烟道（12）连接，换热出口烟道（12）上设有引风机（14）。
7.根据权利要求6所述的一种回收工业热处理排烟余热的装置，其特征在于：所述热处理系统（16）的数量为2或3个，它们通过各自的换热入口烟道（5）接入冷热水机组（2），并通过各自的换热出口烟道（12）与换热排烟烟囱（15）相连。
8.根据权利要求6所述的一种回收工业热处理排烟余热的装置，其特征在于：所述热处理系统（16）的数量为2或3个，它们并联后通过一个换热入口烟道（5）接入冷热水机组（2），并通过一个换热出口烟道（12）与换热排烟烟囱（15）相连。
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