CN102759106A - 串联式空煤气双预热辐射管预热系统及空气煤气预热方法 - Google Patents

串联式空煤气双预热辐射管预热系统及空气煤气预热方法 Download PDF

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沈小军
郑剑辉
徐少春
高阳
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Wisdri Wuhan Wis Industrial Furnace Co Ltd
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Abstract

本发明涉及串联式空煤气双预热辐射管预热系统及空气煤气预热方法，主要包括辐射管燃烧器、用于煤气和空气换热的二级换热器以及单独用于空气换热的一级换热器，二级换热器的煤气出口和一级换热器的空气出口分别与辐射管燃烧器的煤气进口和空气进口连接；辐射管燃烧器的烟气排出口与一级换热器的空气换热通道连通，一级换热器的空气换热通道与二级换热器的煤气换热通道直线连通，煤气换热通道与排烟管连通。用预热空气后的烟气余热对煤气进行预热，降低排烟温度，降低排烟管道材质要求并改善操作环境。

Description

串联式空煤气双预热辐射管预热系统及空气煤气预热方法
技术领域
本发明涉及辐射管烧嘴换热换热器，尤其涉及一种与辐射管烧嘴配套使用的空气和煤气双预热系统及预热方法。
背景技术
  在金属热处理领域，为了避免火焰和产品直接接触或者由于工艺对特殊气氛的需求，采用辐射管进行间接加热的方法已经得到了越来越广泛的应用。辐射管一般采用与之配套的辐射管烧嘴进行加热，通常辐射管烧嘴由换热器和主烧嘴两部分组成。换热器通过对自身烟气的余热回收来预热助燃空气，主烧嘴则通过结构设计来组织空气和煤气燃烧，调节火焰形状，控制辐射管表面温度均匀性。
目前使用的空气换热器，当炉温在950℃以上时，已经能将空气预热至550℃，要再提高预热空气的温度，则需要将换热器做大，实际现场又没有足够的空间供其安装；同时，由于预热温度提高有限，换热器后烟气的温度还将近有600℃，这对排烟管材质以及排烟风机的耐温等级均有较高要求；最后，现有辐射管烧嘴换热器在结构设计上，都仅仅只考虑了对助燃空气进行预热，并未考虑对煤气进行预热，对于采用辐射管进行加热的热处理炉，在现有辐射管的排烟温度下500-700℃，释放热能较多，造成热能浪费；由于排烟温度过高，导致该区域的环境温度比其他区域要高，操作工人的操作环境恶劣，根据目前的技术，要继续利用烟气提高空气预热温度难度较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种串联式空煤气双预热辐射管预热系统及换热方法，用预热空气后的烟气余热对煤气进行预热，降低排烟温度，降低排烟管道材质要求并改善操作环境。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案是：
串联式空煤气双预热辐射管预热系统，其特征在于：主要包括辐射管燃烧器、用于煤气和空气换热的二级换热器、以及单独用于空气换热的一级换热器；二级换热器和一级换热器前后串联；二级换热器的煤气出口和一级换热器的空气出口分别与辐射管燃烧器的煤气进口和空气进口连接；辐射管燃烧器的烟气排出口与一级换热器的一次空气换热通道连通；一次空气换热通道分别与二级换热器中的二次空气换热通道和煤气换热通道连通；煤气换热通道与排烟管连通。
按上述技术方案，二级换热器中有内外套置的煤气导管和烟气导管，煤气导管与烟气导管间的间隙构成煤气换热通道，同时还有内外套置的二级空气导管和烟气导管，二级空气导管和烟气导管间的空隙构成二次空气换热通道；一级换热器中有内外套置的一级空气导管和烟气导管，一级空气导管与烟气导管间的间隙构成一次空气换热通道。
按上述技术方案，所述的二级换热器的煤气进口端设置有煤气控制阀。
按上述技术方案，所述的二级换热器的空气进口端设置有空气控制阀。
采用上述预热系统的空气煤气预热方法,其特征在于: 
空气依次进入二级换热器和一级换热器与辐射管燃烧器产生的烟气进行换热，换热后的空气进入辐射管燃烧器与煤气进行燃烧；
煤气进入二级换热器，并在其中与经过一级换热器后的并且经过了一次空气换热后的烟气进行换热，换热后的预热煤气进入辐射管燃烧器与空气进行燃烧；
空气和煤气在辐射管燃烧器内进行组织燃烧，燃烧后产生的烟气经过一级换热器与空气进行一次换热后，进入二级换热器与空气和煤气分别进行二次换热，经过二级换热器换热后的烟气通过排烟管排放到大气中。
本发明采用在辐射管烧嘴上使用空气煤气双预热技术，利用预热空气后的烟气继续预热煤气，可以将煤气预热至350℃直接在烧嘴内与预热空气进行混合组织燃烧，同时排烟温度降至400℃以下。空气煤气同时预热在烧嘴内组织燃烧，大大提高火焰的温度，提高了燃烧热效率，降低排烟温度，降低排烟管道材质和排烟风机的耐温等级，同时也有效的节约了能源。
本发明的系统和方法适用于冷轧厂硅钢退火涂层机组、热镀锌机组、连退等机组以及所有涉及到使用I型、U型、W型、P型等所有辐射管烧嘴的机组。
相对于现有技术，本发明的有益效果：
(1) 采用双行程直线型结构换热器组合，分为空气换热和煤气换热两个部分，实现辐射管烧嘴加热的空煤气双预热； 
(2)利用预热空气后的烟气余热对煤气进行预热，可以将煤气预热热至350℃以上，提高烟气预热的利用； 
(3) 空气通过两级预热，可以预热到更高的问题，使排烟温度保持在结露温度之上； 
(4)排烟温度降低，环境温度降低，改善操作环境。
(5) 排烟温度降低，降低排烟管道材质，投资成本降低；
附图说明
图1为本发明的系统的结构示意图； 
图中： 1、空气自动控制阀； 2、空气手动阀； 3、一级换热器； 4辐射管燃烧器； 5、煤气手动阀； 6、煤气自动控制阀； 7、二级换热器。
 
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
参见图1的串联式空煤气双预热辐射管预热系统，其特征在于：主要包括辐射管燃烧器4、用于煤气和空气换热的二级换热器7、以及单独用于空气换热的一级换热器3；二级换热器7中有内外套置的煤气导管和烟气导管，煤气导管与烟气导管间的间隙构成煤气换热通道，同时还有内外套置的二级空气导管和烟气导管，二级空气导管和烟气导管间的空隙构成二次空气换热通道； 一级换热器3中有内外套置的一级空气导管和烟气导管，一级空气导管与烟气导管间的间隙构成一次空气换热通道；二级换热器7的煤气出口和一级换热器3的空气出口分别与辐射管燃烧器4的煤气进口和空气进口连接；辐射管燃烧器4的烟气排出口与一次空气换热通道连通；一次空气换热通道分别与二级换热器7中的二次空气换热通道和煤气换热通道前后直线连通；煤气换热通道与排烟管连通。
所述的二级换热器7和一级换热器3前后呈串联。
所述的二级换热器7的煤气进口端设置有煤气手动和自动控制阀5和6。
所述的二级换热器7的空气进口端设置有空气手动和自动控制阀2和1。
采用上述系统进行空气、煤气双预热的工作过程为：空气通过空气自动控制阀1和空气手动阀2进入二级换热器7和一级换热器3，并依次在二级换热器7和一级换热器3中与辐射管燃烧器4产生的烟气进行换热，换热后的空气进入辐射管燃烧器4与煤气进行燃烧；
煤气通过煤气手动阀5和煤气自动控制阀6进入二级换热器7，在二级换热器7中与经过一级换热器3后的并且进行了一次空气换热后的烟气进行换热，换热后的预热煤气进入辐射管燃烧器4与空气进行燃烧；
空气和煤气在辐射管燃烧器内进行组织燃烧后产生的烟气经过一级换热器3与空气进行一次换热后，进入二级换热器7与空气和煤气分别进行二次换热，换热后的烟气通过排烟管排放到大气中。
本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (5)

1.串联式空煤气双预热辐射管预热系统，其特征在于：主要包括辐射管燃烧器、用于煤气和空气换热的二级换热器、以及单独用于空气换热的一级换热器；二级换热器和一级换热器前后串联；二级换热器的煤气出口和一级换热器的空气出口分别与辐射管燃烧器的煤气进口和空气进口连接；辐射管燃烧器的烟气排出口与一级换热器的一次空气换热通道连通；一次空气换热通道分别与二级换热器中的二次空气换热通道和煤气换热通道连通；煤气换热通道与排烟管连通。
2.根据权利要求1所述的预热系统，其特征在于：二级换热器中有内外套置的煤气导管和烟气导管，煤气导管与烟气导管间的间隙构成煤气换热通道，同时还有内外套置的二级空气导管和烟气导管，二级空气导管和烟气导管间的空隙构成二次空气换热通道；一级换热器中有内外套置的一级空气导管和烟气导管，一级空气导管与烟气导管间的间隙构成一次空气换热通道。
3.根据权利要求1或2所述的预热系统，其特征在于：所述的二级换热器的煤气进口端设置有煤气控制阀。
4.根据权利要求3所述的预热系统，其特征在于：所述的二级换热器的空气进口端设置有空气控制阀。
5.采用上述权利要求之一所述的预热系统的空气煤气预热方法,其特征在于: 
空气依次进入二级换热器和一级换热器与辐射管燃烧器产生的烟气进行换热，换热后的空气进入辐射管燃烧器与煤气进行燃烧；
煤气进入二级换热器，并在其中与经过一级换热器后的并且经过了一次空气换热后的烟气进行换热，换热后的预热煤气进入辐射管燃烧器与空气进行燃烧；
空气和煤气在辐射管燃烧器内进行组织燃烧，燃烧后产生的烟气经过一级换热器与空气进行一次换热后，进入二级换热器与空气和煤气分别进行二次换热，经过二级换热器换热后的烟气通过排烟管排放到大气中。
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