CN102759108A - 并联式空煤气双预热辐射管预热系统及预热方法 - Google Patents

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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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    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Abstract

本发明涉及并联式空煤气双预热辐射管预热系统及预热方法，主要包括辐射管燃烧器、用于煤气换热的二级换热器和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

并联式空煤气双预热辐射管预热系统及预热方法
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：提供一种并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：
并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、用于煤气换热的二级换热器和用于空气换热的一级换热器；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；一级换热器中有内外套置的空气导管和烟气导管，空气导管与烟气导管间的间隙构成空气换热通道；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空气换热通道连通；空气换热通道与煤气换热通道连通；煤气换热通道与排烟管连通。
按上述技术方案，所述的二级换热器和一级换热器相互独立且并列构成煤气换热分支和空气换热分支；空气换热通道与煤气换热通道的烟气导管相连通。
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，所述的一级换热器的空气进口端设置有空气控制阀。
采用上述并联式空煤气双预热辐射管预热系统进行预热的方法,其特征在于: 
空气通过空气控制阀进入一级换热器，在空气换热通道中与辐射管燃烧器产生的烟气进行换热，然后从一级换热器的空气出口排出并进入辐射管燃烧器与煤气进行燃烧；
煤气通过煤气控制阀进入二级换热器的在煤气换热通道，与经过空气换热后的烟气进行换热，之后从二级换热器排出并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，燃烧后产生的烟气先经过一级换热器的空气换热通道与空气进行换热，之后进入二级换热器的煤气换热通道与煤气进行换热，二级换热之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500℃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、采用双行程结构换热器设计，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、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； 
3、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；
4、排烟温度降低，降低排烟管道材质，投资成本降低；
5、排烟温度降低，环境温度降低，改善操作环境。
 
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的并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、用于煤气换热的二级换热器7和用于空气换热的一级换热器3，二级换热器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的烟气排出口与一级换热器3的空气换热通道连通；一级换热器3的空气换热通道与二级换热器7的煤气换热通道连通，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相互独立且并列构成煤气换热分支和空气换热分支。
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。
所述的一级换热器3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：空气通过空气控制阀1和空气手动阀2进入一级换热器3与辐射管燃烧器4产生的烟气进行换热后进入辐射管燃烧器4与煤气进行燃烧。煤气通过煤气手动阀5和煤气控制阀6进入二级换热器7与和经过一级换热器3和进行空气换热后的烟气进行换热后进入辐射管燃烧器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与空气进行换热后进入二级换热器7与煤气进行换热，通过排烟管排放到大气中。
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500℃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.并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、用于煤气换热的二级换热器和用于空气换热的一级换热器；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；一级换热器中有内外套置的空气导管和烟气导管，空气导管与烟气导管间的间隙构成空气换热通道；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空气换热通道连通；空气换热通道与煤气换热通道连通；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：所述的二级换热器和一级换热器相互独立且并列构成煤气换热分支和空气换热分支；空气换热通道与煤气换热通道的烟气导管相连通。
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：所述的一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并联式空煤气双预热辐射管预热系统进行预热的方法,其特征在于:
空气通过空气控制阀进入一级换热器，在空气换热通道中与辐射管燃烧器产生的烟气进行换热，然后从一级换热器的空气出口排出并进入辐射管燃烧器与煤气进行燃烧；
煤气通过煤气控制阀进入二级换热器的在煤气换热通道，与经过空气换热后的烟气进行换热，之后从二级换热器排出并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，燃烧后产生的烟气先经过一级换热器的空气换热通道与空气进行换热，之后进入二级换热器的煤气换热通道与煤气进行换热，二级换热之后的烟气通过排烟管排放到大气中。
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