CN103234365A

CN103234365A - 利用冶金冲渣水并工艺低温烟气余热进行空调采暖的系统及方法

Info

Publication number: CN103234365A
Application number: CN2013101595109A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: NANJING GAOHE ENVIRONMENT ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: NANJING GAOHE ENVIRONMENT ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2013-08-07

Abstract

本发明提供一种可充分提高冶金行业低温位的冲渣水的余热利用率的高炉冲渣水及高炉热风炉烟气余热利用系统及方法，其系统包括冲渣水换热器和冲渣水过滤器，所述冲渣水换热器的加热水出口通过管道及阀与用户连通；所述冲渣水换热器另行通过管道及阀与一个高炉烟气换热器连通，该高炉烟气换热器另行通过管道及阀与用户连通；所述高炉烟气换热器通过管道及阀与一个溴化锂制冷机组连通，该溴化锂制冷机组的制冷水出口通过管道与阀与用户连通。本发明针对用户设置了采暖制冷两套系统，可分别用于用户的冬季采暖和夏季制冷，热利用率提高，设备利用率也得到提高。

Description

利用冶金冲渣水并工艺低温烟气余热进行空调采暖的系统及方法

技术领域

本发明涉及低温余热利用技术，特别是针对有色冶金冲渣水、炼铁高炉冲渣水及工艺低温烟气的低温余热，转化用于采暖或制冷的一种系统及方法。

背景技术

近年来，世界粗钢产量大约14亿吨，中国占~45%，中国钢铁能耗占全国的工业总能耗的15%，钢铁的生产工序分炼铁和炼钢工序，炼铁工序的资源和能量消耗占整个炼铁炼钢工序的77%左右，炼铁工艺中大约有35%的低温余热白白随着冷却水流失了。全国大大小小的高炉约有近千台，生铁年产量达6-7亿吨/年。每生产一吨铁产生350kg的炉渣，炉渣温度都在1400℃以上，目前都是采用水淬方法造粒、冷却，产生大量的80-90℃的冲渣水，同时也产生大量的常压蒸汽，（冲制一吨高炉渣，耗用8~12吨的冲渣水）。

根据“高炉渣余热回收探讨”《河北冶金》2008年第4期，我国炼铁工艺吨钢产生的高炉渣的显热约有590000xKJ，回收的能量不到20%，目前有很多致力于冲渣水的余热利用，大多是用于冬季采暖，冲渣水的余热利用受季节限制，余热利用率低。

有色冶金行业的冶炼过程也产生大量的冲渣水，这部分冲渣水余热还没有得到利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用高炉冲渣水的热量以及高炉热风炉烟气余热产生热水的系统，其冬季用来供暖，夏季用来制冷，以充分提高低温位的冲渣水的余热利用率。

为了达到上述目的，本发明主要是通过下述技术方案解决：

一种高炉冲渣水及高炉热风炉烟气余热利用系统，包括冲渣水换热器和冲渣水过滤器，所述冲渣水换热器的加热水出口通过管道及阀与用户连通；所述冲渣水换热器另行通过管道及阀与一个高炉烟气换热器连通，该高炉烟气换热器另行通过管道及阀与用户连通；所述高炉烟气换热器通过管道及阀与一个溴化锂制冷机组连通，该溴化锂制冷机组的制冷水出口通过管道与阀与用户连通。

具体来说，本发明针对用户设置了采暖制冷两套系统，可分别用于用户的冬季采暖和夏季制冷，热利用率提高，设备利用率也得到提高；且其中的采暖系统，可根据用户的采暖要求，设置为采暖水两级加热。

作为优选方案，为了便于采暖和制冷两套系统的灵活切换，本发明具体为：所述冲渣水换热器的加热水出口通过一级加热水管道及二级加热进水阀与所述高炉烟气换热器的进水口连通；同时，一级加热水管道另经一级加热出水阀与采暖热水管连通，所述高炉烟气换热器的出水口经二级加热出水阀与采暖热水管连通；该采暖热水管经采暖水进水阀与用户连通，用户的采暖水回水经采暖水回水阀与采暖水回水管连通，采暖水回水管与所述冲渣水换热器的进水口连通；

所述采暖热水管经热源进口阀与所述溴化锂制冷系统的热源进口连通，所述溴化锂制冷系统的热源出口经热源出口阀与所述采暖水回水管连通；同时，所述溴化锂制冷系统的制冷水出口经制冷水出水阀及制冷水冷水管道与用户连通，所述溴化锂制冷系统的制冷水进口经制冷水回水阀及制冷水回水管道与用户连通。

所述采暖水回水管和制冷水回水管上分别设置了采暖水回水加压泵和制冷水回水加压泵。

此外，为强化换热，所述冲渣水换热器和高炉烟气换热器可采用喷流管换热器，该喷流管换热器包括壳体，及以顺排或叉排形式布置在壳体内的若干个换热管所组成的换热管管束，所述换热管内插设喷流管，所述喷流管上开设有若干喷流孔；喷流管与相应换热器的进水口连通，换热管与相应换热器的出水口连通。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种利用上述系统所实现的高炉冲渣水及高炉热风炉烟气余热利用方法，其包括采暖供热和制冷，具体包括以下步骤：

A、采暖供热时，采暖回水通过采暖水回水加压泵加压送至冲渣水换热器，利用冲渣水余热对采暖回水进行加热，加热后热水送至采暖用户；同时，冲渣水经过冲渣水过滤器过滤处理、加压，并送至冲渣水换热器内换热降温；

此时，采暖水进水阀和采暖水出水阀开启；一级加热出水阀开启，二级加热进水阀和二级加热出水阀关闭，高炉烟气换热器停用；所述溴化锂制冷系统的热源进口阀、热源出口阀及制冷水回水阀、制冷水出水阀均关闭，所述溴化锂制冷系统停用；

B、制冷时，经冲渣水换热器加热后的热水送入高炉烟气换热器，由高炉烟气换热器进行二级加热，同时，高炉烟气经换热后降温；经二级加热后的热水送至溴化锂制冷机组作为热源，同时，溴化锂制冷机组运行，制冷水回水经制冷水回水加压泵加压送溴化锂制冷机组降温，所获得的冷水供送至空调制冷用户；

此时，一级加热出水阀、采暖水进水阀和采暖水回水阀关闭，采暖系统停用，二级加热进水阀、二级加热出水阀开启，制冷水回水阀、制冷水出水阀及热源进口阀、热源出口阀均开启。

此外，采暖供热时，根据用户的采暖要求，可设置为采暖水两级加热，即经冲渣水换热器加热后的热水送入高炉烟气换热器，经高炉烟气换热器二级加热后送至采暖用户。此时，关闭一级加热出水阀，开启二级加热进水阀、二级加热出水阀及采暖水进水阀、采暖水回水阀。

实际运行时，在冬季采暖季节，采暖回水经过冲渣水换热器与高炉冲渣水换热，产生65—70℃的热水可直接送往采暖热用户，采暖回水由水泵加压返回冲渣水换热器继续换热，开始第二次循环；而在夏季空调制冷季节，启用溴化锂制冷机组，热水回水经加压通过冲渣水换热器和高炉烟气换热器分别与高炉冲渣水和烟气换热，获得约95℃的热水送溴化锂制冷机组，作为溴化锂制冷机组的加热热源，溴化锂制冷机组产生13℃的冷水，送空调制冷用户。两个系统由设置的相应阀门切换，每个系统运行通过加压泵加压，冬季运行采暖系统，夏季运行空调制冷系统。

本发明设置双组系统，利用高炉冲渣水的热量以及高炉热风炉烟气余热产生热水，冬季用来供生活采暖，夏季用来制冷供生活或生产空调用冷，大大提高了低温位的冲渣水的余热利用率。本发明同样可以用于有色冶金行业冲渣水余热回收。

附图说明

图1为本发明所述系统组成连接结构示意图；

图2为本发明所述喷流管换热器结构示意图。

图1中：1—冲渣水换热器；2—高炉烟气换热器；3—溴化锂制冷机组；4—用户；5—冲渣水过滤器；6—采暖水回水加压泵；7—制冷水回水加压泵；8—采暖水进水阀；9—采暖水回水阀；10—热源进口阀；11—热源出口阀；12—制冷水出水阀；13—制冷水回水阀；14—高炉热风炉烟气进风管道；15—高炉热风炉烟气出风管道；16—冲渣水进水管道；17—冲渣水出水管道；18—采暖水热水管；19—采暖水回水管；20—制冷水回水管道；21—制冷水冷水管道；22—二级加热出水阀；23—二级加热进水阀；24—一级加热出水阀。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括冲渣水换热器1、高炉烟气换热器2及溴化锂制冷机组3，冲渣水换热器1的出水经二级加热进水阀23与高炉烟气换热器2的进水口连通，高炉烟气换热器2的出水经二级加热出水阀22与采暖水热水管18连通；同时，冲渣水换热器1的出水另设旁路，经一级加热出水阀24与采暖水热水管18连通；采暖水热水管18经采暖水进水阀8与用户4连通，用户4的采暖水回水经采暖水回水阀9与采暖水回水管19连通，采暖水回水管19与冲渣水换热器1的进水口连通。冲渣水换热器1同时连接有冲渣水进水管道16与冲渣水出水管道17，冲渣水进水管道16上设置冲渣水过滤器5。

同时，如图1所示，上述采暖系统还并联有制冷系统，采暖热水管18另设旁路，经热源进口阀10与溴化锂制冷机组3的热源进口连通，溴化锂制冷机组3的热源出口经热源出口阀11与采暖水回水管19连通；同时，溴化锂制冷机组3的制冷水出口经制冷水出水阀12及制冷水冷水管道21与用户4连通，溴化锂制冷机组3的制冷水进口经制冷水回水阀13及制冷水回水管道20与用户4连通。

采暖水回水管19和制冷水回水管20上分别设置了采暖水回水加压泵6和制冷水回水加压泵7。

另外，冲渣水换热器和高炉烟气换热器可单独或同时采用如图2所示的喷流管换热器，该换热器包括以若干个换热管30制成的换热管管束，多片换热管管束以叉排形式布置组合在壳体31内。如图2所示，换热管30内插设有喷流管32，各喷流管32的一端与进水集箱33连通，套设在喷流管32外的换热管30与出水集箱34连通。如此，余热介质（烟气或冲渣水）在壳体31内、换热管30外流动，将余热传递给换热管30的壁面；需要加热的水通过进水集箱33进入喷流管32，再通过喷流管32以一定的流速垂直于换热管30的内壁面流出，冲击换热管30的内壁，破坏层流底层，达到强化传热的目的；换热后的水通过换热管30与喷流管32间的间隙汇集至出口集箱34，完成换热。

系统具体运行方式如下：

一、冬季采暖季节

1、80℃左右的冲渣水经过冲渣水过滤器5过滤，加压进入冲渣水换热器1，与经过采暖水回水加压泵6加压的采暖回水换热，采暖回水从55℃上升到70℃左右；

2、70℃左右的热水通过采暖水进水阀8直接送用户使用，降温后的采暖回水通过采暖水回水阀9，经采暖水回水加压泵6回冲渣水换热器再次换热，循环运行，完成用户采暖需求；

3、采暖水进水阀8和采暖水回水阀9开启，一级加热出水阀24开启；二级加热进水阀23和二级加热出水阀22关闭，高炉烟气换热器2停用；

4、热源进口阀10、热源出口阀11及制冷水进口阀12、制冷水回水阀13均关闭，溴化锂制冷机组3及制冷水回水加压泵7均停用。

二、夏季空调制冷季节

2、升温到70℃左右的热水经过高炉烟所换热器2与高炉热风炉烟气换热，水温升到95-120℃左右；

3、120℃左右的热水通过热源进口阀10送溴化锂制冷机组3，通过溴化锂制冷机组3产生约13℃的冷水；

4、13℃的冷水通过制冷水出水阀12送用户使用，升温后的冷水回水通过制冷水回水阀13，经制冷水回水加压泵7加压后送回溴化锂制冷机组3再次降温，循环运行，完成空调需求；

5、送入溴化锂制冷机组3的热水放热后降温至55℃左右，该降温后的回水通过热源出口阀11、采暖水回水加压泵6送回冲渣水换热器1及高炉烟气换热器再次换热，循环运行，完成溴化锂制冷机组的用热需求；

6、一级加热出水阀24、采暖水进水阀8和采暖水回水阀9关闭，采暖系统停用；二级加热进水阀23、二级加热出水阀22开启，制冷水回水阀13、制冷水出水阀12及热源进口阀10、热源出口阀11均开启。

Claims

1.一种利用冶金冲渣水并工艺低温烟气余热进行空调采暖的系统，包括冲渣水换热器和冲渣水过滤器，所述冲渣水换热器的加热水出口通过管道及阀与用户连通；其特征在于：所述冲渣水换热器同时另行通过管道及阀与一个高炉烟气换热器连通，该高炉烟气换热器通过管道及阀与用户连通；所述高炉烟气换热器另行通过管道及阀与一个溴化锂制冷机组连通，该溴化锂制冷机组的制冷水出口通过管道与阀与用户连通。

2.根据权利要求1所述的利用冶金冲渣水并工艺低温烟气余热进行空调采暖的系统，其特征在于：所述冲渣水换热器的加热水出口通过一级加热水管道及二级加热进水阀与所述高炉烟气换热器的进水口连通；同时，一级加热水管道另经一级加热出水阀与采暖热水管连通，所述高炉烟气换热器的出水口经二级加热出水阀与采暖热水管连通；该采暖热水管经采暖水进水阀与用户连通，用户的采暖水回水经采暖水回水阀与采暖水回水管连通，采暖水回水管与所述冲渣水换热器的进水口连通；所述采暖热水管经热源进口阀与所述溴化锂制冷系统的热源进口连通，所述溴化锂制冷系统的热源出口经热源出口阀与所述采暖水回水管连通；同时，所述溴化锂制冷系统的制冷水出口经制冷水出水阀及制冷水冷水管道与用户连通，所述溴化锂制冷系统的制冷水进口经制冷水回水阀及制冷水回水管道与用户连通。

3.根据权利要求2所述的利用冶金冲渣水并工艺低温烟气余热进行空调采暖的系统，其特征在于：所述采暖水回水管和制冷水回水管上分别设置了采暖水回水加压泵和制冷水回水加压泵。

4.根据权利要求2所述的利用冶金冲渣水并工艺低温烟气余热进行空调采暖的系统，其特征在于：所述冲渣水换热器为喷流管换热器，该喷流管换热器包括壳体，及以顺排或叉排形式布置在壳体内的若干个换热管所组成的换热管管束，所述换热管内插设喷流管，所述喷流管上开设有若干喷流孔；喷流管与冲渣水换热器的进水口连通，换热管与冲渣水换热器的出水口连通。

5.根据权利要求2所述的利用冶金冲渣水并工艺低温烟气余热进行空调采暖的系统，其特征在于：所述高炉烟气换热器为喷流管换热器，该喷流管换热器包括壳体，及以顺排或叉排形式布置在壳体内的若干个换热管所组成的换热管管束，所述换热管内插设喷流管，所述喷流管上开设有若干喷流孔；喷流管与高炉烟气换热器的进水口连通，换热管与高炉烟气换热器的出水口连通。

6.根据权利要求4或5所述的利用冶金冲渣水并工艺低温烟气余热进行空调采暖的系统，其特征在于：所述喷流管的喷流孔的中心线垂直于换热管的内壁面，且该喷流孔具有由内向外扩展的锥形角度；所述喷流孔沿喷流管周向等分设置，并沿喷流管轴向间断设置。

7.一种利用如权利要求1、2、3、4或5所述系统所实现的利用冶金冲渣水并工艺低温烟气余热进行空调采暖的方法，其特征在于：包括采暖供热和制冷，具体包括以下步骤：

8.根据权利要求6所述利用冶金冲渣水并工艺低温烟气余热进行空调采暖的方法，其特征在于：经冲渣水换热器加热后的热水送入高炉烟气换热器，经高炉烟气换热器二级加热后送至采暖用户；此时，关闭一级加热出水阀，开启二级加热进水阀、二级加热出水阀及采暖水进水阀、采暖水回水阀。