CN103344123A - 一种轧钢生产线烟气余热回收系统及余热回收方法 - Google Patents

Abstract

一种轧钢生产线烟气余热回收系统及方法，该系统包括余热换热子系统，在余热换热子系统的烟气入口、烟气出口，以及轧钢生产线原烟道上的烟气调节阀和烟囱之间各设置一个阀门，共设置三个阀门，进行余热换热子系统的切入和切出控制，使余热换热子系统的切入、切出和运行不影响轧钢生产线生产；并设置变频风机连锁控制炉压，通过变频风机的变频可适应轧钢生产线生产时烟气流量变化的各种情况，使轧钢生产线炉的炉压基本维持不变，以满足轧钢生产线正常的生产，还增设控制系统和报警系统以实现自动化控制。本发明的烟气余热回收系统通过回收烟气余热能够明显降低轧钢生产线工序能耗，节约能源，减少排放，而且其增设不影响轧钢生产线正常生产。

Description

一种轧钢生产线烟气余热回收系统及余热回收方法

技术领域

本发明涉及工业余热回收利用的技术领域，特别涉及一种轧钢生产线的余热回收利用工艺，尤其是一种轧钢生产线烟气余热回收系统及余热回收方法。

背景技术

加热炉烟气排放分常规式烟道排放和经蓄热式烧嘴烟道排放两种。一般经常规式烟道排放的烟气温度在250～610℃，经蓄热式烧嘴烟道排放的烟气温度低于200℃。由于经常规烟道排放的烟气温度较高，并且流量较大，如果进行余热回收利用，节能效果显著并且能达到一定的经济效益。但是，目前这部分能量利用较少，废弃能量被白白浪费，主要原因之一是轧钢生产线对生产炉压稳定性要求较高，采用常规的余热回收系统容易导致炉压波动大，而炉压波动较大会影响热轧生产产品质量。

发明内容

本发明提供一种轧钢生产线烟气余热回收系统及余热回收方法，以解决现有技术中的余热回收系统容易导致炉压波动大，会影响热轧生产产品质量的缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种轧钢生产线烟气余热回收系统，连接设置在轧钢生产线原烟道上的烟气调节阀和烟囱之间，该烟气余热回收系统包括余热换热子系统，所述余热换热子系统包括烟气进口和烟气出口，所述余热换热子系统的烟气进口通过烟气进口管道与轧钢生产线原烟道上的烟气调节阀连接，所述余热换热子系统的烟气出口通过烟气出口管道与轧钢生产线原烟道上的烟囱连接；

所述余热换热子系统的烟气进口与轧钢生产线原烟道上的烟气调节阀之间的烟气进口管道上设有第一阀门，所述余热换热子系统的烟气出口与轧钢生产线原烟道上的烟囱之间的烟气出口管道上设有第二阀门，所述轧钢生产线原烟道上的烟气调节阀与烟囱之间的管道上设有第三阀门；

所述余热换热子系统的烟气出口与轧钢生产线原烟道上的烟囱之间的烟气出口管道上还设有变频风机，所述变频风机设于所述第二阀门的前方，烟气流向为先经过变频风机，再经过第二阀门，其中，所述轧钢生产线烟气余热回收系统能进行余热换热子系统的切入和切出控制，关闭第三阀门，开启第一阀门和第二阀门，切入余热换热子系统；开启第三阀门，关闭第一阀门和第二阀门，切出余热换热子系统。

本发明主要改进在于，在本烟气余热回收系统设置三个主要阀门（第一阀门，第二阀门和第三阀门），进行余热换热子系统的切入和切出控制，所述轧钢生产线烟气余热回收系统能进行余热换热子系统的切入和切出控制，关闭第三阀门，开启第一阀门和第二阀门，切入余热换热子系统；开启第三阀门，关闭第一阀门和第二阀门，切出余热换热子系统，这样可以使余热换热子系统的切入、切出和运行不影响轧钢生产线炉压的稳定性，因而不会影响轧钢生产线生产；并设置变频风机连锁控制炉压，由于余热换热子系统带来了额外的阻力损失，所以需要用变频风机来克服这部分阻力，通过变频风机的变频可适应轧钢生产线生产时烟气流量变化的各种情况，使轧钢生产线炉的炉压基本维持不变，以满足轧钢生产线正常的生产。

在本发明的一具体实施例中，第一阀门和第二阀门为电动阀门，第三阀门为气动阀门，这样设置的优点在于：第一阀门和第二阀门使用电动阀门，不需要备用电源，仅需一路电源，若烟气余热回收系统停电，此第一阀门和第二阀门处于开启状态（此时需保证第三阀门开启）不影响炉压；而第三阀门在原常规烟道上，处于比较重要的位置，烟气余热回收系统运行时突然停电的情况下必须保证轧钢生产线正常生产，此时烟气余热回收系统运行时处于关闭状态的第三阀门必须打开，使烟气经过原常规烟道通过烟囱排出，不影响生产，所以第三阀门采用气动阀门，并且第三阀门具有在失电失气时能打开的功能；此外，第三阀门也可用电动阀门，若采用电动阀门，此第三阀门必须有备用电源，保证一路电源没电另一路电源必须有电，通过联锁使烟气余热回收系统停电时此第三阀门打开，如果第三阀门采用电动阀门必须增加一路备用电源，且增加相关的连锁控制，设计和工艺较气动阀门复杂，所以此阀门较优选用气动阀门，将其配有储气罐和一路仪表用气即可，即使仪表用气产生故障也可用储气罐内气体完成阀门动作。

在本发明的一具体实施例中，余热换热子系统为目前常用的余热锅炉系统。利用目前已有的设备，能显著降低成本和操作难度。

本发明主要目的是在不影响原轧钢生产线生产的前提下进行烟气余热回收系统的增设，除了采用上述第一阀门、第二阀门、第三阀门和变频风机的设置来实现上述目的外，由于本系统相对轧钢生产线是辅助系统，还需要满足不增设操作人员的要求，可由原轧钢生产线的操作人员兼管，因此本系统需自动化程度较高，本发明烟气余热回收系统的自动化控制可以通过设置一控制系统如控制柜等对新增的两台电动阀门（第一阀门和第二阀门）和一台气动阀门（第三阀门）进行自动控制；余热换热锅炉中的各装置也可设置相应的自动控制装置，并与上述控制系统连接，利用上述控制系统进行自动化控制，使本发明的烟气余热回收系统正常情况不需另外增加人员操作。此外，本发明的烟气余热回收系统新增报警系统，例如可以为声光报警系统，例如该报警系统可以主要与余热锅炉系统的汽包液位检测装置联锁，当液位处于低低报警液位和高高报警液位时，启动该报警系统产生报警，例如通过画面弹跳窗口提示、发出报警声音或光等，引起操作人员注意并进行紧急处理，或进行紧急停炉处理。紧急停炉操作的一个具体例子比如：余热系统通过声光报警提醒后，汽包液位仍降低或升高到一定值后锅炉紧急停炉；此时，烟道的气动阀门（第三阀门）打开，此时变频风机负荷降低，变频风机变频降至某一负荷时待气动阀门（第三阀门）全部打开时停机，余热系统烟道进出口的两个电动阀门（第一阀门和第二阀门）关闭，余热系统被切出，之后检查原因并进行处理。

本发明提供的利用上述的烟气余热回收系统进行轧钢生产线炎日余热回收的方法为：从轧钢生产线原烟道上的烟气调节阀后开孔，引出烟气进口管道进入增设的余热换热子系统进行换热，烟气换热后经烟气出口烟道上的变频风机送回轧钢生产线原烟道上的烟囱排出，在轧钢生产线原烟道上的烟气调节阀和烟囱之间增加进行烟气流量调节和阻挡烟气流向的第三阀门，余热换热子系统的烟气进口管道和烟气出口管道上增加第一阀门和第二阀门以使余热换热子系统切入或切出。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1．本发明的烟气余热回收系统增设不影响轧钢生产线炉压，轧钢生产线能正常生产；

2. 本发明的烟气余热回收系统能满足轧钢生产线烟气波动的范围，并产生所需参数的过热蒸汽，并入生产用蒸汽管网，被厂内统一分配加热或用于其他工艺需求；能充分利用轧钢生产线余热产生所需参数的过热蒸汽，满足生产要求，节约能耗；

3. 本发明的烟气余热回收系统对轧钢生产线炉压的控制优越，不影响炉压的波动范围；

4. 本发明的烟气余热回收系统及方法采用变频风机的风机变频技术，能减少电耗；

5. 本发明的烟气余热回收系统及方法自动化程度较高，且具有紧急情况下的报警功能，没有额外增加操作人员，因而减少成本；

6. 本发明的烟气余热回收系统及方法通过回收烟气余热能够明显降低轧钢生产线工序能耗，节约能源，减少排放，产生良好的经济和社会效益；

7. 本发明的烟气余热回收系统结构简单，且为全自动化控制，人的干扰因素较少；容易控制和维护。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本发明实施例的轧钢生产线烟气余热回收系统的结构示意图。

具体实施方式

下方结合具体实施例对本发明做进一步的描述。

实施例

参见图1，本实施例提供的一种轧钢生产线烟气余热回收系统，是在原轧钢生产线烟气排放装置的基础上改进而成的，原轧钢生产线烟气排放装置包括烟气调节阀1和轧钢生产线烟囱7，本实施例的轧钢生产线烟气余热回收系统连接设置在轧钢生产线原烟道上的烟气调节阀1和烟囱7之间，其主要部件包括余热换热子系统5，在本实施例中，余热换热子系统为余热锅炉系统，该余热锅炉系统进入常温给水通过与烟气换热产生所需过热蒸汽；余热换热子系统5的烟气进口通过烟气进口管道与轧钢生产线原烟道上的烟气调节阀1连接，并且上述烟气进口管道上设有第一阀门2，在本实施例中，第一阀门2为电动阀门；余热换热子系统5的烟气出口通过烟气出口管道与轧钢生产线原烟道上的烟囱7连接，并且上述烟气出口管道上还设有变频风机6，此外，上述烟气出口管道上还设有第二阀门3，在本实施例中，第二阀门3为电动阀门，并且按照烟气流向来看，第二阀门3设置在变频风机6的后方，烟气流向为先经过变频风机6，再经过第二阀门3，这样设计便于维护，此外，如果变频风机6出现故障停炉后，第二阀门3关闭，变频风机6可打开人孔门进行检修，由于第二阀门3关闭，阻断了大气通过烟气余热回收系统的烟气出口管道进入烟囱，避免破坏烟囱的抽力，也避免影响轧线生产；如果将变频风机6和第二阀门3位置对调，如果进行变频风机6内部和外壳检修，将导致大量空气进入烟囱，使烟气温度降低，烟气量变大，增加烟囱阻力，降低烟囱抽力，可能影响炉压控制，影响生产；此外，轧钢生产线原烟道上的烟气调节阀1与烟囱7之间的管道上设有第三阀门4，具体在本实施例中，第三阀门4为气动阀门。在本实施例中，第一阀门2和第二阀门3为电动阀门，第三阀门4为气动阀门，这样设置的优点在于：第一阀门2和第二阀门3使用电动阀门，不需要备用电源，仅需一路电源，若烟气余热回收系统停电，此第一阀门2和第二阀门3处于开启状态（此时需保证第三阀门4开启）不影响炉压；而第三阀门4在原常规烟道上，处于比较重要的位置，烟气余热回收系统运行时突然停电的情况下必须保证轧钢生产线正常生产，此时烟气余热回收系统运行时处于关闭状态的第三阀门4必须打开，使烟气经过原常规烟道通过烟囱排出，不影响生产，所以第三阀门4采用气动阀门，并且此气动阀门具有在失电失气时能打开的功能；此外，第三阀门4也可用电动阀门，若采用电动阀门，此阀门必须有备用电源，保证一路电源没电另一路电源必须有电，通过联锁使烟气余热回收系统停电时此第三阀门4打开，如果第三阀门4采用电动阀门必须增加一路备用电源，且增加相关的连锁控制，设计和工艺较气动阀门复杂，所以此阀门较优选用气动阀门，配有储气罐和一路仪表用气即可，即使仪表用气产生故障也可用储气罐内气体完成阀门动作。

本实施例在烟气余热回收系统设置三个主要阀门（第一阀门2，第二阀门3和第三阀门4），进行余热换热子系统5的切入和切出控制，本实施例的轧钢生产线烟气余热回收系统能进行余热换热子系统5的切入和切出控制，具体为：关闭第三阀门4，开启第一阀门2和第二阀门3，切入余热换热子系统5，进行烟气余热回收；开启第三阀门4，关闭第一阀门2和第二阀门3，切出余热换热子系统5，不进行烟气余热回收，烟气按照常规方式排出；以上第一阀门2、第二阀门3和第三阀门4的设置可以使余热换热子系统5的切入、切出和运行不影响轧钢生产线炉压的稳定性，因而不会影响轧钢生产线生产；此外，本实施例还设置变频风机6连锁控制炉压，由于余热换热子系统5带来了额外的阻力损失，所以需要用变频风机6来克服这部分阻力，通过变频风机6的变频可适应轧钢生产线生产时烟气流量变化的各种情况，使轧钢生产线炉的炉压基本维持不变，以满足轧钢生产线正常的生产。

本发明主要目的是在不影响原轧钢生产线生产的前提下进行烟气余热回收系统的增设，除了采用上述第一阀门2、第二阀门3、第三阀门4和变频风机6的设置来实现上述目的外，由于本系统相对轧钢生产线是辅助系统，还需要满足不增设操作人员的要求，可由原轧钢生产线的操作人员兼管，因此本系统需自动化程度较高，本发明烟气余热回收系统的自动化控制可以通过设置一控制系统如控制柜等对新增的两台电动阀门（第一阀门2和第二阀门3）和一台气动阀门（第三阀门4）进行自动控制；余热换热锅炉中的各装置也可设置相应的自动控制装置，并与上述控制系统连接，利用上述控制系统进行自动化控制，使本发明的烟气余热回收系统正常情况不需另外增加人员操作。 

此外，本发明的烟气余热回收系统新增报警系统，例如可以为声光报警系统，例如该报警系统可以主要与余热锅炉系统的汽包液位检测装置联锁，当液位处于低低报警液位和高高报警液位时，启动该报警系统产生报警，例如通过画面弹跳窗口提示、发出报警声音或光等，引起操作人员注意并进行紧急处理，或进行紧急停炉处理。紧急停炉操作的一个具体例子比如：余热系统通过声光报警提醒后，汽包液位仍降低或升高到一定值后锅炉紧急停炉；此时，烟道的气动阀门（第三阀门4）打开，此时变频风机6负荷降低，变频风机6变频降至某一负荷时待气动阀门（第三阀门4）全部打开时停机，余热系统烟道进出口的两个电动阀门（第一阀门2和第二阀门3）关闭，余热系统被切出，之后检查原因并进行处理。

使用本实施例的烟气余热回收系统的烟气流程为：原烟道上的烟气调节阀1→第一阀门2→余热换热子系统5→变频风机6→第二阀门3→烟囱7。

本实施例的烟气余热回收系统运行时烟气引至余热换热子系统，在烟气调节阀1和烟囱7之间的原烟道新增的气动阀门4关闭，断绝烟气直接流向烟囱7排出；烟气余热回收系统切出时，两电动阀门（第一阀门2和第二阀门3）关闭，同时气动阀门（第三阀门4）开启，变频风机6变频后停止，完成切出工作。

轧钢生产线的炉压通过变频风机6的变频进行控制，具体可以通过上述的三个阀门（第一阀门2、第二阀门3和第三阀门4）和变频风机6变频连锁进行控制，或调节烟气调节阀1开度变化与变频风机6变频连锁控制。

使用上述轧钢生产线烟气余热回收系统的方法为：从轧钢生产线原烟道上的烟气调节阀1后开孔，引出烟气进口管道进入增设的余热换热子系统5进行换热，烟气换热后经烟气出口烟道上的变频风机6送回轧钢生产线原烟道上的烟囱7排出，在轧钢生产线原烟道上的烟气调节阀1和烟囱7之间增加进行烟气流量调节和阻挡烟气流向的第三阀门4，余热换热子系统5的烟气进口管道和烟气出口管道上增加第一阀门2和第二阀门3以使余热换热子系统5切入或切出。其中，优选第一阀门2和第二阀门3为电动阀门，第三阀门4为气动阀门，余热换热子系统5为余热换热锅炉。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种轧钢生产线烟气余热回收系统，连接设置在轧钢生产线原烟道上的烟气调节阀和烟囱之间，其特征在于，包括余热换热子系统，所述余热换热子系统包括烟气进口和烟气出口，所述余热换热子系统的烟气进口通过烟气进口管道与轧钢生产线原烟道上的烟气调节阀连接，所述余热换热子系统的烟气出口通过烟气出口管道与轧钢生产线原烟道上的烟囱连接；

所述余热换热子系统的烟气进口与轧钢生产线原烟道上的烟气调节阀之间的烟气进口管道上设有第一阀门，所述余热换热子系统的烟气出口与轧钢生产线原烟道上的烟囱之间的烟气出口管道上设有第二阀门，所述轧钢生产线原烟道上的烟气调节阀与烟囱之间的管道上设有第三阀门；

所述余热换热子系统的烟气出口与轧钢生产线原烟道上的烟囱之间的烟气出口管道上还设有变频风机，所述变频风机设于所述第二阀门的前方；其中，

所述轧钢生产线烟气余热回收系统能进行余热换热子系统的切入和切出控制，关闭第三阀门，开启第一阀门和第二阀门，切入余热换热子系统；开启第三阀门，关闭第一阀门和第二阀门，切出余热换热子系统。

2.如权利要求1所述的轧钢生产线烟气余热回收系统，其特征在于，所述第一阀门和第二阀门均为电动阀门。

3.如权利要求1或2所述的轧钢生产线烟气余热回收系统，其特征在于，所述第三阀门为气动阀门。

4.如权利要求1所述的轧钢生产线烟气余热回收系统，其特征在于，所述余热换热子系统为余热锅炉系统。

5.如权利要求1所述的轧钢生产线烟气余热回收系统，其特征在于，还包括能实现自动化控制的一控制系统，所述控制系统分别与所述第一阀门、第二阀门和第三阀门连接用于分别控制所述第一阀门、第二阀门和第三阀门的开启、关闭以及开度。

6.如权利要求5所述的轧钢生产线烟气余热回收系统，其特征在于，所述余热换热子系统也设有相应的自动控制装置，所述控制系统还与所述余热换热子系统的自动控制装置连接以实现余热换热子系统的自动化控制。

7.如权利要求1所述的轧钢生产线烟气余热回收系统，其特征在于，还设有报警系统，其与所述余热换热子系统连接进行报警提醒。

8.如权利要求7所述的轧钢生产线烟气余热回收系统，其特征在于，所述余热换热子系统包括汽包液位检测装置，所述报警系统与所述汽包液位检测装置连接，当液位处于低低报警液位和高高报警液位时，所述报警系统启动，产生报警。

9.一种利用权利要求1-8中任一项所述的轧钢生产线烟气余热回收系统进行烟气余热回收的方法，其特征在于，从轧钢生产线原烟道上的烟气调节阀后开孔，引出烟气进口管道进入增设的余热换热子系统进行换热，烟气换热后经烟气出口烟道上的变频风机送回轧钢生产线原烟道上的烟囱排出，在轧钢生产线原烟道上的烟气调节阀和烟囱之间增加进行烟气流量调节和阻挡烟气流向的第三阀门，余热换热子系统的烟气进口管道和烟气出口管道上增加第一阀门和第二阀门以使余热换热子系统切入或切出。

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