CN103512375B - 中低温炉回收利用高温炉烟气余热的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了中低温炉回收利用高温炉烟气余热的装置及方法，其中装置包括高温炉系统、中低温炉系统和空气-烟气换热器；高温炉系统的排烟管道和中低温炉系统的助燃风管道在空气-烟气换热器相交，高温炉系统的高温炉燃烧器排出的高温炉烟气通过管道直接通入空气-烟气换热器内，与中低温炉助燃风在空气-烟气换热器内进行热交换，高温炉烟气降温后通过高温炉系统的排烟管道排放出去；空气-烟气换热器还与中低温炉系统的中低温炉燃烧器的烧嘴连通，中低温炉助燃风经空气-烟气换热器热交换后通入中低温炉燃烧器。本发明可使高温炉烟气余热得到有效回收。

Description

中低温炉回收利用高温炉烟气余热的装置及方法

技术领域

本发明涉及热处理领域，尤其涉及中低温炉回收利用高温炉烟气余热的装置及方法。

背景技术

中厚板热处理包括正火、淬火、回火等几种热处理工艺过程，其中正火、淬火热处理温度在850~950℃之间，回火热处理温度在150℃~750℃之间。

目前，在大型的中厚板热处理车间，为实现连续自动化高产，车间内多平行布置两条连续热处理线，一条为保护气氛辊底式热处理炉（或明火加热辊底式热处理炉）生产线，用于钢板的正火、淬火热处理，称为“高温炉生产线”；另一条为明火加热辊底式热处理炉生产线，用于钢板的回火热处理，称为“中低温炉生产线”。目前高温炉生产线和中低温炉生产线采用较独立的助燃风系统和排烟系统。

目前高温炉存在的主要问题之一：为实现燃烧强制和低空排烟，高温炉烧嘴排出的高温烟气掺混一定比例的冷空气（温度由最初700~800℃降至300℃左右），由烧嘴前排烟管道收集，然后汇入烟气支管，烟气支管汇总后，经过排烟风机进入烟囱，最终排至厂房外。该系统，一方面实质排烟温度高，造成很大的能源浪费；另一方面，直接掺冷风降温，使排烟量大幅度增加，增加了整个排烟系统的投资及运行成本。

中低温炉存在的主要问题之一：对钢板进行中温、高温回火的时候，加热温度在350~750℃，相应地炉膛温度要求控制在400～800℃之间，这种炉温条件通过自预热燃气烧嘴进行明火加热并采用脉冲燃烧控制技术是容易实现并能满足炉温均匀性要求的。而对钢板进行低温回火热处理的时候，炉膛温度需要控制在180~350℃范围内，并且要求炉温均匀（±5℃），很难得到保证；另一方面，由于中低温炉炉膛温度较低，排烟温度相应较低（高温回火时排烟温度~600℃左右、中温回火时排烟温度~400℃左右、低温回火时排烟温度~200℃左右），自身烟气余热回收效率较低，并且不稳定。

故有必要综合考虑现代大型中厚板热处理车间设备特点，解决高温炉烟气回收利用问题、中低温炉炉温均匀性问题及助燃风预热问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中无法有效解决高温炉烟气回收利用、中低温炉炉温的均匀性及助燃风预热等问题的缺陷，提供一种可有效解决上述问题的中低温炉回收利用高温炉烟气余热的装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种中低温炉利用高温炉烟气余热的方法，包括以下步骤：

将空气—烟气换热器安装在高温炉排烟管道上，并与中低温炉的助燃风管道连通；

将中低温炉燃烧器的烧嘴与空气—烟气换热器相连通；

高温炉燃烧器排出的高温炉烟气通过高温炉排烟管道直接通入空气-烟气换热器内，与中低温炉助燃风进行热交换；

中低温炉助燃风经热交换后通入中低温炉燃烧器，参与助燃过程，或被直接鼓入炉膛内，完成与钢板的直接换热。

本发明所述的方法中，高温炉烟气在空气-烟气换热器内进行热交换后，温度降至250℃以下。

本发明所述的方法中，中低温炉助燃风经空气-烟气换热器热交换后，温度升至300~450℃。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种中低温炉回收利用高温炉烟气余热的装置，包括高温炉系统、中低温炉系统和空气-烟气换热器；

高温炉系统的排烟管道和中低温炉系统的助燃风管道均与空气-烟气换热器连接，高温炉系统的高温炉燃烧器排出的高温炉烟气通过管道直接通入空气-烟气换热器内，与中低温炉助燃风在空气-烟气换热器内进行热交换，高温炉烟气降温后通过高温炉系统的排烟管道排放出去；

空气-烟气换热器还与中低温炉系统的中低温炉燃烧器的烧嘴连通，中低温炉助燃风经空气-烟气换热器热交换后通入中低温炉燃烧器。

本发明产生的有益效果是：本发明通过增加空气-烟气换热器，使得高温炉系统排出的高温炉烟气与中低温炉助燃风在空气-烟气换热器内进行热交换，使高温炉烟气余热得到有效回收。高温炉无需大量掺冷风对高温烟气进行降温，且高温炉系统的排烟总量会大大降低，相应排烟系统管道尺寸、烟囱尺寸、排烟风机功率可相应减小；中低温炉助燃风利用高温炉烟气余热，既可以在参与燃烧过程中，提高燃料燃烧温度，大幅降低燃料消耗；又可以在低温回火处理过程中，直接加热钢板，大幅改善炉温均匀性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例高温炉烟气余热回收利用装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所提供的中低温炉回收利用高温炉烟气余热装置在高温炉排烟系统上设置一套空气—烟气换热器，并取消烧嘴烟气出口部位掺冷却风降温环节；中低温炉的助燃风通过该空气—烟气换热器回收高温炉的烟气余热，并自身预热至一定温度（300~450℃），然后在中、高温回火过程中，作为助燃风利用，或在低温回火过程中，直接作为热源加热钢板。

本发明实施例中低温炉回收利用高温炉烟气余热，包括高温炉系统、中低温炉系统和空气-烟气换热器。

如图1所示，高温炉系统包括高温炉燃烧器3、高温炉助燃风机5、高温炉助燃风管道6、高温炉排烟风机7、高温炉排烟管道8、高温炉烟囱9和高温炉燃气管道11。

如图1所示，中低温炉系统包括中低温热处理炉2、中低温炉燃烧器4、中低温炉助燃风机12、中低温炉助燃风管道13、中低温炉排烟风机14、中低温炉烟囱15、中低温炉排烟管道16和中低温炉燃气管道17。所涉及的中低温炉燃烧器4，不仅可以实现气体燃料的燃烧，而且可以实现单独向炉膛内吹入助燃风。

空气—烟气换热器10安装于高温炉排烟风机7前的高温炉排烟管道8上，空气-烟气换热器10还与中低温炉燃烧器4的烧嘴连通，中低温热处理炉2的助燃风管道13与高温炉排烟管道8在空气—烟气换热器10处相交。

高温炉系统的高温炉燃烧器3排出的高温炉烟气通过管道直接通入空气-烟气换热器10内，与中低温炉助燃风在空气-烟气换热器10内进行热交换。高温炉烟气可由最初的700~800℃，降至250℃以下，高温炉烟气降温后通过高温炉排烟管道8排放出去。

中低温炉助燃风经空气-烟气换热器10热交换后由中低温炉助燃风管道13通入中低温炉燃烧器4，参与助燃（中温回火工艺时）完成燃料燃烧和烟气排放过程，或直接加热（低温回火工艺时），即直接通过中低温炉燃烧器4鼓入炉膛内，完成与钢板的直接换热后，再由中低温炉的排烟系统（中低温炉排烟风机14、中低温炉烟囱15和中低温炉排烟管道16）排出。

利用上述装置对中低温炉回收利用高温炉烟气余热的方法主要包括以下步骤：

S1、将空气—烟气换热器10安装在高温炉排烟管道8上，并与中低温炉助燃风管道13连通；

S2、将中低温炉燃烧器4的烧嘴与空气—烟气换热器10相连通；

S3、高温炉燃烧器3排出的高温炉烟气通过高温炉排烟管道8直接通入空气-烟气换热器10内，与中低温炉助燃风进行热交换。

高温炉燃烧器3在自身的助燃风系统、燃气系统和排烟系统的协同作用下，完成燃烧供应、助燃风供应、燃料燃烧、烟气排放等过程，由于取消烧嘴烟气出口掺冷风环节，由烧嘴排出的700~800℃高温烟气，直接送至空气—烟气换热器10内。

S4、中低温炉助燃风经热交换后通入中低温炉燃烧器4，参与助燃完成燃料燃烧和烟气排放过程，或直接通过中低温炉燃烧器4鼓入炉膛内，完成与钢板的直接换热，再由中低温炉的排烟系统排出。具体地，在中低温炉助燃风机12的作用下，环境中的空气依次经过中低温炉助燃风机12、中低温炉助燃风管道13，经空气—烟气换热器10，送至中低温炉烧嘴处，参与助燃（高、中温回火工艺时）或直接加热（低温回火工艺时）。

本发明采用中低温炉回收利用高温炉烟气余热实现高温炉烟气的回收利用，通过在高温炉排烟系统上设置一套空气—烟气换热器，并取消高温烟气掺冷却风降温环节；中低温炉的助燃风通过该空气—烟气换热器回收高温炉的烟气余热，并将自身预热至一定温度，然后再到中低温炉内完成助燃或直接通过烧嘴送入中低温炉内实现低温回火。高温炉烟气的排烟温度可控制在250℃以内，中低温炉助燃风的预热温度可控制在300~450℃范围内。

本发明可以无需大量掺冷风对高温烟气进行降温，系统的排烟总量是现有水平的40~50%，排烟系统管道尺寸、烟囱尺寸、排烟风机功率得到明显减小（减小~50%）；可使高温炉，实质排烟温度由700~800℃降至250℃以下，烟气余热得到有效回收；中低温炉助燃风利用高温炉烟气预热，使预热温度恒定保持在300~450℃范围内，比采用自身烟气预热温度提高100~300℃，在同等炉子热负荷要求下，可大幅降低燃料消耗；中低温炉助燃风预热温度可达350~450℃，可作为热源通过烧嘴直接送入炉内，完成低温回火加热过程，既可以有效利用高温炉烟气余热，也可以保证低温回火过程中的炉温均匀性。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种中低温炉回收利用高温炉烟气余热的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将空气—烟气换热器安装在高温炉排烟管道上，并与中低温炉的助燃风管道连通；

将中低温炉燃烧器的烧嘴与空气—烟气换热器相连通；

高温炉燃烧器排出的高温炉烟气通过高温炉排烟管道直接通入空气-烟气换热器内，与中低温炉助燃风进行热交换；

中低温炉的助燃风通过该空气—烟气换热器回收高温炉的烟气余热，并自身预热至一定温度，然后在中、高温回火过程中，作为助燃风利用，或在低温回火过程中，直接作为热源加热钢板。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，高温炉烟气在空气-烟气换热器内进行热交换后，温度降至250℃以下。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，中低温炉助燃风经空气-烟气换热器热交换后，温度升至300~450℃。

4.一种中低温炉回收利用高温炉烟气余热的装置，其特征在于，包括高温炉系统、中低温炉系统和空气-烟气换热器；

高温炉系统的排烟管道和中低温炉系统的助燃风管道均与空气-烟气换热器连接，高温炉系统的高温炉燃烧器排出的高温炉烟气通过管道直接通入空气-烟气换热器内，与中低温炉助燃风在空气-烟气换热器内进行热交换，中低温炉的助燃风通过该空气—烟气换热器回收高温炉的烟气余热，并自身预热至一定温度，然后在中、高温回火过程中，作为助燃风利用，或在低温回火过程中，直接作为热源加热钢板,高温炉烟气降温后通过高温炉系统的排烟管道排放出去；

空气-烟气换热器还与中低温炉系统的中低温炉燃烧器的烧嘴连通，中低温炉助燃风经空气-烟气换热器热交换后通入中低温炉燃烧器。