CN103540732A - 辐射管辊底式热处理炉烟气余热回收利用装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辐射管辊底式热处理炉烟气余热回收利用装置及方法，其中装置包括助燃空气系统、排烟系统和空气—烟气换热器；助燃风总管通入的空气与排烟总管通入的烟气在换热器中进行热交换；助燃空气系统还设有助燃风冷却风管道和烟气冷风管道，助燃风冷却风管道的一端连通助燃风总管，另一端连通换热器的空气出口；烟气冷风管道的一端连通助燃风总管，另一端连通换热器的烟气进口。本发明使助燃风总管中的空气在换热器处于排烟总管中的烟气进行热交换，从而有效利用高温烟气的热量；由于烧嘴排出的烟气无需掺冷风，使得本装置的排烟总量大大减小，排烟系统管道尺寸、烟囱尺寸、排烟风机功率可得到明显减小，从而降低了设备成本。

Description

辐射管辊底式热处理炉烟气余热回收利用装置及方法

技术领域

本发明涉及热处理领域，尤其涉及一种辐射管辊底式热处理炉烟气余热回收利用装置及方法。

背景技术

保护气氛辊底式热处理炉，采用纯度为99.99%的N2作为保护气氛；全辐射管间接加热，自预热式烧嘴，脉冲燃烧控制；炉底辊采用变频电机单独传动，可实现灵活多变的速度控制。具有产品表面质量好、产量高、易实现自动化操作、可实现连续淬火等优点，受到越来越多的中厚板厂的青睐。

目前该热处理炉排烟系统的结构形式和工作原理：排烟系统由烧嘴前烟气管道、烟气支管、烟气总管、排烟风机、烟囱组成，烧嘴前烟气管道设有一个喇叭口，其不仅可以收集烧嘴排出的烟气，而且可以卷吸一定比例的冷空气。烧嘴排出的高温烟气混合一定比例的冷空气后，由烧嘴前烟气管道收集，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。 

该排烟系统存在以下问题：①烧嘴排出的高温烟气进入烧嘴前烟气管道之前，必须混合一定比例冷空气，使排烟总量增加一倍以上，排烟系统的管道直径、排烟风机的功率和流量、烟囱直径均须要相应增加，加大了设备投资及运行成本；②由于结构和尺寸的限制，自身预热式烧嘴排烟温度在700~800℃之间，高温烟气余热没有进一步回收，而是直接混合冷空气后排至厂房外，造成能源的浪费；③在现有结构形式下，无论烧嘴工作与否，该烧嘴前的烟气管道均要卷吸冷空气，时有发生排烟系统局部与外界大气环境短路，影响其它区域正常排烟功能，造成局部烟气支管因高温垮塌的现象发生。

因此迫切需要一种新的方法和装置，解决保护气氛辊底式热处理炉排烟系统的上述问题。   

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中保护气氛辊底式热处理炉排烟系统投资运行成本高，且高温烟气无法有效利用从而使能源浪费的缺陷，提供一种成本较低，可有效利用烟气余热的辐射管辊底式热处理炉烟气余热回收利用装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种辐射管辊底式热处理炉烟气余热回收利用装置，包括助燃空气系统、排烟系统和空气—烟气换热器；

所述助燃空气系统包括助燃风机、助燃风总管、助燃风支管和烧嘴前助燃风管道，该助燃空气系统将空气通入热处理炉烧嘴中，参与助燃；

所述排烟系统包括烟囱、排烟风机、排烟总管、排烟支管和烧嘴前排烟管道，该排烟系统将热处理炉的烧嘴排出的烟气排至厂房外；

所述空气—烟气换热器安装在所述排烟总管上，换热器的空气进口与所述助燃风总管连通，换热器的空气出口与所述助燃风支管连通，所述助燃风总管通入的空气与所述排烟总管通入的烟气在换热器中进行热交换；

所述助燃空气系统还设有助燃风冷却风管道和烟气冷风管道，所述助燃风冷却风管道的一端连通所述助燃风总管，另一端连通换热器的空气出口；所述烟气冷风管道的一端连通所述助燃风总管，另一端连通换热器的烟气进口。

本发明所述的装置中，所述排烟系统还包括冷风管道，该冷风管道的一端与空气连通，另一端与换热器的烟气出口连通。

本发明所述的装置中，所述烧嘴前排烟管道与烧嘴的排烟口直接相连。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

提供一种辐射管辊底式热处理炉烟气余热回收利用方法，包括以下步骤：

在排烟风机的作用下，由烧嘴排出的高温烟气，直接通过烧嘴前排烟管道收集，汇入排烟支管，再由排烟支管汇入排烟总管，并经空气—烟气换热器换热后，进入烟囱排至厂房外；

在助燃风机的作用下，环境中的空气依次经过助燃风总管、空气-烟气换热器、助燃风支管和烧嘴前助燃风管道，将预热后的助燃风分配到每一个烧嘴；

当换热器的烟气进口的烟气温度超过预设值时，换热器前烟气冷风管道打开，将换热器烟气进口的烟气温度降至该预设值以下；

当烧嘴前助燃风温度高于预设温度时，助燃风冷却风管道打开，将助燃风总管中的冷风引入到所述助燃风支管中进行降温。

本发明所述的方法中，该方法还包括步骤：

当排烟风机前的烟气温度超过设定值时，排烟风机前冷却风管道打开，将空气通入排烟总管中，将烟气温度降低后再由烟囱排出。

本发明产生的有益效果是：本发明通过在排烟总管和助燃风总管上安装空气-烟气换热器，使助燃风总管中的空气在换热器处与排烟总管中的烟气进行热交换，从而有效利用高温烟气的热量。另外在助燃风管道上设置烟气冷风管道，可以更好地保护换热器；在助燃风管道上还设置有助燃风冷风管道，可以确保烧嘴前的助燃风温度不高于预设温度。此外，由于烧嘴排出的烟气无需掺冷风，使得本装置的排烟总量大大减小，排烟系统管道尺寸、烟囱尺寸、排烟风机功率可得到明显减小，从而降低了设备成本。

 

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是本发明实施例辐射管辊底式热处理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。

如图1所示，本发明实施例辐射管辊底式热处理炉烟气余热回收利用装置，包括助燃空气系统、排烟系统和空气—烟气换热器6。

助燃空气系统包括助燃风机10、助燃风总管11、助燃风支管12和烧嘴前助燃风管道13，该助燃空气系统将空气通入热处理炉中。助燃风机10、助燃风总管11、助燃风支管12依次相连，将助燃风送至各烧嘴2前，参与助燃。

排烟系统包括烟囱3、排烟风机4、排烟总管5、排烟支管7和烧嘴前排烟管道8，烟囱3、排烟风机4、排烟总管5、排烟支管7、烧嘴前排烟管道8依次相连，将烧嘴2排出的烟气排至厂房外。

助燃风总管11与排烟总管5在换热器处相交。空气—烟气换热器6安装在排烟总管5上，空气—烟气换热器6可连接在两段排烟总管之间。从烧嘴前排烟管道8排出的烟气进入一段排烟总管5中，从换热器的烟气进口进入换热器，并从换热器的烟气出口进入另一段排烟总管5中。同时换热器也连接在两段助燃风总管11之间，助燃风总管中的空气通过换热器的空气进口进入换热器，并通过换热器的空气出口进入另一段助燃风总管中，空气在换热器中与高温烟气进行热交换，空气经预热后进入助燃风支管12中。

如图1所示，助燃空气系统还设有助燃风冷却风管道15和烟气冷风管道14，助燃风冷却风管道15的一端连通助燃风总管11，另一端连通换热器的空气出口；烟气冷风管道14的一端连通助燃风总管，另一端连通换热器的烟气进口。为了保护空气—烟气换热器6，当空气—烟气换热器6前的烟气温度超过某一设定值（如800℃）时，烟气冷风管道14打开，将空气—烟气换热器6前的烟气温度降至该设定值以下；为了确保烧嘴2前的助燃风温度不高于预设温度（如450℃），助燃风冷却风管道15将空气—烟气换热器6前的助燃风总管11中的冷风引入到空气—烟气换热器6后的助燃风总管11内，进行降温。

本发明的实施例中，为了保护排烟风机4，使其排出的烟气温度不至于过高，可在排烟系统中设置冷风管道9，该冷风管道9的一端与空气连通，另一端与换热器的烟气出口连通。当排烟风机4前的烟气温度超过某一设定值（如250℃）时，排烟风机前冷却风管道9打开，将烟气温度降低后再由排烟风机4排出。 

本发明实施例辐射管辊底式热处理炉烟气余热回收利用方法，其通过上述实施例的辐射管辊底式热处理炉烟气余热回收利用装置实现，包括以下步骤：

在排烟风机4的作用下，由烧嘴2排出的高温烟气，直接通过烧嘴前排烟管道8收集，汇入排烟支管7，再由排烟支管7汇入排烟总管5，并经空气—烟气换热器6换热后，进入烟囱3排至厂房外。

在助燃风机10的作用下，环境中的空气依次经过助燃风总管11、空气-烟气换热器6、助燃风支管12和烧嘴前助燃风管道13，将预热后的助燃风分配到每一个烧嘴。本发明中助燃风实现了空气—烟气换热器和烧嘴内翅片换热器两级预热，最大限度地提高了助燃风预热温度（700℃以上），使该炉型采用更低热值的燃料成为可能。

为了保护换热器，当换热器的烟气进口的烟气温度超过预设值时，换热器前烟气冷风管道14打开，将换热器烟气进口的烟气温度降至该预设值以下；

为了确保烧嘴2前的助燃风温度不高于预设温度，当烧嘴前助燃风温度高于预设温度时，助燃风冷却风管道15打开，将助燃风总管11中的冷风引入到助燃风支管12中进行降温。

本发明的一个实施例中，为了保护排烟风机4，该方法还包括步骤：

当排烟风机4前的烟气温度超过设定值时，排烟风机前冷却风管道打开，将空气通入排烟总管中，将烟气温度降低后再由烟囱排出。

本发明在排烟风机前的烟气总管上设置一套空气—烟气换热器，收集高温烟气余热，并预热助燃空气，实现烟气余热回收和再利用。可使换热器前烟气入口温度控制在700~800℃之间，排烟风机前烟气入口温度控制在250℃以内，经换热器预热后的助燃风温度控制在300~450℃范围内。

本发明的装置在正常工作情况下，烧嘴排出的烟气无需掺冷风，排烟总量是现有水平的40%，排烟系统管道尺寸、烟囱尺寸、排烟风机功率可得到明显减小。最终排烟温度降至250℃以下，烟气余热全部被助燃风回收，热处理炉的热效率得到明显提高。

另外，本发明的排烟风机前的排烟总管与烟囱3连通，而与大气环境隔绝，避免了局域排烟系统与大气环境短路的现象，保证排烟系统的顺畅。

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 (5)

1.一种辐射管辊底式热处理炉烟气余热回收利用装置，其特征在于，包括助燃空气系统、排烟系统和空气—烟气换热器；

所述助燃空气系统包括助燃风机、助燃风总管、助燃风支管和烧嘴前助燃风管道，该助燃空气系统将空气通入热处理炉烧嘴中，参与助燃；

所述排烟系统包括烟囱、排烟风机、排烟总管、排烟支管和烧嘴前排烟管道，该排烟系统将热处理炉烧嘴排出的烟气排至厂房外；

所述空气—烟气换热器安装在所述排烟总管上，换热器的空气进口与所述助燃风总管连通，换热器的空气出口与所述助燃风支管连通，所述助燃风总管通入的空气与所述排烟总管通入的烟气在换热器中进行热交换；

所述助燃空气系统还设有助燃风冷却风管道和烟气冷风管道，所述助燃风冷却风管道的一端连通所述助燃风总管，另一端连通换热器的空气出口；所述烟气冷风管道的一端连通所述助燃风总管，另一端连通换热器的烟气进口。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述排烟系统还包括冷风管道，该冷风管道的一端与空气连通，另一端与换热器的烟气出口连通。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述烧嘴前排烟管道与烧嘴的排烟口直接相连。

4.一种辐射管辊底式热处理炉烟气余热回收利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

在排烟风机的作用下，由烧嘴排出的高温烟气，直接通过烧嘴前排烟管道收集，汇入排烟支管，再由排烟支管汇入排烟总管，并经空气—烟气换热器换热后，进入烟囱排至厂房外；

在助燃风机的作用下，环境中的空气依次经过助燃风总管、空气-烟气换热器、助燃风支管和烧嘴前助燃风管道，将预热后的助燃风分配到每一个烧嘴；

当换热器的烟气进口的烟气温度超过预设值时，换热器前烟气冷风管道打开，将换热器烟气进口的烟气温度降至该预设值以下；

当烧嘴前助燃风温度高于预设温度时，助燃风冷却风管道打开，将助燃风总管中的冷风引入到所述助燃风支管中进行降温。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤：

当排烟风机前的烟气温度超过设定值时，排烟风机前冷却风管道打开，将空气通入排烟总管中，将烟气温度降低后再由烟囱排出。