CN103966418A - 一种加热炉用低位汽包汽化冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加热炉用低位汽包汽化冷却系统，通过将一个纵水管与一个横水管分别分隔成两部分，纵水管的两端与下降管相连，横水管的两端与上升管相连，且两个部分纵水管分别与两个部分横水管连通，使得原本一个纵水管与一个横水管各自独立参与循环的冷却系统，变成部分纵水管与部分横水管连通的联合回路参与系统的自然循环，有效地减少了原纵水管自然循环回路的长度，从而降低了系统对循环回路内物质的阻力，使得低位汽包系统内物质仍可以自然循环。本发明实现了建立一种低位汽包的汽化冷却系统的目的，有效解决了轧钢加热炉因环境因素影响，不能建立高位汽包而不能使用汽化冷却方式冷却加热炉的问题，起到充分利用系统能量的作用。

Description

一种加热炉用低位汽包汽化冷却系统

技术领域

本发明涉及轧钢加热炉用冷却设备领域，特别涉及一种加热炉用低位汽包汽化冷却系统。

背景技术

轧钢加热炉是轧钢厂的主要加热设备，它的作用是将钢坯加热到轧钢机易于轧制的温度。加热炉内的纵水梁和横水梁因承担钢坯重量需要进行冷却，冷却方式有两种：一种是水冷却、一种是汽化冷却。两种冷却方式中采用汽化冷却生产蒸汽方法可便于热量回收，并且，汽化冷却产生的蒸汽可以并入厂区蒸汽管网，用于发电、动力、采暖，起到节约能源，降低加热钢坯的能耗的作用。汽化冷却装置的循环方式有两种，一种是自然循环，另一种是强制循环。由于强制循环需要设置循环水泵和备用水冷却装置，系统复杂，操作不便，容易造成停炉事故。因此目前基本采用自然循环的汽化冷却装置对加热炉进行降温。

自然循环系统是由汽包、下降管、炉底管和上升管组成的简单回路。在这个回路中，炉底管受热后，一部分水变成蒸汽，在上升管中的汽水混合物向上流入汽包内，下降管中的水向下流人炉底管内，这样就形成了定向的自然循环流动。自然循环是依靠下降管内物质（水）和上升管内物质(汽水混合物)的重度（重量与体积之比）差实现的，而上升管中为水受热变成的汽水混合物时，其体积增大，随着汽包的升高上升管中的物质与下降管中的物质的重度差会增加。因此为了达到一定的重度差，必须使汽包具有一定的高度，因此，自然循环系统的汽包一般都是高位汽包，以保证上升管和下降管一定的重度差，使得管内物质受到足够的自然循环动力而自然循环。

以中板厂为例一般有加热炉３～４座，加热炉的平面布置跨越轧钢跨和原料跨，加热炉上方分别有原料跨和轧钢跨的车间行车，加热炉汽化冷却的汽包受车间行车影响，不能建立高位汽包，只能建在车间行车的下方，这样由于汽包中心平面与轧钢加热炉滑轨面相对高度较低，不能满足一定的重度差，即回路内系统升力△h升小于系统阻力△h阻，而不能形成系统自然循环。这种情况下，一般的具有高位汽包的自然循环系统就无法进行应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加热炉用低位汽包汽化冷却系统，以解决轧钢加热炉因环境因素影响，不能建立高位汽包汽化冷却系统而不能使用汽化冷却系统来冷却加热炉的问题。

本发明的另一目的在于改变以往加热炉纵水管一端连接下降管进水，另一端连接上升管出水，而横水管只对纵水管承重，其内物质吸收的热量未被充分利用的问题。

本发明目的通过以下技术方案实现：提供一种加热炉用低位汽包汽化冷却系统，包括汽包、若干下降管、若干上升管和若干组炉底管，其中每组炉底管包括一纵水管和一横水管，所述横水管支撑所述纵水管，且所述横水管的长度小于所述纵水管的长度；所述下降管的一端以及所述上升管的一端均与所述汽包相连通；还包括钢板，所述钢板将每组炉底管中的所述纵水管以及该组炉底管中的所述横水管分别分隔成两部分，并且所述纵水管的两部分分别与所述横水管的两部分相连通；所述纵水管的两部分分别与一下降管的另一端连通，所述横水管的两部分分别与一上升管的另一端连通；位于所述汽包内的冷却水通过所述下降管进入与其相连接的所述纵水管部分，随后进入与该部分纵水管相连通的横水管部分，并经该部分横水管进入所述上升管，通过所述上升管进入所述汽包。

较佳地，所述纵水管的两端作为一组炉底管的两个进水端，所述横水管的两端作为一组炉底管的两个出水端。

较佳地，所述纵水管为厚壁无缝钢管，所述横水管为钢板焊接件。

本发明的一种加热炉用低位汽包汽化冷却系统，其汽化冷却自然循环的一个回路按回路内的循环物质走向依次包括：汽包、下降管、部分纵水管、部分横水管、上升管再回到汽包。本发明通过将一个纵水管与一个横水管组成一组炉底管，与汽包、下降管和上升管组成两个自然循环回路，由于横水管的长度小于纵水管，减短了传统汽包汽化冷却系统自然循环回路内物质流动的路径长度。而在汽包汽化冷却系统中，循环回路路径的减短，可以减少循环回路内物质的吸热，从而降低流速，而流速的降低可以减少回路内的阻力，使得因汽包低位设置造成的重度差降低后的系统，依旧可以为回路内物质提供足够的动力供其自然循环。实现降低汽包的设置高度，弥补了高位汽包不能应用于某些加热炉的缺陷。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

通过利用横水管，使得原本一个纵水管独立循环和一个横水管各自独立循环的回路，变成一个纵水管与一个横水管连通后成为两个部分纵水管与部分横水管联合的独立回路参与自然循环。充分利用横水管长度小于纵水管的特点，建立纵水管和横水管联合回路。有效地减少了原纵水管自然循环回路的长度，从而降低了系统对原纵水管循环回路内物质的阻力，使得低位汽包的系统仍可以提供足够的动力使回路内的物质实现自然循环。解决了现有技术中，因环境影响一些加热炉不能建立高位汽包实施汽化冷却，而只能采用水冷却的方式冷却加热炉水管的问题，使得热量可以被有效地回收和再利用。

附图说明

图1为本发明的一种加热炉用低位汽包汽化冷却系统结构示意图。

标号说明：1-汽包，2-上升管，3-下降管，4-纵水管，5-横水管，6-钢板。

具体实施方式

为更好地说明本发明，兹以一优选实施例，并配合附图1对本发明作详细说明，具体如下：

请参阅图1，为本发明提供一种加热炉用低位汽包汽化冷却系统，包括：汽包1，上升管2，下降管3，纵水管4，横水管5，钢板6。其中，上升管2与下降管3的一端与汽包1相连通。一纵水管4与一纵水管5组成一组炉底管，一组炉底管交叉处设有钢板6，此处的纵水管被钢板61分隔成两段相互独立的部分，此处的横水管被钢板62分隔成两段相互独立的部分。其中，被分隔后的一部分纵水管4与一部分横水管5在交叉处连通，另一部分纵水管4与另一部分横水管5也在交叉处连通。纵水管4的两部分分别与下降管3的另一端相连通，横水管5的两部分分别与上升管2的另一端相连通。一组炉底管便分别与两个上升管2和两个下降管3形成了两个相互独立管道通路。此时，汽包汽化冷却系统回路内物质依次流经汽包1、下降管3、部分纵水管4、部分横水管5、上升管2，再回到汽包1，如此完成一次自然循环。其中，横水管5的长度小于纵水管4的长度，纵水管4为厚壁无缝钢管，横水管5为钢板焊接件。

本实施例中，纵水管4的数量为2个，横水管5的数量也为2个，共组成两组炉底管，形成了4个相互独立的管道通路，即本实施例的汽包汽化冷却系统共有4个自然循环回路。图中箭头所示方向为循环回路内物质（水或汽水混合物）的流动方向，其中纵水管4两端均为进水端，横水管5两端均为汽水混合物出口端。当然，本发明不以此为限，纵水管的数量可以为2个或多个，与纵水管相连通的横水管的数量也可以为2个或多个，可以根据实际中轧钢加热炉的降温需求具体设置。

下面结合图1所示的实施例，对本发明的加热炉用低位汽包汽化冷却系统的工作原理进行详细说明。具体如下：

本实施例中，一个纵水管4与一个横水管5组成一组炉底管，与汽包1、下降管3和上升管2组成两个自然循环回路。汽包1内的水，从下降管3经纵水管4的两个进水端进入纵水管4，经纵水管4流至钢板6分隔处，然后分别流向与该纵水管4连通的两段横水管5。在此过程中，水经过加热后形成汽水混合物，随后汽水混合物经横水管5的出口端进入上升管2，后进入汽包1。如此，完成了该汽化冷却系统中两个自然循环回路的一次自然循环。

首先由于横水管5的长度小于纵水管4，半段横水管5与半段纵水管4连通后，减少了传统汽包汽化冷却系统自然循环回路（冷却水在流经纵水管时，纵水管一端为进水端，另一端为出水端）的长度。而在汽包汽化冷却系统中，循环回路路径的减短，可以减少循环回路内冷却水的吸热，降低汽化水的比例，减少汽水混合物的体积，从而降低流速，而流速的降低与路径的减短可以减少回路内汽水混合物受到的阻力。如此，将原本一个纵水管独立循环和一个横水管独立循环的回路，变为两个各包含一部分纵水管4和一部分横水管5的回路，使得一个较长的纵水管4可以参与两个循环回路。而系统上升管2中汽水混合物的重度与下降管3中水的重度之差虽然因汽包1高度降低而有所减少，但系统阻力的降低，使得重度差仍能满足自然循环的动力需求。实现建立低位汽包，弥补高位汽包不能应用于某些应用环境特殊的加热炉的目的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种加热炉用低位汽包汽化冷却系统，包括汽包、若干下降管、若干上升管和若干组炉底管，其中每组炉底管包括一纵水管和一横水管，所述横水管支撑所述纵水管，且所述横水管的长度小于所述纵水管的长度；所述下降管的一端以及所述上升管的一端均与所述汽包相连通，其特征在于，还包括钢板，所述钢板将每组炉底管中的所述纵水管以及该组炉底管中的所述横水管分别分隔成两部分，并且所述纵水管的两部分分别与所述横水管的两部分相连通；

所述纵水管的两部分分别与一下降管的另一端连通 ，所述横水管的两部分分别与一上升管的另一端连通；

位于所述汽包内的冷却水通过所述下降管进入与其相连接的所述纵水管部分，随后进入与该部分纵水管相连通的横水管部分，并经该部分横水管进入所述上升管，通过所述上升管进入所述汽包。

2.如权利要求1所述的加热炉用低位汽包汽化冷却系统，其特征在于，所述纵水管的两端作为一组炉底管的两个进水端，所述横水管的两端作为一组炉底管的两个出水端。

3.如权利要求1所述的加热炉用低位汽包汽化冷却系统，其特征在于，所述纵水管为厚壁无缝钢管，所述横水管为钢板焊接件。