CN106052407B - 加热炉余热综合利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种加热炉余热综合利用系统，包括汽水分离器、设置在加热炉内水梁换热器以及在加热炉烟道依次设置的过热蒸汽换热器、二级空气预热器、二级煤气预热器、蒸发管束换热器、给水换热器、一级煤气预热器和一级空气预热器；水梁换热器和蒸发管束换热器出、入水口均与汽水分离器连通；过热蒸汽换热器蒸汽入口与汽水分离器蒸汽出口连通；一级空气预热器入口与空气管道连通，一级空气预热器出口与二级空气预热器入口连通，二级空气预热器出口与加热炉空气入口连通；一级煤气余热器入口与煤气管道连通，一级煤气预热器出口与二级煤气预热器入口连通，二级煤气预热器出口与加热炉煤气入口连通。本发明能够充分回收加热炉余热。

Description

加热炉余热综合利用系统
技术领域
本发明涉及一种加热炉余热综合利用系统。
背景技术
目前，国内的轧钢厂对加热炉后的烟气余热均采用预热空气、煤气等来达到节省加热炉的燃料消耗和回收加热炉后尾部烟道中的余热资源的目的，但即使这样，换热之后的烟气温度仍然超过300℃，部分轧钢厂通过设置尾部烟道余热锅炉继续回收此部分热量，以达到节约能源的目的，同时炉底水梁冷却采用汽化冷却方式产生饱和蒸汽回收余热，以上两种方式产生的蒸汽再进入汽轮机中发电。这种方式下，用高温的烟气预热空气和煤气，而使用低温的烟气换热蒸汽去发电，余热资源得到了回收，但是却没有按照热力学第二定律来充分合理的回收此部分余热资源。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种充分回收加热炉余热的加热炉余热综合利用系统。
为达到上述目的，本发明加热炉余热综合利用系统，包括汽水分离器、设置在加热炉内的水梁换热器以及在加热炉的烟道内沿烟气流动方向依次设置的过热蒸汽换热器、二级空气预热器、二级煤气预热器、蒸发管束换热器、给水换热器、一级煤气预热器和一级空气预热器；
其中，所述给水换热器的出、入水口分别与所述汽水分离器和给水管道连通；所述水梁换热器和所述蒸发管束换热器的出、入水口均与所述汽水分离器连通；所述过热蒸汽换热器的蒸汽入口与所述汽水分离器的蒸汽出口连通；
所述一级空气预热器的入口与空气管道连通，所述一级空气预热器的出口与所述二级空气预热器的入口连通，所述二级空气预热器的出口与所述加热炉的空气入口连通；
所述一级煤气余热器的入口与煤气管道连通，所述一级煤气预热器的出口与所述二级煤气预热器的入口连通，所述二级煤气预热器的出口与所述加热炉的煤气入口连通。
进一步第，所述空气管道上设置有鼓风机，所述给水管道上设置有给水泵，所述水梁换热器通过水梁给水管道与所述汽水分离器连通，所述水梁给水管道上设置有循环泵。
进一步第，所述烟道的尾端设置有烟囱，所述烟道与所述烟囱通过引风机连通。
进一步第，所述水梁换热器为设置在加热炉内的冷却水梁，所述冷却水梁包括横梁外管和横梁芯管；所述横梁外管的一端密封设置，另一端与所述横梁芯管的外表面密封设置；所述横梁芯管的一端在所述横梁外管内开放设置，另一端设置在所述横梁外管的外部；所述横梁外管与所述汽水分离器通过水梁出汽管道连通，所述横梁芯管与所述汽水分离器通过水梁入水管道连通。
进一步第，所述水梁换热器还包括若干立柱，所述立柱包括立柱外管和立柱芯管；所述立柱外管一端与所述横梁外管连通，立柱外管的另一端密封设置；所述立柱芯管的一端与所述横梁芯管连通，所述立柱芯管的另一端在所述立柱外管内开放设置。
进一步第，所述横梁外管与所述横梁芯管之间设置有支架，所述支架包括至少三个支撑柱，所述支撑柱沿所述外管和所述芯管的径向设置，相邻两支撑柱之间的夹角为120°。
本发明加热炉余热综合利用系统回收了加热炉运行过程中产生两种余热资源：炉底水梁的余热和尾部烟气的余热，同时按照热力学第二定律，梯级回收尾部烟道中的烟气余热：采用两级的空气预热器和两级的煤气预热器逐级回收不同温度的烟气余热，而高温烟气用来加热饱和蒸汽为高温高压的高品质可以用于发电的过热蒸汽，本发明不仅可以保证进入加热炉燃烧的煤气的温度和空气的温度，还能使余热回收产生的蒸汽发电品质提高，大幅提升余热回收蒸汽用于发电的效率。
附图说明
图1是本发明加热炉余热综合利用系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种加热炉余热综合利用系统回收的余热包括两部分：加热炉炉膛内冷却水梁的余热和加热炉的尾部烟道的烟气余热。在加热炉1的炉膛内设置有水梁换热器12，用来吸收冷却水梁的余热。在尾部烟道内按照烟气流向依次设置过热蒸汽换热器11、二级空气预热器10、二级煤气预热器9、蒸发管束换热器8、给水换热器7、一级煤气预热器6、一级空气预热器5，用来吸收烟气的余热。尾部烟道的端部与引风机2相连，引风机2与烟囱3相连。加热炉炉膛内燃烧产生的高温烟气依次经过布置在尾部烟道内的过热蒸汽换热器11、二级空气预热器10、二级煤气预热器9、蒸发管束换热器8、给水换热器7、一级煤气预热器6、一级空气预热器5后，烟气温度不断降低，最后烟气在引风机2的作用下经烟囱3排出，从而实现了对烟气余热的回收。
本实施例加热炉余热综合利用系统包括包括汽水分离器、设置在加热炉内的水梁换热器以及在加热炉的烟道内沿烟气流动方向依次设置的过热蒸汽换热器、二级空气预热器、二级煤气预热器、蒸发管束换热器、给水换热器、一级煤气预热器和一级空气预热器；组成了过热蒸汽产生机构、空气预热机构和煤气预热机构；
过热蒸汽产生机构包括汽水分离装置14、水梁换热器12、过热蒸汽换热器11、蒸发管束换热器8、给水换热器7、循环泵15和给水泵13。外部的给水经过给水泵13加压后进入给水换热器7中，吸收尾部烟道中烟气余热后进入汽水分离装置14中；汽水分离装置14和水梁换热器12通过循环泵15相互连通，形成第一循环回路，利用循环泵15提供的动力完成一个水力循环，同时吸收炉底水梁的热量，将水转变为汽水混合物送入汽水分离装置14中，汽水分离装置14和蒸发管束换热器8通过管道相互连通，水在蒸发管束换热器中吸收尾部烟道中烟气的热量后转变为汽水混合物进入汽水分离装置14中，此部分水力循环依靠蒸发管束换热器进出口两端管道中介质的重度差完成，形成第二循环回路，两个循环回路产生的汽水混合物在汽水分离装置14中被分开为饱和蒸汽和饱和水，饱和水再次进入以上的两个循环回路中转变为汽水混合物进入汽水分离装置14中，重复循环；汽水分离装置14的蒸汽出口与过热蒸汽换热器11的蒸汽入口相连，汽水分离装置14产生的饱和蒸汽进入过热蒸汽换热器11后，吸收尾部烟气中高温烟气的热量，转变为高品质的高温高压蒸汽；以上所述为汽水系统流程。
空气预热机构包括鼓风机4、一级空气预热器5、二级空气预热器10；鼓风机4与一级空气预热器5进口相连，一级空气预热器5出口和二级空气预热器10进口相连，二级空气预热器出口和加热炉相连；鼓风机从外界大气中吸进空气，加压后送入一级空气预热器5中吸收尾部烟道中的低温烟气余热，然后在进入二级空气预热器10中吸收尾部烟道中较高温度的烟气余热后，进入加热炉作为燃烧风供加热炉燃烧；以上所述为空气系统流程。
煤气预热机构包括一级煤气预热器6、二级煤气预热器9；一级煤气预热器6进口和外部煤气管道相连，一级煤气预热器6出口和二级煤气预热器进口9相连，二级煤气预热器9出口和加热炉1相连；外部提供的煤气先经过一级煤气预热器6，吸收尾部烟道中低温烟气余热后再进入二级煤气预热器9，吸收较高温度的烟气余热后进入加热炉作为燃料供加热炉燃烧；以上所述为煤气系统流程。
本发明通过预热加热炉燃烧所需的空气、煤气和设置换热器产生蒸汽回收加热炉炉底水梁余热和尾部烟道中烟气余热，相对比传统的用高温烟气预热空气、煤气后再加热给水产生蒸汽的余热回收方式，本发明依据热力学第二定律，合理布置尾部烟道中的各种换热器，梯级回收烟气中的热量，不仅能保证传统回收方式下预热后的空气和煤气温度，还能提高产生过热蒸汽的发电品质，提高能源利用效率。
实施例2
在上述实施例的基础上，所述水梁换热器为设置在加热炉内的冷却水梁，所述冷却水梁包括横梁外管和横梁芯管；所述横梁外管的一端密封设置，另一端与所述横梁芯管的外表面密封设置；所述横梁芯管的一端在所述横梁外管内开放设置，另一端设置在所述横梁外管的外部；所述横梁外管与所述汽水分离器通过水梁出汽管道连通，所述横梁芯管与所述汽水分离器通过水梁入水管道连通。
本实施例将横梁设置成外管和内管嵌套的结构，能够使冷却水从芯部进入，从外部回流，能够使水梁的外部均匀的冷却，同时，能够最大幅度的吸收水梁的热量，对水梁形成冷却，也能够最大幅度的回收水梁的热量。
实施例3
在上述实施例的基础上，所述水梁换热器还包括若干立柱，所述立柱包括立柱外管和立柱芯管；所述立柱外管一端与所述横梁外管连通，立柱外管的另一端密封设置；所述立柱芯管的一端与所述横梁芯管连通，所述立柱芯管的另一端在所述立柱外管内开放设置。
本实施例将水梁和立柱一体化设置，能够减少水梁以及立柱所需要的循环设备，并且，水梁和立柱的冷却水从同一个入口进入，从同一个出口流出，能够增加水梁的热量回收，同时，立柱的结构也能够最大程度的吸收立柱的热量，增强冷却效果和热量回收的量。
实施例4
在上述实施例的基础上，所述横梁外管与所述横梁芯管之间设置有支架，所述支架包括至少三个支撑柱，所述支撑柱沿所述外管和所述芯管的径向设置，相邻两支撑柱之间的夹角为120°。
本实施例将横梁芯管和横梁外管之间通过支撑柱支撑，使横梁芯管和横梁外管之间的间隔均匀，有利于冷却水的循环，能够强化水梁的冷却效果，使热量回收的速度加快。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种加热炉余热综合利用系统，其特征在于：包括汽水分离器、设置在加热炉内的水梁换热器以及在加热炉的烟道内沿烟气流动方向依次设置的过热蒸汽换热器、二级空气预热器、二级煤气预热器、蒸发管束换热器、给水换热器、一级煤气预热器和一级空气预热器；
其中，所述给水换热器的出、入水口分别与所述汽水分离器和给水管道连通；所述水梁换热器和所述蒸发管束换热器的出、入水口均与所述汽水分离器连通；所述过热蒸汽换热器的蒸汽入口与所述汽水分离器的蒸汽出口连通；
所述一级空气预热器的入口与空气管道连通，所述一级空气预热器的出口与所述二级空气预热器的入口连通，所述二级空气预热器的出口与所述加热炉的空气入口连通；
所述一级煤气余热器的入口与煤气管道连通，所述一级煤气预热器的出口与所述二级煤气预热器的入口连通，所述二级煤气预热器的出口与所述加热炉的煤气入口连通；
所述空气管道上设置有鼓风机，所述给水管道上设置有给水泵，所述水梁换热器通过水梁给水管道与所述汽水分离器连通，所述水梁给水管道上设置有循环泵；
所述烟道的尾端设置有烟囱，所述烟道与所述烟囱通过引风机连通；
所述水梁换热器为设置在加热炉内的冷却水梁，所述冷却水梁包括横梁外管和横梁芯管；所述横梁外管的一端密封设置，另一端与所述横梁芯管的外表面密封设置；所述横梁芯管的一端在所述横梁外管内开放设置，另一端设置在所述横梁外管的外部；所述横梁外管与所述汽水分离器通过水梁出汽管道连通，所述横梁芯管与所述汽水分离器通过水梁入水管道连通；
所述水梁换热器还包括若干立柱，所述立柱包括立柱外管和立柱芯管；所述立柱外管一端与所述横梁外管连通，立柱外管的另一端密封设置；所述立柱芯管的一端与所述横梁芯管连通，所述立柱芯管的另一端在所述立柱外管内开放设置；
所述横梁外管与所述横梁芯管之间设置有支架，所述支架包括至少三个支撑柱，所述支撑柱沿所述外管和所述芯管的径向设置，相邻两支撑柱之间的夹角为120°。
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