CN106705689B - 一种余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统 - Google Patents

一种余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统，包括烟气余热回收烟道、空气‑煤气预热烟道、尾部烟道、烟囱，其中，烟气余热回收烟道、空气‑煤气预热烟道并排连通在轧钢加热炉的烟气出口与尾部烟道的烟气入口之间，烟气余热回收烟道中设置有换热装置，空气‑煤气预热烟道中设置有空气预热装置和/或煤气预热装置，其中，烟气余热回收烟道、空气‑煤气预热烟道通过沿烟气流动方向设置的分隔区分隔开，并且，在分隔区和尾部烟道的烟气入口之间还设置有烟气调节装置，用于调节轧钢加热炉出口烟气在烟气余热回收烟道、空气‑煤气预热烟道中的流量分配。

Description

一种余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统
技术领域
本发明涉及钢铁行业的节能技术领域，具体地说，涉及一种余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统。
背景技术
轧钢工序是钢铁生产流程中非常重要的一个环节，轧钢工序的能耗水平对于钢铁工业吨钢综合能耗有着不可忽视的影响。
轧钢加热炉是将初轧坯或连铸坯再加热，以满足轧制所需温度的设备。在轧钢生产线中，加热炉是最大的用能设备，因此轧钢加热炉的节能对于轧钢工序乃至整个钢厂的节能降耗工作都具有重要的推动作用。
目前，钢铁行业处于相对低谷期，许多钢厂都处于微盈利甚至亏本的状态。由于订单不足，导致生产设备的作业率经常处于低位，以某钢厂为例，轧钢生产线的作业率长期处于70％以下，其轧钢加热炉经常处于低负荷甚至空载状态，此时加热炉就处于消耗远大于产出甚至是纯消耗的状态，经济效益无从谈起。对于这种情况，如果能在保证加热炉正常运行的基础上，将加热炉尾部的烟气余热主要用来回收利用，转换为宝贵的蒸汽资源，用于发电或他用，则可创造非常可观的经济效益，弥补加热炉低负荷甚至空载状态造成的大量能源消耗。
针对该问题，本发明拟构建一种余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统，对轧钢加热炉的烟气余热资源进行灵活分配，以实现加热炉系统的优化运行，可产生可观的经济收益，具有重要的实际意义。
发明内容
本发明提供了一种余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统，以充分利用轧钢加热炉的烟气余热资源。
根据本发明的一个方面，提供了一种余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统，包括烟气余热回收烟道、空气-煤气预热烟道、尾部烟道、烟囱，其中，轧钢加热炉的烟气出口分别与烟气余热回收烟道的烟气入口、空气-煤气预热烟道的烟气入口连通，烟气余热回收烟道的烟气出口、空气-煤气预热烟道的烟气出口分别与尾部烟道的烟气入口连通，而烟囱则连接在尾部烟道的烟气出口，其中，烟气余热回收烟道中设置有将凝结水转换为蒸汽的换热装置，其中，空气-煤气预热烟道中设置有空气预热装置和/或煤气预热装置，其中，在烟气余热回收烟道、空气-煤气预热烟道之间形成分隔区，在分隔区与尾部烟道的烟气入口之间设置有烟气调节装置，用于调节轧钢加热炉出口烟气在烟气余热回收烟道、空气-煤气预热烟道中的流量分配。
优选地，所述尾部烟道内设置有引风机。
优选地，轧钢加热炉烟气出口设置有前置蒸发受热面。
优选地，烟气调节装置包括烟气调节挡板、挡板旋转轴和执行机构，所述挡板旋转轴位于分隔区在烟气出口侧的端部，所述烟气调节挡板可转动地设置在挡板旋转轴上，执行机构用于控制烟气调节挡板的转动，通过调节烟气调节挡板的转动角度来调节轧钢加热炉出口烟气在烟气余热回收烟道、空气-煤气预热烟道中的流量分配。
优选地，烟气调节装置还包括滑轨和牵引装置，滑轨设置在分隔区内，所述牵引装置用于驱动挡板旋转轴滑动并带动烟气调节挡板沿滑轨滑动至烟气调节挡板完全退回分隔区，或完全伸出分隔区。
优选地，所述烟气余热回收烟道、空气-煤气预热烟道为两个独立的烟道。
优选地，所述烟气余热回收烟道、空气-煤气预热烟道是由一个烟道分隔而成的。
附图说明
通过结合下面附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。
图1是表示本发明实施例的余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统的示意图一；
图2是表示本发明实施例的余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统的示意图二；
图3是表示本发明实施例的余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统的局部示意图。
具体实施方式
下面将参考附图来描述本发明所述的余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。
本发明提供一种余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统，如图1所示，包括烟气余热回收烟道2、空气-煤气预热烟道3、尾部烟道4、烟囱5。其中，轧钢加热炉的烟气出口分别与烟气余热回收烟道2的烟气入口、空气-煤气预热烟道3的烟气入口连通，烟气余热回收烟道2的烟气出口、空气-煤气预热烟道3的烟气出口分别与尾部烟道4的烟气入口连通，而烟囱5则连接在尾部烟道4的烟气出口上，烟气沿图1中箭头A的方向流动。其中，所述烟气余热回收烟道2、空气-煤气预热烟道3可以是采用两种方式形成。方式一是通过将一个烟道分隔开，从而形成烟气余热回收烟道2、空气-煤气预热烟道3；方式2是烟气余热回收烟道2、空气-煤气预热烟道3采用独立的烟道。本实施例对烟道的形状没有限制，例如，烟道可以是弯曲的，只要烟气余热回收烟道2、空气-煤气预热烟道3的烟气入口和轧钢加热炉的烟气出口连通，并且，烟气余热回收烟道2、空气-煤气预热烟道3的烟气出口与尾部烟道4的烟气入口连通即可。无论采用哪种方式，在烟气余热回收烟道2、空气-煤气预热烟道3之间的区域都称为分隔区10，因此，分隔区10可以是具有分隔功能的物体，也可以仅是一个空间。
结合附图1可以看到，轧钢加热炉1的出口烟气分成两路，一路进入烟气余热回收烟道2，一路进入空气-煤气预热烟道3，而烟气余热回收烟道2、空气-煤气预热烟道3的出口又汇合到尾部烟道4。在所述尾部烟道内设置有引风机9，以克服烟气流通管路中的阻力。
其中，烟气余热回收烟道2中设置有将凝结水转换为蒸汽的换热装置21，从而回收烟气余热，产生蒸汽，所述空气-煤气预热烟道3中设置有空气预热装置31和/或煤气预热装置32，用于将轧钢加热炉燃烧需要的空气和/或煤气加热到工艺要求的温度，也就是将轧钢加热炉燃烧需要的空气和/或煤气通过管路通入空气预热装置31、煤气预热装置32中，利用烟气余热来加热空气、煤气。
在烟气余热回收烟道2、空气-煤气预热烟道3之间的分隔区10末端设置有烟气调节装置6，用于调节轧钢加热炉出口烟气在烟气余热回收烟道2、空气-煤气预热烟道3中的流量分配。若烟气调节装置6设置在烟道进口处，则进入换热器的烟气流场必然受到挡板影响导致气流分布不均匀，影响烟气下游换热器的换热。而将烟气调节装置6设置在烟气余热回收烟道与空气-煤气预热烟道的出口侧，则不会影响到加热炉出口烟气进入换热器(无论是空气-煤气预热烟道中的换热器还是烟气余热回收烟道中的换热器)的流场，确保烟气余热回收烟道与所述空气-煤气预热烟道中的换热烟气气流顺畅。并且，由于烟气余热回收烟道、空气-煤气预热烟道的进口烟气温度最高可达1000℃，而出口烟气温度约在200℃以内，因此，将烟气调节装置设置在烟气余热回收烟道和空气-煤气预热烟道的出口，烟气挡板的工作环境温度更低，设备运行更加稳定，使用寿命更长，且设备材质要求更低，成本更低。烟气调节装置6包括烟气调节挡板61、挡板旋转轴62和执行机构(未示出)。挡板旋转轴62位于分隔区10在烟气出口侧的端部位置，所述烟气调节挡板61可绕挡板旋转轴62旋转。执行机构用于控制烟气调节挡板61的转动，通过调节烟气调节挡板61的角度，可以控制轧钢加热炉1的出口烟气在烟气余热回收烟道2和所述空气-煤气预热烟道3之间的烟气流量分配。例如，如图1所示，当烟气调节挡板61转动到图1所示的位置时，烟气余热回收烟道2的烟气出口缩小，而空气-煤气预热烟道3的烟气出口则变大，由此，轧钢加热炉1的出口烟气会更多的进入空气-煤气预热烟道3中，从而将烟气余热更多的应用在空气和煤气预热上。例如，如图2所示，当烟气调节挡板61转动到图2所示的位置时，烟气余热回收烟道2的烟气出口变大，而空气-煤气预热烟道3的烟气出口则缩小，由此，轧钢加热炉1的出口烟气会更多的进入烟气余热回收烟道2中，从而将烟气余热更多的应用在产生蒸汽，而产生的蒸汽可作为钢铁厂工艺生产用汽，也可用于驱动例如汽轮机工作。
本实施例的余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统设置有烟气余热回收烟道2和空气-煤气预热烟道3，并且通过调整烟气调节挡板的角度，控制轧钢加热炉出口烟气在烟气余热回收烟道和所述空气-煤气预热烟道之间的烟气流量分配。在加热炉处于低负荷甚至空载运行时(尤其是处于夏季高温时)，多分配一点烟气用于回收蒸汽，有助于减小加热炉低负荷甚至空载时的亏损运行程度；在冬季气温较低时(尤其是寒冷地区)，若加热炉处于高负荷或满负荷运行，为保证空气和煤气预热到指定温度以满足燃烧需求，可多分配一点烟气用于预热空气和煤气，以首先保证加热炉的安全稳定运行。该烟气调节挡板设置在烟气余热回收烟道出口与空气-煤气预热烟道出口的衔接处，处于低温区域(出口烟气温度在200℃以内)，因此，设备材质要求更低，投资成本更低，并且，烟气调节挡板不需要消耗大量冷却介质进行冷却，系统更加简单。
此外，所述烟气调节挡板至少还包括滑轨、牵引装置(未示出)，所述滑轨设置在烟气余热回收烟道2和空气-煤气预热烟道3之间的分隔区10内，挡板旋转轴62可在牵引装置的驱动下沿滑轨滑动，从而带动整个烟气调节挡板61全部缩入烟气余热回收烟道2和空气-煤气预热烟道3之间的分隔区内，烟气调节挡板61完全缩回的状态如图3所示，此时烟气调节挡板61不具备调节作用。
此外，当烟气调节挡板61沿滑轨完全伸出分隔区时，通过限位装置将挡板旋转轴62的位置固定，从而限制烟气调节挡板61的平移，只允许烟气调节挡板绕挡板旋转轴62旋转。当烟气调节挡板61沿滑轨完全退回分隔区时，限位装置同样将挡板旋转轴62的位置固定，并且，还限制烟气调节挡板61的旋转运动。当需要调节流量分配时，解锁后将挡板旋转轴62推出到分隔区在烟气出口侧的端部位置即可。
此外，轧钢加热炉1的烟气出口设置有前置蒸发受热面7，其可以是由水冷壁受热面和沸腾管束组成，以吸收一部分轧钢加热炉的出口高温烟气热量，将烟气温度降低至例如800℃以内，进而保证下游的烟气余热回收烟道2和空气-煤气预热烟道3中的换热设备的安全，并且比传统的通过掺冷风降低烟温的方式产生更多的蒸汽，具有更好的经济收益。
此外，在尾部烟道4中设置有凝结水预热器8，对烟气余热回收烟道2的出口烟气与所述空气-煤气预热烟道的出口烟气汇集后的烟气余热进行回收，可最大化吸收轧钢加热炉1的烟气余热，凝结水预热器的出水可以作为所述烟气余热回收烟道4中的换热装置的给水。
综上所述，本发明的余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统在烟气余热回收烟道和所述空气-煤气预热烟道之间的分隔区设置有烟气调节装置，通过调整烟气调节挡板的角度，控制轧钢加热炉出口烟气在烟气余热回收烟道和所述空气-煤气预热烟道之间的烟气流量分配。烟气调节挡板设置在烟气余热回收烟道与空气-煤气预热烟道的出口，不会影响到加热炉出口烟气进入换热器的流场。本发明的烟气调节挡板设置成可前后移动的模式，在不需要进行烟气流量分配时，烟气调节挡板可以完全缩回，烟气流量自行分配，无需运行人员进行操作；当需要进行流量分配时，烟气调节挡板向前推进，通过调整烟气调节挡板角度进行烟气流量分配。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统，包括烟气余热回收烟道、空气-煤气预热烟道、尾部烟道、烟囱，其中，轧钢加热炉的烟气出口分别与烟气余热回收烟道的烟气入口、空气-煤气预热烟道的烟气入口连通，烟气余热回收烟道的烟气出口、空气-煤气预热烟道的烟气出口分别与尾部烟道的烟气入口连通，而烟囱则连接在尾部烟道的烟气出口，
其中，烟气余热回收烟道中设置有将凝结水转换为蒸汽的换热装置，
其中，空气-煤气预热烟道中设置有空气预热装置和/或煤气预热装置，
其中，在烟气余热回收烟道、空气-煤气预热烟道之间形成分隔区，在分隔区与尾部烟道的烟气入口之间设置有烟气调节装置，用于调节轧钢加热炉出口烟气在烟气余热回收烟道、空气-煤气预热烟道中的流量分配，
其中，烟气调节装置包括烟气调节挡板、挡板旋转轴和执行机构，所述挡板旋转轴位于分隔区在烟气出口侧的端部，所述烟气调节挡板可转动地设置在挡板旋转轴上，执行机构用于控制烟气调节挡板的转动，通过调节烟气调节挡板的转动角度来调节轧钢加热炉出口烟气在烟气余热回收烟道、空气-煤气预热烟道中的流量分配；
其中，烟气调节装置还包括滑轨和牵引装置，滑轨设置在分隔区内，所述牵引装置用于驱动挡板旋转轴滑动并带动烟气调节挡板沿滑轨滑动至烟气调节挡板完全退回分隔区，或完全伸出分隔区。
2.根据权利要求1所述的余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统，其中，所述尾部烟道内设置有引风机。
3.根据权利要求1所述的余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统，其中，轧钢加热炉烟气出口设置有前置蒸发受热面。
4.根据权利要求1所述的余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统，其中，所述烟气余热回收烟道、空气-煤气预热烟道为两个独立的烟道。
5.根据权利要求1所述的余热回收比例可调的轧钢加热炉烟气余热利用系统，其中，所述烟气余热回收烟道、空气-煤气预热烟道是由一个烟道分隔而成的。
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