CN107083460A - 一种箱体结构的高炉冲渣水换热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种箱体结构的高炉冲渣水换热装置，包括箱体(1)、隔板(2)、冲渣水进口(3)、冲渣水出口(4)、二次水进口(5)、二次水出口(6)和换热管束(11)；隔板(2)将箱体(1)内部空间分割成蛇形流道，换热管束(11)在箱体(1)内部沿隔板(2)呈蛇形布置，二次水从二次水进口(5)流入换热管束(11)，热源冲渣水与二次水逆流流动，经换热管束(11)折流，完成强制对流换热提升到所需温度从二次水出口(6)流出。发明可以代替传统金属换热器回收高炉冲渣水余热资源，可以有效防止腐蚀结垢问题，提高设备运行稳定性与经济性。
Description
技术领域
本发明涉及一种换热装置，具体涉及一种箱体结构的高炉冲渣水换热装置。
背景技术
2016年我国的生铁产量达到7.01亿吨，每吨生铁产生约0.3-0.4吨的高炉渣，经循环水冷却每吨渣产生约9-10吨冲渣水。高炉冲渣水平均温度在70-90℃左右，约70亿吨冲渣水具有大量的低温余热资源，但由于含高碱度、高硬度、絮状物等特点，采用传统的金属换热器存在腐蚀、结垢、堵塞等问题，造成余热利用系统稳定性与经济性较差。
发明内容
本发明涉及一种箱体结构的高炉冲渣水换热装置，旨在提供一种结构合理、安全可靠并高效的高炉冲渣水换热装备。发明可以代替传统金属换热器回收高炉冲渣水余热资源，可以有效防止腐蚀结垢问题，提高设备运行稳定性与经济性。
本发明涉及一种高炉冲渣水换热装置，其特征在于，包括箱体、隔板、冲渣水进口、冲渣水出口、二次水进口、二次水出口和换热管束；箱体上设置有冲渣水进口、冲渣水出口、二次水进口和二次水出口；隔板设置在箱体内部，隔板将箱体内部空间分割成蛇形流道，换热管束在箱体内部沿隔板呈蛇形布置，换热管束的入口端连接于二次水进口，换热管束的出口端连接于二次水出口；热源冲渣水从冲渣水进口流入箱体，沿隔板所分割成的流道成蛇形流动，从对侧冲渣水出口流出；二次水从二次水进口流入换热管束，热源冲渣水与二次水逆流流动，经换热管束折流，完成强制对流换热提升到所需温度从二次水出口流出。
其中，二次水进口和二次水出口都设置在箱体同一侧面，冲渣水进口和冲渣水出口分别设置在二次水进口、二次水出口所在的同一侧面相邻的两个侧面，冲渣水进口位于所述两个侧面中的一侧面上，冲渣水出口位于所述两个侧面中的相对侧面上，冲渣水进口位于箱体下端，冲渣水出口位于箱体上端。
其中，还包括箱体顶盖，所述的箱体和顶盖优选采用玻璃钢材质，所述的顶盖与箱体为可拆卸式设计。箱体和箱体顶盖可拆卸式连接。
其中，还包括冲刷口、放气孔和备用接口，其都设置在箱体顶盖上。
其中，所述的隔板设置于箱体内部，对冲渣水进口的热源冲渣水起导流作用，有效增大与换热管束接触时间，强化对流换热强度；换热管束沿隔板方向蛇形布置，与热源水充分接触换热，提高换热效率。
其中，所述的冲渣水进口与二次水出口布置于箱体同一侧，冲渣水出口与二次水进口布置于箱体另一侧，使换热管束内二次水与热源冲渣水逆流流动，增强对流换热强度。
其中，还包括排污口，排污口优选为三个，其中一个排污口设置在箱体的一侧面，该一侧面与二次水进口和二次水出口所在的侧面为相同侧面，另外两个排污口设置在箱体的另一侧面上，另一侧面与一个排污口所在的一侧面相对；在箱体的横截面上，所述的排污口呈三角形相对布置，有利于箱体各部位排污，有效减少箱体死角泥沙沉积，冲刷口布置于箱体顶盖，与排污口配合冲洗箱体沉积物。
其中，所述的备用接口布置于顶盖，作为观察孔使用、或用于冲渣水进口或冲渣水出口位置不便时改为上侧进出，或在多热源条件下当作热源流体进出口。
其中，所述的放气孔设置在箱体顶盖上，主要用于排气，防止箱体内部超压。
其中，所需温度优先为55℃-60℃；其中，所述的隔板优选设置在箱体内部，三层隔板将箱体分割成四条流道，换热管束沿隔板所分割成的流道成蛇形布置，延长渣水与换热管束接触时间，在箱体容积固定条件下，增大换热面积，提高二次水出水温度，有效提高余热回收效率。
其中，所述的二次水进口、二次水出口布置在箱体同一侧面，分别与换热管束两端连接。
其中，所述的渣水进口、渣水出口分别布置在二次水进出口所在面的相邻侧面，渣水进口位于箱体下端，渣水出口位于箱体上端，可使换热箱体处于满液状态运行。
其中，所述的排污口布置于箱体相对两侧面，接近箱体底面，配合冲刷口可有效排除箱体各位置泥沙等沉积物，延长设备稳定运行时间及使用寿命。
其中，所述的箱体及顶盖均为玻璃钢材质，能有效防止高炉冲渣水的腐蚀、结垢问题。箱体及顶盖均设有吊耳，用于设备安装及移动的吊装。
本发明所述的一种箱体结构的高炉冲渣水换热装置，箱体及顶盖均为玻璃钢材质，可同时有效防止高炉冲渣水中泥沙等不溶物质在换热器表面的结垢问题及冲渣水腐蚀性问题。在箱体内部、侧面和顶盖适宜部位设置不同用途接口、隔板，最大化提高余热回收效率的同时保证了设备的长期稳定运行。
通过本发明，解决了高炉冲渣水换热腐蚀结垢的难题，在高效换热的同时还显著地提高换热设备的稳定性，极大的降低了维护和运行成本，从而达到钢铁企业节能减排的目的，具有良好的环境效益和经济效益。
附图说明
图1为箱体结构俯视图；
图2为箱体结构左视图；
图3为顶盖结构图；
图4为箱体结构右视图。
具体实施方式
如图1-4所示，一种箱体结构的高炉冲渣水换热装置，包括箱体1、隔板2、冲渣水进口3、冲渣水出口4、二次水进口5、二次水出口6、排污口7、冲刷口8、放气孔9、备用接口10。隔板2设置在箱体内部，换热管束在箱体内部沿隔板呈蛇形布置，管束两侧分别接于二次水进口5、二次水出口6，冲渣水进口3、冲渣水出口4、二次水进口5、二次水出口6设置在箱体侧面，排污口7、冲刷口8、放气孔9、备用接口10设置在箱体顶盖上。玻璃钢材质具备一定耐压能力，且可以有效防止腐蚀结垢问题，提高设备运行稳定性与经济性。另外设备可常压条件下稳定运行，还可实现敞口形式运行等条件工况。
如图1-4所示，箱体结构的高炉冲渣水换热装置，包括箱体1、隔板2、冲渣水进口3、冲渣水出口4、二次水进口5、二次水出口6和换热管束11；箱体1上设置有冲渣水进口3、冲渣水出口4、二次水进口5和二次水出口6；隔板2设置在箱体1内部，隔板2将箱体1内部空间分割成蛇形流道，换热管束11在箱体1内部沿隔板2呈蛇形布置，换热管束11的入口端连接于二次水进口5，换热管束11的出口端连接于二次水出口6；热源冲渣水从冲渣水进口3流入箱体1，沿隔板2所分割成的流道成蛇形流动，从对侧冲渣水出口4流出；二次水从二次水进口5流入换热管束11，热源冲渣水与二次水逆流流动，经换热管束11折流，完成强制对流换热提升到所需温度从二次水出口6流出。所需温度优先为55℃-60℃。所述的隔板2设置于箱体内部，对冲渣水进口3的热源冲渣水起导流作用，有效增大与换热管束11接触时间，强化对流换热强度；换热管束11沿隔板2方向蛇形布置，与热源水充分接触换热，提高换热效率。优选，三层隔板2将箱体分割成四条流道，换热管束11沿隔板2所分割成的流道成蛇形布置，延长渣水与换热管束接触时间，在箱体容积固定条件下，增大换热面积，提高二次水出水温度，有效提高余热回收效率。
优选箱体1上面开口的立方体结构，其具有前面、后面、左面、右面和底面，二次水进口5和二次水出口6都设置在箱体1同一侧面，优选位于图1所示的左面上，冲渣水进口3和冲渣水出口4分别设置在二次水进口5、二次水出口6所在的同一侧面相邻的两个侧面，优选位于图1所示的前面和后面上；冲渣水进口3位于两个侧面的一侧面上，优选位于图1所示的前面上；冲渣水出口4位于所述两个侧面的相对侧面上，优选位于图1所示的后面上；冲渣水进口3位于箱体1下端，冲渣水出口4位于箱体1上端，如图2所示。
其中，箱体结构的高炉冲渣水换热装置还包括箱体顶盖12，如图3所示，顶盖12可拆卸式连接在箱体1的上面开口上；所述的箱体1和顶盖12优选采用玻璃钢材质，所述的顶盖12与箱体1为可拆卸式设计。如图3所示，还包括冲刷口8、放气孔9和备用接口10，其都设置在箱体顶盖12上。所述的备用接口10布置于顶盖，作为观察孔使用、或用于冲渣水进口3或冲渣水出口4位置不便时改为上侧进出，或在多热源条件下当作热源流体进出口。所述的放气孔9设置在箱体顶盖上，主要用于排气，防止箱体内部超压。冲刷口8布置于箱体顶盖，与排污口7配合冲洗箱体沉积物。
如图2，所述的冲渣水进口3与二次水出口6布置于箱体同一侧，优选该同一侧为箱体前面所在的侧；位于图2的右侧；冲渣水出口4与二次水进口5布置于箱体另一侧，优选该另一侧为箱体后面所在的侧；位于图2的左侧；使换热管束内二次水与热源冲渣水逆流流动，增强对流换热强度。
如图2、4所示，还包括排污口7，排污口优选为三个，其中一个排污口7设置在箱体1的一侧面，优选位于箱体的左面；该一侧面与二次水进口5和二次水出口6所在的侧面为相同侧面，其中一个排污口7位于二次水进口5和二次水出口6中间，另外两个排污口7设置在箱体1的另一侧面上，另一侧面与一个排污口7所在的一侧面相对；优选位于箱体的右面；在箱体的横截面上，所述的排污口7呈三角形相对布置，优选如图1所示；有利于箱体1各部位排污，有效减少箱体死角泥沙沉积，冲刷口8布置于箱体顶盖，与排污口7配合冲洗箱体沉积物。
热源水从冲渣水进口3流入箱体1，沿隔板2所分割成的流道成蛇形流动，从对侧冲渣水出口4流出；二次水从二次水进口5流入换热管束，热源水与二次水逆流流动，经管束折流，完成强制对流换热提升到供热或生活热水所需温度(55℃-60℃)从二次水出口6流出。供热期结束或设备停机检修时，首先关闭冲渣水进口3、冲渣水出口4、二次水进口5、二次水出口6，开启排污口7放空箱体冲渣水，再开启冲刷口8，采用高压水枪清洗换热管束间隙、隔板壁面、箱体壁面和角落等部位。冲刷口8布置于顶盖中间部位，可覆盖箱体全部范围，和排污口7配合使用，可有效清洁换热器运行造成的箱体泥沙等不溶物沉积、结垢，减小换热管束外壁面的污垢热阻，保持换热器换热系数不衰减，持续高效率运行。顶盖设有备用接口10，可用于替换冲渣水进出口，或作为多热源冲渣水进口使用，亦可作为观察孔等用途。
Claims (10)
1.一种箱体结构的高炉冲渣水换热装置，其特征在于，包括箱体(1)、隔板(2)、冲渣水进口(3)、冲渣水出口(4)、二次水进口(5)、二次水出口(6)和换热管束(11)；箱体(1)上设置有冲渣水进口(3)、冲渣水出口(4)、二次水进口(5)和二次水出口(6)；隔板(2)设置在箱体(1)内部，隔板(2)将箱体(1)内部空间分割成蛇形流道，换热管束(11)在箱体(1)内部沿隔板(2)呈蛇形布置，换热管束(11)的入口端连接于二次水进口(5)，换热管束(11)的出口端连接于二次水出口(6)；热源冲渣水从冲渣水进口(3)流入箱体(1)，沿隔板(2)所分割成的流道成蛇形流动，从对侧冲渣水出口(4)流出；二次水从二次水进口(5)流入换热管束(11)，热源冲渣水与二次水逆流流动，经换热管束(11)折流，完成强制对流换热提升到所需温度从二次水出口(6)流出。
2.根据权利要求1所述的高炉冲渣水换热装置，其特征在于，二次水进口(5)和二次水出口(6)都设置在箱体(1)同一侧面，冲渣水进口(3)和冲渣水出口(4)分别设置在二次水进口(5)、二次水出口(6)所在的同一侧面相邻的两个侧面，冲渣水进口(3)位于所述两个侧面中的一侧面上，冲渣水出口(4)位于所述两个侧面中的相对侧面上，冲渣水进口(3)位于箱体(1)下端，冲渣水出口(4)位于箱体(1)上端。
3.根据权利要求1或2所述的高炉冲渣水换热装置，其特征在于，还包括箱体顶盖(12)，所述的箱体(1)和顶盖(12)优选采用玻璃钢材质。
4.根据权利要求1-3之一所述的高炉冲渣水换热装置，其特征在于，还包括冲刷口(8)、放气孔(9)和备用接口(10)，其都设置在箱体顶盖上。
5.根据权利要求1-4之一所述的高炉冲渣水换热装置，其特征在于，所述的隔板(2)设置于箱体内部，对冲渣水进口(3)的热源冲渣水起导流作用，有效增大与换热管束(11)接触时间，强化对流换热强度；换热管束(11)沿隔板(2)方向蛇形布置，与热源水充分接触换热，提高换热效率。
6.根据权利要求1-5之一所述的高炉冲渣水换热装置，其特征在于，所述的冲渣水进口(3)与二次水出口(6)布置于箱体同一侧，冲渣水出口(4)与二次水进口(5)布置于箱体另一侧，使换热管束内二次水与热源冲渣水逆流流动，增强对流换热强度。
7.根据权利要求1-6之一所述的高炉冲渣水换热装置，其特征在于，还包括排污口(7)，排污口优选为三个，其中一个排污口(7)设置在箱体(1)的一侧面，该一侧面与二次水进口(5)和二次水出口(6)所在的侧面为相同侧面，另外两个排污口(7)设置在箱体(1)的另一侧面上，另一侧面与一个排污口(7)所在的一侧面相对；在箱体的横截面上，所述的排污口(7)呈三角形相对布置，有利于箱体(1)各部位排污，有效减少箱体死角泥沙沉积，冲刷口(8)布置于箱体顶盖，与排污口(7)配合冲洗箱体沉积物。
8.根据权利要求1-7之一所述的高炉冲渣水换热装置，其特征在于，所述的备用接口(10)布置于顶盖，作为观察孔使用、或用于冲渣水进口(3)或冲渣水出口(4)位置不便时改为上侧进出，或在多热源条件下当作热源流体进出口。
9.根据权利要求1-8之一所述的高炉冲渣水换热装置，其特征在于，所述的放气孔(9)设置在箱体顶盖上，主要用于排气，防止箱体内部超压。
10.根据权利要求1-9之一所述的高炉冲渣水换热装置，其特征在于，所需温度优先为55℃-60℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170822 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |