CN107289787A - 一种用于加热炉的余热回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加热炉的余热回收装置，包括：除氧水箱，用于接收除盐水并去除除盐水中的氧气；带有内置式换热器的排污扩容器，内置式换热器的除盐水进口与除氧水箱的排出口相连；汽包，汽包的除盐水入口与内置式换热器的除盐水出口相连，汽包的除盐水出口与加热炉的除盐水入口相连，汽包的排污口与排污扩容器的进污口相连。其中，内置式换热器能够利用来自汽包的排污口的污水来非混合地加热来自除氧水箱的除盐水，使得该除盐水被加热后再进入到汽包内。本发明能够更好地回收并利用加热炉的余热资源，以减少能源的浪费。

Description

一种用于加热炉的余热回收装置
技术领域
本发明属于轧钢技术领域，具体涉及一种用于加热炉的余热回收装置。
背景技术
加热炉是保证钢材轧制温度的重要热工设备，它的作用是将钢坯加热到轧钢机易于轧制的温度。同时，加热炉也是轧钢生产过程中消耗能源较多的设备。加热炉内的水梁因承载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，起到降低加热钢坯的能耗的作用。因此，汽化冷却是较为常用的加热炉冷却方式。然而，目前对加热炉进行汽化冷却的过程中，仍然有很多的余热资源得不到充分地回收利用，造成了能源的浪费。因此，如何充分回收并利用加热炉汽化冷却过程中的余热资源是钢材轧制工艺中一个亟待解决的问题。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的是提供一种用于加热炉的余热回收装置，能够更好地回收并利用加热炉在汽化冷却过程中产生的余热资源，以减少能源的浪费。
本发明提供一种用于加热炉的余热回收装置，其包括：除氧水箱，用于接收除盐水并去除除盐水中的溶解氧；带有第一内置式换热器的排污扩容器，所述第一内置式换热器的除盐水进口与除氧水箱的排出口相连；汽包，所述汽包的除盐水入口与所述第一内置式换热器的除盐水出口相连，所述汽包的除盐水出口与所述加热炉的除盐水入口相连，所述汽包的排污口与所述排污扩容器的进污口相连；其中，所述第一内置式换热器能够利用来自所述汽包的排污口的污水来非混合地加热来自除氧水箱的除盐水，使得该除盐水被加热后再进入到所述汽包内。
优选地，所述第一内置式换热器的除盐水出口还通过第一阀门与所述除氧水箱的回收口相连。
优选地，所述第一内置式换热器的除盐水出口还通过第二阀门与用户取暖设备的进口相连，所述用户取暖设备的出口与所述除氧水箱的回收口相连。
优选地，所述第一内置式换热器的除盐水出口还通过第三阀门与所述汽包的除盐水入口相连。
优选地，所述排污扩容器的排污口通过电动阀与所述加热炉的水封槽相连，所述水封槽上还设置有测量其液面高度的液位计；其中，所述电动阀能够根据所述液位计的示数连通或切断所述排污扩容器的排污口于所述水封槽之间的连接，以调节所述水封槽的液面高度。
优选地，还包括非接触式换热器，所述非接触式换热器的供热源进口与所述加热炉的冷却水出口相连，而其供热源出口用于排出已降温的冷却水，所述非接触式换热器的吸热源进口用于接触所述除盐水，而其吸热源出口用于连接所述除氧水箱。
优选地，还包括分配联箱，所述分配联箱的进口与所述汽包的除盐水出口相连，其第一出口与所述加热炉的除盐水入口相连，而其第二出口与设于所述加热炉的烟道内的第二内置式换热器相连，所述第二内置式换热器的出口与所述汽包的汽水混合物进口相连。
优选地，所述分配联箱的第一出口与所述加热炉的除盐水入口之间通过第四阀门相连，所述，所述分配联箱的第二出口与所述第二内置式换热器之间通过第五阀门相连。
优选地，还包括设于所述烟道内且为所述加热炉供应预热后的燃气的第一预热器，所述第二内置式换热器和所述第一预热器沿着烟气流动的方向依次排列。
优选地，还包括设于所述烟道内且能够预热即将加热物料用的空气的第二预热器。
根据本发明的用于加热炉的余热回收装置，除氧水箱中的除盐水经过汽包后被送入加热炉内，吸收加热炉内的热量，且部分蒸发形成蒸汽，得到的汽水混合物又进入汽包，并在汽包中完成汽水分离得到可用于发电采暖的低压饱和蒸汽。在上述过程中，为减少汽包中水垢的生成，其中的除盐水需要定期或连续地作为污水并从排污口排出，从汽包排出的污水的温度一般温度较高，该部分污水的余热需要被回收利用。通过将汽包的排污口与带有第一内置式换热器的排污扩容器相连，从汽包排出的污水首先在排污扩容器中经绝热膨胀后能够再次分离出蒸汽，该蒸汽也可被收集利用。此外，分离出蒸汽后依然还具有较多余热的污水与第一内置式换热器中温度较低的除盐水进行非混合地换热，将来自除氧水箱的除盐水加热，使得该除盐水被加热后再进入到汽包内，能够减少除盐水与汽包的内壁的温差，起到保护汽包的作用。因此，本发明的用于加热炉的余热回收装置利用加热炉的余热资源来保护汽包，无需再使用其他设备来预热即将进入汽包的除盐水，既保障设备的安全运行，又减少了能源的浪费。另外，根据本发明的用于加热炉的余热回收装置的结构简单，操作便利，便于广泛地推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是根据本发明实施例的用于加热炉气化冷却系统的余热回收装置的结构示意图。
附图标记说明：1、除氧水箱；2、排污扩容器；3、汽包；4、加热炉；5、分配联箱；6、非接触式换热器；7、第一阀门；8、第二阀门；9、第三阀门；10、第四阀门；11、第五阀门；201、第一内置式换热器；301、排污口；401、第二内置式换热器；402、第一预热器；403、第二预热器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1是根据本发明实施例的用于加热炉的余热回收装置的结构示意图。如图1所示，该余热回收装置沿着除盐水的循环流动方向具体包括除氧水箱1、带有第一内置式换热器201的排污扩容器2和汽包3。除氧水箱1用于接收除盐水并去除除盐水中的溶解氧，而且还能除去除盐水中游离的NH3、H2S等腐蚀性气体，以保护除盐水的运输管路。排污扩容器2中的第一内置式换热器201的除盐水进口与除氧水箱1的排出口相连，其除盐水出口与汽包3的除盐水入口相连。而汽包3的除盐水出口与加热炉4的除盐水入口相连，汽包3的排污口301与排污扩容器2的进污口相连。
加热炉4的汽化冷却过程为：除盐水从除氧水箱1中经过汽包3后又被送入加热炉4内。除盐水吸收加热炉4内的热量，且部分蒸发形成蒸汽，得到的汽水混合物又进入汽包3，并在汽包3中完成汽水分离得到低压饱和蒸汽。该低压饱和蒸汽将会被送入轧钢厂区的蒸汽管网，可用于发电、采暖等。在上述汽化冷却的过程中，汽包3中的除盐水需要定期或连续地从排污口301作为污水排出，以降低汽包3内除盐水的碱度和含盐量，减少水垢的生成。从汽包3排出的污水的温度一般温度较高，该部分污水的余热需要被回收利用。通过将汽包3的排污口301与带有第一内置式换热器201的排污扩容器2相连，从汽包3排出的污水首先在排污扩容器2中经绝热膨胀后能够再次分离出蒸汽，该蒸汽也可被收集利用。此外，分离出蒸汽后依然还具有较多余热的污水与第一内置式换热器201中温度较低的除盐水进行非混合地换热，将来自除氧水箱1的除盐水加热，使得该除盐水被加热后再进入到汽包3内，能够减少除盐水与汽包3的内壁的温差，起到保护汽包3的作用。因此，本发明的用于加热炉的余热回收装置利用加热炉4的余热资源来保护汽包3，无需再使用其他设备来预热即将进入汽包3的除盐水，既保障设备的安全运行，又减少了能源的浪费。
另外，排污扩容器2中的污水经绝热膨胀产生的蒸汽被收集后可以输送到除氧水箱1中，对除氧水箱1进行进一步的加热和除氧。蒸汽通入除氧水箱1中加热其中的除盐水，在加热过程中，除盐水表面上的水蒸气的分压力逐渐增加，而其它气体的分压力逐渐降低，使得除盐水中的溶解氧及其他气体不断地分离析出。当除盐水被加热到除氧水箱1压力下的饱和温度时，除盐水表面以上的空间全部被水蒸气充满，氧气及其他气体的分压力趋于零，此时除盐水中各种气体的溶解度均下降，使得除盐水中的的溶解氧及其他气体被除去。
第一内置式换热器201的除盐水出口还通过第一阀门7与除氧水箱1的回收口相连，以及通过第二阀门8与用户取暖设备的进口相连，用户取暖设备的出口与除氧水箱1的回收口相连。在第一内置式换热器201中被加热的除盐水进入汽包3的流量可以通过控制第一阀门7和第二阀门8来进行调节。在实际的应用过程中，当汽包3的除盐水需求量较大时，将第一阀门7和第二阀门8同时关闭；当汽包3的除盐水需求量不大，且冬季需要采暖时，关闭第一阀门7，打开第二阀门8，部分温度较高的除盐水先流到轧钢区域的用户取暖设备进行供热，之后再返回到除氧水箱1中；当汽包3的除盐水需求量不大，且夏季不需要采暖时，打开第一阀门7，关闭第二阀门8，部分温度较高的除盐水则直接返回到除氧水箱1中。通过这样的设置，不仅可以回收加热炉4汽化冷却过程中汽包3中排出的污水的余热资源，而且还可以利于该余热资源来满足轧钢作业区冬季采暖的需求，大大节约了轧钢厂区的冬季采暖能耗。
优选地，第一内置式换热器201的除盐水出口还通过第三阀门9与汽包3的除盐水入口相连。而第一、第二和第三阀门7,8,9的共同作用下能够根据环境温度的变化来改变和平衡流入汽包3、流入用户取暖设备和直接回流除氧水箱1的除盐水的量，使得整个加热炉4的余热资源得到最大限度的利用。
在本实施例中，排污扩容器2的排污口301通过电动阀与加热炉4的水封槽相连，水封槽上还设置有测量其液面高度的液位计。电动阀能够根据液位计的示数打开或关闭，调节水封槽的液面高度。将污水用于加热炉4的水封槽的供水，避免了水资源的浪费。另外，加热炉4中的冷却水也能够作为水封槽的供水，在汽包3的排污口301排出的污水量较少的时候，依然可以保证水封槽的液面高度处于理想状态。
在本实施例中，用于加热炉4的余热回收装置还包括非接触式换热器6，非接触式换热器6的供热源进口与加热炉4的冷却水回水出口相连，而其供热源出口用于排出已降温的冷却水回水，非接触式换热器6的吸热源进口用于接收除盐水，而其吸热源出口用于连接除氧水箱1。冷却水的作用是对加热炉中的其他设备进行冷却降温，在对设备进行冷却降温前，其被称为冷却水供水，在对设备进行冷却降温后，其被称为冷却水回水。由于加热炉4的冷却水回水在排出的时候温度依然较高，在夏季可达到47℃以上，而在冬季也可达到20℃以上，因此利用加热炉4排出的冷却水回水来将除盐水先预热，能够防止除氧水箱1中的除盐水结冰，以及防止除盐水运输管路在冬季由于温度较低而破裂，有利于除盐水运输管路在冬季的安全运行。
本发明的用于加热炉4的余热回收装置还包括分配联箱5，分配联箱5的进口与汽包3的除盐水出口相连，其第一出口与加热炉4的除盐水入口相连，而其第二出口与设于加热炉4的烟道内的第二内置式换热器401相连，第二内置式换热器401的出口与汽包3的汽水混合物进口相连。分配联箱5将一部分除盐水从加热炉4的除盐水入口分配到加热炉4的水梁的多个循环回路，而另外一部分除盐水被分配到第二内置式换热器401中，用于对高温烟气进行降温。本实施例在烟道内设置第二内置式换热器401，利用除盐水来降低烟气的温度，吸收烟气温度的除盐水部分转化为蒸汽，该汽水混合物也会被送入汽包3中进行汽水分离。这样的设置不但有利于烟气后续的回收利用，而且能够提高蒸汽的产量。在一个优选的实施例中，分配联箱5的第一出口与加热炉4的除盐水入口之间通过第四阀门10相连，分配联箱5的第二出口与第二内置式换热器401之间通过第五阀门11相连。通过对第四阀门10和第五阀门11可以调节流入加热炉4的除盐水入口和第二内置式换热器401的除盐水的流量大小。
在本实施例中，还包括设于烟道内且为加热炉4供应预热后的燃气的第一预热器402，其中第二内置式换热器401和第一预热器402沿着烟气流动的方向依次排列。第一预热器402将煤气预热后再送入加热炉4中，能够提高加热炉4的燃烧效率。
优选地，加热炉4的烟道内还设有能够预热空气的第二预热器403，被预热后的空气用于加热物料。该第二预热器403可沿着烟气流动方向设在第一预热器402的下游。通常经过第一预热器402后的烟气温度仍然较高，烟气带走的余热资源较多，因此设置第二预热器403来进一步利用该余热资源。第二预热器403的空气入口与风机相连，而其空气出口则设置在加热炉4的上料区域。风机向第二预热器403中引入大量的常温空气，常温空气吸收烟气的余热后温度升高，并被喷吹到上料区域存放的物料，即常温待轧钢坯。通过与预热后的空气接触，进入加热炉4前的物料的温度能够升高到80℃以上，因此可以有效节约加热炉4的燃耗并提高加热效率。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种用于加热炉的余热回收装置，其特征在于，包括：
除氧水箱，用于接收除盐水并去除除盐水中的溶解氧；
带有第一内置式换热器的排污扩容器，所述第一内置式换热器的除盐水进口与除氧水箱的排出口相连；
汽包，所述汽包的除盐水入口与所述第一内置式换热器的除盐水出口相连，所述汽包的除盐水出口与所述加热炉的除盐水入口相连，所述汽包的排污口与所述排污扩容器的进污口相连；
其中，所述第一内置式换热器能够利用来自所述汽包的排污口的污水来非混合地加热来自除氧水箱的除盐水，使得该除盐水被加热后再进入到所述汽包内。
2.根据权利要求1所述的余热回收装置，其特征在于，所述第一内置式换热器的除盐水出口还通过第一阀门与所述除氧水箱的回收口相连。
3.根据权利要求2所述的余热回收装置，其特征在于，所述第一内置式换热器的除盐水出口还通过第二阀门与用户取暖设备的进口相连，所述用户取暖设备的出口与所述除氧水箱的回收口相连。
4.根据权利要求3所述的余热回收装置，其特征在于，所述第一内置式换热器的除盐水出口还通过第三阀门与所述汽包的除盐水入口相连。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的余热回收装置，其特征在于，所述排污扩容器的排污口通过电动阀与所述加热炉的水封槽相连，所述水封槽上还设置有测量其液面高度的液位计；其中，所述电动阀能够根据所述液位计的示数打开或关闭，以调节所述水封槽的液面高度。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的余热回收装置，其特征在于，还包括非接触式换热器，所述非接触式换热器的供热源进口与所述加热炉的冷却水回水出口相连，而其供热源出口用于排出已降温的冷却水回水，所述非接触式换热器的吸热源进口用于接触所述除盐水，而其吸热源出口用于连接所述除氧水箱。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的余热回收装置，其特征在于，还包括分配联箱，所述分配联箱的进口与所述汽包的除盐水出口相连，其第一出口与所述加热炉的除盐水入口相连，而其第二出口与设于所述加热炉的烟道内的第二内置式换热器相连，所述第二内置式换热器的出口与所述汽包的汽水混合物进口相连。
8.根据权利要求7所述的余热回收装置，其特征在于，所述分配联箱的第一出口与所述加热炉的除盐水入口之间通过第四阀门相连，所述，所述分配联箱的第二出口与所述第二内置式换热器之间通过第五阀门相连。
9.根据权利要求7所述的余热回收装置，其特征在于，还包括设于所述烟道内且为所述加热炉供应预热后的燃气的第一预热器，所述第二内置式换热器和所述第一预热器沿着烟气流动的方向依次排列。
10.根据权利要求7所述的余热回收装置，其特征在于，还包括设于所述烟道内且能够预热即将加热物料用的空气的第二预热器。
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