CN111926173B - 一种步进式加热炉汽化冷却系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽化冷却系统领域,尤其涉及一种步进式加热炉汽化冷却系统及其方法。本发明一种步进式加热炉汽化冷却系统,包括通过管道依次连接的软水箱、除氧器、给水泵和由汽包、下降管、上升管、循环泵组成的循环冷却系统,它还包括由第一蒸汽管道、第二蒸汽管道、热水管道、换热器组成的余热回用系统;汽包的汽水出口一路通过第一蒸汽管道与除氧器连接,一路通过第二蒸汽管道与厂区蒸汽管网连接,另一路通过热水管道与换热器的热介质入口连接,换热器的冷水入口与补给软水连接,换热器的软水出口与软水箱连接,换热器的热介质出口通过排污扩容器向外排出;本发明通过优化管道的布局减小流动阻力以及通过增设余热回用系统提高余热回收利用率。
Description
技术领域
本发明涉及汽化冷却系统领域,尤其涉及一种步进式加热炉汽化冷却系统及其方法。
背景技术
步进式加热炉是热轧工序中的重要设备,其作用是加热钢坯,使其软化,易于后续轧制。它是热轧工序中最大的能耗主体,其能耗占轧钢生产能耗的65%左右。在钢坯加热过程中,承担着钢坯重量的活动水梁和固定水梁时刻需要冷却以保持足够的强度和安全。加热炉水梁的冷却主要有两种方式:一是开路或循环水直接冷却,二是汽化冷却。与直接水冷相比,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、采暖等,能源利用率更高。
目前汽化冷却系统中,冷却水一般经过除氧、给水和强制循环三道工序,通常是位于补水箱中的冷却水由补水泵送入除氧器,经除氧后再由给水泵打入汽包,然后在汽包的下降管通道处再由循环水泵压入加热炉水梁中进行强制循环。这种汽化冷却系统存在以下的缺陷:一,管道排布复杂,增大了管程长度和流动阻力,而且设置了不少分配联箱,也增大了空间占地;二,汽包中大量的蒸汽和热水直接排掉了,大量的热量被浪费;三,为了保证冷却水的流动,每道工序都利用了消耗更多能量的电动水泵;四,循环水在水梁中长时间运行后其含有的钙镁离子会在管道内沉积结垢,增大阻力,降低汽化冷却系统的运行效率。
发明内容
为了解决以上问题,本发明的目的是提供一种步进式加热炉汽化冷却系统及其方法,通过优化管道的布局减小流动阻力以及通过增设余热回用系统提高余热回收利用率。
为实现上述目的,本发明所设计的一种步进式加热炉汽化冷却系统,包括通过管道依次连接的软水箱、除氧器、给水泵和由汽包、下降管、上升管、循环泵组成的循环冷却系统;它还包括由第一蒸汽管道、第二蒸汽管道、热水管道、换热器组成的余热回用系统;所述汽包的软水进口与给水泵连接,所述汽包的软水出口通过下降管与循环泵连接,所述循环泵与加热炉水梁连接后通过上升管返回至汽包中形成循环冷却系统;所述汽包的汽水出口一路通过第一蒸汽管道与除氧器连接,一路通过第二蒸汽管道与厂区蒸汽管网连接,另一路通过热水管道与换热器的热水入口连接,所述换热器的冷水入口与补给软水连接,所述换热器的软水出口与软水箱连接,所述换热器的热介质出口通过排污扩容器向外排出,通过余热回用系统对加热炉水梁的热量进行回收利用。
作为优选方案,它包括用于盛放磷酸三钠溶液的加药装置,所述加药装置通过管道设置在除氧器和汽包之间。
作为优选方案,所述软水箱设置在除氧器的上方,所述软水箱内的软水通过高度差直接流入除氧器内。
作为优选方案,所述上升管与汽包的中部或下部连接。
作为优选方案,加热炉水梁包括并联连接的固定梁和活动梁,所述循环泵的出口一路通过固定梁冷却水管与固定梁连接,另一路通过活动梁冷却水管与活动梁连接。
作为优选方案,所述固定梁冷却水管和活动梁冷却水管的直径为280~350mm。
一种加热炉水梁的冷却方法,包括步骤:将软水箱中的软水通入除氧器中除氧处理后通入汽包中,除氧后的软水通过汽包的下降管和循环泵通入加热炉水梁中对加热炉水梁进行循环水冷处理,加热炉水梁出口形成的汽水混合物沿汽包的上升管回到汽包中进行汽水分离后,一部分蒸汽送往厂区蒸汽管网,一部分连接到除氧器对软水进行加热除氧,分离的热水通入换热器中与补给软水进行热交换,吸收热量后的补给软水通入软水箱中,释放热量后的热水通过排污扩容器排出至污水管网。
作为优选方案,所述软水通过高度差直接流入除氧器中。
作为优选方案,除氧处理后的软水中还加入0.001~0.01mol/L的磷酸三钠溶液。
作为优选方案,所述加热炉水梁包括并联连接的固定梁和活动梁,所述循环泵的出口一路通过固定梁冷却水管直接与固定梁连接,另一路通过活动梁冷却水管直接与活动梁连接,扩大固定梁冷却水管和活动梁冷却水管的直径至280~350mm。
本发明的优点在于:与现有的汽化冷却系统相比,本发明具有以下优点:
(1)本发明的管路排布清晰,减短管程长度,减小了流动阻力。
(2)本发明通过余热回用系统能够利用加热炉水梁的热量给除氧器中软水以及软水箱中的软水加热,提高了余热回用利用率,节省了能源。
(3)本发明利用软水箱与除氧器之间的高度重力势能,让软水从高处自动流入除氧器,取消了2台软水泵,降低了设备投资和电能消耗。
(4)本发明通过增设加药装置,向软水中添加磷酸三钠溶液,可与汽包内水中的钙镁离子生成松软的水渣,易随汽包排污排出,起到防止系统设备管道结垢的作用,提高了系统的运行效率。
附图说明
图1为本发明步进式加热炉汽化冷却系统的结构示意图;
图中各部件标号如下:软水箱1、除氧器2、给水泵3、加药装置4、汽包55循环泵66加热炉水梁7、固定梁7.1和活动梁7.2、换热器88排污扩容器9、下降管10、上升管11、固定梁冷却水管12、活动梁冷却水管13、第一蒸汽管道14、第二蒸汽管道15、热水管道16。
具体实施方式
为更好地理解本发明,以下将结合附图和具体实例对发明进行详细的说明。
实施例
一种步进式加热炉汽化冷却系统,包括给水系统、循环冷却系统和余热回用系统。本实施例中加热炉水梁7为并联连接的固定梁7.1和活动梁7.2。
给水系统包括软水箱1、除氧器2、给水泵3、加药装置4,软水箱1、除氧器2、给水泵3、加药装置4通过管道依次相连。其中加药装置4内配制有0.005mol/L的磷酸三钠溶液,向软水中添加磷酸三钠溶液可与汽包5内软水中的钙镁离子生成松软的水渣,易随汽包5排污排出,起到防止系统设备管道结垢的作用,提高了系统的运行效率。
循环冷却系统由汽包5、下降管10、上升管11、循环泵6组成的循环冷却系统;汽包5的软水进口与给水系统的加药装置4连接,汽包5的软水出口通过下降管10与循环泵6连接,循环泵6的出口一路通过固定梁7.1冷却水管直接与固定梁7.1连接,另一路通过活动梁7.2冷却水管直接与活动梁7.2连接,固定梁7.1和活动梁7.2的冷却水出口分别通过上升管11与汽包5的下部连接,形成一个循环回路,对固定梁7.1和活动梁7.2进行循环冷却。其中固定梁冷却水管12和活动梁冷却水管13的直径为280~350mm,通过扩大固定梁冷却水管12和活动梁冷却水管13的直径增加流水量进而取消现有系统中的水分配联箱,减少系统占地空间和管道流阻。
余热回用系统包括第一蒸汽管道14、第二蒸汽管道15、热水管道16、换热器8;余热回用系统包括汽包5中的热水余热回用通路和汽包5中蒸汽余热回用通路;汽包5中的热水余热回用通路包括热水管道16、换热器8、排污扩容器9,换热器8的冷水入口与补给软水连接,换热器8的热介质入口通过热水管道16与汽包5的热水出口连接,其中进入换热器8的软水温度在30~45℃,进入换热器8的热介质的温度设置为210~50℃,换热器8的软水出口通过管道与给水系统的软水箱1连接,换热器8的热介质出口通过管道与排污扩容器9连接后排入污水管网,吸收热量后的补给软水提高了软水箱1中软水的温度降低除氧器2加热的能源;汽包5中蒸汽余热回用通路包括第一蒸汽管道14、第二蒸汽管道15;汽包5的蒸汽出口一路通过第一蒸汽管道14与除氧器2连接,对软水进行加热除氧,降低除氧器2的能源消耗,一路通过第二蒸汽管道15与厂区的蒸汽管道连接。
本实施例的步进式加热炉汽化冷却系统对各个设备按楼层高度进行布置,结合图1所示,软水箱1、加药装置4、汽包5、换热器8安装布置在二层,除氧器2、给水泵3、循环水泵和排污扩容器9布置在一层,其中软水箱1和除氧器2之间的高度重力势能,让软水从高处自动流入除氧器2,取消了2台软水泵,降低了设备投资和电能消耗。
利用上述步进式加热炉汽化冷却系统对活动水梁和固定水梁冷却的方法为:
(1)给水:将软水箱1中的软水通过高度差直接流入至除氧器2中,对软水进行除氧处理,然后向除氧后的软水中加入磷酸三钠溶液后打入汽包5中;
(2)循环冷却:汽包5中的软水通过下降管10和循环泵6通入活动水梁和固定水梁中,对活动水梁和固定水梁进行循环水冷处理;
(3)余热回用:从活动水梁和固定水梁流出的汽水混合物通过上升管11回到汽包5中进行汽水分离,一部分蒸汽送入除氧器2中对软水进行加热除氧,另一部分蒸汽送往厂区蒸汽管网,分离出的热水通入换热器8中与补给软水进行热交换,吸收热量后的补给软水通入软水箱1中,释放热量后的热水通过排污扩容器9排出至污水管网。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (2)
1.一种步进式加热炉汽化冷却系统,包括通过管道依次连接的软水箱(1)、除氧器(2)、给水泵(3),和由汽包(5)、下降管(10)、上升管(11)、循环泵(6)组成的循环冷却系统;其特征在于,它还包括由第一蒸汽管道(14)、第二蒸汽管道(15)、热水管道(16)、换热器(8)组成的余热回用系统;所述汽包(5)的软水进口与给水泵(3)连接,所述汽包(5)的软水出口通过下降管(10)与循环泵(6)连接,所述循环泵(6)与加热炉水梁(7)连接后通过上升管(11)返回至汽包(5)中形成循环冷却系统;所述汽包(5)的汽水出口一路通过第一蒸汽管道(14)与除氧器(2)连接,一路通过第二蒸汽管道(15)与厂区蒸汽管网连接,另一路通过热水管道(16)与换热器(8)的热介质入口连接,所述换热器(8)的冷水入口与补给软水连接,所述换热器(8)的软水出口与软水箱(1)连接,所述换热器(8)的热介质出口通过排污扩容器(9)向外排出,通过余热回用系统对加热炉水梁(7)的热量进行回收利用;
它包括用于盛放磷酸三钠溶液的加药装置(4),所述加药装置(4)通过管道设置在除氧器(2)和汽包(5)之间;
所述软水箱(1)设置在除氧器(2)的上方,所述软水箱(1)内的软水通过高度差直接流入除氧器(2)内;
所述上升管(11)与汽包(5)的中部或下部连接;
所述加热炉水梁(7)包括并联连接的固定梁(7.1)和活动梁(7.2),所述循环泵(6)的出口一路通过固定梁冷却水管(12)直接与固定梁(7.1)连接,另一路通过活动梁冷却水管(13)直接与活动梁(7.2)连接;
所述固定梁冷却水管(12)和活动梁冷却水管(13)的直径均为280~350mm。
2.一种利用权利要求1所述的系统的加热炉水梁的冷却方法,其特征在于,将软水箱(1)中的软水通入除氧器(2)中除氧处理后通入汽包(5)中,除氧后的软水通过汽包(5)的下降管(10)和循环泵(6)通入加热炉水梁(7)中对加热炉水梁(7)进行循环水冷处理,加热炉水梁(7)出口形成的汽水混合物沿汽包(5)的上升管(11)回到汽包(5)中进行汽水分离后,一部分蒸汽送往厂区蒸汽管网,一部分连接到除氧器(2)对软水进行加热除氧,分离的热水通入换热器(8)中与补给软水进行热交换,吸收热量后的补给软水通入软水箱(1)中,释放热量后的热水通过排污扩容器(9)排出至污水管网;
所述软水箱(1)中的软水通过高度差直接流入除氧器(2)中;
除氧处理后的软水中还加入0.001~0.01mol/L的磷酸三钠溶液;
所述加热炉水梁(7)包括并联连接的固定梁(7.1)和活动梁(7.2),所述循环泵(6)的出口一路通过固定梁冷却水管(12)直接与固定梁(7.1)连接,另一路通过活动梁冷却水管(13)直接与活动梁(7.2)连接,扩大固定梁冷却水管(12)和活动梁冷却水管(13)的直径至280~350mm。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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