CN113108613A - 烟气余热回收方法及系统 - Google Patents

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李�浩
王昌亮
丁翠娇
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Abstract

本发明公开了一种烟气余热回收方法及系统，烟气温度低于炉衬外壁温度时在炉衬外壁上设置保温中空夹层、烟气温度高于炉衬外壁温度时在炉衬内部设置保温中空夹层且烟气温度越高保温中空夹层越靠近炉衬内壁，在加热炉产生的烟气排入烟囱之前，将烟气持续引入保温中空夹层中，将烟气余热作为加热炉炉体的保温热源，从而弥补加热炉炉体向外散热产生的热量消耗，经过保温中空夹层换热后的烟气再排入烟囱。本发明既能提高加热炉烟气余热利用效率，又能降低炉体的散热量，可以减小炉衬隔热层的厚度，降低炉窑停炉检修升降温造成的蓄热损失。

Description

烟气余热回收方法及系统
技术领域
本发明属于烟气余热回收领域，具体涉及一种烟气余热回收方法及系统。
背景技术
目前加热炉烟气余热回收的过程是：连铸坯在加热炉内加热到1250～1300℃，燃烧产生的的高温烟气与炉内钢坯进行热交换后进入烟道后再经空气换热器和煤气换热器与助燃空气、煤气交换热量后经烟囱排入大气。在整个过程中，进入空气换热器的烟气温度为850～950℃，经空气换热器与常温空气交换热量后的烟气温度为600～750℃，经煤气换热器与常温煤气交换热量后的烟气温度为250～350℃，由于温度较低，烟气热量难以得到经济利用，目前的方式就是直接通过烟囱排入大气。在整个过程中，烟气中所含的大量热量直接散入大气中，这部分热量占加热炉能耗的30％，大量的高于环境温度的有效热量没有得到充分利用，造成了能源的大量浪费，并伴随着较为严重的热污染问题。在整个过程中，加热炉炉壳外表面温度高，炉壳向环境散热量较大，散热热损失占到整个炉子能耗的5％，为了降低散热损失，目前主要采用增加耐火材料隔热层厚度的方法来降低炉壳外表面温度，但这种方法增加了炉体耐火材料的质量，炉体热惰性增大，炉子升降温时的蓄热热损失增加，所占空间加大。
由上可知，目前加热炉低温烟气余热利用存在以下问题：1)烟气低温余热利用效率低，炉子排烟温度达到250～350℃，这部分烟气的热量直接排入到大气中，白白浪费；2)炉壳外层温度高，通常达到100～150℃，炉壳向环境散热量较大，炉体散热损失较大，占到整个炉子能耗的5％；3)目前采用增加炉体隔热层的厚度的方法增加了炉体耐火材料的蓄热量，炉子升降温时，蓄热热损失增大，占用的空间上升。
发明内容
本发明的目的是提供一种烟气余热回收方法及系统，既能提高加热炉烟气余热利用效率，又能降低炉体的散热量，可以减小炉衬隔热层的厚度，降低炉窑停炉检修升降温造成的蓄热损失。
本发明所采用的技术方案是：
一种烟气余热回收方法，烟气温度低于炉衬外壁温度时在炉衬外壁上设置保温中空夹层、烟气温度高于炉衬外壁温度时在炉衬内部设置保温中空夹层且烟气温度越高保温中空夹层越靠近炉衬内壁，在加热炉产生的烟气排入烟囱之前，将烟气持续引入保温中空夹层中，将烟气余热作为加热炉炉体的保温热源，从而弥补加热炉炉体向外散热产生的热量消耗，经过保温中空夹层换热后的烟气再排入烟囱。
一种烟气余热回收系统，包括加热炉，加热炉的排烟道通向烟囱且上游设有烟气抽吸口、下游设有烟气返回口，加热炉炉体的炉衬内部或外壁上设有保温中空夹层，保温中空夹层的烟气入口通过烟气抽吸通道与烟气抽吸口连接、烟气出口通过烟气返回通道与烟气返回口连接，烟气抽吸通道上设有循环风机和烟气抽吸控制阀门，烟气返回通道上设有烟气返回控制阀门。
进一步地，当烟气温度低于炉衬外壁温度时，保温中空夹层设在炉衬外壁上；当烟气温度高于炉衬外壁温度时，保温中空夹层设在炉衬内部且烟气温度越高保温中空夹层的位置越靠近炉衬内壁。
进一步地，保温中空夹层设在炉衬内部时，炉衬的内侧形成热面隔热层、外侧形成冷面隔热层。
进一步地，当环境温度降低时，调节循环风机、烟气抽吸控制阀门及烟气返回控制阀门，提高保温中空夹层内的烟气流动速度以补充炉衬的散热量。
进一步地，排烟道通上设有换热器且换热器位于烟气返回口上游。
进一步地，保温中空夹层采用内侧钢板壳和外侧钢板壳焊接而成的中空空腔结构。
本发明的有益效果是：
当热烟气通过保温中空夹层时，热烟气对炉衬进行保温，炉衬外壁向环境的散热量由热烟气携带的热量补充，这种方法利用烟气的余热补偿炉子外表面散热，既能提高加热炉烟气余热利用效率，又能降低炉体的散热量，提高炉膛温度，降低燃料消耗，而且可以减小炉衬隔热层的厚度，炉体隔热层蓄热量小，热惰性小，可提高炉子升温需要的时间，降低炉窑停炉检修升降温造成的蓄热损失。
附图说明
图1是本发明实施例中烟气余热回收系统的原理图。
图2是本发明实施例中炉衬的示意图。
图3是图2中A处的局部放大图。
图4是本发明与常规结构的散热对比图。
图中：1-加热炉；2-换热器；3-排烟道；4-烟气抽吸口；5-烟气抽吸通道；6-烟气返回口；7-烟气返回通道；8-烟囱；9-循环风机；10-烟气抽吸控制阀门；11-烟气返回控制阀门；12-炉衬；13-热面隔热层；14-保温中空夹层；15-冷面隔热层；16-烟气入口；17-烟气出口；18-内侧钢板壳；19-外侧钢板壳。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，一种烟气余热回收系统，包括加热炉1，加热炉1的排烟道通3向烟囱8且上游设有烟气抽吸口4、下游设有烟气返回口6，加热炉1炉体的炉衬12内部或外壁上设有保温中空夹层14，保温中空夹层14的烟气入口16通过烟气抽吸通道5与烟气抽吸口4连接、烟气出口17通过烟气返回通道7与烟气返回口6连接，烟气抽吸通道5上设有循环风机9和烟气抽吸控制阀门10，烟气返回通道7上设有烟气返回控制阀门11；加热炉1产生的烟气排入烟囱8之前，通过循环风机9持续引入保温中空夹层14中，保温中空夹层14内的烟气流动速度受循环风机9、烟气抽吸控制阀门10及烟气返回控制阀门11的控制，烟气余热作为加热炉1炉体的保温热源弥补加热炉1炉体向外散热产生的热量消耗，经过保温中空夹层14换热后的烟气再排入烟囱8。当热烟气通过保温中空夹层14时，热烟气对炉衬12进行保温，炉衬12外壁向环境的散热量由热烟气携带的热量补充，这种方法利用烟气的余热补偿炉子外表面散热，既能提高加热炉1烟气余热利用效率，又能降低炉体的散热量，提高炉膛温度，降低燃料消耗，而且可以减小炉衬12隔热层的厚度，炉体隔热层蓄热量小，热惰性小，可提高炉子升温需要的时间，降低炉窑停炉检修升降温造成的蓄热损失。
如图1所示，排烟道通3上设有换热器2且换热器2位于烟气返回口6上游，换热器2可以设在烟气抽吸口4上游，也可以设在下游，在本实施例中，烟气抽吸口4设在换热器2下游。
如图3所示，在本实施例中，保温中空夹层14采用内侧钢板壳18和外侧钢板壳19焊接而成的中空空腔结构。
当环境温度降低时，调节循环风机9、烟气抽吸控制阀门10及烟气返回控制阀门11，提高保温中空夹层14内的烟气流动速度以补充炉衬12的散热量。
当烟气温度低于炉衬12外壁温度时，保温中空夹层14设在炉衬12外壁上，起到对炉衬12保温的效果，弥补加热炉1炉体向外散热产生的热量消耗。
当烟气温度高于炉衬12外壁温度时，保温中空夹层14设在炉衬12内部且烟气温度越高保温中空夹层14的位置越靠近炉衬12内壁，在本实施例中，烟气温度为250℃，烟气温度高于炉衬12外壁温度，如图2所示，保温中空夹层14位于炉衬12内部，炉衬12的内侧形成热面隔热层13、外侧形成冷面隔热层15，热烟气通过保温中空夹层14时，高温炉膛经热面隔热层13与比环境温度高的热烟气传热，热烟气通过冷面隔热层15对环境散热。如图4所示，根据传热学原理，常规结构形式下(图中左侧)，温度为tf的炉膛通过炉衬12对温度为t0的环境散热，炉膛对温度为t1的炉衬12内壁的传热量＝炉衬12内壁对温度为t2炉衬12外壁的导热量＝炉衬12内壁对温度为t0的环境的传热量＝q。相比与常规结构形式，本发明的结构形式下(图中右侧)，热面隔热层13和冷面隔热层15之间充满了烟气，q′+(q1-q2)＝q，q1为烟气进入炉衬12前自身携带的热量，q2为出炉衬12时的携带的热量，q1-q2是烟气余热回收的热量，这种结构形式下，t3＞t4＞t0，由于t3、t4温度较高，温度为t1的炉膛内壁向烟气传热量减小，烟气起到了保温效果，同时冷面隔热层15对烟气起到了保温效果，整体的传热效果上来看，炉衬12的一部分散热量由烟气携带的热量补充，炉膛向外界散热量减小，这样烟气余热得到了回收，炉衬12保温效能提升，燃料消耗下降。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种烟气余热回收方法，其特征在于：烟气温度低于炉衬外壁温度时在炉衬外壁上设置保温中空夹层、烟气温度高于炉衬外壁温度时在炉衬内部设置保温中空夹层且烟气温度越高保温中空夹层越靠近炉衬内壁，在加热炉产生的烟气排入烟囱之前，将烟气持续引入保温中空夹层中，将烟气余热作为加热炉炉体的保温热源，从而弥补加热炉炉体向外散热产生的热量消耗，经过保温中空夹层换热后的烟气再排入烟囱。
2.一种烟气余热回收系统，其特征在于：包括加热炉，加热炉的排烟道通向烟囱且上游设有烟气抽吸口、下游设有烟气返回口，加热炉炉体的炉衬内部或外壁上设有保温中空夹层，保温中空夹层的烟气入口通过烟气抽吸通道与烟气抽吸口连接、烟气出口通过烟气返回通道与烟气返回口连接，烟气抽吸通道上设有循环风机和烟气抽吸控制阀门，烟气返回通道上设有烟气返回控制阀门。
3.如权利要求2所述的烟气余热回收系统，其特征在于：当烟气温度低于炉衬外壁温度时，保温中空夹层设在炉衬外壁上；当烟气温度高于炉衬外壁温度时，保温中空夹层设在炉衬内部且烟气温度越高保温中空夹层的位置越靠近炉衬内壁。
4.如权利要求2或3所述的烟气余热回收系统，其特征在于：保温中空夹层设在炉衬内部时，炉衬的内侧形成热面隔热层、外侧形成冷面隔热层。
5.如权利要求2所述的烟气余热回收系统，其特征在于：当环境温度降低时，调节循环风机、烟气抽吸控制阀门及烟气返回控制阀门，提高保温中空夹层内的烟气流动速度以补充炉衬的散热量。
6.如权利要求2所述的烟气余热回收系统，其特征在于：排烟道通上设有换热器且换热器位于烟气返回口上游。
7.如权利要求2所述的烟气余热回收系统，其特征在于：保温中空夹层采用内侧钢板壳和外侧钢板壳焊接而成的中空空腔结构。
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CN202432534U (zh) * 2012-01-16 2012-09-12 常熹钰 一种设有筒壁加热装置的防腐烟囱
CN210314351U (zh) * 2019-06-12 2020-04-14 内乡县万鑫化冶有限公司 一种五氧化二钒熔片炉
CN211926547U (zh) * 2020-03-06 2020-11-13 辽宁忠旺集团有限公司 一种加热炉烟气余热利用装置

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