CN114410871B - 一种利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统，包括管体、余热换热器和气液分流器，管体的内部通过隔板可分隔出受热室，管体内部的上方通过隔板顶部的隔离板分隔为煤气预热室和空气预热室，管体的内部安装有贯穿煤气预热室、空气预热室和受热室的热管，热管内部的底部安装有蒸汽管，蒸汽管与热管之间设置有液体室，热管的外侧等级安装有翅片。本发明通过热管壁将热量传给液体室储存的液体，液体吸收热量后沸腾和蒸发，转换为蒸汽，蒸汽并向外释放汽化潜热，煤气或空气获得热量，实现对煤气和空气的同时预热的目的，且热管的冷、热段均可根据翅片强化传热，弥补气与气换热系数低的弱点。

Description

一种利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统

技术领域

本发明涉及高炉热风预热技术领域，具体为一种利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统。

背景技术

焦炉进行排烟时会通过上升管进行排放，而上升管中的烟气含有大量的余热，因此需要对上升管中的烟气余热进行回收利用，但是现有的高炉热风炉煤气或空气双预热的系统，只能进行单一的换热，无法对煤气和空气进行同时预热，导致换热效率低，同时现有的预热装置受到换热面积现在，导致气与气换热系数低，同时因为烟气中含有大量的灰尘，而大量的积灰除不仅容易产生着火外，还会降低预热器的传热效率，增加换热的阻力，降低热交换性能。

因此亟需设计一种利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统，以解决上述背景技术中提出的无法对煤气和空气进行同时预热，导致换热效率低，积灰除不仅容易产生着火外，还会降低预热器的传热效率，增加换热的阻力的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统，包括管体、余热换热器和气液分流器，所述管体的内部通过隔板可分隔出受热室，所述管体内部的上方通过隔板顶部的隔离板分隔为煤气预热室和空气预热室，且煤气预热室和空气预热室位于受热室的上方，所述管体的内部安装有贯穿煤气预热室、空气预热室和受热室的热管，所述热管内部的底部安装有蒸汽管，所述蒸汽管与热管之间设置有液体室，所述热管的外侧等级安装有翅片，所述热管的内壁一侧安装有单向回流管，所述热管的顶部安装有气液分流器，所述气液分流器内安装有安装管，所述安装管的内部安装有气液分离罩，且安装管的底部与单向回流管的顶端贯通连接，所述气液分流器的外侧安装有延伸出管体内部的分流盘，所述管体的一侧通过出烟口安装有余热换热器，所述余热换热器的内部安装有过滤填料，所述过滤填料的顶部安装有热换管，所述管体的外侧通过支撑板安装有声波吹尘器，所述声波吹尘器内安装有声波发生器，所述声波发生器的顶部通过安装盘安装有声波导管，所述管体的底部通过支撑架安装有底座。

优选的，所述管体的正面一侧安装有延伸至空气预热室内部的热空气出口，且支撑板的顶部一侧安装有控制器，所述管体外侧底部安装有烟气进口，且烟气进口的下方安装有延伸至液体室内部的水源进口。

优选的，所述底座的内部活动安装有灰斗，且灰斗的正面安装有拉把。

优选的，所述余热换热器的一侧底部安装有出水口，出水口的上方设置有进水口，且余热换热器的顶部安装有冷烟气出口。

优选的，所述分流盘内设装有两组分流腔，且分流盘的底部两侧安装有输送管。

优选的，所述安装管内部的顶部安装有过滤层，且过滤层的顶部安装与出气板。

优选的，所述管体的外侧一侧安装有延伸煤气预热室内部的煤气出口，且管体的底部安装有与底座连接的控制阀。

优选的，所述一种利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统，使用步骤如下：

步骤一：首先需要根据煤气与空气的管道分别对分流盘两侧的连接口进行连接，管体通过烟气进口与外接管道配合连接上升管出口，通过水源进口向液体室内部注入液体，然后使用者再做好预热前检查；

步骤二：烟气进口将上升管中的烟气输送到管体内部的受热室中，热管下部分的受热段吸收烟气热量，热量通过热管壁传给液体室储存的液体，液体吸收热量后沸腾和蒸发，转换为蒸汽，蒸汽在蒸汽管内部利用压差的作用上升至热管上部分的放热段，热管外侧的煤气预热室中的煤气或空气预热室中的空气冷却作用，蒸汽并向外释放汽化潜热，煤气或空气获得热量，冷凝液依靠重力回到液体室内部，周而复始，烟气热量便传给煤气或空气，且热管内部蒸汽上升至安装管内部，利用安装管内部的气液分离罩对蒸汽进行气液分离，而分离出的液体通过单向回流管输送至液体室内部，进行补充液体室内部的液体；

步骤三：受热室中降温的热烟气进去余热换热器内部，通过余热换热器内部的过滤填料对烟气进行过滤后进入热换管中，通过盘旋的热换管可与余热换热器内部储存的水源产生热交换，使得余热换热器内部的水源进行加热，余热换热器内部加热后的水源通过出水口排出，同时通过进水口外接水管补充水源，而降温后的烟气通过冷烟气出口进行排出；

步骤四：通过控制器控制声波发生器通电运行，声波发生器通电可将压缩空气转换成大功率声波，声波通过安装盘进入声波导管，利用声波导管对声波进行增加声波强度，增强后的声波进入管体的内部，当热管下部分的受热段及翅片受热面上的积灰受到以一定频率交替变化的疏密波反复拉、压作用时，因疲劳疏松脱落，在重力作用下沉落至灰斗。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统，热量通过热管壁传给液体室储存的液体，液体吸收热量后沸腾和蒸发，转换为蒸汽，蒸汽在蒸汽管内部利用压差的作用上升至热管上部分的放热段，热管外侧的煤气预热室中的煤气或空气预热室中的空气冷却作用，蒸汽并向外释放汽化潜热，煤气或空气获得热量，冷凝液依靠重力回到液体室内部，周而复始，烟气热量便传给煤气或空气，实现对煤气和空气的同时预热的目的，且热管的冷、热段均可根据翅片强化传热，弥补气与气换热系数低的弱点，即增大换热面积，减少了热管数量，降低造价，又增加了流体扰动，改善换热效果，且翅片采用水平截面，保证流体进、出时产生的流动可对其表面进行扰动，从而达到自清灰的目的，且热管内部蒸汽上升至安装管内部，利用安装管内部的气液分离罩对蒸汽进行气液分离，而分离出的液体通过单向回流管输送至液体室内部，进行补充液体室内部的液体，从而保证了液体室内部液体的充足性，同时也减少水源的消耗，增加了装置的节能环保性。

2、该利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统，通过余热换热器内部的过滤填料对烟气进行过滤后进入热换管中，避免烟气中的粉尘沉积在热换管内部，有效解决热换管堵塞的问题，减少装置的检修负担，热烟气通过盘旋的热换管可与余热换热器内部储存的水源产生热交换，可实现对余热换热器内部的水源进行加热的目的，而余热换热器内部加热后的水源通过出水口排出使用，增加了烟气余热的利用率，提高了装置的节能环保性，同时通过进水口外接水管补充水源，而降温后的烟气通过冷烟气出口进行排出。

3、该利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统，通过控制器控制声波发生器通电运行，声波发生器通电产生大功率声波，声波通过安装盘进入声波导管，利用声波导管对声波进行增加声波强度，增强后的声波进入管体的内部，当热管下部分的受热段及翅片受热面上的积灰受到以一定频率交替变化的疏密波反复拉、压作用时，因疲劳疏松脱落，在重力作用下沉落至灰斗，实现对装置内部进行清灰目的，有效解决了灰尘堆积影响热交效率的问题，提高装置的热交换性能，降低烟气热能量损耗，提升了烟气热量转换率。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的剖面结构示意图；

图3为本发明的内部结构示意图；

图4为本发明声波吹尘器主体的结构示意图；

图5为本发明余热换热器主体的结构示意图；

图6为本发明分流盘主体的结构示意图；

图7为本发明气液分流器主体的结构示意图；

图8为本发明流程示意图。

图中：1、管体；101、热空气出口；102、支撑架；103、支撑板；104、控制器；105、烟气进口；106、水源进口；2、底座；201、灰斗；3、声波吹尘器；301、声波发生器；302、安装盘；303、声波导管；4、余热换热器；401、出水口；402、进水口；403、冷烟气出口；404、热换管；405、过滤填料；5、分流盘；501、分流腔；502、输送管；6、气液分流器；601、安装管；602、气液分离罩；603、过滤层；7、煤气预热室；701、煤气出口；702、隔离板；8、受热室；801、隔板；9、热管；901、单向回流管；902、液体室；903、蒸汽管；904、翅片；10、空气预热室。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供的一种实施例：

一种利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统，包括管体1、余热换热器4和气液分流器6，管体1的内部通过隔板801可分隔出受热室8，管体1内部的上方通过隔板801顶部的隔离板702分隔为煤气预热室7和空气预热室10，且煤气预热室7和空气预热室10位于受热室8的上方，管体1的内部安装有贯穿煤气预热室7、空气预热室10和受热室8的热管9，隔板801可将热管9分为上下部分，上部分为放热段，下部分为受热段，热管9内部的底部安装有蒸汽管903，蒸汽管903与热管9之间设置有液体室902，热管9的外侧等级安装有翅片904，热管9的内壁一侧安装有单向回流管901，热管9的顶部安装有气液分流器6，气液分流器6内安装有安装管601，安装管601的内部安装有气液分离罩602，且安装管601的底部与单向回流管901的顶端贯通连接，气液分流器6的外侧安装有延伸出管体1内部的分流盘5，管体1的一侧通过出烟口安装有余热换热器4，余热换热器4的内部安装有过滤填料405，过滤填料405的顶部安装有热换管404，管体1的外侧通过支撑板103安装有声波吹尘器3，声波吹尘器3内安装有声波发生器301，声波发生器301的顶部通过安装盘302安装有声波导管303，管体1的底部通过支撑架102安装有底座2。

管体1的正面一侧安装有延伸至空气预热室10内部的热空气出口101，通过热空气出口101可将空气预热室10内的预热完成的空气进行输出，便于进行热空气使用，且支撑板103的顶部一侧安装有控制器104，控制器104通过导线与声波发生器301电性连接，便于工作人员通过控制器104控制声波发生器301运行，管体1外侧底部安装有烟气进口105，烟气进口105可将上升管中的延伸输送至管体1内部，且烟气进口105的下方安装有延伸至液体室902内部的水源进口106，通过水源进口106可向液体室902内部注入液体。

底座2的内部活动安装有灰斗201，且灰斗201的正面安装有拉把，通过拉把可便于拉出灰斗201，便于清理灰斗201内部的灰尘，且灰斗201与底座2通过磁吸连接，保证了底座2与灰斗201连接的密封性。

余热换热器4的一侧底部安装有出水口401，出水口401的上方设置有进水口402，且余热换热器4的顶部安装有冷烟气出口403，通过进水口402可向余热换热器4内部注入水源，加热后的水源可通过出水口401进行输出，且降温后的烟气通过冷烟气出口403排出。

分流盘5内设装有两组分流腔501，且分流盘5的底部两侧安装有输送管502，通过分流腔501可分别输送煤气和空气至输送管502，利用输送管502将煤气和空气分别输送至煤气预热室7和空气预热室10，提高了煤气和空气输送的均匀性。

安装管601内部的顶部安装有过滤层603，且过滤层603的顶部安装与出气板。通过过滤层603填充的分子筛，利用内部的分子筛可对蒸汽中的水汽进行吸附，避免含有大量水汽的蒸气进入空气中，提升装置的环保性。

管体1的外侧一侧安装有延伸煤气预热室7内部的煤气出口701，煤气出口701可连接煤气管，将煤气预热室7内部热煤气进行输送使用，且管体1的底部安装有与底座2连接的控制阀，通过控制阀可控制管体1底部的排灰量，同时也保证了管体1的密闭性。

一种利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统，使用步骤如下：

步骤一：首先需要根据煤气与空气的管道分别对分流盘5两侧的连接口进行连接，管体1通过烟气进口105与外接管道配合连接上升管出口，通过水源进口106向液体室902内部注入液体，通过进水口402可向余热换热器4内部注入水源，然后使用者再做好预热前检查；

步骤二：烟气进口105将上升管中的烟气输送到管体1内部的受热室8中，热管9下部分的受热段吸收烟气热量，热量通过热管9壁传给液体室902储存的液体，液体吸收热量后沸腾和蒸发，转换为蒸汽，蒸汽在蒸汽管903内部利用压差的作用上升至热管9上部分的放热段，热管9外侧的煤气预热室7中的煤气或空气预热室10中的空气冷却作用，蒸汽并向外释放汽化潜热，煤气或空气获得热量，冷凝液依靠重力回到液体室902内部，周而复始，烟气热量便传给煤气或空气，实现对煤气和空气的同时预热的目的，且热管9的冷、热段均可根据翅片904强化传热，弥补气与气换热系数低的弱点，即增大换热面积，减少了热管9数量，降低造价，又增加了流体扰动，改善换热效果，且翅片904采用水平截面，保证流体进、出时产生的流动可对其表面进行扰动，从而达到自清灰的目的，且热管9内部蒸汽上升至安装管601内部，利用安装管601内部的气液分离罩602对蒸汽进行气液分离，而分离出的液体通过单向回流管901输送至液体室902内部，进行补充液体室902内部的液体，从而保证了液体室902内部液体的充足性，同时也减少水源的消耗，增加了装置的节能环保性；

步骤三：受热室8中降温的热烟气进去余热换热器4内部，通过余热换热器4内部的过滤填料405对烟气进行过滤后进入热换管404中，避免烟气中的粉尘沉积在热换管404内部，有效解决热换管404堵塞的问题，减少装置的检修负担，热烟气通过盘旋的热换管404可与余热换热器4内部储存的水源产生热交换，可实现对余热换热器4内部的水源进行加热的目的，而余热换热器4内部加热后的水源通过出水口401排出使用，增加了烟气余热的利用率，提高了装置的节能环保性，同时通过进水口402外接水管补充水源，而降温后的烟气通过冷烟气出口403进行排出；

步骤四：通过控制器104控制声波发生器301通电运行，声波发生器301通电产生大功率声波，声波通过安装盘302进入声波导管303，利用声波导管303对声波进行增加声波强度，增强后的声波进入管体1的内部，当热管9下部分的受热段及翅片904受热面上的积灰受到以一定频率交替变化的疏密波反复拉、压作用时，因疲劳疏松脱落，在重力作用下沉落至灰斗201，实现对装置内部进行清灰目的，有效解决了灰尘堆积影响热交效率的问题，提高装置的热交换性能，降低烟气热能量损耗，提升了烟气热量转换率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统，包括管体(1)、余热换热器(4)和气液分流器(6)，其特征在于：所述管体(1)的内部通过隔板(801)可分隔出受热室(8)，所述管体(1)内部的上方通过隔板(801)顶部的隔离板(702)分隔为煤气预热室(7)和空气预热室(10)，且煤气预热室(7)和空气预热室(10)位于受热室(8)的上方，所述管体(1)的内部安装有贯穿煤气预热室(7)、空气预热室(10)和受热室(8)的热管(9)，所述热管(9)内部的底部安装有蒸汽管(903)，所述蒸汽管(903)与热管(9)之间设置有液体室(902)，所述热管(9)的外侧等级安装有翅片(904)，所述热管(9)的内壁一侧安装有单向回流管(901)，所述热管(9)的顶部安装有气液分流器(6)，所述气液分流器(6)内安装有安装管(601)，所述安装管(601)的内部安装有气液分离罩(602)，且安装管(601)的底部与单向回流管(901)的顶端贯通连接，所述气液分流器(6)的外侧安装有延伸出管体(1)内部的分流盘(5)，所述管体(1)的一侧通过出烟口安装有余热换热器(4)，所述余热换热器(4)的内部安装有过滤填料(405)，所述过滤填料(405)的顶部安装有热换管(404)，所述管体(1)的外侧通过支撑板(103)安装有声波吹尘器(3)，所述声波吹尘器(3)内安装有声波发生器(301)，所述声波发生器(301)的顶部通过安装盘(302)安装有声波导管(303)，所述管体(1)的底部通过支撑架(102)安装有底座(2)。

2.根据权利要求1所述的一种利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统，其特征在于：所述管体(1)的正面一侧安装有延伸至空气预热室(10)内部的热空气出口(101)，且支撑板(103)的顶部一侧安装有控制器(104)，所述管体(1)外侧底部安装有烟气进口(105)，且烟气进口(105)的下方安装有延伸至液体室(902)内部的水源进口(106)。

3.根据权利要求1所述的一种利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统，其特征在于：所述底座(2)的内部活动安装有灰斗(201)，且灰斗(201)的正面安装有拉把。

4.根据权利要求1所述的一种利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统，其特征在于：所述余热换热器(4)的一侧底部安装有出水口(401)，出水口(401)的上方设置有进水口(402)，且余热换热器(4)的顶部安装有冷烟气出口(403)。

5.根据权利要求1所述的一种利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统，其特征在于：所述分流盘(5)内设装有两组分流腔(501)，且分流盘(5)的底部两侧安装有输送管(502)。

6.根据权利要求1所述的一种利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统，其特征在于：所述安装管(601)内部的顶部安装有过滤层(603)，且过滤层(603)的顶部安装有 出气板。

7.根据权利要求1所述的一种利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统，其特征在于：所述管体(1)的外侧一侧安装有延伸煤气预热室(7)内部的煤气出口(701)，且管体(1)的底部安装有与底座(2)连接的控制阀。

8.一种利用上升管余热对高炉热风炉煤气或空气双预热的系统，其特征在于：使用步骤如下：

步骤一：首先需要根据煤气与空气的管道分别对分流盘(5)两侧的连接口进行连接，管体(1)通过烟气进口(105)与外接管道配合连接上升管出口，通过水源进口(106)向液体室(902)内部注入液体，然后使用者再做好预热前检查；

步骤二：烟气进口(105)将上升管中的烟气输送到管体(1)内部的受热室(8)中，热管(9)下部分的受热段吸收烟气热量，热量通过热管(9)壁传给液体室(902)储存的液体，液体吸收热量后沸腾和蒸发，转换为蒸汽，蒸汽在蒸汽管(903)内部利用压差的作用上升至热管(9)上部分的放热段，热管(9)外侧的煤气预热室(7)中的煤气或空气预热室(10)中的空气冷却作用，蒸汽并向外释放汽化潜热，煤气或空气获得热量，冷凝液依靠重力回到液体室(902)内部，周而复始，烟气热量便传给煤气或空气，且热管(9)内部蒸汽上升至安装管(601)内部，利用安装管(601)内部的气液分离罩(602)对蒸汽进行气液分离，而分离出的液体通过单向回流管(901)输送至液体室(902)内部，进行补充液体室(902)内部的液体；

步骤三：受热室(8)中降温的热烟气进去余热换热器(4)内部，通过余热换热器(4)内部的过滤填料(405)对烟气进行过滤后进入热换管(404)中，通过盘旋的热换管(404)可与余热换热器(4)内部储存的水源产生热交换，使得余热换热器(4)内部的水源进行加热，余热换热器(4)内部加热后的水源通过出水口(401)排出，同时通过进水口(402)外接水管补充水源，而降温后的烟气通过冷烟气出口(403)进行排出；

步骤四：通过控制器(104)控制声波发生器(301)通电运行，声波发生器(301)通电可将压缩空气转换成大功率声波，声波通过安装盘(302)进入声波导管(303)，利用声波导管(303)对声波进行增加声波强度，增强后的声波进入管体(1)的内部，当热管(9)下部分的受热段及翅片(904)受热面上的积灰受到以一定频率交替变化的疏密波反复拉、压作用时，因疲劳疏松脱落，在重力作用下沉落至灰斗(201)。

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