CN114717402B - 一种退火炉余热利用与空气净化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种退火炉余热利用与空气净化系统，包括排气换热器和分子筛吸附浓缩转轮，所述排气换热器的热气进口与炉体上废气排放风机的出口连接，所述排气换热器的冷气出口与分子筛吸附浓缩转轮连接，所述排气换热器的热气出口与炉体上进气风机的进口连接；该退火炉余热利用与空气净化系统，实现了回收排气中的热量并用于加热进入炉体内的新鲜空气，节约了能源，同时，还回收排气中的轧制油，进一步节约了能源，降低了生产成品。
Description
技术领域
本发明涉及一种退火炉余热利用与空气净化系统，属于冷轧技术领域。
背景技术
铝箔加工通常采用冷轧工艺，轧制铝箔时需要利用轧制油冷却铝箔，由此轧制后铝箔表面都有一定数量的轧制油残留。通常箔材表面轧制油的残留通常在0.02微米到0.1微米，按照0.0065mm的铝箔计算，每平方米轧制油的残留在16mg～80mg之间，每吨箔材含油量0.5～5公斤之间。
如图1所示，箔材轧制后，为了改善材料的力学性能以及除去箔材表面的残留轧制油，材料需要进行退火处理。退火目前通常在箱式退火炉中进行。退火温度通常在180～300℃之间。箔材进炉后慢慢升温到180～300℃之间，然后保温除油。如果需要箔材晶格重整，需要进一步提高温度，保温一段时间后将炉温降到常温。
现有的箔材退火炉存在以下几个问题：残留在箔材上的轧制油馏程在235～275℃之间，在退火过程这些轧制油会挥发，为了保证退火炉内溶剂浓度在安全范围以及保证铝箔上的溶剂尽快挥发，退火炉需要排风并且补充新鲜空气。由此，现有的退火炉存在两个缺陷：
a，排气会造成大量的热量损失；根据退火炉热量平衡分析，大约58％的热量用于铝箔加热，这部分热量属于有效热量，另外40％被排气带走，其它是炉体保温材料升温以及炉体、测温仪器的散热；
b，排气中含轧制油，按照平均每吨铝箔含油1公斤计算，年产10万吨铝箔的铝箔企业退火炉每年排放100吨轧制油。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种退火炉余热利用与空气净化系统。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种退火炉余热利用与空气净化系统，包括排气换热器和分子筛吸附浓缩转轮，所述排气换热器的热气进口与炉体上废气排放风机的出口连接，所述排气换热器的冷气出口与分子筛吸附浓缩转轮连接，所述排气换热器的热气出口与炉体上进气风机的进口连接；
所述分子筛吸附浓缩转轮包括分子筛转轮、处理风机、再生加热器、空气冷却器和再生风机，所述分子筛转轮包括处理区、冷却区和再生区，所述排气换热器的冷气出口同时与处理区的进口和冷却区的进口连接，所述处理区的出口与处理风机的进口连接，所述冷却区的出口与再生加热器的进口连接，所述再生加热器的出口与再生区的进口连接，所述再生区的出口与空气冷却器的进口连接，所述空气冷却器的出口与再生风机的进口连接。
作为优选，所述空气冷却器包括箱体，所述箱体的一侧设置有进气孔，所述箱体的另一侧设置有出气孔，所述箱体上还设置有竖向的冷却管，所述冷却管固定且密封穿过箱体的顶部和底部，所述箱体内竖向设置有两个刮杆，两个刮杆以冷却管的轴线为中心周向均匀分布，所述刮杆与冷却管的外壁抵靠，所述箱体内设置有转动组件，所述转动组件驱动两个刮杆绕着冷却管的轴线转动，所述箱体的底部还设置有排油组件。
作为优选，所述排油组件包括固定管、转动杆和两个排油管，所述固定管水平设置在箱体的下方，两个排油管分别竖向固定设置在固定管的顶部和底部，两个排油管通过固定管连通，位于固定管上方的排油管固定设置在箱体的底部并与箱体连通，所述转动杆与固定管同轴设置，所述转动杆穿过固定管，所述转动管与固定管的内壁滑动且密封连接，两个排油管均位于转动杆的两端之间，所述转动杆上设置有两个盲孔，所述盲孔与排油管一一对应，所述排油管与盲孔连通，所述转动杆的一端通过驱动电机驱动，所述驱动电机的壳体与箱体固定连接。
作为优选，所述盲孔的孔径小于排油管的内径。
作为优选，所述固定管和两个排油管为一体成型结构。
作为优选，所述转动组件包括驱动锥齿轮，所述驱动锥齿轮安装在转动杆上，所述箱体的底部竖向活动且密封穿设有传动轴，所述传动轴的底端安装有从动锥齿轮，所述传动轴的顶端安装有驱动齿轮，所述驱动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，所述传动轴通过第一轴承与箱体连接，所述箱体内设置有转动管，所述转动管通过第二轴承与箱体连接，所述转动管的外壁安装有从动齿轮，所述驱动齿轮与从动齿轮啮合，所述转动管与冷却管同轴设置，所述转动管与刮杆连接。
作为优选，所述刮杆穿过转动管，所述刮杆的远离冷却管的一侧设置有弹簧，所述刮杆通过弹簧与转动管的内壁连接。
作为优选，所述弹簧处于压缩状态。
作为优选，所述炉体内设置有轧制油浓度测量仪，所述炉体的外壁设置有PLC，所述炉体上废气排放风机和轧制油浓度测量仪均与PLC连接。
作为优选，所述炉体上设置有退火余热换热器。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明一种退火炉余热利用与空气净化系统，实现了回收排气中的热量并用于加热进入炉体内的新鲜空气，节约了能源，同时，还回收排气中的轧制油，进一步节约了能源，降低了生产成品。
附图说明
图1为退火炉工作温度曲线图；
图2为排气换热器的工作原理图；
图3为传统退火炉第一结构原理图；
图4为传统退火炉第二结构原理图；
图5为本发明一种退火炉余热利用与空气净化系统的结构原理图；
图6为空气冷却器的结构示意图；
图7为排油组件的结构示意图；
图8为转动组件的结构示意图；
其中：排气换热器100，蒸发段101，隔热端102，冷凝段103，工质104，吸液芯105，分子筛吸附浓缩转轮200，分子筛转轮201，处理区201.1，冷却区201.2，再生区201.3，处理风机202，再生加热器203，空气冷却器204，箱体204.1，进气孔204.2，出气孔204.3，冷却管204.4，刮杆204.5，转动组件204.6，驱动锥齿轮204.61，传动轴204.62，从动锥齿轮204.63，驱动齿轮204.64，第一轴承204.65，转动管204.66，第二轴承204.67，从动齿轮204.68，弹簧204.69，排油组件204.7，固定管204.71，转动杆204.72，排油管204.73，盲孔204.74，驱动电机204.75，冷却水204.8，再生风机205，炉体300，废气排放风机301，进气风机302，内循环风机303，电加热器304，箔材305，轧制油浓度测量仪306，PLC307，退火余热换热器308，冷却换热器309，冷却风机310。
具体实施方式
如图2-8所示，本实施例中的一种退火炉余热利用与空气净化系统，包括排气换热器100和分子筛吸附浓缩转轮200，所述排气换热器100的热气进口与炉体300上废气排放风机301的出口连接，所述排气换热器100的冷气出口与分子筛吸附浓缩转轮200连接，所述排气换热器100的热气出口与炉体300上进气风机302的进口连接；
退火炉工作期间，内循环风机303启动，电加热器304启动，按照约定的温度升温程序加热箔材305，同时按照约定的炉内轧制油空气浓度启动进气风机302与废气排放风机301，新鲜空气从进气风机302出气口进入炉体300，炉体300内含轧制油的热气从废气排放风机301出口排出并作用到排气换热器100管壳的蒸发段101，而进入炉体300的新鲜空气从排气换热器100的冷气进口作用到排气换热器100管壳的冷凝段103，工质104吸收蒸发段101上外部热源热量，产生汽化潜热，工质104由液体变为蒸汽，产生的蒸汽在管内一定压差的作用下，从隔热端102流到冷凝段103，蒸汽遇冷壁面及冷凝段103外部冷源，凝结成液体，同时放出汽化潜热，并通过管壁传给外部冷源，实现加热排气换热器100热气出口处的空气，冷凝液在吸液芯105作用下回流到蒸发段101再次蒸发，如此往复，实现对外部冷热两种介质的热量传递与交换，而排气换热器100热气出口的空气再通过进气风机302进入炉体300内部；
在箔材305需要退火冷却的时候，冷却换热器309通水，冷却风机310启动。
排气换热器100的传热温差可以在10℃之内，当退火炉排气温度200℃时，可以将补充到炉内的新鲜空气加热到190℃左右。以一个10吨的退火炉为例，排气时流量1700m3/h，排气温度200℃时，可以节约的电加热功率为85KW。
所述分子筛吸附浓缩转轮200包括分子筛转轮201、处理风机202、再生加热器203、空气冷却器204和再生风机205，所述分子筛转轮201包括处理区201.1、冷却区201.2和再生区201.3，所述排气换热器100的冷气出口同时与处理区201.1的进口和冷却区201.2的进口连接，所述处理区201.1的出口与处理风机202的进口连接，所述冷却区201.2的出口与再生加热器203的进口连接，所述再生加热器203的出口与再生区201.3的进口连接，所述再生区201.3的出口与空气冷却器204的进口连接，所述空气冷却器204的出口与再生风机205的进口连接。
正常工作时分子筛转轮201转速1～3转/小时，从排气换热器100的冷气出口排出的空气分成两个部分，一部分气体(约60％以上)经过处理区201.1后变成洁净空气由处理风机202直接排出，另一部分气体(约低于40％)依次经过冷却区201.2、再生加热器203、再生区201.3、空气冷却器204后从再生风机205排出，其中，再生加热器203用导热油或者电力加热轧制油分子筛转轮201的再生空气，再生区201.3用于吸附于该区域的有机溶剂脱附出来，空气冷却器204用于冷却从转轮再生区201.3排出的含高浓度轧制油的废气使轧制油冷凝，再生风机205使再生空气流过转轮再生区201.3与再生空气冷却器204；
空气中轧制油通过分子筛吸附浓缩转轮200，浓度达到一定值后，通过冷凝可以得到液态的轧制油，由此可以从含轧制油的空气中回收轧制油，节约了轧制油。
作为优选，所述空气冷却器204包括箱体204.1，所述箱体204.1的一侧设置有进气孔204.2，所述箱体204.1的另一侧设置有出气孔204.3，所述箱体204.1上还设置有竖向的冷却管204.4，所述冷却管204.4固定且密封穿过箱体204.1的顶部和底部，所述箱体204.1内竖向设置有两个刮杆204.5，两个刮杆204.5以冷却管204.4的轴线为中心周向均匀分布，所述刮杆204.5与冷却管204.4的外壁抵靠，所述箱体204.1内设置有转动组件204.6，所述转动组件204.6驱动两个刮杆204.5绕着冷却管204.4的轴线转动，所述箱体204.1的底部还设置有排油组件204.7。
空气从进气孔204.2进入箱体204.1内后再从出气孔204.3排出，且冷却管204.4中通入冷却水204.8，箱体204.1内含高浓度轧制油的废气与冷却管204.4接触，废气中的热量通过冷却管204.4传递至冷却水204.8中，则使轧制油冷凝在冷却管204.4的外部，且通过转动组件204.6使刮杆204.5在冷却管204.4的外壁转动，使刮杆204.5刮下冷却管204.4外壁的轧制油，便于废气与冷却管204.4接触，提升冷凝效果，同时，通过排油组件204.7使冷凝后的轧制油排出。
作为优选，所述排油组件204.7包括固定管204.71、转动杆204.72和两个排油管204.73，所述固定管204.71水平设置在箱体204.1的下方，两个排油管204.73分别竖向固定设置在固定管204.71的顶部和底部，两个排油管204.73通过固定管204.71连通，位于固定管204.71上方的排油管204.73固定设置在箱体204.1的底部并与箱体204.1连通，所述转动杆204.72与固定管204.71同轴设置，所述转动杆204.72穿过固定管204.71，所述转动管204.66与固定管204.71的内壁滑动且密封连接，两个排油管204.73均位于转动杆204.72的两端之间，所述转动杆204.72上设置有两个盲孔204.74，所述盲孔204.74与排油管204.73一一对应，所述排油管204.73与盲孔204.74连通，所述转动杆204.72的一端通过驱动电机204.75驱动，所述驱动电机204.75的壳体与箱体204.1固定连接。
轧制油冷却期间，驱动电机204.75驱动转动杆204.72转动，转动杆204.72的转动带动盲孔204.74同步转动，而箱体204.1内的轧制油流至固定管204.71顶部的排油管204.73后再流至其中一个盲孔204.74内，随着转动杆204.72的转动，使盲孔204.74转动至与固定管204.71下方的排油管204.73连通，使盲孔204.74内的轧制油排出，且通过计算，盲孔204.74最多只能与一个排油管204.73连通，如此循环，则实现间歇性排油，无需空气冷却器204停止工作后再进行排油，提高了工作效率。
作为优选，所述盲孔204.74的孔径小于排油管204.73的内径。
作为优选，所述固定管204.71和两个排油管204.73为一体成型结构。
作为优选，所述转动组件204.6包括驱动锥齿轮204.61，所述驱动锥齿轮204.61安装在转动杆204.72上，所述箱体204.1的底部竖向活动且密封穿设有传动轴204.62，所述传动轴204.62的底端安装有从动锥齿轮204.63，所述传动轴204.62的顶端安装有驱动齿轮204.64，所述驱动锥齿轮204.61与从动锥齿轮204.63啮合，所述传动轴204.62通过第一轴承204.65与箱体204.1连接，所述箱体204.1内设置有转动管204.66，所述转动管204.66通过第二轴承204.67与箱体204.1连接，所述转动管204.66的外壁安装有从动齿轮204.68，所述驱动齿轮204.64与从动齿轮204.68啮合，所述转动管204.66与冷却管204.4同轴设置，所述转动管204.66与刮杆204.5连接。
转动杆204.72的转动带动驱动锥齿轮204.61转动，驱动锥齿轮204.61的转动通过从动锥齿轮204.63带动传动轴204.62在第一轴承204.65上转动，传动轴204.62的转动带动驱动齿轮204.64转动，驱动齿轮204.64的转动通过从动齿轮204.68带动转动管204.66在第二轴承204.67上转动，转动管204.66的转动带动刮杆204.5同步转动。
作为优选，所述刮杆204.5穿过转动管204.66，所述刮杆204.5的远离冷却管204.4的一侧设置有弹簧204.69，所述刮杆204.5通过弹簧204.69与转动管204.66的内壁连接。
作为优选，所述弹簧204.69处于压缩状态。
转动管204.66的转动通过弹簧204.69带动刮杆204.5转动，而刮杆204.5与冷却管204.4之间因磨损产生间隙时，通过弹簧204.69的弹性作用使刮杆204.5向着靠近冷却管204.4方向移动，则使刮杆204.5始终与冷却管204.4抵靠，提高刮杆204.5刮下轧制油的可靠性。
作为优选，所述炉体300内设置有轧制油浓度测量仪306，所述炉体300的外壁设置有PLC307，所述炉体300上废气排放风机301和轧制油浓度测量仪306均与PLC307连接。
箔材305表面轧制油的挥发速度与铝箔温度有关，同时与炉体300内轧制油浓度有关，在箔材305温度低的时候，箔材305上的轧制油挥发速度慢，在箔材305退火过程中箔材305的温度是变化的退火炉内温度通常在200-300℃之间，所以箔材305退火过程中，炉体300内轧制油浓度是变化的；在箔材305温度达到轧制油挥发温度之后，炉体300内轧制油浓度是影响轧制油挥发的决定因素，随时间推移，轧制油挥发速度会逐步下降；
箔材305退火过程，轧制油挥发速度是变化的，由此，排风风量也必须变化的，通过轧制油浓度测量仪306检测炉体300内轧制油浓度，并将检测值传递至PLC307，PLC307根据检测值控制废气排放风机301排风量。
作为优选，所述炉体300上设置有退火余热换热器308。
退火余热换热器308的作用是在退火完毕开始降温时候，回收箔材305含的热量，并且用于箔材305的升温加热。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种退火炉余热利用与空气净化系统，其特征在于：包括排气换热器（100）和分子筛吸附浓缩转轮（200），所述排气换热器（100）的热气进口与炉体（300）上废气排放风机（301）的出口连接，所述排气换热器（100）的冷气出口与分子筛吸附浓缩转轮（200）连接，所述排气换热器（100）的热气出口与炉体（300）上进气风机（302）的进口连接；
所述分子筛吸附浓缩转轮（200）包括分子筛转轮（201）、处理风机（202）、再生加热器（203）、空气冷却器（204）和再生风机（205），所述分子筛转轮（201）包括处理区（201.1）、冷却区（201.2）和再生区（201.3），所述排气换热器（100）的冷气出口同时与处理区（201.1）的进口和冷却区（201.2）的进口连接，所述处理区（201.1）的出口与处理风机（202）的进口连接，所述冷却区（201.2）的出口与再生加热器（203）的进口连接，所述再生加热器（203）的出口与再生区（201.3）的进口连接，所述再生区（201.3）的出口与空气冷却器（204）的进口连接，所述空气冷却器（204）的出口与再生风机（205）的进口连接；
所述空气冷却器（204）包括箱体（204.1），所述箱体（204.1）的一侧设置有进气孔（204.2），所述箱体（204.1）的另一侧设置有出气孔（204.3），所述箱体（204.1）上还设置有竖向的冷却管（204.4），所述冷却管（204.4）固定且密封穿过箱体（204.1）的顶部和底部，所述箱体（204.1）内竖向设置有两个刮杆（204.5），两个刮杆（204.5）以冷却管（204.4）的轴线为中心周向均匀分布，所述刮杆（204.5）与冷却管（204.4）的外壁抵靠，所述箱体（204.1）内设置有转动组件（204.6），所述转动组件（204.6）驱动两个刮杆（204.5）绕着冷却管（204.4）的轴线转动，所述箱体（204.1）的底部还设置有排油组件（204.7）；
所述炉体（300）上设置有退火余热换热器（308）。
2.根据权利要求1所述的一种退火炉余热利用与空气净化系统，其特征在于：所述排油组件（204.7）包括固定管（204.71）、转动杆（204.72）和两个排油管（204.73），所述固定管（204.71）水平设置在箱体（204.1）的下方，两个排油管（204.73）分别竖向固定设置在固定管（204.71）的顶部和底部，两个排油管（204.73）通过固定管（204.71）连通，位于固定管（204.71）上方的排油管（204.73）固定设置在箱体（204.1）的底部并与箱体（204.1）连通，所述转动杆（204.72）与固定管（204.71）同轴设置，所述转动杆（204.72）穿过固定管（204.71），所述箱体（204.1）内设置有转动管（204.66），所述转动管（204.66）与固定管（204.71）的内壁滑动且密封连接，两个排油管（204.73）均位于转动杆（204.72）的两端之间，所述转动杆（204.72）上设置有两个盲孔（204.74），所述盲孔（204.74）与排油管（204.73）一一对应，所述排油管（204.73）与盲孔（204.74）连通，所述转动杆（204.72）的一端通过驱动电机（204.75）驱动，所述驱动电机（204.75）的壳体与箱体（204.1）固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种退火炉余热利用与空气净化系统，其特征在于：所述盲孔（204.74）的孔径小于排油管（204.73）的内径。
4.根据权利要求2所述的一种退火炉余热利用与空气净化系统，其特征在于：所述固定管（204.71）和两个排油管（204.73）为一体成型结构。
5.根据权利要求2所述的一种退火炉余热利用与空气净化系统，其特征在于：所述转动组件（204.6）包括驱动锥齿轮（204.61），所述驱动锥齿轮（204.61）安装在转动杆（204.72）上，所述箱体（204.1）的底部竖向活动且密封穿设有传动轴（204.62），所述传动轴（204.62）的底端安装有从动锥齿轮（204.63），所述传动轴（204.62）的顶端安装有驱动齿轮（204.64），所述驱动锥齿轮（204.61）与从动锥齿轮（204.63）啮合，所述传动轴（204.62）通过第一轴承（204.65）与箱体（204.1）连接，所述转动管（204.66）通过第二轴承（204.67）与箱体（204.1）连接，所述转动管（204.66）的外壁安装有从动齿轮（204.68），所述驱动齿轮（204.64）与从动齿轮（204.68）啮合，所述转动管（204.66）与冷却管（204.4）同轴设置，所述转动管（204.66）与刮杆（204.5）连接。
6.根据权利要求5所述的一种退火炉余热利用与空气净化系统，其特征在于：所述刮杆（204.5）穿过转动管（204.66），所述刮杆（204.5）的远离冷却管（204.4）的一侧设置有弹簧（204.69），所述刮杆（204.5）通过弹簧（204.69）与转动管（204.66）的内壁连接。
7.根据权利要求6所述的一种退火炉余热利用与空气净化系统，其特征在于：所述弹簧（204.69）处于压缩状态。
8.根据权利要求1所述的一种退火炉余热利用与空气净化系统，其特征在于：所述炉体（300）内设置有轧制油浓度测量仪（306），所述炉体（300）的外壁设置有PLC（307），所述炉体（300）上废气排放风机（301）和轧制油浓度测量仪（306）均与PLC（307）连接。
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