CN115143790A - 一种高炉热风炉废气解冻物料方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高炉热风炉废气解冻物料方法及系统，属于物料解冻领域。该系统包括废气插板阀、混风插板阀、混风器、风管、引风机、喷嘴、除雾器、消声器、排气筒；低温水管、高温水管、气水换热器、水管阀门。来流高温废气经过废气插板阀进入气水混合器，与供暖水进行间接换热降温，随后进入混风器并根据目标温度需要与环境空气定量参混实现温度控制，再经过引风机送入解冻库内，通过可调喷嘴与物料进行直接传热传质，进一步释放显热和潜热，最后经排气筒排入大气。本发明可充分利用废气降温过程中释放的显热和潜热作为加热解冻库物料的热源，加入采暖水系统调节解冻用气温区和负荷，实现了高温能源梯级利用、节能降耗、低碳排放的目标。

Description

一种高炉热风炉废气解冻物料方法及系统
技术领域
本发明属于物料解冻领域，涉及一种高炉热风炉废气解冻物料方法及系统。
背景技术
在钢铁、电力等行业，北方冬季原料场接收的外部来料因为气温严寒而冻结，存在无法顺利卸料的情况，需要使用热源对解冻库的带料火车先做整体解冻。
现有的解冻方式主要有三类：电器红外辐射加热；蒸汽加热；燃料燃烧生成热风加热。目前电器红外辐射加热系统存在系统庞大，单位解冻量耗电量大，加热不均伤机车等情况；蒸汽加热系统存在加热时间长，消耗厂区蒸汽量大，高品位能源利用低效等情况；燃料燃烧生成热风加热系统采用煤气燃烧产生高温烟气供应解冻，存在增加火灾消防风险，烟气高温利用差、气体温度过高伤害机车等情况。
以上三类方案都还同时带来厂区单位产品能耗高，碳排放量高的情况，与当前全面提倡低碳产品的目标背离。高炉热风炉废气具有一定温度品位，高于解冻库系统用热温度区间，可以加以高效利用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高炉热风炉废气解冻物料方法及系统，利用高炉热风炉外排的废气作为高温热源，充分利用废气降温过程中释放的显热和潜热作为加热解冻库物料的热量，耦合解冻库用气温度、热负荷以及采暖水系统温控调节，确保低解冻负荷时废气不外排、热量不浪费，不需要外部额外提供介质作为能源消耗输入，实现废气高温能源梯级利用、节能降耗、水资源回收最大化、低碳排放的目标，为钢铁企业降低投资和运行成本。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高炉热风炉废气解冻物料方法，利用高炉产生的废气余热先通过间接换热的形式加热采暖水后送入解冻库通过直接换热的形式参与物料解冻。
可选的，所述解冻库为火车解冻库，沿火车内侧壁平行于火车轨道铺设风管，风管沿线设置喷口方向与流量均可调的喷嘴，所述喷嘴与所述火车底部间隔布置。
可选的，在加热车厢和物料的同时，避开高温覆盖车厢底部区域，保护机车车体。
可选的，捕捉解冻库气雾中的水，提高水资源回收利用率。
可选的，加热采暖水后的废气中混入环境空气以控制温度。
可选的，设定加热采暖水后的废气目标温度，若气水换热器烟气出口温度高于目标温度，混入环境空气以控制烟气温度至目标温度，目标温度为温度区间或温度点值。
一种高炉热风炉废气解冻物料系统，应用上述的高炉热风炉废气解冻物料方法，提供如下装置：
沿气体流动方向依次设置由风管连通的气水换热器，喷嘴；所述气水换热器连接至供暖水管，所述供暖水管包括流入所述气水换热器的低温水管及流出所述气水换热器的高温水管；
所述喷嘴设置在解冻库内，所述风管沿解冻库两侧与所述解冻库底部铺设且与所述解冻库底部间隔布置，所述喷嘴设有若干个，布置在所述风管上。
可选的，所述气水换热器内气体与液体反向流动。
可选的，沿气体流动方向，所述气水换热器之前设有废气插板阀。
可选的，沿气体流动方向，所述气水换热器之后设有混风器。
可选的，所述混风器上设有混风插板阀。
可选的，所述气水换热器与所述喷嘴之间设有引风机。
可选的，所述解冻库顶部设有除雾器。
可选的，沿气体流动方向，所述喷嘴之后设有消声器。
可选的，沿气体流动方向，所述消声器之后设有排气筒。
可选的，所述高温水管和/或低温水管上设有水管阀门。
回收的冷凝水通过解冻库内地沟排水系统(排污泵+阀门+管道)送往全厂水处理设置做净化处理，加入厂区水系统循环利用。
本发明的有益效果在于：
本发明利用高炉热风炉废气作为热源，无需额外提供热源发生介质，取消单独的热源发生系统，节省了投资和占地，节约了水、电、化石燃料。充分利用废气中气体的显热、水分的显热和潜热为解冻库提供热量，充分利用废气不同温度区间为采暖系统补充热量，两个用热系统热负荷耦合运行，调节灵活；在解冻的同时可以回收相当程度的凝结水作为全厂水系统的补充。这种不再使用热源生发系统的流程，简化了系统，节省了投资，实现了能源梯级利用、节能降耗、水资源回收最大化、低碳排放、高效节能的目标。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为本发明的解冻库剖面图；
图3为系统换热流程图。
附图标记：风管1、废气插板阀2、高温水管3、气水换热器4、低温水管5、混风器6、引风机7、喷嘴8、解冻库9、货运火车厢10、除雾器11、消声器12、排气筒13、水管阀门14、混风插板阀15。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，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的具体含义。
请参阅图1～图3，本发明公开了一种高炉热风炉废气解冻物料方法及系统，该系统包括废气插板阀2、混风插板阀15、混风器6、风管1、引风机7、风管1、喷嘴8、除雾器11、消声器12、排气筒13；低温水管5、高温水管3、气水换热器4、水管阀门14。来流高温废气经过废气插板阀2进入气水混合器4，与供暖水进行间接换热降温，随后进入混风器6并根据目标温度需要与环境空气定量参混实现温度控制，再经过引风机7送入解冻库9内，通过可调喷嘴8与物料进行直接传热传质，进一步释放显热和潜热，最后经排气筒13排入大气。
本发明公开的废气解冻物料方法，其工艺流程包括如下步骤：
S1热风炉废气通过废气插板阀2沿着风管1进入到气水换热器4，与采暖水进行间接换热。
S2降温后的废气沿风管1前往引风机7升压后送入解冻库9。引风机7前的混风器6按需混入定量环境空气控制温度。
具体地，高温的“来流废气”进入烟气管道，流过气水换热器4，降温到烟气目标温度100～105℃(根据实时采暖热负荷确定)。
若监测发现气水换热器4烟气出口温度＞105℃，混风器6的混风插板阀15开启，环境空气进入管道，确保引风机7入口烟气温度在100～105℃；否则不开启混风插板阀15。
S3废气在解冻库9内与物料进行直接传热传质热交换。
S4低温废气经消声器12进入排气筒13排放。
本发明中，高炉热风炉外排的高温废气进入烟囱前沿风管1经过废气插板阀2进入气水换热器4放热，与供暖系统中的采暖水进行间接换热，使气体温度降低到目标值。为提高换热效率，气水换热器4中的气体流动方向与液体流动方向相反。温度控制系统结合解冻库9需求温度控制插板阀5混入环境空气，调温后的风在风管1内经过引风机7送往解冻库9；风管道1在解冻库9内平行铁轨、靠两侧墙、沿地面敷设，风从喷嘴8喷出后冲刷货运火车厢10两侧并在顶部与物料直接接触混合利用直接解冻的方式给物料解冻。
降温后的气流经过解冻库9顶部的除雾器11，最大程度脱除气雾中的水后通过排气筒12排向大气。除雾器11可回收冷凝水并补充到全厂水系统，回收的冷凝水通过解冻库内地沟排水系统(排污泵+阀门+管道)送往全厂水处理设置做净化处理，加入厂区水系统循环利用。气水换热器4内的供水由厂内采暖系统的低温回水经水管阀门14进入低温水管5，水在气水换热器4内被加热并从高温水管3送入到厂区采暖供水管网，供回水管路动力来自供暖系统的水泵。
本实施例中，所述气水换热器4，采用模块化设置，根据热负荷叠加选择安装使用，节约投资，可以并联、串连地设置若干个，其设置个数不受本实施例附图限制；本实施例中，所述气水换热器4的外形同风管道状，便于同风管道1一起安装连接。配带的水管阀门14可以实现单元模块水量调节功能并实现事故换热模块切断，进而进行离线检修。
本实施例中，所述混风器6设置于管道一周，环形状，节省占地；内部设置混合导流模块，高效混合调温。所述引风机7、消声器12、排气筒13可置于解冻库顶部，减少系统占地。风管1，解冻库9、气水换热器4均设置管道风温、库温、水温监测，结合风管道、水管道流量联锁控制气水换热器4、喷嘴8、阀门1、阀门14等设备，灵活调节热负荷，保护解冻库内机车和结构长年安全平稳运行。
本实施例中，所述喷嘴8安装在解冻库9内沿长度方向设置的风管1上，喷口方向及流量可调节，每两个喷嘴之间间隔2～3m，每个货运火车厢10两侧的喷嘴定为一组，根据库内可解冻的货运火车厢10的数量设置相应的喷嘴组数。
本实施例中，所述除雾器11高效捕集冷凝水，资源回收利用最大化。系统风管1、解冻库9及暴露于环境空气中的设备均采取保温措施，措施为温材料加外保护层的形式。
本发明采用高炉热风炉外排的废气作为高温热源，灵活充分的利用废气降温过程中释放的显热和潜热作为加热解冻库物料的热量，确保低解冻负荷时废气不外排、热量不浪费，为钢铁企业降低投资和运行成本。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (16)

1.一种高炉热风炉废气解冻物料方法，其特征在于：利用高炉产生的废气余热先通过间接换热的形式加热采暖水后送入解冻库通过直接换热的形式参与物料解冻。
2.根据权利要求1所述的高炉热风炉废气解冻物料方法，其特征在于：所述解冻库为火车解冻库，沿火车内侧壁平行于火车轨道铺设风管，风管沿线设置喷口方向与流量均可调的喷嘴，所述喷嘴与所述火车底部间隔布置。
3.根据权利要求2所述的高炉热风炉废气解冻物料方法，其特征在于：在加热车厢和物料的同时，避开高温覆盖车厢底部区域，保护机车车体。
4.根据权利要求1所述的高炉热风炉废气解冻物料方法，其特征在于：捕捉解冻库气雾中的水，提高水资源回收利用率。
5.根据权利要求1所述的高炉热风炉废气解冻物料方法，其特征在于：加热采暖水后的废气中混入环境空气以控制温度。
6.根据权利要求5所述的高炉热风炉废气解冻物料方法，其特征在于：设定加热采暖水后的废气目标温度，若气水换热器烟气出口温度高于目标温度，混入环境空气以控制烟气温度至目标温度，目标温度为温度区间或温度点值。
7.一种高炉热风炉废气解冻物料系统，其特征在于，应用根据权利要求1-6任一项中所述的高炉热风炉废气解冻物料方法，提供如下装置：
沿气体流动方向依次设置由风管连通的气水换热器，喷嘴；所述气水换热器连接至供暖水管，所述供暖水管包括流入所述气水换热器的低温水管及流出所述气水换热器的高温水管；
所述喷嘴设置在解冻库内，所述风管沿解冻库两侧与所述解冻库底部铺设且与所述解冻库底部间隔布置，所述喷嘴设有若干个，布置在所述风管上。
8.根据权利要求7所述的高炉热风炉废气解冻物料系统，其特征在于，所述气水换热器内气体与液体反向流动。
9.根据权利要求7所述的高炉热风炉废气解冻物料系统，其特征在于，沿气体流动方向，所述气水换热器之前设有废气插板阀。
10.根据权利要求7所述的高炉热风炉废气解冻物料系统，其特征在于，沿气体流动方向，所述气水换热器之后设有混风器。
11.根据权利要求10所述的高炉热风炉废气解冻物料系统，其特征在于，所述混风器上设有混风插板阀。
12.根据权利要求7所述的高炉热风炉废气解冻物料系统，其特征在于，所述气水换热器与所述喷嘴之间设有引风机。
13.根据权利要求7所述的高炉热风炉废气解冻物料系统，其特征在于，所述解冻库顶部设有除雾器。
14.根据权利要求7所述的高炉热风炉废气解冻物料系统，其特征在于，沿气体流动方向，所述喷嘴之后设有消声器。
15.根据权利要求14所述的高炉热风炉废气解冻物料系统，其特征在于，沿气体流动方向，所述消声器之后设有排气筒。
16.根据权利要求7所述的高炉热风炉废气解冻物料系统，其特征在于，所述高温水管和/或低温水管上设有水管阀门。
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