CN204211758U - 一种高炉循环水换热装置 - Google Patents

Abstract

一种高炉循环水换热装置，包括换热管体及1～3个相互独立的循环水冷却器；所述循环水冷却器之水入口变径管、水出口变径管分别安装在换热管体左右管壁外侧，翘片管组安装在换热管体内腔，其进水口穿出右管壁与水入口变径管相通，出水口穿出左管壁与水出口变径管相通，翘片管组与换热管体管壁之间的空腔构成热交换空气通道；空气入口变径管和空气出口变径管分别安装在换热管体的两端、并与换热管体之空气通道相通；将该高炉循环水换热装置接入炼铁高炉之热风系统及循环水系统，使低温空气与高温冷却水在换热装置内进行热交换，可减少能耗和污水排放，降低设备投资和消耗，降低生产成本，稳定生产。

Description

一种高炉循环水换热装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于高炉炼铁过程之风能、热能换热装置，尤其涉及一种高炉循环水换热装置。

背景技术

目前，公知的高炉炼铁工艺，包括热风系统和水冷却系统，热风系统是由鼓风机将空气加压鼓入热风炉内加热后吹入炼铁高炉内，参与冶炼过程，或者在鼓风机前加入脱湿系统，通过降温使空气中的水分凝结，除掉空气中的部分水分后再通过鼓风机鼓入热风炉,经加热后吹入高炉参与冶炼过程，由于在进入加热炉前的空气都是较低温空气，因此在热风炉对空气进行加热的过程中要消耗大量能源才能提高到所需要的热风温度。

水冷却系统包括软水循环系统（或纯水密闭循环系统）、净水循环系统、浊水循环系统：

在软水密闭循环系统，软水在完成对需冷却的高炉工艺设备降温后，软水本身温度升高，通过换热器由净水完成对软水二次强化散热后，软水重新循环使用，净水回流至净化水池，由提升泵重新送到换热器进行散热降温，循环使用；

在净水循环系统，由净环水泵将净水通过管道输送到要需冷却的高炉工艺设备，完成换热后回流至热水池，由提升泵将净水提升至冷却塔进行散热降温，再自流回净水池，净环水泵再次将净水加压输送到需冷却的高炉工艺设备，以此循环；

在浊水循环系统，浊环水泵将水加压送至高炉前完成造渣后回到沉淀池，经过滤净化后由提升泵送到冷却塔完成降温，到浊水池，再由浊环水泵加压，往复循环。

在以上过程中，存在的问题是：

1．热风系统需要加热，而水冷却系统需要散热，但由于各系统独立运行，二次冷却水、净循环水和浊循环水在通过冷却塔完成散热降温，大量的热能白白释放到大气中，不能得到有效利用；

2．水在散热过程中以水蒸汽的方式被大量消耗；

3．需要消耗大量电力驱动提升水泵和冷却风扇；

4．由于水不断消耗，同时通过冷却塔散热时与空气密切接触，容易造成水质恶化，需定期添加药剂，定期排放污水，不仅增加了生产成本，而且导致环境污染。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述问题，提供一种高炉循环水换热装置，用其对循环水余热综合利用，以克服已有技术所存在的上述不足。

本实用新型采取的技术方案是：一种高炉循环水换热装置，包括换热器壳体和翘片管组，

所述换热器壳体内腔安装1～3组翘片管组，翘片管组与换热器壳体之间的空腔构成热交换的空气通道，所述换热器壳体两端分别连接与空气通道相通的空气入口变径管和空气出口变径管；

所述换热器壳体左右侧分别连接与对应的翘片管组相通的水入口变径管和水出口变径管，即：每一组翘片管组的进口端穿出换热器壳体侧壁与一个水入口变径管相通，翘片管组的出口端穿出换热器壳体另一侧壁与一个水出口变径管相通；

所述水入口变径管和水出口变径管为喇叭状变径管，水入口变径管喇叭口与换热器壳体侧管壁连接，变径管的小口为水入口，水出口变径管喇叭口与换热器壳体相对侧管壁连接，变径管的小口为水出口；

所述空气入口变径管和空气出口变径管为喇叭状变径管、空气入口变径管喇叭口与换热器壳体一端面连接，变径管的小口为空气入口；空气出口变径管喇叭口与换热器壳体另一端面连接，变径管的小口为空气出口。

其进一步的技术方案是：所述水入口变径管、水出口变径管以及空气入口变径管和空气出口变径管之喇叭状变径管、其横截面形状或为圆形或为方形。

由于采用上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型之高炉循环水换热装置具有如下有益效果：

1．本实用新型之高炉循环水换热装置利用水冷却系统之二次冷却水、净循环水和浊循环水余热对在进入加热炉前的较低温空气进行预加热，可大大减少了热风炉加热的能耗：

以2500m3高炉为例，热风炉鼓风量为5300m3/min，经预加热后风温提高5℃，年作业330天计，可节约标准煤918吨/年；利用鼓风机的大流量相对低温空气对回水进行降温，完全不消耗电能，2500m3的高炉总计可节约功耗达2000kw，年节电超过1300万kwh，一个年产1000万吨的钢铁企业，年节电达6500万kwh，折21775吨标准煤；

2．采用本实用新型之高炉循环水换热装置对循环水余热综合利用，可取消原工艺流程中的蒸发空冷器（或板式换热器），以及净环水、浊环水提升泵和冷却塔，简化水循环系统的工艺流程；由于取消了冷却塔，避免在散热过程中向空气散发水蒸汽，一方面可最大限度降低水资源消耗，2500m3的高炉每年可节水超过30万吨，另一方面最大限度避免水与空气接触，减轻了水质恶化，减少污水排放，减轻了环境污染，同时也可减少因添加水净化和稳定药剂的成本；

3．本实用新型之一种高炉循环水换热装置相当于一个缓冲储气室，可减轻热风炉换风时由于风量波动对高炉的影响，有利于稳定生产；

4．由于取消原工艺流程中的蒸发空冷器，以及净环水、浊环水提升泵和冷却塔，不仅可降低设备投资和建设投资和设备消耗，降低生产成本，同时可减少土地占用。

下面结合附图及实施例对本实用新型之工业循环水集散控制节能节水装置的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1～图6为本实用新型之高炉循环水换热装置结构示意图：

图1主视图，图2为图1之左视图，图3为图1之A-A剖视图，图4为图1之C-C剖视图，图5为图2之B-B剖视图，图6为立体效果图，图7为翘片管组结构示意图；

图8～图10：为实施例二之高炉循环水换热装置结构示意图：

图8主视图，图9为图8之左视图，图10为图8之俯视图；

图11用一种高炉循环水换热装置对循环水余热综合利用管路连接示意图；

图中：

1—鼓风机，11—冷风总管， 2—高炉循环水换热装置，21—空气入口变径管，22—换热器壳体，23—空气通道，24—空气出口变径管，25—翘片管组， K11、K21、K31—水入口变径管，K12、K22、K32—水出口变径管，3—热风炉，4—高炉，41、42—需冷却的高炉工艺设备，5—造渣系统，6—软水水泵，7—净环水泵，8—净水水池，9—浊环水泵，10—浊水水池。

具体实施方式

实施例一

一种高炉循环水换热装置，包括换热器壳体22和翘片管组25，所述换热器壳体内腔安装3组翘片管组，翘片管组25与换热器壳体22之间的空腔构成热交换的空气通道23，所述换热器壳体两端分别连接与空气通道相通的空气入口变径管21和空气出口变径管25；所述换热器壳体左右侧分别连接与对应的翘片管组相通的水入口变径管和水出口变径管，即：

第一组翘片管组的进口端穿出换热器壳体侧壁与水入口变径管K11相通，翘片管组的出口端穿出换热器壳体另一侧壁与水出口变径管K12相通；

第二组翘片管组的进口端穿出换热器壳体侧壁与水入口变径管K21相通，翘片管组的出口端穿出换热器壳体另一侧壁与水出口变径管K22相通；

第三组翘片管组的进口端穿出换热器壳体侧壁与水入口变径管K31相通，翘片管组的出口端穿出换热器壳体另一侧壁与水出口变径管K32相通；

上述水入口变径管和水出口变径管为喇叭状变径管，水入口变径管喇叭口与换热器壳体侧管壁连接，变径管的小口为水入口，水出口变径管喇叭口与换热器壳体相对侧管壁连接，变径管的小口为水出口；

所述空气入口变径管21和空气出口变径管24为喇叭状变径管、空气入口变径管喇叭口与换热器壳体一端面连接，变径管的小口为空气入口；空气出口变径管喇叭口与换热器壳体另一端面连接，变径管的小口为空气出口。

所述水入口变径管、水出口变径管以及空气入口变径管和空气出口变径管之喇叭状变径管、其横截面形状为方形。

实施例二

一种高炉循环水换热装置，包括换热器壳体22和翘片管组25，其基本结构与实施例一相同，所不同的是，所述喇叭状变径管的横截面形状为圆形。

实施例三

用上述一种高炉循环水换热装置对循环水余热综合利用的方法，将上述的高炉循环水换热装置，接入炼铁高炉之热风系统及循环水系统之净水循环系统、软水循环系统和浊水循环系统（如附图11），使未加热前的大流量低温空气与从需冷却的高炉工艺设备点回流的高温冷却水，在换热装置内进行热交换，使低温空气得到升温，使高温冷却水得到降温，从而达到余热综合利用的目的，具体步骤如下：

步骤1：将高炉循环水换热装置接入高炉之热风系统：

即高炉循环水换热装置之空气入口变径管21与冷风总管11连通，高炉循环水换热装置之空气出口变径管24与热风炉3连通，热风炉出气管道与高炉4送风口连通；

步骤2：将高炉循环水换热装置接入高炉之循环水系统：

同时将高炉循环水换热装置三组翘片管组分别与软水循环系统、净水循环系统和浊水循环系统连通，即：

（1）高炉循环水换热装置与净水循环系统连通方法：高炉循环水换热装置第一组翘片管组的水出口变径管K12与净水水池8的进水口连通，净水水池8的出水口与净环水泵7的进水端连通，净环水泵7出水端连通需冷却的高炉工艺设备41的冷却水管，通过回水管道与翘片管组的水入口变径管K11连通；

（2）高炉循环水换热装置与软水循环系统连通方法：高炉循环水换热装置第二组翘片管组的与软水水泵6的进水端连通，软水水泵6出水端连通需冷却的高炉工艺设备41的冷却水管，通过回水管道与翘片管组的的水入口变径管K21连通；

（3）高炉循环水换热装置与浊水循环系统连通方法：高炉循环水换热装置第三组翘片管组的水出口变径管K32与造渣系统5之进水管道连通，渣水分离后通过回水管与浊水水池10连通，浊水水池10出水口与浊环水泵9的进水端连通，浊环水泵9出水一端与翘片管组的水入口变径管K31连通；

步骤3：启动鼓风机1将空气通过冷风总管11经空气入口变径管21减速，进入高炉循环水换热装置之空气通道23换热后，再经空气出口变径管24加速，将空气送到热风炉3，再送到炼铁高炉4；

步骤4：

（1）启动净水循环系统之净环水泵7将净水加压送到需冷却的高炉工艺设备41的冷却水管完成换热后，通过水入口变径管K11减速进入第一组翘片管组，与较低温的压缩空气进行热交换降温后，通过第一组翘片管组之水出口变径管K12加速后流回净水水池8后，再经净环水泵7重新加压循环；

（2）启动软水循环系统之软水水泵6将软水加压送到需冷却的高炉工艺设备42的冷却水管完成换热后，通过之水入口变径管K21减速进入第二组翘片管组，与较低温的压缩空气进行热交换降温后，通过第二组翘片管组之水出口变径管K22加速后流回软水水泵6，重新加压循环；

（3）启动浊水循环系统之浊环水泵9，浊水在炉前完成造渣后，经造渣系统进行渣水分离净化后流入浊水水池10，由浊环水泵9加压，通过水入口变径管K31进入第三组翘片管组，与较低温的压缩空气进行热交换降温后，通过第三组翘片管组之水出口变径管K32加速后流回造渣系统5，经渣水分离净化后流入浊水水池10，重新循环。

工作原理

1．空气流程：如图1所示，低温空气先经鼓风机1加压经冷风总管11空气入口变径管21进入高炉循环水换热装置2,之空气通道23，与位于空气通道之中的高炉循环水换热装置的翘片管组进行热交换，使压缩空气得到升温，升温后的压缩空气经空气出口变径管24加速，流向热风炉3，加热后进入高炉4参与冶炼；

2．水流程：

（1）净水流程：净水由净环水泵7加压后，送到高炉4各工艺设备点41，完成换热后温度升高，通过回水管道流向水入口变径管K11再进入高炉循环水换热装置第一组翘片管组（经水入口变径管K11进入翘片管组），与空气通道内的低温空气完成热交换，降温后的净水通过翘片管组的水出口变径管K12加速流回净水水池8，再由净环水泵7加压循环；

（2）软水流程：软水水泵6将软水加压后，送到炼铁高炉4需冷却的各工艺设备42，完成热交换后水温升高，通过管道回流至高炉循环水换热装置第二组翘片管组（经水入口变径管K21进入翘片管组），与空气通道内的低温空气完成热交换，降温后的软水通过翘片管组的水出口变径管K22加速流出，回到软水水泵106加压循环；

（3）浊水流程：浊环水泵9将水加压，经水入口变径管K31减速，进入高炉循环水换热装置第三组翘片管组，与空气通道内的低温空气完成热交换，将高温水降温，再通过翘片管组之水出口变径管K32加速，到造渣系统5完成造渣并经渣水分离后，回到浊水水池9，由浊环水泵10重新加压循环。

Claims (2)

1.一种高炉循环水换热装置，包括换热器壳体（22）和翘片管组（25），其特征在于：

所述换热器壳体内腔安装1～3组翘片管组，翘片管组与换热器壳体之间的空腔构成热交换的空气通道(23)，所述换热器壳体两端分别连接与空气通道相通的空气入口变径管(21)和空气出口变径管(24)；

所述换热器壳体左右侧分别连接与对应的翘片管组相通的水入口变径管和水出口变径管，即：每一组翘片管组的进口端穿出换热器壳体侧壁与一个水入口变径管相通，翘片管组的出口端穿出换热器壳体另一侧壁与一个水出口变径管相通；

所述水入口变径管和水出口变径管为喇叭状变径管，水入口变径管喇叭口与换热器壳体侧管壁连接，变径管的小口为水入口，水出口变径管喇叭口与换热器壳体相对侧管壁连接，变径管的小口为水出口；

所述空气入口变径管和空气出口变径管为喇叭状变径管、空气入口变径管喇叭口与换热器壳体一端面连接，变径管的小口为空气入口；空气出口变径管喇叭口与换热器壳体另一端面连接，变径管的小口为空气出口。

2.根据权利要求1所述的一种高炉循环水换热装置，其特征在于：

所述水入口变径管、水出口变径管以及空气入口变径管和空气出口变径管之喇叭状变径管、其横截面形状或为圆形或为方形。