CN210856239U - 一种退火炉烟气净化和余热回收循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及退火炉生产领域，具体提供一种退火炉烟气净化和余热回收循环系统。退火炉的高温烟气出口接烟气净化器的高温烟气进口，烟气净化器的高温尾气出口接换热器的高温尾气进口，换热器的低温尾气出口接排空管路；换热器的低温空气进口接新风进气管路，换热器的高温空气出口通过高温空气管路连接退火炉的进气口，并且在高温空气管路上设置有高温空气阀；退火炉进气口处设置有进气旁路，进气旁路上设置有旁通阀。与现有技术相比，本实新型的余热回收循环系统可以对退火生产过程中排放的高温烟气进行净化和余热回收、加热常温新风，并根据退火炉工艺要求适时补充炉气，实现节约退火能耗、解决铝箔退火炉高温烟气热能浪费和热污染问题。

Description

一种退火炉烟气净化和余热回收循环系统

技术领域

本实用新型涉及退火炉生产领域，具体提供一种退火炉烟气净化和余热回收循环系统。

背景技术

铝箔在轧制生产过程中需使用轧制油(主要成分为轻质煤油)做润滑清洗剂，所得半成品铝箔的带油量50mg/㎡左右，大部分半成品铝箔需要经过退火工艺处理，通过高温炉气将轧制油蒸发干净(除油率＞95％)及调整力学性能才能变成铝箔成品进入下游生产环节使用。为满足铝箔退火工艺要求，铝箔退火炉生产过程根据退火工艺控制要求必须使炉气从常温逐步升温到200℃-320℃并长时间保持，在退火过程中外排的高温烟气平均温度在180℃—300℃之间。

铝箔退火过程中必须严格控制退火炉中的烟气含油的浓度在 500mg/m³以下，以防止发生产品表面“发黄、黑斑、除油不净”等问题和高浓度油气产生的安全隐患，因此在退火过程中必须定期排烟(单台铝箔退火炉排烟气量不小于1000m³/h)，同时定期向炉膛内补充新鲜空气(常温空气，简称：新风)以稀释炉膛内炉气的含油量，所补充的新风风量不小于1000m³/h。

首先，铝箔退火过程时间较长(24-300h)，排烟时间较长且排烟的温度在150℃—300℃之间，烟气量也较大，排烟带走的热量较多，耗能大，热污染严重。其次，铝箔退火各工艺时段对补充新风有着严格的工艺控制要求，补充新风过量会造成炉压不稳定、炉温下降、增加炉气加热能耗，补充新风偏少会造成烟气含油浓度偏高、铝箔表面“发黄、油斑、除油不净”，严重时会有安全生产隐患问题。再者，烟气中的VOCs含量在 400-500mg/m³，其主要成分是芳烃类挥发性有机物，因为没有进行净化处理，排放的烟气会对人体健康产生伤害，而且在一定条件下经日光照射后会产生光化学烟雾，产生的过氧乙硝酸酯和醛类等对环境和人类健康造成危害。

发明内容

本实用新型是针对上述现有技术的不足，提供一种退火炉烟气净化和余热回收循环系统。该系统可以对退火生产过程中排放的高温烟气进行深度净化处理、回收高温余热、加热常温新风，并根据铝箔退火工艺要求自动运行的、实现节约退火能耗、解决铝箔退火炉高温烟气热能浪费和热污染问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种退火炉烟气净化和余热回收循环系统，包括退火炉、换热器，其特点是还包括烟气净化器，退火炉的高温烟气出口通过排烟管路接烟气净化器的高温烟气进口，高温烟气进口前端设置有高温烟气阀，烟气净化器的高温尾气出口接换热器的高温尾气进口，且在高温尾气进口前端设置有高温尾气换热阀，换热器的低温尾气出口接排空管路；换热器的低温空气进口接新风进气管路，换热器的高温空气出口通过高温空气管路连接退火炉的进气口，并且在高温空气管路上设置有高温空气阀；退火炉进气口处设置有进气旁路，进气旁路上设置有旁通阀；换热器的高温尾气进口、高温空气出口设置有传感器；高温烟气阀、高温尾气换热阀、旁通阀、高温空气阀及传感器均与控制器信号连接。

本实用新型中，退火炉的个数可以是1个，也可以是2个或2个以上。当退火炉的个数为2个或2个以上时，作为优选，所述排烟管路由排烟支管、排烟总管构成，至少两台退火炉的高温烟气出口分别通过排烟支管接排烟总管，排烟总管接烟气净化器的高温烟气进口，排烟总管上设置有高温烟气阀，和/或排烟支管上设置有高温烟气分控阀；

所述高温空气管路由高温空气支管、高温空气总管构成，各退火炉的进气口分别通过高温空气支管接高温空气总管，高温空气总管接换热器的高温气体出口，高温空气总管上设置有高温空气阀，和/或在高温空气支管上设置有高温空气分控阀。

为了方便对换热器进行检修维护，可以在烟气净化器的高温尾气出口与排空管路之间设置有直排旁路，直排旁路上装配有高温尾气直排阀，高温尾气直排阀与控制器信号连接。

为了方便对净化器进行检修维护，可以在排烟管路与烟气净化器的高温尾气出口之间装配有高温烟气直排阀，高温烟气直排阀与控制器信号连接。

作为优选，可以在烟气净化器的高温尾气出口处设置高温尾气出口阀；排空管路上设置低温尾气阀；新风进气管路上设置新风进气阀；高温尾气出口阀、低温尾气阀和/或新风进气阀控制器信号连接。

为了更为准确的控制退火炉炉内温度，还可以在新风换热器低温尾气出口、低温空气进口处设置传感器，所述传感器与控制系统信号连接。

所述传感器优选为气体温度传感器和/或气体流量传感器，用于实时监测气体温度和/或气体流量数据。

为了克服较长管路产生的压力损失，可以在退火炉高温烟气出口、排烟管路和/或排空管路上串接有排烟风机，在新风进气管路、高温空气管路和/或退火炉进气口处串接有进气风机，排烟风机和进气风机均与控制器信号连接。

作为优选，所述换热器设置有排污口，排污口处装配有排污阀。

本实用新型所述控制器可以是退火炉原有控制器，所有阀、风机由退火炉控制器根据传感器数据及工艺要求进行控制；也可以是独立的控制器，根据传感器数据及退火炉信号进行控制。

和现有技术相比，本实用新型的退火炉烟气净化和余热回收循环系统具有以下突出的有益效果：

(一)能够对烟气中的VOCs进行净化处理，使尾气达到环保排放标准后进行排放，大幅降低烟气对环境和人类造成危害。

(二)能够对高温尾气进行热能回收用于加热常温新风，提高新风温度，具有可观的节能效果及经济价值，同时热交换降温后的尾气也减少了热污染问题；

(三)新风经换热器预加热后，温度可实现50℃—100℃升高，再补充到铝箔退火炉的循环管路内，可明显降低退火炉加热新风时的能耗，从而降低铝箔退火炉生产电耗；

(四)在换热器处设置温度及流量传感器进行数据收集，配合排烟风机、进气风机控制排烟和新风的温度控制，能够实现铝箔退火各工艺时段新风补充的精准控制，避免出现炉压不稳定、炉温下降、烟气含油浓度偏高、铝箔表面“发黄、油斑、除油不净”等问题；

附图说明

附图1是实施例一退火炉烟气净化和余热回收循环系统的结构示意图；

附图2是实施例二退火炉烟气净化和余热回收循环系统的结构示意图；

附图3是实施例三退火炉烟气净化和余热回收循环系统的结构示意图；

附图4是图3所示循环系统的立体结构示意图；

附图5是图4所示循环系统A处放大结构示意图；

附图6是实施例四退火炉烟气净化和余热回收循环系统的结构示意图；

附图7是图6所示循环系统的立体结构示意图；

附图8是图7所示循环系统B处放大结构示意图。

附图中的标记分别表示：

1、退火炉，2、换热器，2.1、高温尾气进口，2.2、低温尾气出口， 2.3、低温空气进口，2.4、高温空气出口，3、烟气净化器，3.1、高温烟气进口，3.2、高温尾气出口，4、排烟管路，4.1、排烟支管，4.2、排烟总管，5、高温烟气阀，5.1、高温烟气分控阀，6、高温尾气换热阀，7、排空管路，8、退火炉进气口，9、进气旁路，10、旁通阀，11、新风进气管路，12、高温空气管路，12.1、高温空气支管，12.2、高温空气总管， 13、高温空气阀，13.1、高温空气分控阀，14、直排旁路，15、高温尾气直排阀，16、高温烟气直排阀，17、高温尾气出口阀，18、低温尾气阀、 19、新风进气阀，20、排污阀(手动球阀)，21.1、第一排烟风机，21.2 第二排烟风机，22、进气风机，23、温度传感器，24、流量传感器，25、加热总成，26、加热总成风机，27、高温空气风机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

实施例一：

如附图1所示，本实施例的退火炉烟气净化和余热回收循环系统主要由退火炉1、换热器2、换热器3及控制器构成，所述退火炉1为内置风机退火炉。

退火炉1的高温烟气出口处安装有第一排烟风机21.1，第一排烟风机21.1通过排烟管路4接烟气净化器3的高温烟气进口3.1，且高温烟气进口3.1前端串接有高温烟气阀5。烟气净化器3的高温尾气出口3.2 接换热器2的高温尾气进口2.1，且在高温尾气出口3.2后端串接有高温尾气出口阀17，在高温尾气进口2.1前端装配有高温尾气换热阀6。换热器2的低温尾气出口2.2接排空管路7。排空管路7装配有低温尾气阀18 和第二排烟风机21.2。在烟气净化器3的高温尾气出口阀17与排空管路 7之间串接有直排旁路14，直排旁路14上装配有高温尾气直排阀15。在排烟管路4与烟气净化器3的高温尾气出口阀17之间装配有高温烟气直排阀16。

换热器2的低温空气进口2.3接新风进气管路11。新风进气管路11 上装配有新风进气阀19，并与进气风机22连接。换热器2的高温空气出口2.4通过高温空气管路12连接退火炉1的进气口8，并且在高温空气管路12上装配有高温空气阀13。退火炉进气口8处装配有进气旁路9。进气旁路9上串接有旁通阀10。

换热器2壳体下端安装有排污口和检修口，排污口处装配有手动球阀 20。

换热器2的高温尾气进口2.1、低温尾气出口2.2、低温空气进口2.3 及高温空气出口2.4处均安装有温度传感器23。在高温烟气阀5、高温尾气换热阀6和高温空气管路12靠近换热器2的位置均安装有流量传感器 24。

上述第一排烟风机21.1、第二排烟风机21.2、进气风机22、高温烟气阀5、高温尾气换热阀6、旁通阀10、高温空气阀13、高温尾气直排阀 15、高温烟气直排阀16、高温尾气出口阀17、低温尾气阀18、新风进气阀19，以及各温度传感器23、流量传感器24均与控制器信号连接。

所述控制器可以是退火炉原有控制器，所有阀、风机由退火炉控制器根据传感器数据及工艺要求进行控制；也可以是独立的控制器，根据传感器数据及退火炉信号进行控制。采用独立控制器时，可选用任意一种可编程控制器，如西门子S1200系列、霍尼韦尔RTU2020系列等PLC。

铝箔退火炉退火工艺升温段：

升温段需吸收大量热量，且油气挥发量大。补常温空气的旁通阀10 关闭，高温烟气阀5、高温尾气出口阀17、高温尾气换热阀6、低温尾气阀18打开，高温烟气直排阀16、高温尾气直排阀15保持关闭状态，第一排烟风机21.1、第二排烟风机21.2持续工作。排烟管路4的含油高温空气经烟气净化器3净化后，经换热器2把热量传递给低温空气，最后经过排空管路7室外大气排放，换热器2的高温尾气进口2.1、低温尾气出口2.2的两个温度传感器用于监控换热前后的温度。同时由于油气挥发量大，在退火升温段时需补充新鲜空气不断稀释炉内含油空气，高温空气管路12上的高温空气阀13根据铝箔退火工艺要求打开相对应的开度，新鲜空气从室外通过新风进气管路11进入换热器2换热，换热完成后热电偶会检测到换热后的空气温度，此空气温度反馈到控制器(PLC)，再控制退火炉1加热器的加热功率输出，从而控制升温段进入炉内循环的热空气的温度处于要求范围。

铝箔退火炉退火工艺保温段：

保温段的烟气净化和余热利用管路系统的阀门控制与升温段相同。

铝箔退火炉退火工艺降温段：

进入降温段铝箔需要进行降温处理，此时炉气需要通过排烟带走热量，并适时补充常温空气，不需要补充热交换后的热空气，因此控制器(PLC) 控制高温烟气阀5、高温尾气出口阀17、高温尾气换热阀6、低温尾气阀 18打开，高温烟气直排阀16、高温尾气直排阀15保持关闭状态，第一排烟风机21.1、第二排烟风机21.2持续工作，同时关闭高温空气阀13，并根据炉气降温的工艺要求控制旁通阀10打开对应的开度。

铝箔退火炉退火工艺结束：

铝箔退火生产结束后，控制器(PLC)控制高温空气阀13、旁通阀10、高温烟气阀5、高温尾气换热阀6关闭，防止炉膛降温和排烟管路4的烟气反窜进入炉膛。

在烟气净化器3需要维护或检修时：控制器(PLC)控制高温烟气阀 5、高温尾气出口阀17关闭，高温烟气直排阀16打开，高温烟气直接进入换热器3换热后排空。

在换热器2需要维护或检修时：高温尾气换热阀6关闭，高温尾气直排阀15打开，净化后的尾气经直排旁路14、排空管路7排空。

在烟气净化器3和换热器2同时需要维护或检修时：控制器(PLC) 控制高温烟气阀5、高温尾气出口阀17、高温尾气换热阀6关闭，高温尾气直排阀15和高温烟气直排阀16打开，高温烟气直接经直排旁路14、排空管路7排空。

实施例二：

如附图2所示，本实施例的退火炉烟气净化和余热回收循环系统主要由退火炉1、换热器2、烟气净化器3及控制器构成。

退火炉1、换热器2、烟气净化器3及控制器的结构及连接关系与实施例一基本相同，区别在于退火炉1为外置式加热退火炉，退火炉的加热总成25，以及与加热总成25连接的加热总成风机26设计在壳体外侧。高温空气管路12、进气旁路9均与加热总成风机26的退火炉进气口8连接。

实施例三：

如附图3、4、5所示，本实施例的退火炉烟气净化和余热回收循环系统主要由三台退火炉1、换热器2、烟气净化器3及控制器构成，所述退火炉1为内置风机退火炉。

三台退火炉1的高温烟气出口处安装有第一排烟风机21.1，第一排烟风机21.1分别通过排烟支管4.1接排烟总管4.2。排烟总管4.2与烟气净化器3的高温烟气进口3.1连接。在排烟支管4.1和排烟总管4.2 上分别装配有高温烟气分控阀5.1和高温烟气阀5。烟气净化器3的高温尾气出口3.2接换热器2的高温尾气进口2.1，且在高温尾气出口3.2后端串接有高温尾气出口阀17，在高温尾气进口2.1前端装配有高温尾气换热阀6。换热器2的低温尾气出口2.2接排空管路7。排空管路7装配有低温尾气阀18和第二排烟风机21.2。在烟气净化器3的高温尾气出口阀17与排空管路7之间串接有直排旁路14，直排旁路14上装配有高温尾气直排阀15。在排烟总管4.2与烟气净化器3的高温尾气出口阀17之间装配有高温烟气直排阀16。

退火炉1的进气口8通过高温空气支管12.1连接高温空气总管12.2。高温空气总管12.2接换热器2的高温气体出口2.4。各高温空气支管12.1 上均装配有高温空气分控阀13.1及高温空气风机27。退火炉1的进气口 8处还连接有进气旁路9。进气旁路9上安装有旁通阀10。换热器2的低温空气进口2.3用于接新风进气管路。

换热器2壳体下端安装有排污口和检修口，排污口处装配有手动球阀 20。

换热器2的高温尾气进口2.1、低温尾气出口2.2、低温空气进口2.3 及高温空气出口2.4处均安装有温度传感器23。在高温烟气阀5、高温尾气换热阀6和高温空气管路12靠近换热器2的位置均安装有流量传感器 24。

上述第一排烟风机21.1、第二排烟风机21.2、高温空气风机27、高温烟气阀5、高温烟气分控阀5.1、高温尾气换热阀6、旁通阀10、高温空气分控阀13.1、高温尾气直排阀15、高温烟气直排阀16、高温尾气出口阀17，以及各温度传感器23、流量传感器24均与控制器信号连接。

所述控制器可以是退火炉原有控制器，所有阀、风机由退火炉控制器根据传感器数据及工艺要求进行控制；也可以是独立的控制器，根据传感器数据及退火炉信号进行控制。采用独立控制器时，可选用任意一种可编程控制器，如西门子S1200系列、霍尼韦尔RTU2020系列等PLC。

该实施例循环系统各工艺阶段的控制过程，与实施例一基本相同，但同一时间各退火炉所处的工艺阶段不同，每台退火炉在不同时段将高温烟气排入高温烟气总管4.2，净化处理后用于为低温空气提供热源，以供其它退火炉使用，能够实现热量的最大化回收利用。

实施例四：

如附图6、7、8所示，本实施例的退火炉烟气净化和余热回收循环系统主要由四台退火炉1、换热器2、烟气净化器3及控制器构成。

退火炉1、换热器2及控制器的结构及连接关系与实施例一基本相同，区别在于退火炉1为外置式加热退火炉，退火炉的加热总成25，以及与加热总成25连接的加热总成风机26设计在壳体外侧。高温空气支管12.1、进气旁路9均与加热总成风机26的退火炉进气口8连接。

以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种退火炉烟气净化和余热回收循环系统，包括退火炉(1)、换热器(2)，其特征在于还包括烟气净化器(3)，

退火炉(1)的高温烟气出口通过排烟管路(4)接烟气净化器(3)的高温烟气进口(3.1)，高温烟气进口(3.1)前端设置有高温烟气阀(5)，烟气净化器(3)的高温尾气出口(3.2)接换热器(2)的高温尾气进口(2.1)，且在高温尾气进口(2.1)前端设置有高温尾气换热阀(6)，换热器(2)的低温尾气出口(2.2)接排空管路(7)；

换热器(2)的低温空气进口(2.3)接新风进气管路(11)，换热器(2)的高温空气出口(2.4)通过高温空气管路(12)连接退火炉(1)的进气口(8)，并且在高温空气管路(12)上设置有高温空气阀(13)；

退火炉进气口(8)处设置有进气旁路(9)，进气旁路(9)上设置有旁通阀(10)；

换热器(2)的高温尾气进口(2.1)、高温空气出口(2.4)设置有传感器；

高温烟气阀(5)、高温尾气换热阀(6)、旁通阀(10)、高温空气阀(13)及传感器均与控制器信号连接。

2.根据权利要求1所述的退火炉烟气净化和余热回收循环系统，其特征在于，所述排烟管路(4)由排烟支管(4.1)、排烟总管(4.2)构成，至少两台退火炉(1)的高温烟气出口分别通过排烟支管(4.1)接排烟总管(4.2)，排烟总管(4.2)接烟气净化器(3)的高温烟气进口(3.1)，排烟总管(4.2)上设置有高温烟气阀(5)，和/或排烟支管(4.1)上设置有高温烟气分控阀(5.1)；

所述高温空气管路(12)由高温空气支管(12.1)、高温空气总管(12.2)构成，各退火炉(1)的进气口(8)分别通过高温空气支管(12.1)接高温空气总管(12.2)，高温空气总管(12.2)接换热器(2)的高温气体出口(2.4)，高温空气总管(12.2)上设置有高温空气阀(13)，和/或在高温空气支管(12.1)上设置有高温空气分控阀(13.1)。

3.根据权利要求1或2所述的退火炉烟气净化和余热回收循环系统，其特征在于，在烟气净化器(3)的高温尾气出口(3.2)与排空管路(7)之间设置有直排旁路(14)，直排旁路(14)上装配有高温尾气直排阀(15)，高温尾气直排阀(15)与控制器信号连接。

4.根据权利要求1或2所述的退火炉烟气净化和余热回收循环系统，其特征在于，在排烟管路(4)与烟气净化器(3)的高温尾气出口(3.2)之间装配有高温烟气直排阀(16)，高温烟气直排阀(16)与控制器信号连接。

5.根据权利要求1或2所述的退火炉烟气净化和余热回收循环系统，其特征在于，烟气净化器(3)的高温尾气出口(3.2)处设置有高温尾气出口阀(17)；排空管路(7)上设置有低温尾气阀(18)；新风进气管路(11)上设置有新风进气阀(19)；高温尾气出口阀(17)、低温尾气阀(18)和/或新风进气阀(19)与控制器信号连接。

6.根据权利要求1或2所述的退火炉烟气净化和余热回收循环系统，其特征在于，换热器(2)低温尾气出口(2.2)、低温空气进口(2.3)处设置传感器，所述传感器与控制器信号连接。

7.根据权利要求6所述的退火炉烟气净化和余热回收循环系统，其特征在于，所述传感器为气体温度传感器和/或气体流量传感器。

8.根据权利要求1或2所述的退火炉烟气净化和余热回收循环系统，其特征在于，退火炉(1)高温烟气出口、排烟管路(4)和/或排空管路(7)上串接有排烟风机，排烟风机与控制器信号连接。

9.根据权利要求1或2所述的退火炉烟气净化和余热回收循环系统，其特征在于，新风进气管路(11)、高温空气管路(12)和/或退火炉进气口(8)处串接有进气风机，进气风机与控制器信号连接。

10.根据权利要求1或2所述的退火炉烟气净化和余热回收循环系统，其特征在于，换热器(2)设置有排污口，排污口处装配有排污阀(20)。

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