CN211953743U - 一种加热炉烟气余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种加热炉烟气余热回收系统，涉及余热回收领域，包括加热炉、全焊接板式空气预热器、煤气预热器以及烟囱，加热炉产生的烟气依次先后连接全焊接板式空气预热器、煤气预热器以及烟囱，通过全焊接板式空气预热器的空气被加热后进入加热炉作为助燃气体，通过煤气预热器的煤气被加热后进入加热炉作为燃料，烟气通过全焊接板式空气预热器后被降温，烟气降温后进入煤气预热器即可保证热回收效率又能提高煤气预热器的安全可靠性。

Description

一种加热炉烟气余热回收系统

技术领域

本实用新型涉及余热回收领域，尤其涉及一种加热炉余热回收系统。

背景技术

加热炉是轧钢生产线上最重要的设备之一，其控制目标是满足开轧所要求的钢坯温度分布，实现钢坯表面最小氧化烧损，达到最少能耗的经济指标目的，提高加热炉的热效率以及降低能耗对减少冶金工业能耗有积极的意义。

现有步进式加热炉余热回收系统中，由于坯料的出炉温度一般在1050-1250℃，相应地，进入高温空气预热器的烟气温度(烟气入口温度在500-900℃甚至更高)，现有技术中通常采用管式结构的高温空气预热器。

由于烟气侧阻力降要求严格，通常要求高温空气预热器烟气侧的阻力降ΔP＜100Pa,因此管式结构的高温空气预热器需要通过调大布管间距的方式来保证阻力降，相应地，管式结构的高温空气预热器传热效率较低，尤其是当烟灰在传热表面积聚后，传热性能下降明显，并带来以下问题：

(1)高温空气预热器的空气出口温度低于设计值，加热炉热效率下降，能耗高于设计值；

(2)高温空气预热器的烟气出口温度高于设计值，造成下游的煤气预热器的烟气入口温度超过设计值，形成安全隐患；

(3)为消除煤气预热器的安全隐患，需要在煤气中掺混冷空气，进一步降低加热炉热效率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种加热炉烟气余热回收系统，该余热回收系统即可保证余热回收效率又能提高煤气预热器的安全可靠性。

本实用新型是通过以下技术方案予以实现：一种加热炉烟气余热回收系统，包括加热炉、全焊接板式空气预热器、煤气预热器以及烟囱，加热炉的烟气出口通过烟气管道依次先后连接全焊接板式空气预热器以及煤气预热器，全焊接板式空气预热器用于利用烟气余热加热通入加热炉的空气，煤气预热器用于利用烟气余热加热通入加热炉的煤气，其中，

全焊接板式空气预热器包括高温段模块、低温段模块、空气入口管箱、空气出口管箱、空气连接管箱以及膨胀节，空气依次流经空气入口管箱、低温段模块、空气连接管箱、高温段模块以及空气出口管箱，烟气依次流经高温段模块和低温段模块，高温段模块和低温段模块的传热元件为板式传热元件，传热元件表面设置有波纹，传热元件通过焊接方式连接。

本实用新型中加热炉生成的高温烟气，首先流入全焊接板式空气预热器，并依次流经全焊接板式空气预热器的高温段模块和低温段模块，外界空气依次流经空气入口管箱、低温段模块、空气连接管箱、高温段模块以及空气出口管箱，在高温段模块和低温段模块中完成烟气与空气的高效换热；并且高温段模块和低温段模块的传热元件为板式传热元件，传热元件表面设置有波纹，传热元件通过焊接方式连接，能够进一步增强高温烟气与空气的换热效率，进而提高全焊接板式空气预热器的空气出口温度，同时降低全焊接板式空气预热器的烟气出口温度，使其满足设计要求，有效降低煤气预热器的安全风险。

根据上述技术方案，优选地，全焊接板式空气预热器的高温段模块包括高温模块箱体和高温传热芯体，高温传热芯体由板式传热元件焊接而成，板式传热元件能够有效增强烟气与空气的换热效率；高温传热芯体在烟气环境下，将产生一定程度的热膨胀，高温传热芯体的一端和高温模块箱体连接形成固定端并连接空气出口管箱，另外一端作为活动端和空气连接管箱连接，则能够有效克服高温传热芯体的热膨胀问题。

根据上述技术方案，优选地，全焊接板式空气预热器的低温段模块包括低温模块箱体和低温传热芯体，低温传热芯体由板式传热元件焊接而成，低温传热芯体的一端和低温模块箱体连接形成固定端并连接空气入口管箱，另外一端作为活动端和空气连接管箱连接，低温传热芯体在烟气环境下，也将产生一定程度的热膨胀，低温传热芯体的一端和低温模块箱体连接形成固定端并连接空气入口管箱，另外一端作为活动端和空气连接管箱连接，则能够有效克服低温传热芯体的热膨胀问题。

根据上述技术方案，优选地，全焊接板式空气预热器的高温模块箱体和低温模块箱体之间设置有连接烟道，连接烟道连接低温传热芯体以及高温传热芯体的烟气通道，并且行程直通通道结构，即沿烟气流动方向，烟气从全焊接板式空气预热器的烟气进口至全焊接板式空气预热器的出口，烟气流向几乎一致，基本不会发生流向偏转与绕流，从而使得烟气行程短且不易积灰，有效减少了烟气多次折返产生的局部阻损。

根据上述技术方案，优选地，全焊接板式空气预热器的高温传热芯体和低温传热芯体均通过膨胀节与空气连接管箱连接，在保障全焊接板式空气预热器密闭性的同时，有效缓解全焊接板式空气预热器的高温段模块和低温段模块的热膨胀问题。

根据上述技术方案，优选地，空气连接管箱的中部位置设置有膨胀节，用于适应空气连接管箱的热膨胀问题。

根据上述技术方案，优选地，膨胀节的结构形式为波形膨胀节、填料函式膨胀结构中的一种。

根据上述技术方案，优选地，膨胀节包括膨胀箱底槽、伸缩箱以及密封垫，伸缩箱与高温传热芯体或低温传热芯体相连，膨胀箱底槽和空气连接管箱相连，伸缩箱与膨胀箱底槽插接连接，并且伸缩箱与膨胀箱底槽之间设有伸缩间隙，密封垫用于密封伸缩间隙，该种膨胀节能够实现高效密封，进而有效减少烟气的泄露。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型利用全焊接板式空气预热器冷却烟气的同时，通过空气与烟气换热过程，加热通入加热炉的空气，进而提升加热炉的热效率；

(2)烟气流经全焊接板式空气预热器的高温段模块和低温段模块，外界空气依次流经空气入口管箱、低温段模块、空气连接管箱、高温段模块以及空气出口管箱，在高温段模块和低温段模块中完成烟气与空气的高效换热，进一步降低烟气的温度；

(3)高温段模块和低温段模块的传热元件为板式传热元件，传热元件表面设置有波纹，传热元件通过焊接方式连接，能够进一步增强高温烟气与空气的换热效率，进而提高全焊接板式空气预热器的空气出口温度，同时降低全焊接板式空气预热器的烟气出口温度，使其满足设计要求，有效降低煤气预热器的安全风险。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的实施例的结构示意图。

图2示出了根据本实用新型的实施例中全焊接板式空气预热器的结构示意图。

图3示出了根据本实用新型的实施例中膨胀节的结构示意图。

图中：1、加热炉；2、全焊接板式空气预热器；3、煤气预热器；4、烟囱；5、高温段模块；6、低温段模块；7、空气入口管箱；8、空气出口管箱；9、空气连接管箱；10、膨胀节；11、传热元件；12、膨胀箱底槽；13、伸缩箱；14、密封垫；15、伸缩间隙；16、连接烟道；17、烟气管道；A、空气；B、烟气；C、煤气。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图所示，本实用新型提供了一种加热炉烟气余热回收系统，包括加热炉1、全焊接板式空气预热器2、煤气预热器3以及烟囱4，加热炉1的烟气出口通过烟气管道17依次先后连接全焊接板式空气预热器2以及煤气预热器3，全焊接板式空气预热器2利用烟气余热加热通入加热炉1的空气，煤气预热器3利用烟气余热加热通入加热炉1的煤气，其中，

全焊接板式空气预热器2包括高温段模块5、低温段模块6、空气入口管箱7、空气出口管箱8、空气连接管箱9以及膨胀节10，空气依次流经空气入口管箱7、低温段模块6、空气连接管箱9、高温段模块5以及空气出口管箱8，烟气依次流经高温段模块5和低温段模块6，高温段模块5和低温段模块6的传热元件11为板式传热元件11，传热元件11表面设置有波纹，传热元件11通过焊接方式连接，全焊接板式空气预热器2的高温段模块5包括高温模块箱体和高温传热芯体，高温传热芯体由板式传热元件11焊接而成，板式的传热元件11能够有效增强烟气与空气的换热效率；高温传热芯体在高温烟气环境下，将产生一定程度的热膨胀，高温传热芯体的一端和高温模块箱体连接形成固定端并连接空气出口管箱8，另外一端作为活动端和空气连接管箱9连接，另外低温段模块6包括低温模块箱体和低温传热芯体，低温传热芯体由板式传热元件11焊接而成，低温传热芯体的一端和低温模块箱体连接形成固定端并连接空气入口管箱7，另外一端作为活动端和空气连接管箱9连接，低温传热芯体在烟气环境下，也将产生一定程度的热膨胀，低温传热芯体的一端和低温模块箱体连接形成固定端并连接空气入口管箱7，另外一端作为活动端和空气连接管箱9连接，则能够有效克服低温传热芯体的热膨胀问题；全焊接板式空气预热器2的高温模块箱体和低温模块箱体之间设置有连接烟道16，连接烟道16连接低温传热芯体以及高温传热芯体的烟气通道，并且行程直通通道结构，即沿烟气流动方向，烟气从全焊接板式空气预热器2的烟气进口至全焊接板式空气预热器2的烟气出口，烟气流向几乎一致，基本不会发生流向偏转与绕流，从而使得烟气行程短且不易积灰，有效减少了烟气多次折返产生的局部阻损。

工作过程：

加热炉1生成的高温烟气，首先通过烟气管道17通入全焊接板式空气预热器2，依次流经全焊接板式空气预热器2的高温段模块5和低温段模块6，外界空气依次流经空气入口管箱7、低温段模块6、空气连接管箱9、高温段模块5以及空气出口管箱8，在高温段模块5和低温段模块6中完成烟气与空气的高效换热后，加热后的空气进入加热炉1内；降温后的烟气进入煤气预热器3，在煤气预热器3内，煤气与烟气继续进行换热，提升煤气的温度，升温后的煤气通入加热炉1内，最终烟气可以通入烟囱4排出。

进一步的，全焊接板式空气预热器2的高温传热芯体和低温传热芯体均通过膨胀节10与空气连接管箱9连接，在保障全焊接板式空气预热器2密闭性的同时，有效缓解全焊接板式空气预热器2的高温段模块5和低温段模块6的热膨胀问题。

进一步的，空气连接管箱的中部位置设置有膨胀节10，用于适应空气连接管箱的热膨胀问题。

进一步的，膨胀节10的结构形式为波形膨胀节以及填料函式膨胀结构中的一种。

进一步的，膨胀节10包括膨胀箱底槽12、伸缩箱13以及密封垫14，伸缩箱13与高温传热芯体或低温传热芯体相连，膨胀箱底槽12和空气连接管箱相连，伸缩箱13与膨胀箱底槽12插接连接，并且伸缩箱13与膨胀箱底槽12之间设有伸缩间隙15，密封垫14用于密封伸缩间隙15，该种膨胀节10能够实现高效密封，进而有效减少烟气的泄露。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型利用全焊接板式空气预热器2冷却烟气，实现空气与烟气换热过程，加热通入加热炉1的空气，进而提升加热炉1的热效率；

(2)烟气流经全焊接板式空气预热器2的高温段模块5和低温段模块6，外界空气依次流经空气入口管箱7、低温段模块6、空气连接管箱9、高温段模块5以及空气出口管箱8，在高温段模块5和低温段模块6中完成烟气与空气的高效换热，进一步降低烟气的温度；

(3)高温段模块5和低温段模块6的传热元件11为板式传热元件11，传热元件11表面设置有波纹，传热元件11通过焊接方式连接，能够进一步增强高温烟气与空气的换热效率，进而提高全焊接板式空气预热器2的空气出口温度，同时降低全焊接板式空气预热器2的烟气出口温度，使其满足设计要求，有效降低煤气预热器3的安全风险。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种加热炉烟气余热回收系统，其特征在于，包括加热炉、全焊接板式空气预热器、煤气预热器以及烟囱，所述加热炉的烟气出口通过烟气管道依次先后连接全焊接板式空气预热器以及煤气预热器，所述全焊接板式空气预热器用于利用烟气余热加热通入加热炉的空气，所述煤气预热器用于利用烟气余热加热通入加热炉的煤气，其中，

所述全焊接板式空气预热器包括高温段模块、低温段模块、空气入口管箱、空气出口管箱、空气连接管箱以及膨胀节，空气依次流经空气入口管箱、低温段模块、空气连接管箱、高温段模块以及空气出口管箱，烟气依次流经高温段模块和低温段模块，所述高温段模块和低温段模块的传热元件为板式传热元件，所述传热元件表面设置有波纹，所述传热元件通过焊接方式连接。

2.根据权利要求1所述的一种加热炉烟气余热回收系统，其特征在于，所述全焊接板式空气预热器的高温段模块包括高温模块箱体和高温传热芯体，所述高温传热芯体由板式传热元件焊接而成，所述高温传热芯体的一端和高温模块箱体连接形成固定端并连接空气出口管箱，另外一端作为活动端和空气连接管箱连接。

3.根据权利要求1所述的一种加热炉烟气余热回收系统，其特征在于，所述全焊接板式空气预热器的低温段模块包括低温模块箱体和低温传热芯体，所述低温传热芯体由板式传热元件焊接而成，所述低温传热芯体的一端和低温模块箱体连接形成固定端并连接空气入口管箱，另外一端作为活动端和空气连接管箱连接。

4.根据权利要求3所述的一种加热炉烟气余热回收系统，其特征在于，所述全焊接板式空气预热器的高温模块箱体和低温模块箱体之间设置有连接烟道。

5.根据权利要求2或3所述的一种加热炉烟气余热回收系统，其特征在于，所述全焊接板式空气预热器的高温传热芯体和低温传热芯体均通过膨胀节与空气连接管箱连接。

6.根据权利要求2或3所述的一种加热炉烟气余热回收系统，其特征在于，所述空气连接管箱的中部位置设置有膨胀节。

7.根据权利要求6所述的一种加热炉烟气余热回收系统，其特征在于，所述膨胀节的结构形式为波形膨胀节、填料函式膨胀结构中的一种。

8.根据权利要求7所述的一种加热炉烟气余热回收系统，其特征在于，所述膨胀节包括膨胀箱底槽、伸缩箱以及密封垫，所述伸缩箱与高温传热芯体或低温传热芯体相连，所述膨胀箱底槽和空气连接管箱相连，所述伸缩箱与膨胀箱底槽插接连接，并且伸缩箱与膨胀箱底槽之间设有伸缩间隙，所述密封垫用于密封所述伸缩间隙。

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