CN216081027U - 复合强化换热的转炉汽化烟道装置及转炉余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合强化换热的转炉汽化烟道装置及转炉余热回收系统，包括：换热烟管；对流换热机构，包括多根对流换热管、进水结构以及排水结构，多根对流换热管间隔排布于换热烟管内，对流换热管的两端分别与进水结构和排水结构相连通，且进水结构靠近出烟端设置，排水结构靠近进烟端设置。本实用新型的复合强化换热的转炉汽化烟道装置，高温烟气从换热烟管的进烟端进入换热烟管内，通过设置对流换热机构，使进水结构将冷却水输送至多根对流换热管中，从而使多根对流换热管内的水流与换热烟管内的高温烟气进行对流换热后从排水结构排出，换热效率高，使高温烟气中的大量显热均能被回收利用，并且不会对烟气的含水量造成影响。

Description

复合强化换热的转炉汽化烟道装置及转炉余热回收系统

技术领域

本实用新型涉及烟气余热回收技术领域，特别地，涉及一种复合强化换热的转炉汽化烟道装置及转炉余热回收系统。

背景技术

转炉炼钢是当今世界上的主要炼钢工艺。转炉炼钢会产生大量的高温烟气(炉口烟温1500℃～1600℃)，转炉烟气由于生产工艺的特殊性，较常规中低温烟气有着以下几个特点：含尘量大，一般含尘量可达100mg/m³～150mg/m³；烟气中含有高达85％的CO，有着爆炸的风险。目前的转炉煤气回收工艺中，汽化冷却烟道的出口烟温均在800℃～900℃，然后通过喷水冷却(OG法)或者喷雾冷却(LT法)对烟气进行降温至250℃左右再进入除尘设施，导致250℃～800℃的烟气的显热都没有利用，并且在喷水或喷雾的过程中会浪费大量的水资源或者蒸汽、氮气，喷水或者喷雾也会提高转炉煤气中的含水量，而产生湿煤气，影响其利用价值。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种复合强化换热的转炉汽化烟道装置及转炉余热回收系统，以解决现有转炉炼钢产生的烟气中的大量显热无法被利用，以及通过喷水或喷雾冷却而造成转炉内产生湿煤气的技术问题。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供一种复合强化换热的转炉汽化烟道装置，包括：换热烟管，具有进烟端和出烟端；对流换热机构，包括多根对流换热管、进水结构以及排水结构，多根所述对流换热管间隔排布于所述换热烟管内，所述对流换热管的两端分别与所述进水结构和所述排水结构相连通，且所述进水结构靠近所述出烟端设置，所述排水结构靠近所述进烟端设置；辐射换热结构，设于所述换热烟管的管壁上。

本实用新型的实施方式中，所述对流换热管沿所述换热烟管的轴向设置，所述对流换热管内的水流方向与所述换热烟管内的烟气流动方向相反。

本实用新型的实施方式中，从所述进烟端进入的烟气的温度为650℃～900℃。

本实用新型的实施方式中，所述对流换热管的外壁面上沿其轴向设有至少一换热翅片，所述换热翅片的布设方向与所述对流换热管的中心和所述换热烟管的中心的连线相垂直。

本实用新型的实施方式中，所述对流换热管的两端均设有弯折管，所述弯折管朝所述换热烟管的中心弯折，所述对流换热管的两端分别通过所述弯折管与所述进水结构和所述排水结构相连通。

本实用新型的实施方式中，所述弯折管的轴线与所述对流换热管的轴线之间的夹角的角度为30度-90度。

本实用新型的实施方式中，所述换热烟管内沿其径向间隔排布有多个对流换热层，所述对流换热层包括多个所述对流换热管。

本实用新型的实施方式中，所述进水结构包括进水配水结构，所述进水配水结构具有位于所述换热烟管内的内伸配水部，所述内伸配水部与多根所述对流换热管的进水端相连通；所述排水结构包括排水配水结构，所述排水配水结构具有位于所述换热烟管内的内伸出水部，所述内伸出水部与多根所述对流换热管的出水端相连通。

本实用新型的实施方式中，所述进水配水结构的数量为多个，多个所述进水配水结构沿所述换热烟管的径向间隔排布，每个所述进水配水结构的所述内伸配水部至少与一个所述对流换热层相连通；所述排水配水结构的数量为多个，多个所述排水配水结构沿所述换热烟管的径向间隔排布，每个所述排水配水结构的所述内伸出水部至少与一个所述对流换热层相连通。

本实用新型的实施方式中，所述进水结构还包括进水供水结构，所述进水供水结构安装于所述换热烟管外，所述进水配水结构具有位于所述换热烟管外的外伸进水部，所述进水供水结构通过所述外伸进水部与所述内伸配水部相连通；所述排水结构还包括排水收集结构，所述排水收集结构安装于所述换热烟管外，所述排水配水结构具有位于所述换热烟管外的外伸出水部，所述排水收集结构通过所述外伸出水部与所述内伸出水部相连通。

本实用新型的实施方式中，每个所述进水配水结构的所述外伸进水部的长度相等；每个所述排水配水结构的所述外伸出水部的长度相等。

本实用新型的实施方式中，每个所述进水配水结构的所述外伸进水部的数量为两个，所述进水供水结构的数量为两个，两个所述进水供水结构分别与每个所述进水配水结构的两个所述外伸进水部相连通；每个所述排水配水结构的所述外伸出水部的数量为两个，所述排水收集结构的数量为两个，两个所述排水收集结构分别与每个所述进水配水结构的两个所述外伸出水部相连通。

本实用新型的实施方式中，所述辐射换热结构包括多根辐射换热管，多根所述辐射换热管沿所述换热烟管的周向排布。

本实用新型还提供一种转炉余热回收系统，包括上述复合强化换热的转炉汽化烟道装置。

本实用新型的特点及优点是：

本实用新型的复合强化换热的转炉汽化烟道装置，高温烟气从换热烟管的进烟端进入换热烟管内，通过设置对流换热机构，使进水结构将冷却水从靠近出烟端的位置输送至换热烟管内间隔排布的多根对流换热管中，从而使多根对流换热管内的水流与换热烟管内的高温烟气进行对流换热后从靠近进烟端处的排水结构排出，换热效率高，使高温烟气中的大量显热均能被回收利用，并且不会对烟气的含水量造成影响。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的复合强化换热的转炉汽化烟道装置的靠近出烟端的结构示意图。

图2为本实用新型的复合强化换热的转炉汽化烟道装置的靠近进烟端的结构示意图。

图3为图2中A-A的剖面图。

图4为图2中B-B的剖面图。

图5为本实用新型的复合强化换热的转炉汽化烟道装置的局部放大图。

图6为本实用新型的对流换热管的结构示意图。

图7为本实用新型的复合强化换热的转炉汽化烟道装置安装在排烟管道上的结构示意图。

图中：

100、复合强化换热的转炉汽化烟道装置；1、换热烟管；11、进烟端；12、出烟端；13、辐射换热管；2、对流换热机构；21、对流换热管；22、对流换热层；221、第一对流换热层；222、第二对流换热层；223、第三对流换热层；224、第四对流换热层；225、第五对流换热层；226、第六对流换热层；227、第七对流换热层；228、第八对流换热层；229、第九对流换热层；23、弯折管；24、换热翅片；3、进水结构；31、进水配水结构；311、内伸配水部；312、外伸进水部；313、第一进水配水结构；314、第二进水配水结构；315、第三进水配水结构；316、第四进水配水结构；317、第五进水配水结构；318、第六进水配水结构；319、第七进水配水结构；32、进水供水结构；4、排水结构；41、排水配水结构；411、内伸出水部；412、外伸出水部；413、第一排水配水结构；414、第二排水配水结构；415、第三排水配水结构；316、第四排水配水结构；417、第五排水配水结构；418、第六排水配水结构；419、第七排水配水结构；42、排水收集结构；200、排烟管道；201、高温段；202、中温段；203、低温段；300、排烟口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施方式一

如图1和图2所示，本实用新型提供一种复合强化换热的转炉汽化烟道装置100，包括：换热烟管1，具有进烟端11和出烟端12；对流换热机构2，包括多根对流换热管21、进水结构3以及排水结构4，多根对流换热管21间隔排布于换热烟管1内，对流换热管21的两端分别与进水结构3和排水结构4相连通，且进水结构3靠近出烟端12设置，排水结构4靠近进烟端11设置；辐射换热结构，设于换热烟管1的管壁上。

本实用新型的复合强化换热的转炉汽化烟道装置100，高温烟气从换热烟管1的进烟端11进入换热烟管1内，通过设置对流换热机构2，使进水结构3将水流从靠近出烟端12的位置输送至换热烟管1内间隔排布的多根对流换热管21中，从而使多根对流换热管21内的水流与换热烟管1内的高温烟气进行对流换热后从靠近进烟端11处的排水结构4排出，换热效率高，使高温烟气中的大量显热均能被回收利用，并且不会对烟气的含水量造成影响。此外，通过辐射换热结构吸收换热烟管1内的烟气的辐射热，进一步地提高了复合强化换热的转炉汽化烟道装置100的换热效率，以及烟气中热量的回收利用率。

具体的，如图1、图2、图3以及图4所示，换热烟管1大体呈圆管状。多根对流换热管21均匀地间隔排布于换热烟管1内，使多根对流换热管21之间均匀受热，且多根对流换热管21的分布区域略小于换热烟管1内整个通道的容积，确保换热烟管1内各个区域的烟气均能与附近的对流换热管21内的水流进行对流换热。如图7所示，换热烟管1安装在设备的排烟管道200上。可选的，换热烟管1的进烟端11直接与设备的排烟口300相连通。

本实用新型的实施方式中，对流换热管21沿换热烟管1的轴向设置，对流换热管21内的水流方向与换热烟管1内的烟气流动方向相反，对流换热管21内水流在流动过程中始终与周围的流动的烟气之间具有一定的温差，从而不断地吸收烟气中的热量，提高了对流换热管21内水流与换热烟管1内烟气之间对流换热的效果，并且烟气中的灰尘会顺着多根对流换热管21之间的通道从换热烟管1排出，而不会沉积在对流换热管21的外壁面上，避免换热烟管1内灰尘积累而产生爆炸的风险。

具体的，换热烟管1为直型管，即换热烟管1上无弯道，对流换热管21沿换热烟管1的轴向设置，从而避免灰尘在弯道处积累。

本实用新型的实施方式中，从进烟端11进入的烟气的温度为650℃～900℃。650℃～900℃的烟气与对流换热烟管1内水流的对流换热效果最佳。具体的，如图7所示，设备的排烟管道200沿烟气的流动方向依次形成高温段201、中温段202、低温段203，高温段201的烟气的温度为900℃～1500℃。中温段202的烟气的温度为650℃～900℃。换热烟管1安装在排烟管道200的中温段202，换热效果最佳，能将烟气降温至200℃以下后输送至低温段203。

本实用新型的实施方式中，如图5和图6所示，对流换热管21的外壁面上沿其轴向设有至少一换热翅片24，换热翅片24的布设方向M与对流换热管21的中心和换热烟管1的中心的连线N相垂直。通过在对流换热管21的外壁面上增设换热翅片24，使换热翅片24将烟气中的热量更快速地传导至对流换热管21内的水流中。换热翅片24的布设方向M与对流换热管21的中心和换热烟管1的中心的连线N相垂直，即换热翅片24的布设方向M与换热烟管1的切线方向P相平行，使烟气中的灰尘能顺着换热烟管1的内壁面与换热翅片24之间的通道以及多个换热翅片24之间的通道从换热烟管1排出，从而避免灰尘沿换热烟管1的周向流动时而沉积在换热翅片24上。具体的，每根对流换热管21的外壁面上相对布设有两个换热翅片24。

本实用新型的实施方式中，如图4所示，对流换热管21的两端均设有弯折管23，弯折管23朝换热烟管1的中心弯折，对流换热管21的两端分别通过弯折管23与进水结构3和排水结构4相连通。通过弯折管23将对流换热管21的两端分别与进水结构3和排水结构4相连通，利用弯折管23的弹性变形补偿对流换热管21受热时的热伸长，从而减少对流换热管21热伸长产生的应力的影响。此外，多根对流换热管21的弯折管23均朝换热烟管1的中心弯折，有利于引导烟气从靠近进烟端11的弯折管23的外侧流入多根对流换热管21之间的通道中，最后引导烟气从靠近出烟端12的弯折管23的外侧流出换热烟管1，避免烟气中的灰尘在弯折管23处沉积。

具体的，如图4所示，弯折管23的轴线Z2与对流换热管21的轴线Z1之间的夹角θ的角度为30度-90度，优选的，夹角θ的角度为45度，确保弯折管23补偿对流换热管21受热时的热伸长的同时，又可避免弯折角度过大而造成烟气中的灰尘在弯折管23上沉积。

本实用新型的实施方式中，如图1和图2所示，换热烟管1内沿其径向间隔排布有多个对流换热层22，对流换热层22包括多个对流换热管21。通过多个对流换热层22分别与换热烟管1内的不同区域的烟气进行对流换热，使各个区域的烟气中的热量均能被回收利用。

具体的，如图1和图2所示，换热烟管1内均匀地排布有9个对流换热层22，分别为第一对流换热层221、第二对流换热层222、第三对流换热层223、第四对流换热层224、第五对流换热层225、第六对流换热层226、第七对流换热层227、第八对流换热层228、第九对流换热层229，第一对流换热层221、第二对流换热层222、第三对流换热层223以及第四对流换热层224中对流换热管21的数量依次递增；第五对流换热层225中对流换热管21的数量最多；第六对流换热层226、第七对流换热层227、第八对流换热层228、第九对流换热层229中对流换热管21的数量依次递减。

本实用新型的实施方式中，进水结构3包括进水配水结构31，进水配水结构31具有位于换热烟管1内的内伸配水部311，内伸配水部311与多根对流换热管21的进水端相连通；排水结构4包括排水配水结构41，排水配水结构41具有位于换热烟管1内的内伸出水部411，内伸出水部411与多根对流换热管21的出水端相连通。通过进水配水结构31的内伸配水部311将冷却水分配至多根对流换热管21中与换热烟管1内的烟气进行换热，水流吸收烟气中的热量后从内伸出水部411排出。具体的，内伸配水部311和内伸出水部411大体均呈管状结构。内伸配水部311上沿其轴向设有多个配水口，多个配水口与多根对流换热管21的进水端相连通。内伸出水部411上沿其轴向设有多个出水口，多个出水口与多根对流换热管21的出水端相连通。

进水配水结构31的数量为多个，多个进水配水结构31沿换热烟管1的径向间隔排布，每个进水配水结构31的内伸配水部311至少与一个对流换热层22相连通；排水配水结构41的数量为多个，多个排水配水结构41沿换热烟管1的径向间隔排布，每个排水配水结构41的内伸出水部411至少与一个对流换热层22相连通。通过多个进水配水结构31分别将冷却水快速地分配至多个对流换热层22中，通过多个排水配水结构41分别将多个对流换热层22中吸收完热量的水流快速排出，从而提高对流换热机构2的换热效率。此外，多个进水配水结构31的内伸配水部311与多个对流换热层22交错排布，从而使烟气能从多个内伸配水部311之间的通道流入每个对流换热层22中多根对流换热烟管1之间的通道中，进而与对流换热烟管1中的水流进行对流换热。多个排水配水结构41的内伸出水部411与多个对流换热层22交错排布，从而使换热后的烟气能从每个对流换热层22中多根对流换热烟管1之间的通道流入多个内伸出水部411之间的通道中，进而从换热烟管1的出烟端12顺利排出。

具体的，如图1和图4所示，沿换热烟管1的径向间隔排布有7个进水配水结构31，分别为第一进水配水结构313、第二进水配水结构314、第三进水配水结构315、第四进水配水结构316、第五进水配水结构317、第六进水配水结构318、第七进水配水结构319。第一进水配水结构313的内伸配水部、第二进水配水结构314的内伸配水部、第三进水配水结构315的内伸配水部分别与第一对流换热层221、第二对流换热层222以及第三对流换热层223相连通。第四进水配水结构316的内伸配水部与第四对流换热层224、第五对流换热层225以及第六对流换热层226相连通。第五进水配水结317构的内伸配水部、第六进水配水结构318的内伸配水部、第七进水配水结构319的内伸配水部分别与第七对流换热层227、第八对流换热层228以及第九对流换热层229相连通。

具体的，如图2和图4所示，沿换热烟管1的径向间隔排布有7个排水配水结构41，分别为第一排水配水结构413、第二排水配水结构414、第三排水配水结构415、第四排水配水结构416、第五排水配水结构417、第六排水配水结构418、第七排水配水结构419。第一排水配水结构413的内伸出水部、第二排水配水结构414的内伸出水部、第三排水配水结构415的内伸出水部分别与第一对流换热层221、第二对流换热层222以及第三对流换热层223相连通。第四排水配水结构416的内伸出水部与第四对流换热层224、第五对流换热层225以及第六对流换热层226相连通。第五排水配水结构417的内伸出水部、第六排水配水结构418的内伸出水部、第七排水配水结构419的内伸出水部分别与第七对流换热层227、第八对流换热层228以及第九对流换热层229相连通。

本实用新型的实施方式中，进水结构3还包括进水供水结构32，进水供水结构32安装于换热烟管1外，进水配水结构31具有位于换热烟管1外的外伸进水部312，进水供水结构32通过外伸进水部312与内伸配水部311相连通；排水结构4还包括排水收集结构42，排水收集结构42安装于换热烟管1外，排水配水结构41具有位于换热烟管1外的外伸出水部412，排水收集结构42通过外伸出水部412与内伸出水部411相连通。通过外伸进水部312将进水供水结构32中的冷却水输送至内伸配水部311中，进而分配至多根对流换热管21中，通过外伸出水部412将内伸出水部411中吸收了热量的水流输送至排水收集结构42中。具体的，进水供水结构32和排水收集结构42均大体呈箱体结构。

如图1和图2所示，每个进水配水结构31的外伸进水部312的长度相等；每个排水配水结构41的外伸出水部412的长度相等。进水供水结构32输出的冷却水分别经多个进水配水结构31的外伸进水部312同时输送至位于换热烟管1内的内伸配水部311中。多个排水配水结构41的内伸出水部411中吸收完热量的水经外伸出水部412同时输送至排水收集结构42中。具体的，进水供水结构32和排水收集结构42的径向截面呈圆弧形，且与换热烟管1同心。

每个进水配水结构31的外伸进水部312的数量为两个，进水供水结构32的数量为两个，两个进水供水结构32分别与每个进水配水结构31的两个外伸进水部312相连通；每个排水配水结构41的外伸出水部412的数量为两个，排水收集结构42的数量为两个，两个排水收集结构42分别与每个进水配水结构31的两个外伸出水部412相连通。通过两个进水供水结构32将冷却水同时从两个外伸进水部312输送至换热烟管1内的内伸配水部311中，进而分别至多根对流换热管21中与烟气进行对流换热，多根对流换热管21中吸收了热量的水流经内伸出水部411同时输送至两根外伸出水部412中，进而流入两个排水收集结构42中，有利于提高对流换热机构2的换热效率。具体的，两个进水供水结构32相对于换热烟管1对称分布于换热烟管1的两侧。两个排水收集结构42相对于换热烟管1对称分布于换热烟管1的两侧。

本实用新型的实施方式中，如图5所示，辐射换热结构包括多根辐射换热管13，多根辐射换热管13沿换热烟管1的的周向排布。通过多根辐射换热管13吸收换热烟管1内的烟气的辐射热，进一步地提高了复合强化换热的转炉汽化烟道装置100的换热效率，以及烟气中热量的回收利用率。具体的，多根辐射换热管13铺设在换热烟管1的外壁面上。可选的，多根辐射换热管13嵌装在换热烟管1的管壁内。可选的，多根辐射换热管13围挡成换热烟管1。

实施方式二

本实用新型还提供一种转炉余热回收系统，包括上述复合强化换热的转炉汽化烟道装置100。与实施方式一中所述的复合强化换热的转炉汽化烟道装置100的结构、工作原理和有益效果相同，在此不再赘述。其中，如图7所示，转炉余热回收系统包括排烟管道200，复合强化换热的转炉汽化烟道装置100安装在排烟管道200的中温段202。

以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (11)

1.一种复合强化换热的转炉汽化烟道装置，其特征在于，包括：

换热烟管，具有进烟端和出烟端；

对流换热机构，包括多根对流换热管、进水结构以及排水结构，多根所述对流换热管间隔排布于所述换热烟管内，所述对流换热管的两端分别与所述进水结构和所述排水结构相连通，且所述进水结构靠近所述出烟端设置，所述排水结构靠近所述进烟端设置；

辐射换热结构，设于所述换热烟管的管壁上。

2.根据权利要求1所述的复合强化换热的转炉汽化烟道装置，其特征在于，

所述对流换热管沿所述换热烟管的轴向设置，所述对流换热管内的水流方向与所述换热烟管内的烟气流动方向相反。

3.根据权利要求1所述的复合强化换热的转炉汽化烟道装置，其特征在于，

从所述进烟端进入的烟气的温度为650℃～900℃。

4.根据权利要求1所述的复合强化换热的转炉汽化烟道装置，其特征在于，

所述对流换热管的外壁面上沿其轴向设有至少一换热翅片，所述换热翅片的布设方向与所述对流换热管的中心和所述换热烟管的中心的连线相垂直。

5.根据权利要求1所述的复合强化换热的转炉汽化烟道装置，其特征在于，

所述对流换热管的两端均设有弯折管，所述弯折管朝所述换热烟管的中心弯折，所述对流换热管的两端分别通过所述弯折管与所述进水结构和所述排水结构相连通。

6.根据权利要求5所述的复合强化换热的转炉汽化烟道装置，其特征在于，

所述弯折管的轴线与所述对流换热管的轴线之间的夹角的角度为30度-90度。

7.根据权利要求1所述的复合强化换热的转炉汽化烟道装置，其特征在于，

所述换热烟管内沿其径向间隔排布有多个对流换热层，所述对流换热层包括多个所述对流换热管。

8.根据权利要求7所述的复合强化换热的转炉汽化烟道装置，其特征在于，

所述进水结构包括多个进水配水结构，多个所述进水配水结构沿所述换热烟管的径向间隔排布，每个所述进水配水结构的内伸配水部至少与一个所述对流换热层相连通；所述排水结构包括多个排水配水结构，多个所述排水配水结构沿所述换热烟管的径向间隔排布，每个所述排水配水结构的内伸出水部至少与一个所述对流换热层相连通。

9.根据权利要求8所述的复合强化换热的转炉汽化烟道装置，其特征在于，

所述进水结构还包括进水供水结构，所述进水供水结构安装于所述换热烟管外，所述进水配水结构具有位于所述换热烟管外的外伸进水部，所述进水供水结构通过所述外伸进水部与所述内伸配水部相连通；所述排水结构还包括排水收集结构，所述排水收集结构安装于所述换热烟管外，所述排水配水结构具有位于所述换热烟管外的外伸出水部，所述排水收集结构通过所述外伸出水部与所述内伸出水部相连通。

10.根据权利要求1所述的复合强化换热的转炉汽化烟道装置，其特征在于，

所述辐射换热结构包括多根辐射换热管，多根所述辐射换热管沿所述换热烟管的周向排布。

11.一种转炉余热回收系统，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的复合强化换热的转炉汽化烟道装置。

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