CN219714058U - 一种铝熔炼保温炉高温烟气冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种铝熔炼保温炉高温烟气冷却系统，包括用于连接铝熔炼保温炉炉膛和气‑水换热器的气‑水换热器进气烟道，气‑水换热器进气烟道上设置有气‑水换热器进气温度传感器，气‑水换热器内设置有气‑水换热管，气‑水换热器通过气‑水换热器出气烟道与外部的烟气净化设备连通，本发明在烟气净化设备前引入铝熔炼保温炉高温烟气冷却系统，在铝熔炼保温炉高温烟气进入烟气净化设备前，利用该系统通过闭式循环高温冷却水和外循环水两级冷却对铝熔炼保温炉高温烟气进行冷却，通过多组传感器实时监控并精准控制高温烟气冷却后的温度和冷却介质的温度，使高温烟气在冷却过程中和冷却后始终在露点温度以上。
Description
技术领域
本实用新型涉及烟气处理技术领域，具体为一种铝熔炼保温炉高温烟气冷却系统。
背景技术
随着国民经济的快速发展以及汽车、轨道交通、航空、电子、通讯、新能源等行业的持续增长，我国铝合金行业也经历了持续较快的增长，近年国内铝合金产品总产量年复合增速达到10%以上，整个产业具有广阔的前景和长远的发展。作为铝合金生产中的关键环节，熔铸工序是整个铝加工过程的重要工序，同时也是污染物排放最多的环节。随着我国环保政策日趋严格，铝熔炼保温炉的烟气实现达标排放和稳定运行，是铝加工企业实现连续生产、确保企业平稳发展必须要解决的问题，而高温烟气冷却是决定铝熔炼保温炉烟气净化系统能否稳定运行的关键环节之一。
铝熔炼保温炉在生产过程中产生的高温烟气除含有燃料燃烧产生的NOx、SO2、CO2，H2O、灰分及氧化铝等成分外，由于使用覆盖剂、精炼剂、打渣剂等，高温烟气中还含有HCl、HF、Cl2等酸性气体；铝熔炼保温炉高温烟气的特点是成分复杂、污染物含量高、含水量大、露点温度高、腐蚀性强、烟气量和烟气温度变化幅度大，特别是当烟气温度降低至露点温度以下，管道和设备内壁结露时，腐蚀性更强。传统的一级风冷和一级水冷冷却铝熔炼保温炉高温烟气的方法因不能适应烟气的工况，设备结露腐蚀严重，使用寿命短，企业经常停产检修，给企业造成很大的损失。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种铝熔炼保温炉高温烟气冷却系统，通过闭式循环高温冷却水和外循环水两级冷却对铝熔炼保温炉高温烟气进行冷却，通过多组传感器实时监控并精准控制高温烟气冷却后的温度和冷却介质的温度，使高温烟气在冷却过程中和冷却后始终在露点温度以上，延长了烟气净化系统的使用寿命，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种铝熔炼保温炉高温烟气冷却系统，包括用于连接铝熔炼保温炉炉膛和气-水换热器的气-水换热器进气烟道，气-水换热器进气烟道上设置有气-水换热器进气温度传感器，气-水换热器内设置有气-水换热管，气-水换热器通过气-水换热器出气烟道与外部的烟气净化设备连通，气-水换热器出气烟道上设置有气-水换热器出气温度传感器，且气-水换热器的冷却水出口通过气-水换热器闭式循环冷却水出水管道与水-水换热器连通，水-水换热器通过气-水换热器闭式循环冷却水进水管道与气-水换热器的冷却水进口连通，所述气-水换热器的冷却水出口与气-水换热器闭式循环冷却水出水管道之间设置有气-水换热器闭式循环冷却水出水联箱，气-水换热器的冷却水进口与气-水换热器闭式循环冷却水进水管道之间设置有气-水换热器闭式循环冷却水进水联箱。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述气-水换热器闭式循环冷却水出水管道上分别设置有气-水换热器闭式循环冷却水出水温度传感器和气-水换热器闭式循环冷却水出水压力传感器。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述气-水换热器闭式循环冷却水进水联箱上分别设置有安全阀和自动排气阀。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述气-水换热器闭式循环冷却水出水管道与水-水换热器上的水-水换热器闭式循环冷却水进口连通，水-水换热器上的水-水换热器闭式循环冷却水出口与闭式循环冷却水泵入口管道连通，闭式循环冷却水泵入口管道与气-水换热器闭式循环冷却水进水管道之间设置有闭式循环冷却水泵。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述水-水换热器通过水-水换热器外循环水出口与水-水换热器外循环水回水管道连通，水-水换热器外循环水回水管道通过外循环水回水总管与外部循环水系统连通，且水-水换热器外循环水回水管道上设置有水-水换热器外循环冷却水出水温度传感器。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述水-水换热器上开设的水-水换热器外循环水进口通过水-水换热器外循环水进水管道与三通调节阀的三通调节阀直路出口连通，水-水换热器外循环水进水管道上设置有水-水换热器外循环冷却水进水温度传感器，三通调节阀的三通调节阀进口通过外循环水供水总管与外部循环水系统连通，三通调节阀的三通调节阀旁路出口通过三通调节阀旁路管道与外循环水回水总管连通。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述闭式循环冷却水泵入口管道通过闭式循环冷却水膨胀管与高位膨胀水箱连通，高位膨胀水箱内设置有高位膨胀水箱液位计。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述高位膨胀水箱通过高位膨胀水箱补水管与软化水贮水箱连通，高位膨胀水箱补水管上设置有软化水补水泵，软化水贮水箱内设置有软化水贮水箱液位计。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述高位膨胀水箱和软化水贮水箱之间还设置有高位膨胀水箱溢流管。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述软化水贮水箱通过软化水贮水箱补水管道与工厂厂区的软化水管道连通，软化水贮水箱补水管道上设置有软化水电动补水阀。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：为了解决铝熔炼保温炉高温烟气传统冷却方法的不足，满足铝熔炼保温炉烟气净化系统稳定运行的要求，本发明在烟气净化设备前引入铝熔炼保温炉高温烟气冷却系统，在铝熔炼保温炉高温烟气进入烟气净化设备前，利用该系统通过闭式循环高温冷却水和外循环水两级冷却对铝熔炼保温炉高温烟气进行冷却，通过多组传感器实时监控并精准控制高温烟气冷却后的温度和冷却介质的温度，使高温烟气在冷却过程中和冷却后始终在露点温度以上，彻底杜绝了包含烟气冷却器在内的整个烟气净化系统的结露腐蚀问题，延长了烟气净化系统的使用寿命，并为高温烟气冷却系统后续的烟气净化设备提供了合适的运行温度，具有冷却效果好、温度控制精准、使用寿命长、成本低等特点。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1气-水换热器进气烟道、2气-水换热器、3气-水换热管、4气-水换热器出气烟道、5气-水换热器闭式循环冷却水出水联箱、6气-水换热器闭式循环冷却水出水管道、7水-水换热器闭式循环冷却水进口、8水-水换热器、9水-水换热器闭式循环冷却水出口、10闭式循环冷却水泵入口管道、11闭式循环冷却水泵、12气-水换热器闭式循环冷却水进水管道、13气-水换热器闭式循环冷却水进水联箱、14安全阀、15自动排气阀、16外循环水供水总管、17三通调节阀、18三通调节阀进口、19三通调节阀直路出口、20三通调节阀旁路出口、21水-水换热器外循环水进水管道、22水-水换热器外循环水进口、23水-水换热器外循环水出口、24水-水换热器外循环水回水管道、25外循环水回水总管、26三通调节阀旁路管道、27高位膨胀水箱、28闭式循环冷却水膨胀管、29软化水贮水箱、30软化水补水泵、31高位膨胀水箱补水管、32高位膨胀水箱溢流管、33软化水电动补水阀、34软化水贮水箱补水管道、35气-水换热器进气温度传感器、36气-水换热器出气温度传感器、37气-水换热器闭式循环冷却水进水温度传感器、38气-水换热器闭式循环冷却水出水温度传感器、39气-水换热器闭式循环冷却水进水压力传感器、40气-水换热器闭式循环冷却水出水压力传感器、41水-水换热器外循环冷却水进水温度传感器、42水-水换热器外循环冷却水出水温度传感器、43高位膨胀水箱液位计、44软化水贮水箱液位计。
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。
请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种铝熔炼保温炉高温烟气冷却系统，包括用于连接铝熔炼保温炉炉膛和气-水换热器2的气-水换热器进气烟道1，气-水换热器2用于冷却高温烟气，冷却介质为闭式循环的高温软化水，间接式换热，将高温烟气的热量传递给闭式循环的高温软化水，达到冷却高温烟气的目的。采用高温冷却介质冷却烟气的目的是使高温烟气在冷却过程中及冷却后的温度均高于其露点温度，避免烟气结露腐蚀损坏气-水换热器和后续的烟气净化设备和烟道，而采用软化水的目的是防止在高温下冷却介质在气-水换热管内壁结垢而导致换热效率下降，甚至堵塞换热管。高温烟气和闭式循环冷却水为顺流换热，采用顺流换热的目的是使气-水换热器出口烟气温度高于在气-水换热器内吸收了高温烟气热量后的闭式循环冷却水的出水温度，而闭式循环冷却水的出水温度高于气-水换热器出口烟气的露点温度，这样气-水换热器出口烟气温度更高于其露点温度，从而彻底杜绝高温烟气结露腐蚀损坏设备的问题。
气-水换热器2内设置有气-水换热管3，是高温烟气和闭式循环冷却水进行换热的核心部件，高温烟气通过气-水换热管将热量传递给闭式循环冷却水，达到烟气冷却的目的。
气-水换热器进气烟道1上设置有气-水换热器进气温度传感器35，用于监控气-水换热器的进气温度，温度超过某一设定值时报警。
气-水换热器2通过气-水换热器出气烟道4与外部的烟气净化设备连通，气-水换热器出气烟道4是高温烟气冷却后的通路。
气-水换热器出气烟道4上设置有气-水换热器出气温度传感器36，根据出气温度控制闭式循环冷却水泵转速，从而控制闭式循环冷却水的循环流量，进而精确控制冷却温度，避免温度低至露点温度。
气-水换热器2的冷却水出口通过气-水换热器闭式循环冷却水出水管道6与水-水换热器8连通，水-水换热器8连通用于冷却闭式循环冷却水，将高温烟气的热量以闭式循环冷却水为中间媒介最终传递给低温的外循环水。
水-水换热器8通过气-水换热器闭式循环冷却水进水管道12与气-水换热器2的冷却水进口连通，将冷却后闭式循环冷却水送回气-水换热器2中继续对烟气进行冷却。
所述气-水换热器2的冷却水出口与气-水换热器闭式循环冷却水出水管道6之间设置有气-水换热器闭式循环冷却水出水联箱5，其作用是汇集所有气-水换热管的闭式循环冷却水出水（类似于集水器的作用）。
气-水换热器2的冷却水进口与气-水换热器闭式循环冷却水进水管道12之间设置有气-水换热器闭式循环冷却水进水联箱13，用于分配所有气-水换热管的闭式循环冷却水进水（类似于分水器的作用）。
可选的，气-水换热器闭式循环冷却水出水管道6上分别设置有气-水换热器闭式循环冷却水出水温度传感器38和气-水换热器闭式循环冷却水出水压力传感器40，分别用于监控气-水换热器闭式循环冷却水的出水温度和压力，在温度或压力超过某一设定值时报警，以便于精确控制。
优选的技术方案，所述气-水换热器闭式循环冷却水出水管道6与水-水换热器8上的水-水换热器闭式循环冷却水进口7连通，水-水换热器8上的水-水换热器闭式循环冷却水出口9与闭式循环冷却水泵入口管道10连通，闭式循环冷却水泵入口管道10与气-水换热器闭式循环冷却水进水管道12之间设置有闭式循环冷却水泵11，通过闭式循环冷却水泵11循环闭式循环高温软化水，变频控制，根据气-水换热器出气温度设定值控制该泵的转速，进而控制闭式循环冷水的循环流量，维持气-水换热器出气温度稳定，最终还是为了达到使气-水换热器出口烟气温度高于烟气露点温度的目的。出气温度高于设定值时自动调高泵的转速，出气温度低于设定值时自动调低泵的转速。
气-水换热器闭式循环冷却水进水管道12上分别设置有气-水换热器闭式循环冷却水进水温度传感器37和气-水换热器闭式循环冷却水进水压力传感器39，分别用于监控气-水换热器闭式循环冷却水的进水温度和压力，在温度或压力超过某一设定值时报警，同时气-水换热器闭式循环冷却水进水温度传感器37还用于控制三通调节阀直路和旁路的开度，从而控制进入水-水换热器的外循环水流量。
优选的技术方案，所述水-水换热器8通过水-水换热器外循环水出口23与水-水换热器外循环水回水管道24连通，水-水换热器外循环水回水管道24通过外循环水回水总管25与外部循环水系统连通，使外循环水返回至工厂的循环水系统。
进一步优选的，水-水换热器外循环水回水管道24上设置有水-水换热器外循环冷却水出水温度传感器42，用于测量水-水换热器外循环冷却水出水温度。
优选的技术方案，所述水-水换热器8上开设的水-水换热器外循环水进口22通过水-水换热器外循环水进水管道21与三通调节阀17的三通调节阀直路出口19连通，三通调节阀17的三通调节阀进口18通过外循环水供水总管16与外部循环水系统连通，三通调节阀17的三通调节阀旁路出口20通过三通调节阀旁路管道与外循环水回水总管25连通，三通调节阀17根据气-水换热器闭式循环冷却水进水温度控制进入水-水换热器的外循环水流量，维持气-水换热器闭式循环冷却水进水温度稳定，最终还是为了达到使气-水换热器出口烟气温度高于烟气露点温度得目的。气-水换热器闭式循环冷却水进水温度高于设定值时，自动调大三通调节阀直路的开度，自动调小三通调节阀旁路的开度，使进入水-水换热器的流量增大；气-水换热器闭式循环冷却水进水温度低于设定值时，自动调小三通调节阀直路的开度，自动调大三通调节阀旁路的开度，使进入水-水换热器的流量减小。
进一步优选的，水-水换热器外循环水进水管道21上设置有水-水换热器外循环冷却水进水温度传感器41，用于测量水-水换热器外循环冷却水进水温度。
优选的技术方案，所述闭式循环冷却水泵入口管道10通过闭式循环冷却水膨胀管28与高位膨胀水箱27连通，高位膨胀水箱27安装在闭式循环冷却水泵入口，容纳闭式循环冷却水热胀冷缩的水量，高位膨胀水箱的最低液位必须高于闭式循环冷却水系统最高点一定的高度（防止高温软化水汽化），给闭式循环冷却水系统定压、补水，保证闭式循环冷却水系统安全和稳定。
进一步的，高位膨胀水箱27内设置有高位膨胀水箱液位计43，用于监控高位膨胀水箱27的液位，控制软化水补水泵的启停，当高位膨胀水箱液位低于某一设定值时自动启动软化水补水泵给高位膨胀水箱补水，当高位膨胀水箱液位高于某一设定值时自动停止软化水补水泵。
优选的技术方案，所述高位膨胀水箱27通过高位膨胀水箱补水管31与软化水贮水箱29连通，高位膨胀水箱补水管31上设置有软化水补水泵30，软化水贮水箱29连通用于贮存软化水，并通过软化水补水泵30和高位膨胀水箱补水管31向高位膨胀水箱27内补充软化水，最终达到给闭式循环冷却水系统补水的目的。
进一步的，软化水贮水箱29内设置有软化水贮水箱液位计44，用于监控软化水贮水箱液位，控制软化水补水泵和软化水电动补水阀。当软化水贮水箱液位低于某一设定值时自动开启软化水电动补水阀给软化水贮水箱补充软化水，当软化水贮水箱液位高于某一设定值时自动关闭软化水电动补水阀。当启动软化水补水泵给高位膨胀水箱补水时，若软化水贮水箱液位低于某一设定值，则软化水补水泵自动停止。
优选的技术方案，所述高位膨胀水箱27和软化水贮水箱29之间还设置有高位膨胀水箱溢流管32，高位膨胀水箱27内的软化水到达溢流口时通过溢流至软化水贮水箱29，减少软化水的损失，达到节水、节能的目的。
优选的技术方案，所述软化水贮水箱29通过软化水贮水箱补水管道34与工厂厂区的软化水管道连通，软化水贮水箱补水管道34上设置有软化水电动补水阀33，用于给软化水贮水箱补充软化水，当软化水贮水箱的液位到达低液位设定值时自动开启，到达高液位设定值时自动关闭。
可选的，气-水换热器闭式循环冷却水进水联箱13上设置有安全阀14，当闭式循环冷却水压力超过规定值时,安全阀开启,将系统中的一部分水排出系统外,使系统压力不超过允许值,从而保证系统不因压力过高而发生事故。安全阀排出的水要排至安全地点。
进一步可选的，气-水换热器闭式循环冷却水进水联箱13上设置有自动排气阀15，将自动排气阀15安装在闭式循环冷水系统的最高点（最高点即气-水换热器闭式循环冷却水进水联箱13），自动排除可能积存在闭式循环冷却水系统中的空气，防止闭式循环冷水循环不畅、腐蚀闭式循环冷却水系统、闭式循环冷却水系统发生气蚀的情况发生。
本实用新型中所用的各传感器、液位计、阀门等均为现有技术中常用的电子元器件等，其具体结构、工作原理和电路连接等均为公知技术，在此不作详述。
在铝熔炼保温炉高温烟气进入烟气净化设备前，利用该系统通过闭式循环高温冷却水和外循环水两级冷却对铝熔炼保温炉高温烟气进行冷却，铝熔炼保温炉高温烟气通过气-水换热器进气烟道1进入气-水换热器2，气-水换热器2的冷却介质为闭式循环的高温软化水，采用间接式换热，将高温烟气的热量传递给闭式循环的高温软化水，使高温烟气在冷却过程中及冷却后的温度均高于其露点温度，冷却后的高温烟气通过气-水换热器出气烟道4进入后续的烟气净化设备进行净化处理；
气-水换热器2冷却烟气后的出水汇集到气-水换热器闭式循环冷却水出水联箱5后通过气-水换热器闭式循环冷却水出水管道6进入水-水换热器8，水-水换热器8冷却闭式循环冷却水，将高温烟气的热量以闭式循环冷却水为中间媒介通过水-水换热器外循环水回水管道24输送到外循环水回水总管25最终传递给低温的外循环水，外部循环水系统通过外循环水供水总管16向水-水换热器8供给外循环水；
高位膨胀水箱27安装在闭式循环冷却水泵11入口，容纳闭式循环冷却水热胀冷缩的水量，高位膨胀水箱的最低液位高于闭式循环冷却水系统最高点一定的高度，防止高温软化水汽化，给闭式循环冷却水系统定压、补水，保证闭式循环冷却水系统安全和稳定；
软化水贮水箱29贮存软化水并通过软化水补水泵30给高位膨胀水箱27补水，最终达到给闭式循环冷却水系统补水的目的。
本实用新型中未公开部分均为现有技术，其具体结构、材料及工作原理不再详述。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种铝熔炼保温炉高温烟气冷却系统，其特征在于，包括用于连接铝熔炼保温炉炉膛和气-水换热器（2）的气-水换热器进气烟道（1），气-水换热器进气烟道（1）上设置有气-水换热器进气温度传感器（35），气-水换热器（2）内设置有气-水换热管（3），气-水换热器（2）通过气-水换热器出气烟道（4）与外部的烟气净化设备连通，气-水换热器出气烟道（4）上设置有气-水换热器出气温度传感器（36），且气-水换热器（2）的冷却水出口通过气-水换热器闭式循环冷却水出水管道（6）与水-水换热器（8）连通，水-水换热器（8）通过气-水换热器闭式循环冷却水进水管道（12）与气-水换热器（2）的冷却水进口连通，所述气-水换热器（2）的冷却水出口与气-水换热器闭式循环冷却水出水管道（6）之间设置有气-水换热器闭式循环冷却水出水联箱（5），气-水换热器（2）的冷却水进口与气-水换热器闭式循环冷却水进水管道（12）之间设置有气-水换热器闭式循环冷却水进水联箱（13）。
2.根据权利要求1所述的一种铝熔炼保温炉高温烟气冷却系统，其特征在于：所述气-水换热器闭式循环冷却水出水管道（6）上分别设置有气-水换热器闭式循环冷却水出水温度传感器（38）和气-水换热器闭式循环冷却水出水压力传感器（40）。
3.根据权利要求1所述的一种铝熔炼保温炉高温烟气冷却系统，其特征在于：所述气-水换热器闭式循环冷却水进水联箱（13）上分别设置有安全阀（14）和自动排气阀（15）。
4.根据权利要求1所述的一种铝熔炼保温炉高温烟气冷却系统，其特征在于：所述气-水换热器闭式循环冷却水出水管道（6）与水-水换热器（8）上的水-水换热器闭式循环冷却水进口（7）连通，水-水换热器（8）上的水-水换热器闭式循环冷却水出口（9）与闭式循环冷却水泵入口管道（10）连通，闭式循环冷却水泵入口管道（10）与气-水换热器闭式循环冷却水进水管道（12）之间设置有闭式循环冷却水泵（11）。
5.根据权利要求4所述的一种铝熔炼保温炉高温烟气冷却系统，其特征在于：所述水-水换热器（8）通过水-水换热器外循环水出口（23）与水-水换热器外循环水回水管道（24）连通，水-水换热器外循环水回水管道（24）通过外循环水回水总管（25）与外部循环水系统连通，且水-水换热器外循环水回水管道（24）上设置有水-水换热器外循环冷却水出水温度传感器（42）。
6.根据权利要求4所述的一种铝熔炼保温炉高温烟气冷却系统，其特征在于：所述水-水换热器（8）上开设的水-水换热器外循环水进口（22）通过水-水换热器外循环水进水管道（21）与三通调节阀（17）的三通调节阀直路出口（19）连通，水-水换热器外循环水进水管道（21）上设置有水-水换热器外循环冷却水进水温度传感器（41），三通调节阀（17）的三通调节阀进口（18）通过外循环水供水总管（16）与外部循环水系统连通，三通调节阀（17）的三通调节阀旁路出口（20）通过三通调节阀旁路管道与外循环水回水总管（25）连通。
7.根据权利要求4所述的一种铝熔炼保温炉高温烟气冷却系统，其特征在于：所述闭式循环冷却水泵入口管道（10）通过闭式循环冷却水膨胀管（28）与高位膨胀水箱（27）连通，高位膨胀水箱（27）内设置有高位膨胀水箱液位计（43）。
8.根据权利要求7所述的一种铝熔炼保温炉高温烟气冷却系统，其特征在于：所述高位膨胀水箱（27）通过高位膨胀水箱补水管（31）与软化水贮水箱（29）连通，高位膨胀水箱补水管（31）上设置有软化水补水泵（30），软化水贮水箱（29）内设置有软化水贮水箱液位计（44）。
9.根据权利要求8所述的一种铝熔炼保温炉高温烟气冷却系统，其特征在于：所述高位膨胀水箱（27）和软化水贮水箱（29）之间还设置有高位膨胀水箱溢流管（32）。
10.根据权利要求8所述的一种铝熔炼保温炉高温烟气冷却系统，其特征在于：所述软化水贮水箱（29）通过软化水贮水箱补水管道（34）与工厂厂区的软化水管道连通，软化水贮水箱补水管道（34）上设置有软化水电动补水阀（33）。
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