CN220689817U - 多级热回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多级热回收系统，连接在电炉与除尘系统之间，所述多级热回收系统包括：输送烟道，其入口与所述电炉相连，其出口与所述除尘系统相连；余热利用单元，具有相连通的多级换热模块和容纳蒸汽的汽包，多级所述换热模块布置在所述输送烟道的出口处；蓄热收集单元，具有相连通的蓄热模块和储存蓄热介质的储热罐，所述蓄热模块布置在所述输送烟道中。通过多级热回收系统解决了在高温烟气回收技术领域中，冶炼烟气生产波动性的问题，同时实现了提升冶炼烟气的热回收效率，并提供了多种热吸收产物。

Description

多级热回收系统

技术领域

本实用新型涉及高温烟气回收技术领域，尤其涉及一种多级热回收系统。

背景技术

本部分的描述仅提供与本实用新型公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

近年来，钢铁生产工序的全流程节能是钢铁行业的重点技术需求，针对全过程节能减碳的需求日益增长，其中，在电炉炼钢工序中最突出的问题就是冶炼烟气的温度波动性太大，从而导致冶炼烟气的余热回收效率极低，1000度左右的冶炼烟气的显热经过汽化余热锅炉及蓄热器后，仅能够提供出少量合格的低压饱合蒸汽产品，且该蒸汽产品的生产效率较低，使得针对冶炼烟气的余热利用效率处于低水平。

现有的技术方案中包括采用了多种蒸汽结构来应对冶炼烟气温度的波动性，或者采用了双工质换热等方法来提升冶炼烟气在高温波峰时的采热效率，希望避免高温余热量的浪费，但该些技术方案的热量吸收能力上限较低，且并未实质性的解决余热量的完全吸收利用问题，该些技术方案提供的最终产物仍然仅为低压饱和蒸汽，产品用途单一，无法提供更多产品利用选择，导致余热利用的热回收效率仍然处于较低水平。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本实用新型的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多级热回收系统，解决了在高温烟气回收技术领域中，冶炼烟气生产波动性的问题，同时实现了提升冶炼烟气的热回收效率，并提供了多种热吸收产物。

本实用新型的上述实施目的主要由以下技术方案来实现：

本实用新型提供一种多级热回收系统，连接在电炉与除尘系统之间，所述多级热回收系统包括：

输送烟道，其入口与所述电炉相连，其出口与所述除尘系统相连；

余热利用单元，具有相连通的多级换热模块和容纳蒸汽的汽包，多级所述换热模块布置在所述输送烟道的出口处；

蓄热收集单元，具有相连通的蓄热模块和储存蓄热介质的储热罐，所述蓄热模块布置在所述输送烟道中。

在一具体实施方式中，所述蓄热模块具有高温介质换热模块，所述高温介质换热模块布置在所述输送烟道的出口处，所述储热罐具有第一储热罐，所述第一储热罐与所述高温介质换热模块相连。

在一具体实施方式中，所述储热罐具有与所述第一储热罐相连的第二储热罐，所述第一储热罐的出口通过第一注入管路与所述高温介质换热模块的入口相连，所述高温介质换热模块的出口通过第一输出管路与所述第二储热罐的入口相连。

在一具体实施方式中，所述第一输出管路上连接有回收管路，所述回收管路与所述第一储热罐的入口相连。

在一具体实施方式中，所述蓄热模块还具有初态蓄热模块，所述初态蓄热模块布置在所述输送烟道的入口处，所述初态蓄热模块连接在所述第一输出管路上。

在一具体实施方式中，所述第一注入管路和所述第一输出管路之间连接有内循环管路。

在一具体实施方式中，所述第二储热罐和所述第一储热罐之间连接有换热用热模块，所述换热用热模块通过换热管路与所述多级换热模块相连。

在一具体实施方式中，多级所述换热模块至少具有沿所述输送烟道的轴向方向间隔设置的一级换热模块和二级换热模块，所述一级换热模块和所述二级换热模块分别与所述汽包相连，所述高温介质换热模块位于所述一级换热模块和所述二级换热模块之间。

在一具体实施方式中，所述一级换热模块的换热面积和所述二级换热模块的换热面积，沿朝向所述输送烟道的出口方向，依次减小。

在一具体实施方式中，所述初态蓄热模块具有相连接的内螺旋管路和外螺旋管路，所述外螺旋管路套设在所述内螺旋管路的外侧。

在一具体实施方式中，所述蓄热收集单元还具有保护气体输入管，所述第一储热罐与所述第二储热罐之间连接有平衡管路，所述保护气体输入管与所述平衡管路相连。

与现有技术相比，本实用新型所述的技术方案具有以下特点和优点：

1、本实用新型能够通过设立多个余热利用单元，提升烟气余热回收产物的热能品质，进一步提升热回收效率，生产出更高品质的热源。

2、本实用新型能够通过蓄热收集单元，更加灵活的利用烟气余热回收产物，同时该循环储能单元中储存的高品质热源能量可以适用于更大范围的工业生产，进一步的与其他各种工业用热生产系统相结合，例如用于生产饱和蒸汽、过热蒸汽、热水等。

3、同时本实用新型所设置的蓄热收集单元，能够更好的应对烟气余热的波动性，确保烟气供热的稳定性，使得冶炼烟气供热系统能够稳定连接工业用热系统。

附图说明

图1为本实用新型的多级热回收系统的第一实施例管线图；

图2为本实用新型的多级热回收系统的第二实施例管线图；

图3为本实用新型的多级热回收系统的初态蓄热模块的剖面图；

图4为本实用新型的多级热回收系统的初态蓄热模块的俯视图。

附图标号说明：

1、输送烟道；11、第一烟道段；12、第二烟道段；13、第三烟道段；

2、余热利用单元；21、多级换热模块；211、一级换热模块；212、二级换热模块；22、汽包；23、输送管道；24、集气管道；

3、蓄热收集单元；31、蓄热模块；311、高温介质换热模块；312、初态蓄热模块；3121、内螺旋管路；3122、外螺旋管路；3123、流体通道；32、储热罐；321、第一储热罐；322、第二储热罐；33、第一注入管路；331、注入泵；34、第一输出管路；35、平衡管路；36、换热用热模块；361、换热管路；362、换热泵；37、回收管路；371、回收阀门；38、内循环管路；381、内循环阀门；39、保护气体输入管；310、蓄热介质补充管；

4、电炉；

5、除尘系统；

F、输送烟道的轴向方向。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，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的前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种多级热回收系统，连接在电炉4与除尘系统5之间，多级热回收系统包括：

输送烟道1，其入口与电炉4相连，其出口与除尘系统5相连；

余热利用单元2，具有相连通的多级换热模块21和容纳蒸汽的汽包22，多级换热模块21布置在输送烟道1的出口处；

蓄热收集单元3，具有相连通的蓄热模块31和储存蓄热介质的储热罐32，蓄热模块31布置在输送烟道1中。

本实用新型的多级热回收系统，能够将从电炉4中输出的烟气余热用于饱和蒸汽产品的制作，以及将多余热能通过蓄热介质转换为可储存的热能，实现对烟气余热的充分利用；同时，考虑到因烟气热能产生的波动性导致的蒸汽产品低饱和状态，本实用新型中的蓄热收集单元3，可以在余热高温时收集多余的热量，在低温时释放给余热利用单元2，平抑热量波动，解决蒸汽产品低饱和状态的问题，并且蓄热收集单元3收集的高品质热源还可以用于其他工业生产，例如海水淡化、光热发电等。

具体的，输送烟道1可根据实际应用场景设计相应的形状连接在电炉4与除尘系统5之间，在本实施例中，输送烟道1大体呈“倒U形”结构，其具有靠近电炉4设置的第一烟道段11，靠近除尘系统5设置的第三烟道段13，以及连接在第一烟道段11与第三烟道段13之间的第二烟道段12，高温烟气自电炉4输出，依次通过第一烟道段11、第二烟道段12和第三烟道段13，输入除尘系统5中，本实施例中，第一烟道段11与第三烟道段13均竖直设置，第二烟道段12为水平设置，三者共同组成“倒U形”结构，在其他实施例中，对于输送烟道1的结构设计不做限制。

余热利用单元2的多级换热模块21设置在输送烟道1的第三烟道段13中，多级换热模块21分别通过输送管道23、集气管道24与汽包22连通；汽包22中的汽水介质自汽包22输出，依次通过输送管道23、多级换热模块21和集气管道24，循环回汽包22中；本实施例中的多级换热模块21大体为蛇形换热管结构，当然在其他实施例中，多级换热模块21还可以采用U形换热管结构，对此不做限制。

蓄热收集单元3的蓄热模块31具有高温介质换热模块311，其中，高温介质换热模块311布置在输送烟道1的第三烟道段13中，且本实施例中的高温介质换热模块311大体为蛇形换热管结构，当然在其他实施例中，该高温介质换热模块311还可以采用U形换热管结构，对此同样不做限制；蓄热收集单元3的储热罐32通过第一注入管路33、以及第一输出管路34与高温介质换热模块311连通，通过蓄热介质实现将输送烟道1中的高温烟气的热量收集至储热罐32中。

在本实用新型的一可行实施例中，储热罐32具有第一储热罐321，第一储热罐321的出口通过第一注入管路33与高温介质换热模块311的入口连通；第一储热罐321的入口通过第一输出管路34与高温介质换热模块311的出口连通，第一注入管路33上连接有注入泵331。

在本实用新型的另一可行实施例中，储热罐32包括第一储热罐321与第二储热罐322，其中，第一储热罐321的出口通过第一注入管路33与高温介质换热模块311的入口连通，在本实施例中，第一注入管路33上连接有注入泵331；第二储热罐322的入口通过第一输出管路34与高温介质换热模块311的出口连通。

进一步的，第二储热罐322的出口通过平衡管路35与第一储热罐321的入口连通，以实现蓄热介质在第二储热罐322与第一储热罐321之间的热循环，在本实施例中，蓄热介质自第一储热罐321的出口输出，依次经过第一注入管路33、高温介质换热模块311、第一输出管路34、第二储热罐322、平衡管路35，流回第一储热罐321中，实现了蓄热收集单元3的热循环。

更进一步的，如图1所示，在本实用新型中，本实施例中的第二储热罐322与第一储热罐321之间连接有换热用热模块36，该换热用热模块36通过换热管路361分别与第二储热罐322的出口、第一储热罐321的入口连通，换热管路361上连接有换热泵362，用以启停换热用热模块36，该换热用热模块36大体为蛇形换热管结构；通过该换热用热模块36可以将储蓄的热能用于其他热能生产，例如用于产生过热蒸汽、以及为海水淡化系统供热等，对使用储蓄热能的具体方式不做限制；在其他实施例中，配合参阅图2所示，多级换热模块21穿设在换热管路361中，多级换热模块21通过输送管道23、集气管道24与汽包22相连，汽水介质经过换热管路361内的蓄热介质的加热后，输送回汽包22中，换热管路361给汽包22内的不饱和蒸汽提供了热源进行了二次加热，进而提升饱和蒸汽产品的品质，解决了因烟气余热波动造成的蒸汽产品质量波动性问题或产量波动性问题等，同时，换热管路361提供的热源还可以将汽包22内的饱和蒸汽进一步加热，产出过热蒸汽，使过热蒸汽可直接用于发电系统。

根据本实用新型的一个实施方式，如图1和图2所示，多级换热模块21至少具有沿输送烟道1的轴向方向F间隔设置的一级换热模块211和二级换热模块212，一级换热模块211或二级换热模块212分别通过输送管道23、集气管道24与汽包22相连，也即一级换热模块211与二级换热模块212并联；当然，在其他实施方式中，还可以设置三级换热模块或四级换热模块(图中未显示)，且三级换热模块或四级换热模块均沿输送烟道1的轴向方向F间隔设置，在其他实施例中对换热模块的设置数量不做限制。

进一步的，多级换热模块21的换热面积为换热模块在垂直于输送烟道1的轴向方向F暴露的面积，其中，一级换热模块211的换热面积和二级换热模块212的换热面积，沿朝向输送烟道1的出口方向，依次减小，使得最大限度的利用输送烟道1内的余热且控制输送烟气温降程度，使高温介质换热模块311处于更优的换热环境下。在本实施例中，一级换热模块211具有并连连接的两个蛇形换热管结构，二级换热模块212具有一个蛇形换热管结构，使得一级换热模块211的换热面积是二级换热模块212的换热面积的两倍，当然在其他实施例中，多级换热模块21的换热面积也可以设置成其他面积关系，对此不作限制。

更进一步的，蓄热模块31具有一个高温介质换热模块311，该温介质换热模块设置在一级换热模块211和二级换热模块212之间，在其他可行的实施例中，高温介质换热模块311的数量还可以设置为两个(图中未显示)，两个高温介质换热模块311沿输送烟道1的轴向方向F间隔设置，两个高温介质换热模块311串联设置，高温介质换热模块311的入口设置在最靠近输送烟道1的出口的高温介质换热模块311上，高温介质换热模块311的出口设置在最远离输送烟道1的出口的高温介质换热模块311上，当然，在其他实施例中，对高温介质换热模块311的数量不做具体限制。

根据本实用新型的一个实施方式，如图1和图2所示，蓄热模块31还具有初态蓄热模块312，初态蓄热模块312布置在输送烟道1的入口处，用以最大程度的提升蓄热介质储存的热量并降低高温烟气的温度，提高高温烟气的余热利用率。

具体的，初态蓄热模块312布置在输送烟道1的第一烟道段11中，且初态蓄热模块312连接在第一输出管路34上，具体的，初态蓄热模块312的入口通过第一输出管路34与高温介质换热模块311的出口连通，初态蓄热模块312的出口通过第一输出管路34与第二储热罐322的入口连通。蓄热收集单元3的蓄热介质自储热罐32输出后，依次流经高温介质换热模块311、初态蓄热模块312后，收集回储热罐32中，在本实施例中，初态蓄热模块312的入口在竖直高度上低于初态蓄热模块312的出口，且初态蓄热模块312竖直设置，高温烟气自初态蓄热模块312的下方流经初态蓄热模块312，从初态蓄热模块312的上方流至输送烟道1的第二烟道段12；在其他实施例中，初态蓄热模块312的入口也可以在竖直高度上高于初态蓄热模块312的出口，对此不做限制。

根据本实用新型的一个实施方式，配合参阅图3和图4所示，初态蓄热模块312大体为螺旋盘绕形成的管路，且初态蓄热模块312具有相连接的内螺旋管路3121和外螺旋管路3122，外螺旋管路3122套设在内螺旋管路3121的外侧，且内螺旋管路3121和外螺旋管路3122之间形成有用于高温烟气流动的流体通道3123，外螺旋管路3122的侧边固定在输送烟道1的内壁上，内螺旋管路3121通过焊接支架与外螺旋管路3122连接，内螺旋管路3121与外螺旋管路3122串联连通，蓄热介质先流经外螺旋管路3122，后流经内螺旋管路3121，当然在其他实施例中，蓄热介质也可以先流经内螺旋管路3121，后流经外螺旋管路3122。

在其他实施例中，内螺旋管路3121与外螺旋管路3122也可以并联连通；进一步的，外螺旋管路3122的侧边可以通过焊接支架与输送烟道1内壁固定连接，外螺旋管路3122与输送烟道1的内壁之间形成有用于高温烟气流动的流体通道3123；在其他实施例中，初态蓄热模块312也可以仅为单个螺旋管路，对此不做限制。

在本实施例中，配合参阅图1和图2所示，蓄热收集单元3的第一输出管路34上连接有回收管路37，回收管路37与第一储热罐321的入口相连，使经过高温介质换热模块311加热后的蓄热介质流回第一储热罐321中，用以提升第一储热罐321内的蓄热介质的温度，使蓄热介质处于最佳工作温度。

具体的，回收管路37的一端与第一储热罐321的入口连通，回收管路37的另一端连接在初态蓄热模块312的入口与高温介质换热模块311的出口之间的第一输出管路34上，回收管路37与第一输出管路34连通，进一步的，回收管路37上连接有回收阀门371，根据第一储热罐321内的蓄热介质的温度大小来控制回收阀门371的开合大小。

根据本实用新型的一个实施方式，配合参阅图2所示，第一注入管路33和第一输出管路34之间连接有内循环管路38，使第一储热罐321内的蓄热介质流进第二储热罐322内，用以降低第二储热罐322的温度，避免蓄热介质因温度过高导致寿命减小。

具体的，内循环管路38中蓄热介质的流动方式是通过高温的蓄热介质的流动性大于低温的蓄热介质的流动性的原理来调控。在本实施例中，内循环管路38的一端与第一注入管路33连通，内循环管路38的另一端与初态蓄热模块312的出口和第二储热罐322的入口之间的第一输出管路34连通，在内循环管路38上连接有内循环阀门381，根据第二储热罐322内的蓄热介质的温度大小来控制内循环阀门381的开合大小。

进一步的，蓄热收集单元3还具有保护气体输入管39以及蓄热介质补充管310，保护气体输入管39、蓄热介质补充管310均与平衡管路35连通，保护气体输入管39用以补充保护气体，保护蓄热收集单元3的管路中的蓄热介质，同时避免因保护气体的损耗导致管路出现其他气体，进而损耗蓄热介质的情况发生；蓄热介质补充管310用以补充蓄热收集单元3的管路中的蓄热介质，避免因蓄热介质的损耗导致蓄热收集单元3的蓄热能力下降。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种多级热回收系统，其特征在于，连接在电炉与除尘系统之间，所述多级热回收系统包括：

输送烟道，其入口与所述电炉相连，其出口与所述除尘系统相连；

余热利用单元，具有相连通的多级换热模块和容纳蒸汽的汽包，多级所述换热模块布置在所述输送烟道的出口处；

蓄热收集单元，具有相连通的蓄热模块和储存蓄热介质的储热罐，所述蓄热模块布置在所述输送烟道中。

2.根据权利要求1所述的多级热回收系统，其特征在于，所述蓄热模块具有高温介质换热模块，所述高温介质换热模块布置在所述输送烟道的出口处，所述储热罐具有第一储热罐，所述第一储热罐与所述高温介质换热模块相连。

3.根据权利要求2所述的多级热回收系统，其特征在于，所述储热罐具有与所述第一储热罐相连的第二储热罐，所述第一储热罐的出口通过第一注入管路与所述高温介质换热模块的入口相连，所述高温介质换热模块的出口通过第一输出管路与所述第二储热罐的入口相连。

4.根据权利要求3所述的多级热回收系统，其特征在于，所述第一输出管路上连接有回收管路，所述回收管路与所述第一储热罐的入口相连。

5.根据权利要求3或4所述的多级热回收系统，其特征在于，所述蓄热模块还具有初态蓄热模块，所述初态蓄热模块布置在所述输送烟道的入口处，所述初态蓄热模块连接在所述第一输出管路上。

6.根据权利要求3所述的多级热回收系统，其特征在于，所述第一注入管路和所述第一输出管路之间连接有内循环管路。

7.根据权利要求3所述的多级热回收系统，其特征在于，所述第二储热罐和所述第一储热罐之间连接有换热用热模块，所述换热用热模块通过换热管路与所述多级换热模块相连。

8.根据权利要求2所述的多级热回收系统，其特征在于，多级所述换热模块至少具有沿所述输送烟道的轴向方向间隔设置的一级换热模块和二级换热模块，所述一级换热模块和所述二级换热模块分别与所述汽包相连，所述高温介质换热模块位于所述一级换热模块和所述二级换热模块之间。

9.根据权利要求8所述的多级热回收系统，其特征在于，所述一级换热模块的换热面积和所述二级换热模块的换热面积，沿朝向所述输送烟道的出口方向，依次减小。

10.根据权利要求5所述的多级热回收系统，其特征在于，所述初态蓄热模块具有相连接的内螺旋管路和外螺旋管路，所述外螺旋管路套设在所述内螺旋管路的外侧。

11.根据权利要求3所述的多级热回收系统，其特征在于，所述蓄热收集单元还具有保护气体输入管，所述第一储热罐与所述第二储热罐之间连接有平衡管路，所述保护气体输入管与所述平衡管路相连。