[发明专利]一种轧钢加热炉余热回收系统

说明书

技术领域

本发明属于热能与动力工程技术领域，特别涉及一种轧钢加热炉余热回收系统。

背景技术

轧钢系统是钢铁生产的能耗大户，而加热炉，其能耗约占轧钢生产能耗的70％。由于轧钢加热炉的主要目标是加热钢坯，使钢坯按照工艺要求加热速率均匀加热，并停留相应时间。对节能降耗重视程度相对不足，造成我国轧钢加热炉排烟温度普遍偏高。对轧钢加热炉尾部烟气余热回收不仅能够提高经济效益，还能减少污染的排放，为环境保护做出贡献。

目前轧钢加热炉在尾部烟道中都会设置空气换热器，回收烟气余热。由于投资成本的原因，空气热风管路普遍为碳钢管，由于碳钢管的使用受到温度限制，需要在450℃下使用，这就限制的空气换热器的预热温度不能高于450℃。加热炉的预热段设计排烟温度一般为800～900℃，由于冷热钢坯混装、生产负荷变动等因素会导致预热段排烟温度有较大波动，通常会设置稀释风机向烟道里掺入冷风，降低排烟温度，进而保护空气换热器。一方面由于温度空气管路(碳钢)使用温度的限制，空气换热器仅能预热到450℃，吸收的烟气余热有限；另一方面为保护空气换热器，向烟道掺入大量冷风，降低了烟气品质，同时消耗电力，浪费资源。虽然一些公司在空气换热器后安装煤气预热器，但是煤气量相对空气量较小，且由于结焦等原因，煤气预热温度不宜高于300℃，余热回收能力有限，但增加了系统的复杂性和风险。

加热炉水梁汽化冷却方式已经在国内普遍使用，因此可以在烟道内布置蒸发受热面，并与汽化冷却系统采用同一系统，实现供水、除气、汽水分离、水循环等功能。这样可以在回收余热的同时，减少设备的投资。烟道中的蒸发受热面可以吸收烟气中多余的热量、同时可以替代稀释风机降低烟气温度，保护空气换热器管组。

加热炉产生的烟气量大于助燃空气量，同时由于烟气中含有CO₂、H₂O等，导致烟气的比热容大于空气的比热容。也就是说换热过程中，空气温度上升速度大于烟气下降速度，当空气温度上升到与烟气温度相近时，换热效率极低。为使受热面的使用较为经济，空气换热器出口温压不宜过小，因此一级空气换热器往往不能满足要求，需布置两级空气换热器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够合理利用烟气余热、有效提高换热效率，并且结构简单、设备投资少的轧钢加热炉余热回收系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：包括主烟道，以及在主烟道内沿烟气流向依次设置的二级蒸发器、二级空气换热器、一级蒸发器、一级空气换热器；

所述一级空气换热器设置有冷空气入口，并通过管路与设置有热空气出口的二级空气换热器串联；

所述一级蒸发器设置有水源入口，并通过管路与设置有汽水混合物出口的二级蒸发器串联；

所述主烟道外侧与二级蒸发器并列处设置有用于调节通过二级空气换热器烟气量的辅助烟道，所述辅助烟道内沿烟气流向依次设置有辅助烟道蒸发器、辅助烟道闸板。

进一步的，所述一级空气换热器后设置有主烟道闸板。

进一步的，所述辅助烟道横截面积为主烟道横截面积的30％～50％。

进一步的，所述辅助烟道蒸发器与二级蒸发器和一级蒸发器并联设置。

与现有技术相比，本发明通过在主烟道内设置两级蒸发器，有效增加了蒸汽受热面积；通过交错布置空气换热器和蒸发器，并将一级空气换热器置于主烟道最尾端，这样的排布方式保证了换热时的温差，有效提高了换热效率。通过设置辅助烟道，并在辅助烟道内设置辅助烟道闸板，通过调节辅助烟道闸板，来控制通过辅助烟道的烟气量，进而调节通过二级换热器的烟气量，使空气换热器在保持在最佳的温度区间工作，保证了装置的稳定性和安全性。本发明的系统可以与加热炉水梁气化冷却系统采用同一系统，实现供水、供气、汽水分离、水循环等功能，有效在回收余热的同时，减少设备的投资。本发明能够有效回收烟气余热，降低排烟温度，提高能源的利用效率，为钢铁企业带来可观的经济效益，同时减少污染的排放，为环境保护作出贡献。

进一步的，通过设置辅助烟道横截面积为主烟道横截面积的30％～50％，能够有效的控制流向二级空气换热器的烟气量，保证两级空气换热器的正常工作。

进一步的，通过将辅助烟道蒸发器与二级蒸发器和一级蒸发器并联设置，降低了通过辅助烟道的烟气温度，保证了辅助烟道闸板的正常工作。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明工作的热力系统简图；

图3为本发明原理图；