專利名稱：在鋼鐵制造中使用的熱交換器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于冶金加工(特別是鋼鐵制造)的裝置。更特別地，本發(fā)明涉及用于冶金爐的熱交換器系統(tǒng)及其支撐部件，其中所述熱交換器系統(tǒng)包含鋁銅合金管。熱交換器系統(tǒng)包括安裝在爐壁、爐頂和廢氣系統(tǒng)上的管，其中所述廢氣系統(tǒng)包含廢氣排氣管和煙圈。熱交換器系統(tǒng)提供冷卻，而鋁銅合金管延長了爐的使用壽命。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，人們通過在冶金爐中熔化并精煉鐵和鋼廢料制造鋼鐵。通常，冶金爐是電弧爐(EAF)或氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐(BOF)。鋼鐵制造領(lǐng)域的技術(shù)人員認為EAF爐是鋼鐵廠或鑄造車間中唯一最重要的裝置。因此，各個EAF盡可能長時間地保持用作是非常重要的。
在加料過程中所造成的結(jié)構(gòu)損壞影響EAF的運轉(zhuǎn)。因為與熔化的鋼相比，廢料具有更低有效密度，故EAF必須在具有容納廢料的足夠體積的同時，還仍然可以生產(chǎn)所需量的鋼。當(dāng)廢料熔化時，在爐膛中或爐下部的熔煉區(qū)域形成了熱金屬熔體(metal bath)。然而，隨著在爐中鋼的體積減少，在EAF中的空余體積增加。必須保護爐膛或熔煉區(qū)域以上的爐部分，使之免受爐內(nèi)的高溫。由加入并熔化廢料以及精煉所得鋼鐵時引起的高溫、化學(xué)作用以及機械應(yīng)力對于管壁、蓋或頂、管路工件以及廢氣室具有嚴重的危害。這些應(yīng)力極大地限制了爐的使用壽命。
過去通常將EAF設(shè)計并制造成焊接的鋼結(jié)構(gòu)，通過耐火襯里保護這種結(jié)構(gòu)以對付爐的高溫。在20世紀70年代后期和20世紀80年代初期，在鋼鐵工業(yè)中，人們開始通過使用位于熔煉區(qū)域之上的爐的管部分的水冷卻頂段和水冷卻側(cè)壁段，來代替昂貴的耐火磚以對付操作應(yīng)力。水冷卻部件還被用于使廢氣系統(tǒng)中的爐管路組件形成一排。使用不同等級和類型的冷卻段和管來制造現(xiàn)有的水冷卻部件。美國專利第4,207,060號中公開了使用一系列冷卻盤管的冷卻系統(tǒng)的實例。通常，盤管由具有彎曲端帽的臨近導(dǎo)管部分形成，這為冷卻液流經(jīng)盤管形成通道。使用壓力迫使該冷卻液通過管以使熱交換最大化。現(xiàn)有技術(shù)使用碳鋼和不銹鋼制造冷卻段和管。
此外，當(dāng)今的現(xiàn)代EAF爐需要污染控制以俘獲在鋼鐵制造期間產(chǎn)生的廢氣。通常使用兩種方法俘獲來自爐的煙塵。這兩種方法在爐的操作期間使用。俘獲廢氣的一種形式是通過爐頂蓋。所述頂蓋與烤爐的帽蓋類似。頂蓋是建筑物的一部分并且捕獲在加料和出鋼過程的氣體。頂蓋還捕獲在熔化過程中可能產(chǎn)生的揮發(fā)性的逸散物。通常，通過非水冷卻排氣管將頂蓋與袋濾捕塵室連接。袋濾捕塵室由濾袋和若干鼓風(fēng)機組成，所述鼓風(fēng)機將空氣和廢氣經(jīng)由濾袋排出或吸入，以凈化空氣和任何污染物氣體。
俘獲廢氣逸散物的第二種方法是通過主要的爐管線。在爐的熔化周期期間，調(diào)節(jié)風(fēng)門關(guān)閉到頂蓋的排氣管，并且打開在主要管線中的排氣管。這是與爐的直接連接，并且是俘獲爐逸散物的主要方法。主要管線還被用于控制爐壓。該管線由水冷卻排氣管工件組成，這是因為溫度可以到達4,000，然后在幾秒中降至室溫。氣流中通常包括各種化學(xué)元素，其中包括鹽酸和硫酸。其中還有許多固體和沙子類型的顆粒。氣流的速率可以高達150ft/sec。這些氣體將被引向主要的袋濾捕塵室，以便如上文所述的那樣進行凈化。
上述環(huán)境對EAF爐的主要排氣管的水冷卻部件施加很高的應(yīng)力。可變的溫度范圍造成了部件的膨脹和收縮問題，這造成了材料的破壞。此外，灰塵顆粒以類似噴砂的方式連續(xù)腐蝕排氣管的表面。流經(jīng)系統(tǒng)的酸也增加了對材料的腐蝕，從而又降低了整個壽命。
對于BOF系統(tǒng)來說，BOF耐火材料和鋼鐵制造方法的改進延長了使用壽命。然而，使用壽命與廢氣系統(tǒng)部件(尤其是廢氣系統(tǒng)的排氣管組件)的耐用性有關(guān)，并受其限制。對于該系統(tǒng)來說，當(dāng)破壞出現(xiàn)時，必須關(guān)閉系統(tǒng)進行維修，以防止向大氣排放氣體和煙塵。目前的破壞率造成的平均爐關(guān)閉天數(shù)為14天。如同EAF型爐一樣，BOF系統(tǒng)的部件在過去是由水冷卻碳鋼或者不銹鋼板構(gòu)成。
在EAF或BOF型爐中使用水冷卻部件降低了耐火材料的成本，并且與不帶有這些組件相比，還使鋼鐵制造者可以在更高的溫度下操作每一個爐。此外，水冷卻裝置能夠使爐以增加的動力等級運行。因此，增加了產(chǎn)量并且爐可用性變得日益重要。雖然水冷卻組件具有益處，但是這些組件也有磨損、銹蝕、腐蝕和其它損壞的一貫問題。與爐相關(guān)的另一問題是，當(dāng)爐可用的廢料質(zhì)量下降時，會產(chǎn)生更多的酸性氣體。這通常是廢料中存在高濃度塑料的結(jié)果。必須將這些酸性氣體從爐中轉(zhuǎn)移到氣體凈化系統(tǒng)中，以便將其排入大氣。通過數(shù)個含有水冷卻管的煙塵排氣管將這些氣體引入廢氣室或氣體凈化系統(tǒng)。然而，隨著時間的流逝，水冷卻組件和煙塵排氣管受到酸腐蝕、金屬疲勞以及腐蝕的影響。某些材料(即碳鋼和不銹鋼)被用來試圖解決酸腐蝕的問題。更多的水和更高的水溫度和碳鋼一起使用，以試圖降低廢料中水的濃度，并降低附著在爐側(cè)壁上的酸性粉塵。已經(jīng)證明在該方法中使用這種碳鋼是無效的。
還使用了不同等級到不銹鋼。雖然不銹鋼不易受到酸腐蝕，但是它并不具有碳鋼的熱傳導(dǎo)性質(zhì)。所得的結(jié)果廢氣溫度會升高，并且能夠?qū)е履承┎糠制屏押土炎兊臋C械應(yīng)力也會提高。
由于上述問題，在現(xiàn)有系統(tǒng)中的一個或個部件經(jīng)常會發(fā)生關(guān)鍵性故障。當(dāng)發(fā)生這種故障時，必須停止爐的生產(chǎn)，以進行不定期的維護從而修復(fù)損壞的水冷卻組件。因為在停工期間鋼鐵廠不生產(chǎn)熔融的鋼鐵，所以對于某些型號的鋼鐵來說，可能會出現(xiàn)每分鐘五千美元的損失。除了產(chǎn)量下降以外，不定期的中斷顯著增加了運行和維護費用。
除了水冷卻組件以外，對于EAF和BOF系統(tǒng)的煙塵管道和廢氣系統(tǒng)來說，銹蝕和腐蝕的問題日益嚴重。爐中這些區(qū)域的損壞下降了生產(chǎn)能力，并增加了工廠運營者額外的維護費用。另外，水的泄漏增加了廢氣的濕度，并因為袋子受潮并被阻塞，而降低了袋濾捕塵室的效率。由于升高的溫度和爐中增加的溫度造成氣體速率的增大，加速了用于排出爐中廢氣的區(qū)域的腐蝕。更大的氣體速率是為了進一步將全部煙塵除清，以符合空氣排放標準。煙塵排氣管的銹蝕的原因是，由于在爐中不同物質(zhì)相遇而在導(dǎo)管內(nèi)側(cè)形成了酸/酸腐蝕。目前，現(xiàn)有技術(shù)教導(dǎo)了使用煙塵排氣管設(shè)備以及由碳鋼或不銹鋼制造的其它組件。由于如上所述的原因，這些材料已經(jīng)證明不能提供令人滿意的和有效的結(jié)果。
因此亟需改進的水冷卻爐段系統(tǒng)以及制造鋼鐵的方法。特別是亟需這樣一種改進的方法和系統(tǒng)，即，其中水冷卻組件和煙塵排氣管與現(xiàn)有可對比的組件相比可以更長時間運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是適用于制造鐵的爐子的熱交換器系統(tǒng)、及這些爐子支撐的排放和冷卻系統(tǒng)。熱交換器具有至少一段彎曲盤繞管，其具有入口和出口，與至少一段彎曲盤繞管的入口以流體方式連通的輸入歧管，與至少一段彎曲盤繞管的出口以流體方式連通的輸出歧管，流經(jīng)管的冷卻液以及在管上流動的熱廢氣氣流。在本公開中，術(shù)語管、管子和管路是同義詞并且可以相互交換。彎曲盤繞管基本上是一個接一個地將連接的管安裝而形成的一段組件。使用連接件將連接的管相互固定，借此形成結(jié)實的管段，其中所述管段具有結(jié)構(gòu)完整性。連接件給系統(tǒng)增加了剛度并確定了整體平板度以及管段的部分或全部的曲率。例如，通過調(diào)整連接的管的一個接一個的關(guān)系，使它們從零度移動若干度，累積的效應(yīng)將形成具有曲率的結(jié)實管段，而不是平板的。在大多數(shù)應(yīng)用中，熱交換器系統(tǒng)具有至少一段安裝在壁內(nèi)側(cè)、并與壁外側(cè)的輸入和輸出歧管以流體方式連通的管。所述壁通常是制造鋼鐵爐的壁、爐頂、煙圈排氣口、排氣管的直部分和排氣管的彎曲部分。在許多確定的應(yīng)用中，所述壁是彎曲的。例如，根據(jù)設(shè)計參數(shù)，爐排氣管通常是橢圓形或圓形的。排氣管壁的內(nèi)側(cè)具有曲率與排氣管曲率相適應(yīng)的一段或多段管。從環(huán)繞排氣管外側(cè)的輸出歧管向各段管單獨提供冷卻液。而各段管將冷卻液送向環(huán)繞排氣管的外側(cè)的輸出歧管。
熱交換器可以被用于冷卻和收集爐壁上形成的爐渣。熱交換器減少了應(yīng)力的增加。優(yōu)選地，管具有至少一個鍵槽(spline)，所述鍵槽是細長的脊。優(yōu)選地，將多個管制成兩段，其中所述管具有的方位與爐中熔融物質(zhì)基本水平。通常，爐壁是彎曲的，并且所述管也呈曲線形以便與爐壁(也稱為爐身)的曲率相適應(yīng)。一根管可以經(jīng)過爐壁的整個內(nèi)側(cè)圓周，然而，更加有效、均勻溫度的配置是將圓周分割成弧形、并且利用與相鄰的、連接的管連續(xù)連接的一段長度的管。一個接一個地安裝連接的管而形成的一段長度的組件形成管段。從在爐壁外側(cè)的輸出歧管向多段管單獨提供冷卻液。多段管將冷卻液送向在爐壁的外側(cè)的輸出歧管。在修改的方案中，熱交換器系統(tǒng)在連接的管的組件中具有多于一個的入口和多于一個的出口，其中所述組件是曲線形的以便于爐壁內(nèi)側(cè)輪廓向適應(yīng)。上述組件可以配置成，使得連接的管的第一組件在連接的管的第二組件中形成環(huán)。
熱交換器系統(tǒng)還可以包括與彎曲盤繞管相連的底板。在該系統(tǒng)的管上和管周圍的空氣流不如僅僅使用連接件固定的管處的空氣流那么充分，然而，可以實現(xiàn)更大的抗剪切強度，并且該系統(tǒng)特別適于收集風(fēng)送的或飛濺的固體(爐渣)的地方，或者存在很大振動的地方。在熱交換器系統(tǒng)用于收集爐渣的應(yīng)用中適合使用底板。
熱交換器系統(tǒng)還可以包括前板和底板，其中彎曲盤繞管被夾在底板和前板之間。優(yōu)選使用鋁銅合金制造前板，其中選用具有高熱傳導(dǎo)性系數(shù)的鋁銅合金，尤其是能夠在較高的溫度下操作。利用兩個板能夠用導(dǎo)流片或堰(weir)代替彎曲盤繞管，所述導(dǎo)流片或堰起到以與管類似的方式引導(dǎo)冷卻液流動。流體在由前板和底板之間的導(dǎo)流片所限定的通道中彎曲流動。導(dǎo)流片基本上是垂直細長的板。在優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)流片的縱向邊緣被焊接到前板的后側(cè)，并且底板被連接到導(dǎo)流片相對的縱向邊緣上。如前所述，板和導(dǎo)流片的組合實現(xiàn)了彎曲盤繞的通道，其中所述通道基本上與制造好的管相當(dāng)。前板的前側(cè)暴露在熱廢氣中。
作為一種選擇，熱交換器系統(tǒng)可包括前板和底板，其中管安裝有噴嘴，所述噴嘴將冷卻液噴射在前板的后側(cè)。前板優(yōu)選由鋁銅合金制造，其中選用的鋁銅合金是抗氧化的并且具有高熱傳導(dǎo)性系數(shù)。底板主要的作用是安裝用于具有噴嘴的管的平臺。前板與指向前板后側(cè)的噴嘴是偏移的。鋁銅板的前側(cè)暴露在熱量中，噴霧通過輸出歧管收集并回送。輸入歧管提供加壓的冷卻液。冷卻液優(yōu)選是水，因為水的費用低廉并且熱容高。這樣，噴嘴以噴霧的形式噴灑冷卻液，并且需要更少的管，因此降低了對管的彎曲盤繞的需求。使用噴嘴的熱交換器系統(tǒng)被配置成，使得排水裝置總是朝向板的底部，以便防止冷卻液的累積阻塞噴嘴。
熱交換器系統(tǒng)被配置成，使板的總數(shù)足以覆蓋將廢氣冷卻至期望溫度的區(qū)域。在廢氣來自電弧爐的情況下，氣體的出口溫度大約是4,000-5,000。在袋濾捕塵室中過濾這些氣體以除去氣化的金屬，例如鋅以及某些揮發(fā)性灰分。袋濾捕塵室在大約200-350下操作，因此必須將進來的廢氣冷卻。將多段管制成彎曲的或平板的，以此得到用于給定冷卻要求所需的表面面積。
可以預(yù)見，本熱交換器系統(tǒng)可以與其它熱交換裝置組合，例如冷凝器、管殼式換熱器、翅片式換熱器、板框式換熱器以及強制通風(fēng)氣冷卻換熱器。
還可以預(yù)見，所述熱交換器系統(tǒng)還有其它應(yīng)用，例如冷卻來自變電廠、造紙廠、燃煤和燃氣發(fā)電廠以及其它廢氣發(fā)生器中的廢氣，其中冷卻所述氣體的目的是俘獲氣體的一種或多種組分，其中所述俘獲處理是通過濃縮、碳床吸附或過濾而完成的。優(yōu)選使用鋁銅合金制造熱交換器系統(tǒng)。鋁銅合金被發(fā)現(xiàn)具有高于期望值的導(dǎo)熱率、對熱氣流侵蝕的抵抗性(彈性模量)和良好的抗氧化性。因此，延長了熱交換器的使用壽命。當(dāng)使用鋁銅合金制造熱交換器及相關(guān)組件時，降低了熱交換器及相關(guān)組件的銹蝕和腐蝕。
發(fā)明目的本發(fā)明的第一目的是提供由鋁銅合金構(gòu)成的熱交換器系統(tǒng)，其中鋁銅合金被發(fā)現(xiàn)具有高于期望值的導(dǎo)熱率、對熱氣流侵蝕的抵抗性和良好的抗氧化性。
本發(fā)明的第二目的是提供這樣一種熱交換器系統(tǒng)，其中，當(dāng)使用鋁銅合金制造熱交換器及相關(guān)組件時，降低了熱交換器及相關(guān)組件的銹蝕和腐蝕，因此延長了熱交換器的使用壽命。
本發(fā)明的第三目的是提供這樣一種熱交換器系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)適于冷卻由制造鋼鐵的爐中排放的廢氣，所述熱交換器系統(tǒng)被安裝在爐壁、爐頂、煙圈排氣口、排氣管的直部分和排氣管的彎曲部分上。還可以預(yù)見，所述熱交換器系統(tǒng)還有其它應(yīng)用，例如冷卻來自變電廠、造紙廠、燃煤和燃氣發(fā)電廠以及其它廢氣發(fā)生器中的廢氣，其中冷卻所述氣體的目的是俘獲氣體的一種或多種組分，其中俘獲處理是通過濃縮、碳床吸附或過濾而完成的。
本發(fā)明的第四目的是提供這樣一種熱交換器系統(tǒng)，所述熱交換器系統(tǒng)可以基本類似單元的形式串在一起，以便將諸如EAF或BOF的冶金爐中的廢氣從4,000-5,000冷卻至200-350。
本發(fā)明的第五目的是提供收集和冷卻爐渣的改進的熱交換器系統(tǒng)，其中彎曲盤繞管是具有細長的脊的擠壓無縫管，所述管可以更好地抵抗銹蝕、腐蝕和熱應(yīng)力。
附圖簡要說明通過參考下列詳細說明以及附圖，上述和其它目的將變得更加明顯

圖1是示出本發(fā)明的局部切除透視圖。熱交換器具有至少一段彎曲盤繞管，至少一段彎曲盤繞管具有入口和出口，所述入口和出口與一對歧管(manifold)以流體方式連通。至少一段彎曲盤繞管安裝在排氣管的內(nèi)側(cè)。
圖1a是圖1所示的本發(fā)明的透視圖。排氣管安裝有熱交換器系統(tǒng)。該排氣管在制造鋼鐵的工業(yè)中用來運輸并冷卻從鋼鐵造制爐產(chǎn)生的廢氣。局部顯示的彎曲盤繞管由鋁銅合金制成。排氣管也可以由鋁銅合金制成。
圖1b是與直排氣管相連的彎曲排氣管的側(cè)視圖，所述直排氣管與廢氣室相連。
圖1c是圖1b所示的排氣管和廢氣室的前視圖。
圖1d是一系列冷卻排氣管的偏移前視圖。這一系列冷卻排氣管與廢氣室和彎曲排氣管相連，所述彎曲排氣管與爐頂相連。這些排氣管冷卻并輸送熱煙塵氣體和從爐中分離出的灰塵。
圖2是配置為煙圈的熱交換器系統(tǒng)的平面圖，其中煙圈是由彎曲盤繞管組成的，所述管來回盤繞形成一個彎曲段(橢圓形環(huán))。所述橢圓形環(huán)具有冷卻水入口和出口。作為一種選擇，將煙圈配置為具有多于一個的入口和出口。
圖3是圖2所示的本發(fā)明沿剖面線3-3的剖面圖。
圖4是圖2所示的配置成煙圈的熱交換器系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖5是帶有入口和出口的一段彎曲盤繞管的側(cè)視圖。使用銅焊連接件將管隔開并連接。
圖6是彎曲盤繞管的剖面圖，其中所述管具有鍵槽和基座?；B接到底板上，底板連接在壁內(nèi)側(cè)。
圖7是彎曲盤繞管的剖面圖，表明了連接件是如何將管隔開并連接的。
圖8是配有多個熱交換器系統(tǒng)組件的制造鋼鐵的爐子的剖面圖。所述系統(tǒng)用于爐子以及冷卻廢氣的排氣管。
圖9是使用導(dǎo)流片的熱交換器系統(tǒng)的剖面圖，其中系統(tǒng)為排氣管提供冷卻。系統(tǒng)具有由導(dǎo)流片形成的通道，其中所述導(dǎo)流片將冷卻液的流動導(dǎo)向成為蜿蜒形式的流動。
圖10是使用導(dǎo)流片的熱交換器系統(tǒng)的局部切除的剖面?zhèn)纫晥D，其中所述熱交換器被安裝在制造鋼鐵的爐壁上。所述熱交換器具有鋁銅前板、導(dǎo)流片和底板。前板直接暴露在由爐子產(chǎn)生的熱、廢氣和爐渣之中。
圖11是使用噴嘴的熱交換器系統(tǒng)的剖面圖，其中所述熱交換器被安裝在制造鋼鐵的爐壁上。所述熱交換器具有鋁銅前板、帶有噴嘴的管和底板。前板直接暴露在爐子產(chǎn)生的熱、廢氣和爐渣之中。噴嘴從底板向前板的后側(cè)噴射冷卻液。將前板從噴嘴充分移動，使冷卻液在更廣的區(qū)域分散。
圖12是使用噴嘴的熱交換器系統(tǒng)的剖面圖，其中所述熱交換器是風(fēng)箱。鋁銅前板在風(fēng)箱的內(nèi)部，并且?guī)в袊娮斓墓鼙话惭b在底板上。噴嘴從固定在底板上的管中將冷卻液噴射向前板的后側(cè)。將前板從噴嘴充分移動，使冷卻液以交錯形式噴射。交錯足夠覆蓋一定區(qū)域。注意，圖中具有兩個入口和兩個出口。
詳細說明出于需要，在下面公開了本發(fā)明的詳細實施方案，然而，可以理解所公開的實施方案僅僅是為了示例性地說明本發(fā)明，本發(fā)明可以以多種形式實施。因此，并不能將此處公開的特定結(jié)構(gòu)和功能的細節(jié)解釋為限制性的。
熱交換器系統(tǒng)10包括至少一段彎曲盤繞管50，至少一段彎曲盤繞管50具有入口56和出口58、與至少一段彎曲盤繞管的入口以流體方式連通的輸入歧管84、與至少一段彎曲盤繞管的出口以流體方式連通的輸出歧管86、以及流經(jīng)彎曲盤繞管的冷卻液。熱交換器系統(tǒng)10冷卻熱煙塵氣36和正從冶金爐80及其支撐組件中排出的灰塵。彎曲盤繞管是一個接一個地將連接的管安裝而形成的一段組件，其中使用連接件82將所連接的管相互連接，形成上述至少一段彎曲盤繞管54。發(fā)明人根據(jù)經(jīng)驗確定制造管50的優(yōu)選組分是鋁銅合金。鋁銅合金被發(fā)現(xiàn)具有高于期望值的導(dǎo)熱率、對熱氣流侵蝕的抵抗性(彈性模量)和良好的抗氧化性。因此，延長了熱交換器的使用壽命。當(dāng)使用鋁銅合金制造熱交換器及相關(guān)組件時，降低了熱交換器及相關(guān)組件的銹蝕和腐蝕。表1對比了鋁銅合金、P22(Fe～96％，C～0.1％，Mn～0.45％，Cr～2.65％，Mo～0.93％)以及碳鋼(A 106B)的導(dǎo)熱率。鋁銅合金的導(dǎo)熱率比P22高41％，比碳鋼高30.4％。使用鋁銅及其合金制造的熱交換器與由耐火材料和/或其它金屬合金構(gòu)成的爐子相比，更加有效率并且具有更長的使用壽命。
表1

優(yōu)選地將管擠壓成形，以使得所述管抵抗腐蝕、銹蝕、壓力和熱應(yīng)力。當(dāng)管具有作為翅片的細長脊時，性能顯著地增加。翅片可以用于加強冷卻并收集爐渣。不存在會發(fā)生故障的焊接線，并且擠壓成形的無縫管使得熱量的分布更加均勻，這就提高了熱交換器系統(tǒng)的總體性能。如果需要，管可以是曲線形的或彎曲的，以便與和其連接的壁的曲率相互配合。更加典型地，管的單個部分用成角度的連接件相互固定，從而使得所得到的一段彎曲盤繞管具有與壁的曲率相配的曲率。
附圖所示出的熱交換器系統(tǒng)使用了歧管和多段彎曲盤繞管，以便進一步加強冷卻效率。這種組合確保了冷卻水流能夠經(jīng)所有管，并最優(yōu)化熱傳遞。彎曲盤繞管使得表面面積最優(yōu)。通常使用連接件和隔離件固定管，這使煙塵氣能夠基本在管的整個周邊流動。
參考圖1，本發(fā)明10被顯示為，煙塵廢氣排氣管44具有壁94，壁94具有內(nèi)側(cè)壁93和外側(cè)壁95。將壁94局部切去以便觀察排氣管44的內(nèi)部。排氣管44是橢圓形的，這種被選擇的工程結(jié)構(gòu)與圓形導(dǎo)管相比增加了表面面積。排氣管被分為四個扇形體1-4，以橫豎虛線表示。在本發(fā)明中，熱交換器使用了四段彎曲盤繞管，其每一個具有一個入口56和一個出口58，并均使用連接件52(作為間隔和接合件以固定管50)裝配，并在其中確定了一段長度上的管相對于相鄰段長度上的管的相對位置。彎曲盤繞管段1-4安裝于在排氣管44的內(nèi)壁93。各段彎曲盤繞管都與輸入歧管84和輸出歧管86以流體方式連通。歧管84和86安裝在壁94的外側(cè)95上，并且基本上環(huán)繞排氣管44。將管50定向為與排氣管44基本在同一直線上。選擇定向的原因在于，在排氣管的長度上容易制造和產(chǎn)生更低的壓力差。使用能夠?qū)⒗鋮s排氣管接合到另一排氣管的法蘭54將排氣管的兩端端接。每一排氣管基本上是獨立的模塊冷卻單元。模塊化使得排氣管的制造可以在某種程度上通用。每一排氣管具有冷卻能力，并且大量地組合起來，以實現(xiàn)期望的冷卻。模塊化是部分由于熱交換器系統(tǒng)是由具有公知冷卻能力的、個別冷卻的多段彎曲盤繞管組成，當(dāng)組合時就確定了排氣管的冷卻能力。因此，積累的冷卻能力最終是多段彎曲盤繞管的類型、數(shù)目和配置結(jié)構(gòu)、以及歧管所提供的冷卻液的溫度和率速的函數(shù)。多段彎曲盤繞管基本上是相對通用的、獨立模塊組件。煙塵排氣管44通常具有一對安裝支撐體62，用于將排氣管聯(lián)接到支架或支撐體上。
圖1a、1b、1c和1d示出了排氣管和熱交換器系統(tǒng)的外部元件。排氣管44與安裝支架60安裝在一起，安裝支架60用于將排氣管接合到爐頂、廢氣室(有時指風(fēng)箱48)、或者用于對法蘭54提供支撐。參考圖1b，彎曲排氣管45與直排氣管44聯(lián)接，直排氣管44則與廢氣室48相連。彎曲排氣管45具有頂支架60，用于將彎曲排氣管45固定到爐頂。煙圈66從彎曲排氣管45的入口伸出。在圖2-4和圖8中可以看出，煙圈66室具有環(huán)狀配置的熱交換器。彎曲排氣管具有輸入歧管84和輸出歧管86。輸入歧管84在位置88被連接到冷卻水源，輸出歧管86被連接到循環(huán)出口90。彎曲排氣管45和直排氣管44通過它們各自的法蘭連接。直排氣管44和廢氣室48通過它們各自的法蘭連接。因此廢氣室48優(yōu)選具有壓力釋放裝置，以防止在爐內(nèi)萬一發(fā)生爆炸。如果日后需要額外的容量，那么廢氣室48還可以作為連接箱(junction box)。參考圖1c，來自爐的部分冷卻煙塵氣體被轉(zhuǎn)向90度，送入排氣系統(tǒng)16的剩余部分。系統(tǒng)的長度足以將冶金爐(例如EAP或BOF)中排除的廢氣從4,000-5,000冷卻至200-350。如圖1d所示，爐外部的完整冷卻系統(tǒng)是由廢氣室48之后的8對歧管，外加廢氣室48之前的兩對歧管和煙圈組成的每一對歧管具有四段熱交換器，因此，總共四十段熱交換器并外加煙圈段66?？梢詫熑Π惭b在爐頂，而不是替排氣管，這種配置結(jié)構(gòu)將在下面討論。
圖2-4進一步示出了配置為煙圈的熱交換器系統(tǒng)，其中煙圈66由來回盤繞而形成彎曲的段(橢圓形環(huán))的彎曲盤繞管組成。橢圓形環(huán)具有用于冷卻水的一個入口和一個出口。作為一種選擇，還可以將煙圈配置為具有多于一個的入口和出口。在所示實施方案中，熱交換器10具有三個煙圈支架64，或?qū)峤粨Q器安裝在圓形爐頂上。如圖3所示，管50在右端比左端被壓得更緊，并且左端的支架64比右端的更低。這種壓縮和支架的不同放置補償了爐頂?shù)膬A斜，這形成了基本垂直的輪廓(profile)。連接件82不但確定了一段彎曲盤繞管50的曲率，還確定了輪廓。
參考圖8，圖8中示出的爐被顯示為EAF型爐80?？梢岳斫?，公開的EAF僅僅是為了起到解釋的作用，本發(fā)明可以容易地應(yīng)用于BOD型爐等等。在圖8中，EAF 80包括爐身12、多個電極14、排氣系統(tǒng)16、工作臺18、搖桿翻轉(zhuǎn)裝置(rocker tilting mechanism)20、擺缸(tiltcylinder)22以及廢氣室b。爐身12可移動地被布置在搖桿翻轉(zhuǎn)裝置20或其它翻轉(zhuǎn)裝置上。此外，由擺缸22為搖桿翻轉(zhuǎn)裝置20提供動力。搖桿翻轉(zhuǎn)裝置20被固定在工作臺18上。
爐身12由中凹爐膛24、通常呈圓柱狀的側(cè)壁26、管口(spout)28、管口門30和通常呈圓柱狀的圓形頂32組成。管口28和管口門30位于圓柱狀的側(cè)壁26的一側(cè)。在打開位置，管口28允許引入的空氣34進入爐膛24，并且部分燃燒在熔煉時產(chǎn)生的氣體36。爐膛24由本領(lǐng)域已知的合適的耐火材料組成。在爐膛24的一端是澆注箱，所述澆注箱在其較低端具有活栓裝置38。在熔化操作期間，使用耐火塞或可滑動的門將活栓裝置38關(guān)閉。此后，傾斜爐膛24，拔開或打開活栓裝置38，將熔融金屬傾倒入盛鋼桶、漏斗或需要的其它裝置中。
爐身12的內(nèi)壁26與彎曲盤繞管50的水冷卻段40安裝在一起。水冷卻段40在爐80中有效地起到了內(nèi)側(cè)壁的作用。提供冷卻水和回流的歧管與水冷卻段40以流體方式連通。通常，與所示出的排氣管44類似的方式，將歧管周邊地定位。圖8顯示了爐身12外側(cè)的歧管的截面圖。熱交換器系統(tǒng)10運轉(zhuǎn)效率更高，并且延長了EAF爐10的使用壽命。在優(yōu)選實施方案中，與圖2-4的煙圈相比，水冷卻段40被安裝成使得彎曲盤繞管具有通常為水平的方向。如圖7所示，連接件82將管50連接，或者管50具有安裝在壁94上的基座92。通常，在具有后者結(jié)構(gòu)時，管具有細長的脊96，用于收集爐渣并使管增加了額外的表面面積。作為一種選擇，水冷卻段40被安裝為，使得彎曲盤繞管50具有通常為垂直的方位，如圖5所示。水冷卻段40的上端在爐80的外壁26的上邊緣限定出圓形的輞。
熱交換器系統(tǒng)10能夠被安裝在爐80的頂32上，其中水冷卻段40具有基本上與頂32的圓頂輪廓接近的曲率。其中在爐80的側(cè)壁26的內(nèi)側(cè)、頂32以及排氣系統(tǒng)16的入口處使用熱交換器系統(tǒng)10。此外，熱交換器系統(tǒng)保護爐，并且隨著熱廢氣36被輸送至袋濾捕塵室、或其它在其中收集灰塵并將氣體排向大氣的過濾器和空氣處理裝置，而冷卻熱廢氣36。
在運行中，通過爐身12中的通風(fēng)口46將熱廢氣36、灰塵和煙塵從爐膛24中除去。通風(fēng)口46與如圖1和1a-1d所示的、包括煙塵排氣管44的排氣系統(tǒng)16相通。
參考圖5，水冷卻段40具有多個軸向設(shè)置的管50。U型彎頭53將相鄰組裝長度的一個或數(shù)個管50連接在一起，以形成連續(xù)的管系統(tǒng)。除了在相鄰的管50之間作為隔離物之外，連接件82還使得水冷卻段40在結(jié)構(gòu)上成為整體，并且決定了水冷卻段40的曲率。
圖7是圖5中的水冷卻段的實施方案的剖面圖。圖6示出了一種變體，其中管50具有管狀橫截面、基座92、細長的脊96以及底板93。底板93附著到爐壁26或爐頂32上。管和可選的底板的組合形成了水冷卻段40，這構(gòu)成了爐的內(nèi)部壁。在EAF爐膛或BOF的排氣罩和煙塵排氣管的上方，水冷卻段40冷卻爐壁26。
水冷卻段是水冷卻的，并且由習(xí)慣上熔化并加工為無縫管50的鋁銅合金制成。冷卻管44被并入到排氣系統(tǒng)16。此外，將管50形成到冷卻水冷卻段40，并置于整個頂32上和排氣管44中。鋁銅合金優(yōu)選具有標稱組分6.5％的A1、2.5％的Fe、0.25％的Sn、最高0.5％其它物質(zhì)以及平衡差額的Cu。然而，可以理解所述組分是可以變化的，因此A1含量為至少5％，但是最多不超過11％，而在這兩種情況下剩余的成分包括銅化合物。
使用鋁銅合金與現(xiàn)有技術(shù)的裝置(即碳鋼或不銹鋼冷卻系統(tǒng))相比，提供了增強的機械和物理性質(zhì)，這是因為合金為在爐中制造鋼鐵提供了優(yōu)良的導(dǎo)熱率、強度以及彈性模量。通過這些增強作用，直接延長了爐的使用壽命。
除了優(yōu)良的熱傳遞性質(zhì)以外，合金的延伸性質(zhì)也比碳鋼或不銹鋼強，因此而允許管和排氣管工件44膨脹和收縮而不產(chǎn)生裂縫。此外，表面強度也優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，這是因為降低了廢氣碎片的噴砂效應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕效應(yīng)。
使管成型的方法優(yōu)選是擠壓成型，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解可以使用到達相同效果，即無縫組件的其它成型技術(shù)。在擠壓成型期間，鋁銅合金被熱加工，從而實現(xiàn)具有改善的物理性質(zhì)的致密晶粒結(jié)構(gòu)。
在圖6所示的管中，細長的脊96是適于收集爐渣的鍵槽。在管狀部分的中心線的每側(cè)的質(zhì)量相同，因此細長的脊96的質(zhì)量與基座92的質(zhì)量近似相等。通過平衡質(zhì)量并使用擠壓成型的鋁銅合金，所得管件是基本上無應(yīng)力的管件。所公開的管具有改善的應(yīng)力性質(zhì)，并且使用這些管制造的熱交換段不易受到由例如爐循環(huán)期間的劇烈溫度變化而損壞。
熱交換器系統(tǒng)的構(gòu)成與現(xiàn)有技術(shù)的不同之處在于，現(xiàn)有技術(shù)中的管和熱交換段是由碳鋼或不銹鋼制成的，這與本發(fā)明的鋁銅合金組分不同。鋁銅合金組分不易受到酸腐蝕。此外，申請人確定出，鋁銅具有高于碳鋼或不銹鋼的傳熱速率，并且該合金具有膨脹和收縮而不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)。最后，合金的表面強度比上述兩種鋼都要高，因此降低了在排氣管/冷卻系統(tǒng)中運動的廢氣的噴砂效應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕表面效應(yīng)。
可選擇的實施方案冷卻液通過熱交換器系統(tǒng)的類似流動可以通過使用彎曲盤繞通道實現(xiàn)。通過在前板120和底板93之間流出導(dǎo)流片124的間隔而形成通道122。圖9顯示了使用導(dǎo)流片的熱交換器系統(tǒng)10的實施方案。在所顯示的實施方案中，熱交換器系統(tǒng)10是排氣管45，其中前板120在排氣管45的內(nèi)部。在所顯示的實施方案中，底板93還作為排氣管45的外部壁。排氣管45具有用于將排氣管相連、或?qū)⑴艢夤芘c風(fēng)箱48或與爐80的頂32相連的法蘭54。在所顯示的實施方案中，冷卻液以紙平面的方向流入和流出。如圖所示，只存在一個冷卻段41，并且其與輸入歧管(未顯示)和輸出歧管(未顯示)以流體方式連通。歧管安裝在底板93的外側(cè)。
圖10顯示了配置為內(nèi)爐壁47的熱交換器系統(tǒng)10，所述內(nèi)側(cè)爐壁是冷卻段41。按照爐身12的壁26的輪廓制造內(nèi)側(cè)爐壁47。冷卻段41具有安裝在前板120和底板93之間的導(dǎo)流片124。系統(tǒng)具有冷卻液入口56和出口58。提供冷卻水和回流的歧管與冷卻段41以流體方式連通。雖然只顯示了一個冷卻段，但是在應(yīng)用中可以配置為具有多個冷卻段。前板120和導(dǎo)流片124具有鋁銅合金組分。導(dǎo)流片沿縱向邊緣126被焊接在前板上?；灞桓街较鄬Φ目v向邊緣(在其中形成通道122)。在圖10的左手邊的角落可以看見通道122。注意，冷卻液是以蜿蜒形式進行彎曲盤繞流動的，這與圖5所示的并排安裝的管的裝配中流動類似。在實施方案45或47中沒有顯示歧管，但是它們?nèi)鐖D2所示的那樣，被周邊地定位。
圖11顯示了內(nèi)部爐壁49，爐壁49被具有多個噴嘴125的冷卻段43冷卻。熱交換器具有鋁銅前板120、安裝了噴嘴125的管50以及底板93。前板120直接暴露在制造鋼鐵過程中產(chǎn)生的熱、廢氣和爐渣之中。噴嘴50從底板向前板120的后側(cè)噴射冷卻液。
圖12是風(fēng)箱48的剖面圖，使用利用噴嘴125的熱交換器系統(tǒng)冷卻所述風(fēng)箱。四個鋁銅前板120限定了風(fēng)箱48的內(nèi)部。在管50上的多個噴嘴125將冷卻液的脫模液(pattern spray)導(dǎo)向前板120的背面。底板93是管50的支架和風(fēng)箱48的外壁。將前板120從多個噴嘴充分移動，使冷卻液以交錯模式噴射。交錯足夠覆蓋一定區(qū)域，這減少了冷卻前板所必須的蜿蜒盤繞的數(shù)目。在圖12所示的實施方案中，只顯示了兩個各具有入口56和出口58的管的裝配。沒有顯示的是更多具有噴嘴的管?；仡檲D11，管子用U型彎頭53相連，在風(fēng)箱48中可以使用類似的連接。如圖所示，在圖中僅示出了一個具有至少一個入口和出口的冷卻段43。
雖然已經(jīng)詳細地描述了本發(fā)明的特別的實施方案，但是可以理解本發(fā)明相應(yīng)的范圍并不受到限制，而且包括在所附權(quán)利要求的精神和術(shù)語之中的所有變化和修改。十分明顯，熱交換器系統(tǒng)無論是否利用彎曲盤繞管、導(dǎo)流片或噴嘴以及冷卻段，其均可以用在極端苛刻的環(huán)境中以冷卻氣體并冷凝多種氣化的物質(zhì)。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的小結(jié)如前所述，十分明顯我們發(fā)明了由鋁銅合金構(gòu)成的改進的熱交換器系統(tǒng)，其中鋁銅合金被發(fā)現(xiàn)具有高于期望值的導(dǎo)熱率、對熱氣流侵蝕的抵抗性和良好的抗氧化性。此外，我們提供了一種延長了熱交換器的使用壽命的熱交換器系統(tǒng)，因為當(dāng)使用鋁銅合金制造熱交換器及相關(guān)組件時，降低了熱交換器及相關(guān)組件的銹蝕和腐蝕。
此外提供了一種適于冷卻由制造鋼鐵的爐中排放的廢氣的熱交換器系統(tǒng)，其中所述熱交換器系統(tǒng)被安裝在爐壁、爐頂、煙圈排氣口、排氣管的直部分和排氣管的彎曲部分上。熱交換器系統(tǒng)可以將存在于諸如EAF或BOF的冶金爐中的廢氣從4,000-5,000冷卻至200-350。
本發(fā)明提供了收集和冷卻爐渣的熱交換器系統(tǒng)，其中彎曲盤繞管是具有細長的脊的擠壓成型的無縫管，并且所述管可以抵抗銹蝕、腐蝕、壓力和熱應(yīng)力。
還提供了熱交換器的其它應(yīng)用，例如冷卻來自變電廠、造紙廠、燃煤和燃氣發(fā)電廠以及其它廢氣發(fā)生器中的廢氣，其中冷卻所述氣體的目的是俘獲氣體的一種或多種組分，其中通過濃縮、碳床吸附或過濾完成俘獲。
可以理解，上述的說明和具體的實施方案僅僅是為了說明本發(fā)明的最佳方式及其原理，并且對于本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對于所述裝置做出各種修改和添加。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少一段彎曲盤繞管，其具有入口和出口；輸入歧管，與所述至少一段彎曲盤繞管的所述入口以流體方式連通；輸出歧管，與所述至少一段彎曲盤繞管的所述出口以流體方式連通；流過所述管的冷卻液；在所述管上流動的熱氣氣流；其中，所述彎曲盤繞管基本上是一個接一個地將連接的管安裝而形成的一段組件；以及使用連接件將所述連接的管相互固定，從而形成所述至少一段彎曲盤繞管。
2.如權(quán)利要求1所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，所述至少一段彎曲盤繞管被安裝在壁的內(nèi)側(cè)，并與所述壁外側(cè)的所述輸出歧管和輸入歧管以流體方式連通。
3.如權(quán)利要求2所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述壁具有曲率，就像煉鋼爐的壁、爐頂、煙圈排氣口、排氣管的直部分和排氣管的彎曲部分具有曲率一樣。
4.如權(quán)利要求3所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，使用成角度的連接件將所述連接的管相互固定，從而使得的所得到一段彎曲盤繞管具有與所述壁的曲率相似的曲率。
5.如權(quán)利要求4所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，將多個所述的至少一段彎曲盤繞管安裝在所述排氣管的內(nèi)側(cè)周圍，以及從環(huán)繞所述排氣管外側(cè)的輸出歧管向各段彎曲盤繞管單獨提供冷卻液；各段彎曲盤繞管將冷卻液返回到環(huán)繞所述排氣管外側(cè)的所述輸出歧管。
6.如權(quán)利要求4所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，將多個所述的至少一段彎曲盤繞管安裝在所述爐頂內(nèi)側(cè)周圍，其中從環(huán)繞所述爐頂外側(cè)的輸出歧管向各段所述彎曲盤繞管單獨提供冷卻液；并且各段所述的彎曲盤繞管將冷卻液返回到環(huán)繞所述爐頂外側(cè)的輸出歧管。
7.如權(quán)利要求4所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，將多個所述的至少一段彎曲盤繞管安裝在所述爐壁內(nèi)側(cè)周圍，其中從環(huán)繞所述爐壁外側(cè)的輸出歧管向各段所述彎曲盤繞管單獨提供冷卻液；并且各段所述彎曲盤繞管將冷卻液單獨返回到環(huán)繞所述爐壁外側(cè)的輸出歧管。
8.如權(quán)利要求4所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，將多個所述的至少一段彎曲盤繞管安裝在所述煙圈排氣口內(nèi)側(cè)周圍，從環(huán)繞所述煙圈排氣口外側(cè)的輸出歧管向各段所述彎曲盤繞管單獨提供冷卻液；并且各段所述彎曲盤繞管將冷卻液返回到環(huán)繞所述煙圈排氣口外側(cè)的輸出歧管。
9.如權(quán)利要求5所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，所述連接的管縱向安裝在所述排氣管中。
10.如權(quán)利要求3所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，足夠多的排氣管串在一起，從而使得所述排氣管和所述煙圈排氣口中的全部彎曲盤繞管將所述爐排出的熱氣流溫度從約4,000-5,000降到約200-350。
11.如權(quán)利要求1所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述連接的管具有鍵槽。
12.如權(quán)利要求1所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述鍵槽管具有細長的脊以增加表面面積、收集爐渣并降低應(yīng)力的增加。
13.如權(quán)利要求1所述的熱交換器系統(tǒng)，其中流經(jīng)所述管的冷卻液是水。
14.如權(quán)利要求1所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述至少一段彎曲盤繞管是由鋁銅合金制成。
15.如權(quán)利要求14所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述合金含有至少為89％并至多為95％的銅。
16.如權(quán)利要求14所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述鋁銅合金包含Cu、Al、Sn和Fe。
17.如權(quán)利要求10所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，所述排氣管的形狀和尺寸能夠獲得期望的表面面積，所述排氣管具有公知的冷卻能力。
18.如權(quán)利要求10所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述彎曲盤繞管包括鋁銅合金。
19.一種熱交換器系統(tǒng)，包括至少一段彎曲盤繞管，其具有入口和出口，并被固定到底板上；輸入歧管，與所述至少一段彎曲盤繞管的所述入口以流體方式連通；輸出歧管，與所述至少一段彎曲盤繞管的所述出口以流體方式連通；流經(jīng)所述管的冷卻液；在所述管上流動的熱氣氣流；其中，所述彎曲盤繞管基本上是一個接一個地將連接的管安裝而形成的一段組件；以及使用連接件將所述連接的管相互固定，并固定到所述底板，從而形成所述至少一段彎曲盤繞管。
20.如權(quán)利要求19所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，所述至少一段彎曲盤繞管被安裝在壁的內(nèi)側(cè)，并與所述壁外側(cè)的所述輸出歧管和輸入歧管以流體方式連通。
21.如權(quán)利要求20所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述壁具有曲率，就像煉鋼爐的壁、爐頂、煙圈排氣口、排氣管的直部分和排氣管的彎曲部分具有曲率一樣。
22.如權(quán)利要求21所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，所述底板是彎曲的，使用成角度的連接件將所述連接的管相互固定，從而使得的所得到彎曲盤繞管具有與所述壁的曲率相似的曲率。
23.如權(quán)利要求22所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，將多個所述的至少一段彎曲盤繞管安裝在所述排氣管的內(nèi)側(cè)周圍，以及從環(huán)繞所述排氣管外側(cè)的輸出歧管向各段所述的彎曲盤繞管單獨提供冷卻液；各段所述的彎曲盤繞管將冷卻液返回到環(huán)繞所述排氣管外側(cè)的所述輸出歧管。
24.如權(quán)利要求22所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，將多個所述的至少一段彎曲盤繞管安裝在所述爐頂內(nèi)側(cè)周圍，其中從位于所述爐頂外側(cè)的輸出歧管向各段所述的彎曲盤繞管單獨提供冷卻液；并且各段所述的彎曲盤繞管將冷卻液返回到位于所述爐頂外側(cè)的輸出歧管。
25.如權(quán)利要求22所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，將多個所述的至少一段彎曲盤繞管安裝在所述爐壁內(nèi)側(cè)周圍，其中從環(huán)繞所述爐壁外側(cè)的輸出歧管向各段所述的彎曲盤繞管單獨提供冷卻液；并且各段所述的彎曲盤繞管將冷卻液單獨返回到環(huán)繞所述爐壁外側(cè)的輸出歧管。
26.如權(quán)利要求22所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，將多個所述的至少一段彎曲盤繞管安裝在所述煙圈排氣口內(nèi)側(cè)周圍，從環(huán)繞所述煙圈排氣口外側(cè)的輸出歧管向各段所述的彎曲盤繞管單獨提供冷卻液；并且各段所述的彎曲盤繞管將冷卻液返回到環(huán)繞所述煙圈排氣口外側(cè)的輸出歧管。
27.如權(quán)利要求23所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，所述連接的管縱向安裝在所述排氣管中。
28.如權(quán)利要求21所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，足夠多的排氣管串在一起，從而使得所述排氣管和所述煙圈排氣口中的全部彎曲盤繞管將所述爐排出的熱氣流溫度從約4,000-5,000降到約200-350。
29.如權(quán)利要求19所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述連接的管具有鍵槽。
30.如權(quán)利要求19所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述鍵槽管具有細長的脊以增加表面面積、收集爐渣并降低應(yīng)力的增加。
31.如權(quán)利要求19所述的熱交換器系統(tǒng)，其中流經(jīng)所述管的冷卻液是水。
32.如權(quán)利要求19所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述至少一段彎曲盤繞管是由鋁銅合金制成。
33.如權(quán)利要求32所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述合金含有至少為89％并至多為95％的銅。
34.如權(quán)利要求32所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述鋁銅合金包含Cu、Al、Sn和Fe。
35.如權(quán)利要求27所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，所述排氣管的形狀和尺寸能夠獲得期望的表面面積，所述排氣管具有公知的冷卻能力。
36.如權(quán)利要求27所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述彎曲盤繞管包括鋁銅合金。
37.如權(quán)利要求32所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述鋁銅合金管通過對所述管擠壓成型而形成，所述擠壓成型的鋁銅合金管具有優(yōu)良的混和性質(zhì)。
38.一種熱交換器系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少一段彎曲盤繞通道，其通過前板和底板，并具有入口和出口；輸入歧管，其與所述至少一段彎曲盤繞通道的所述入口以流體方式連通的；輸出歧管，其與所述至少一段彎曲盤繞通道的所述出口以流體方式連通；流經(jīng)所述通道的冷卻液；在所述前板上流通的熱氣氣流；以及其中，所述彎曲盤繞通道基本上是安裝在所述前板與底板之間的、用于輸送所述冷卻液的導(dǎo)流片的組件。
39.如權(quán)利要求38所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，所述導(dǎo)流片的組件被制造成使導(dǎo)流片的縱向邊緣垂直地、與相鄰導(dǎo)流片大約等距地安裝到所述前板的后側(cè)，并且使用所述底板覆蓋所述導(dǎo)流片的縱向邊緣，其中所得的通道與制造的管相仿。
40.如權(quán)利要求39所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，所述至少一段彎曲盤繞通道被安裝在壁的內(nèi)側(cè)，并與所述壁外側(cè)的所述輸出和輸入歧管以流體方式連通。
41.如權(quán)利要求40所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述壁具有曲率，就像煉鋼爐的壁、爐頂、煙圈排氣口、排氣管的直部分和排氣管的彎曲部分具有曲率一樣，或者所述壁是直的，就像通常用于風(fēng)箱的壁一樣。
42.如權(quán)利要求40所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，將多個所述的至少一段彎曲盤繞通道安裝在所述排氣管內(nèi)側(cè)周圍，從環(huán)繞所述排氣管外側(cè)的輸出歧管向各段所述的彎曲盤繞通道單獨提供冷卻液；并且各段所述的彎曲盤繞通道將冷卻液返回到環(huán)繞所述排氣管外側(cè)的輸出歧管。
43.如權(quán)利要求40所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，將多個所述的至少一段彎曲盤繞通道安裝在所述爐頂內(nèi)側(cè)周圍，其中位于所述爐頂外側(cè)的輸出歧管向各段所述的彎曲盤繞通道單獨提供冷卻液；并且各段所述的彎曲盤繞通道將冷卻液返回到位于所述爐頂外側(cè)的輸出歧管。
44.如權(quán)利要求40所述的熱交換器系統(tǒng)，其中將多個所述的至少一段彎曲盤繞通道安裝在所述爐壁內(nèi)側(cè)周圍，其中從環(huán)繞所述爐壁外側(cè)的輸出歧管向各段所述的彎曲盤繞通道單獨提供冷卻液；并且各段所述的彎曲盤繞通道將冷卻液單獨返回到環(huán)繞所述爐壁外側(cè)的輸出歧管。
45.如權(quán)利要求41所述的熱交換器系統(tǒng)，其中將多個所述的至少一段彎曲盤繞通道安裝在所述煙圈排氣口內(nèi)側(cè)周圍，其中從環(huán)繞所述煙圈排氣口外側(cè)的輸出歧管向所各段所述的彎曲盤繞通道單獨提供冷卻液；并且各段所述的彎曲盤繞通道將冷卻液返回到環(huán)繞所述煙圈排氣口外側(cè)的輸出歧管。
46.如權(quán)利要求38所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，有足夠數(shù)量的串在一起的排氣管，從而使得在所述排氣管和煙圈排氣口中的全部彎曲盤繞通道將所述爐排出的熱氣流溫度從約4,000-5,000降到約200-350。
47.如權(quán)利要求38所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述前板是由鋁銅合金制成的。
48.如權(quán)利要求47所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)流片的組件是由鋁銅合金制成的。
49.如權(quán)利要求48所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述合金含有至少89％的并至多95％的銅。
50.如權(quán)利要求48所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述鋁銅合金包含Cu、Al、Sn和Fe。
51.如權(quán)利要求38所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，所述熱交換器系統(tǒng)適合冷卻來自制造鋼和鐵的工廠、變電廠、造紙廠、燃煤和燃氣發(fā)電廠以及產(chǎn)生廢氣的其它工廠的廢氣。
52.如權(quán)利要求38所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述熱交換器系統(tǒng)適于在制造鋼和鐵的爐壁上使用。
53.如權(quán)利要求1所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，所述熱交換器系統(tǒng)適合冷卻來自制造鋼鐵的工廠、變電廠、造紙廠、燃煤和燃氣發(fā)電廠以及產(chǎn)生廢氣的其它工廠的廢氣。
54.如權(quán)利要求1所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述熱交換器系統(tǒng)適于在制造鋼和鐵的爐的爐壁上使用。
55.如權(quán)利要求19所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，所述熱交換器系統(tǒng)適合冷卻來自制造鋼鐵的工廠、變電廠、造紙廠、燃煤和燃氣發(fā)電廠以及產(chǎn)生廢氣的其它工廠的廢氣。
56.如權(quán)利要求19所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述熱交換器系統(tǒng)適于在制造鋼和鐵的爐的爐壁上使用。
57.一種熱交換器系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括具有多個噴嘴的至少一段管，所述管安裝在偏移前板的底板上，其中所述至少一段管具有入口和出口；輸入歧管，與所述至少一段管的所述入口以流體方式連通；輸出歧管，與所述至少一段管的出口以流體方式連通；流過所述管并由所述噴嘴噴射的冷卻液；流經(jīng)所述前板的熱氣氣流；其中，所述噴嘴將所述冷卻液導(dǎo)向并分散在所述前板的后側(cè)，借此將熱從所述前板傳遞到所述冷卻液；以及所述前板由鋁銅合金制成。
58.如權(quán)利要求57所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，所述至少一段管被安裝在壁的內(nèi)側(cè)，并與所述壁外側(cè)的輸出和輸入歧管以流體方式連通。
59.如權(quán)利要求57所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，所述壁具有曲率，就像煉鋼爐的壁、爐頂、煙圈排氣口、排氣管的直部分和排氣管的彎曲部分具有曲率一樣，或者所述壁是是直的，就像通常用于風(fēng)箱的壁一樣。
60.如權(quán)利要求57所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，將多個所述的至少一段管安裝在所述排氣管內(nèi)側(cè)周圍，其中從環(huán)繞所述排氣管外側(cè)的輸出歧管向各個所述的至少一段管單獨提供冷卻液；并且各個所述的至少一段管將冷卻液返回到環(huán)繞所述排氣管外側(cè)的輸出歧管。
61.如權(quán)利要求57所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，所述出口在所述至少一段管的底部附近，從而使得排水裝置總是朝向底部以便防止冷卻液的累積阻塞所述的多個噴嘴。
62.如權(quán)利要求57所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，將多個所述的至少一段管安裝在所述爐頂內(nèi)側(cè)周圍，其中從所述爐頂外側(cè)的輸出歧管向各個所述的至少一段管單獨提供冷卻液；并且各個所述的至少一段管將冷卻液返回到所述爐頂外側(cè)的輸出歧管。
63.如權(quán)利要求57所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，將多個所述的至少一段管安裝在所述爐壁內(nèi)側(cè)周圍，其中從環(huán)繞所述爐壁外側(cè)的輸出歧管向各個所述的至少一段管單獨提供冷卻液；并且各個所述的至少一段管將冷卻液單獨返回到環(huán)繞所述爐壁外側(cè)的輸出歧管。
64.如權(quán)利要求59所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，將多個所述的至少一段管安裝在所述煙圈排氣口內(nèi)側(cè)周圍，其中從環(huán)繞所述煙圈排氣口外側(cè)的輸出歧管向各個所述的至少一段管單獨提供冷卻液；并且各個所述的至少一段管將冷卻液返回到環(huán)繞所述煙圈排氣口外側(cè)的輸出歧管。
65.如權(quán)利要求57所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，有足夠數(shù)量的串在一起的排氣管，從而使得所述排氣管和煙圈排氣口中的全部管段將所述爐排出的熱氣流溫度從約4,000-5,000降到約200-350。
66.如權(quán)利要求57所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述鋁銅合金包含Cu、Al、Sn和Fe。
67.如權(quán)利要求38所述的熱交換器系統(tǒng)，其中，所述熱交換器系統(tǒng)適合冷卻來自制造鋼和鐵的工廠、變電廠、造紙廠、燃煤和燃氣發(fā)電廠以及產(chǎn)生廢氣的其它工廠的廢氣。
68.如權(quán)利要求57所述的熱交換器系統(tǒng)，其中所述鋁銅合金是擠壓成型的。
全文摘要
用于制造鐵的爐子及其支撐的排氣和冷卻系統(tǒng)的熱交換器系統(tǒng)(44)，包括至少一段(1－4)彎曲盤繞管(50)，其具有與輸入歧管(84)和輸出歧管(86)相接合的入口(56)和出口(58)、流經(jīng)管(50)的冷卻液以及在管(50)上流動的熱廢氣氣流。
文檔編號F27B3/06GK1965093SQ200580012540
公開日2007年5月16日 申請日期2005年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月20日
發(fā)明者理查德·J·馬納薩克, 大衛(wèi)·P·金奇洛 申請人:艾美瑞法布有限公司