一種回收煙氣余熱的節(jié)能加熱爐系統(tǒng)及煙氣余熱回收方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種回收煙氣余熱的節(jié)能加熱爐系統(tǒng)，它包括加熱爐，所述加熱爐通過(guò)高溫?zé)煔夤艿琅c熱交換單元相連通，所述熱交換單元通過(guò)低溫?zé)煔夤艿琅c煙囪相連通；所述加熱爐通過(guò)高溫空氣管道與熱交換單元相連通，所述熱交換單元通過(guò)低溫空氣管道與風(fēng)機(jī)相連通；所述熱交換單元包括混風(fēng)室和蓄熱室，所述混風(fēng)室上設(shè)有燒嘴，所述燒嘴分別與空氣和煤氣相連通。本發(fā)明還公開(kāi)了一種煙氣余熱回收方法。該系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且能采用低熱值煤氣進(jìn)行生產(chǎn)，從而降低高熱值煤氣的用量，節(jié)能又環(huán)保；該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)煙氣余熱的循環(huán)利用，減少能量損耗，從而節(jié)約了生產(chǎn)成本。該方法工藝簡(jiǎn)單，可行性高；余熱利用效果好。
【專利說(shuō)明】一種回收煙氣余熱的節(jié)能加熱爐系統(tǒng)及煙氣余熱回收方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域的煙氣余熱回收，尤其涉及一種回收煙氣余熱的節(jié)能加熱爐系統(tǒng)及煙氣余熱回收方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在冶金工業(yè)中，加熱爐用于加熱待加工的金屬坯料。加熱爐燃燒燃料，燃料燃燒生成的高溫?zé)煔庠跔t膛內(nèi)流動(dòng)，通過(guò)非穩(wěn)態(tài)的傳熱過(guò)程將熱量傳遞給金屬坯料及爐膛壁，然后經(jīng)過(guò)排煙口排出加熱爐。加熱爐排出的煙氣溫度較高，在升溫段后期及保溫段，煙氣溫度可以達(dá)到1100°C?1250°C，回收利用其中蘊(yùn)含的大量物理潛熱是提高加熱爐熱效率的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]目前，加熱爐煙氣余熱回收主要采用三種技術(shù)，其一是采用金屬空氣預(yù)熱器回收煙氣余熱；其二是應(yīng)用蓄熱式燒嘴；其三是余熱鍋爐發(fā)電。金屬空氣預(yù)熱器占地較大，對(duì)空氣的預(yù)熱溫度在350°C ?450°C之間，煙氣余熱回收后的溫度在500°C飛00°C之間，煙氣余熱回收利用率最低。蓄熱式燒嘴是近期興起的蓄熱式燃燒技術(shù)，最高可將空氣加熱到1000°C，煙氣排放溫度約150°C，其對(duì)煙氣余熱的回收利用率極高。但蓄熱式燒嘴需要快切裝置與其配套，每隔數(shù)分鐘就要完成一次切換，對(duì)裝備水平及控制水平要求高，且由于升溫前期爐內(nèi)煙氣溫度低，空氣的預(yù)熱溫度也較低，為快速加熱金屬坯料必須使用高熱值煤氣為燃料，運(yùn)行成本高。余熱鍋爐發(fā)電在某些鋼鐵企業(yè)的加熱爐上也有應(yīng)用，其方法是在煙氣管道上安裝蒸發(fā)器生產(chǎn)過(guò)飽和蒸汽，利用過(guò)飽和蒸汽來(lái)推動(dòng)汽輪機(jī)工作，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電，但因?yàn)榧訜釥t工作期間煙氣量及煙氣溫度不恒定，具有間斷性的特點(diǎn)，因此，這種方式在應(yīng)用中有其局限性，存在投入大，收益小的缺點(diǎn)。
[0004]因此，我們迫切需要一種新的煙氣余熱回收利用系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有煙氣余熱回收系統(tǒng)投入大、成本聞的缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種回收煙氣余熱的節(jié)能加熱爐系統(tǒng)及煙氣余熱回收方法，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能高效的回收煙氣余熱，有效減少煙氣余熱回收成本；該煙氣回收方法能使用低熱值煤氣，降低高熱值煤氣用量，節(jié)能環(huán)保。
[0006]本發(fā)明提供一種回收煙氣余熱的節(jié)能加熱爐系統(tǒng)，它包括加熱爐，所述加熱爐通過(guò)高溫?zé)煔夤艿琅c熱交換單元相連通，所述熱交換單元通過(guò)低溫?zé)煔夤艿琅c煙?相連通；所述加熱爐通過(guò)高溫空氣管道與熱交換單元相連通，所述熱交換單元通過(guò)低溫空氣管道與風(fēng)機(jī)相連通；所述熱交換單元包括混風(fēng)室和蓄熱室，所述混風(fēng)室上設(shè)有燒嘴，所述燒嘴分別與空氣和煤氣相連通；
所述熱交換單元有2個(gè)以上。
[0007]本發(fā)明還提供一種采用回收煙氣余熱的節(jié)能加熱爐系統(tǒng)對(duì)煙氣余熱進(jìn)行回收的方法，它包括如下步驟: 步驟一、高溫空氣從加熱爐內(nèi)的空氣室噴口噴出與煤氣管道輸送的煤氣混合燃燒形成火幕對(duì)金屬坯料加熱升溫；
步驟二、加熱爐排出的高溫?zé)煔饨?jīng)高溫?zé)煔夤艿肋M(jìn)入待蓄熱的混風(fēng)室和蓄熱室，混風(fēng)室自帶燒嘴燃燒產(chǎn)生的煙氣與加熱爐排出的高溫?zé)煔饣旌铣苫旌蠠煔猓旌蠠煔庠龠M(jìn)入蓄熱室內(nèi)與蓄熱體進(jìn)行熱交換后使混合煙氣溫度下降，再經(jīng)由低溫?zé)煔夤艿肋M(jìn)入煙?，外排到大氣中；
步驟三、由風(fēng)機(jī)加壓后的空氣經(jīng)低溫空氣管道進(jìn)入已蓄熱的混風(fēng)室和蓄熱室，在蓄熱室內(nèi)與蓄熱體發(fā)生熱交換被加熱成高溫空氣，高溫空氣經(jīng)混風(fēng)室和高溫空氣管道進(jìn)入加熱爐內(nèi)的空氣室。
[0008]按上述方案，所述步驟一至步驟三進(jìn)行重復(fù)循環(huán)處理。
[0009]按上述方案，步驟二中，所述的混合煙氣的溫度為900°C?1250°C。
[0010]按上述方案，步驟二中，混合煙氣再進(jìn)入蓄熱室內(nèi)與蓄熱體進(jìn)行熱交換后使混合煙氣溫度下降至180°C以下。
[0011]按上述方案，步驟三中，所述高溫空氣為800°C?1100°C。
[0012]本發(fā)明中，加熱爐排出的高溫?zé)煔饨?jīng)高溫?zé)煔夤艿肋M(jìn)入混風(fēng)室，與混風(fēng)室燒嘴燃燒產(chǎn)生煙氣混合后進(jìn)入蓄熱室，混合煙氣將熱量傳遞給蓄熱體后再通過(guò)低溫?zé)煔夤艿肋M(jìn)入煙囪外排到大氣中。空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)加壓后由低溫空氣管道進(jìn)入已經(jīng)完成熱量蓄積的蓄熱室，低溫空氣被蓄熱體加熱后再經(jīng)由高溫空氣管道進(jìn)入加熱爐內(nèi)的空氣室，經(jīng)空氣噴口噴出后與煤氣混合燃燒形成火幕對(duì)金屬坯料加熱升溫。
[0013]本發(fā)明中的回收煙氣余熱的節(jié)能加熱爐系統(tǒng)，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且由于空氣預(yù)熱溫度高，能采用低熱值煤氣進(jìn)行生產(chǎn)，從而可少使用或不使用高熱值煤氣，節(jié)能又環(huán)保；該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)煙氣余熱的循環(huán)利用，減少能量損耗，從而節(jié)約了生產(chǎn)成本；系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)控制器精確控制混風(fēng)室和蓄熱室內(nèi)的溫度，從而保證生產(chǎn)的安全及順利進(jìn)行；整個(gè)系統(tǒng)制作簡(jiǎn)單，占地面積小，適合所有冶金領(lǐng)域煙氣余熱回收利用的推廣應(yīng)用。本發(fā)明中煙氣余熱回收方法工藝簡(jiǎn)單，可行性高；余熱利用效果好。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明回收煙氣余熱的節(jié)能加熱爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為加熱爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為圖2中的A向視圖。
[0017]圖中:1、加熱爐，2-1、高溫?zé)煔夤艿溃?-2、低溫?zé)煔夤艿溃?-1、低溫空氣管道，3-2高溫空氣管道，4、煤氣管道，5、混風(fēng)室，6、蓄熱室，7、煙囪，8、風(fēng)機(jī)，10、燒嘴，11、爐膛，12、空氣室，13、空氣噴口，14、空氣入口。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0019]參見(jiàn)圖1-圖3，一種回收煙氣余熱的節(jié)能加熱爐系統(tǒng)，它包括加熱爐1，所述加熱爐I依次與高溫?zé)煔夤艿?-1、熱交換單元、低溫?zé)煔夤艿?-2、煙? 7相連通；所述加熱爐I依次與高溫空氣管道3-2、熱交換單元、低溫空氣管道3-1、風(fēng)機(jī)8相連通。
[0020]所述熱交換單元可以采用兩個(gè)以上，在本實(shí)施例中，所述的熱交換單元為兩個(gè)；每個(gè)熱交換單元包括混風(fēng)室5和蓄熱室6，所述混風(fēng)室5上設(shè)有燒嘴10，所述燒嘴10分別與空氣和煤氣相連通；空氣和煤氣管道上設(shè)置有檢測(cè)控制器，所述檢測(cè)控制器包括流量檢測(cè)單元和流量調(diào)節(jié)單元，以調(diào)節(jié)進(jìn)入燒嘴的空氣和煤氣流量。
[0021]所述加熱爐I包括爐膛11和位于爐膛11兩側(cè)的空氣室12，所述爐膛11和空氣室12通過(guò)空氣噴口 13相連通；所述空氣噴口 13與水平方向呈0° ^45°夾角。所述空氣室12通過(guò)空氣入口 14與高溫空氣管道3-2相連通，所述加熱爐與煤氣管道4相連通，煤氣管道4中的煤氣與從空氣室12噴出的高溫空氣混合燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔鈱?duì)金屬坯料加熱后，再通過(guò)高溫?zé)煔夤艿?-1輸送至熱交換單元的混風(fēng)室5內(nèi)。
[0022]所述混風(fēng)室5的高溫?zé)煔馀c燒嘴10燃燒的煙氣混合形成900°C?1250°C混合煙氣，混合煙氣與蓄熱室6中的蓄熱體進(jìn)行熱交換，使混合煙氣的溫度下降至180°C以下后，經(jīng)低溫?zé)煔夤艿?-2、煙囪7排出。風(fēng)機(jī)8將空氣加壓后經(jīng)低溫空氣管道3-1輸送至蓄熱室6中，與蓄熱室6中的蓄熱體進(jìn)行熱交換，使空氣溫度上升到800°C?1100°C之間，隨后這個(gè)高溫空氣經(jīng)混風(fēng)室5、高溫空氣管道3-2進(jìn)入加熱爐I的空氣室。
[0023]本實(shí)施例中，所述蓄熱室6內(nèi)蓄熱體由耐火球或格孔磚堆砌構(gòu)成。
[0024]本實(shí)施例中，所述煙囪7分別通過(guò)低溫?zé)煔夤艿?-2與換熱單元的蓄熱室6相連通；所述的低溫?zé)煔夤艿?-2、高溫?zé)煔夤艿?-1、低溫空氣管道3-1、高溫空氣管道3-2、煤氣管道、空氣進(jìn)氣管道上都設(shè)有閥門，以分別控制進(jìn)氣量；所述的混風(fēng)室5、蓄熱室6內(nèi)都設(shè)有溫度監(jiān)控系統(tǒng)，以便控制熱交換單元的溫度，保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行；所述的低溫空氣管道3-1上也設(shè)有流量檢測(cè)及流量調(diào)節(jié)單元，以便控制空氣的進(jìn)氣量。
[0025]為了更好的換熱，可以將空氣室12設(shè)置在爐膛11的四周，可以將混風(fēng)室5置于蓄熱室6的上部(本申請(qǐng)并不局限于這種設(shè)置方式)。為了保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，所述回收煙氣余熱的節(jié)能加熱爐系統(tǒng)還包括檢測(cè)控制器，所述檢測(cè)控制器根據(jù)混風(fēng)室混合煙氣的溫度調(diào)節(jié)混風(fēng)室燒嘴煤氣及空氣流量，所述檢測(cè)控制器根據(jù)加熱爐升溫速度調(diào)節(jié)加熱爐煤氣和高溫空氣流量。
[0026]本實(shí)施例還涉及一種采用上述回收煙氣余熱的節(jié)能加熱爐系統(tǒng)對(duì)煙氣余熱進(jìn)行回收的方法，它具體包括如下步驟:
步驟一、高溫空氣從加熱爐I內(nèi)的空氣室噴口噴出與煤氣管道4輸送的煤氣混合燃燒形成火幕對(duì)金屬坯料加熱升溫；
步驟二、加熱爐I排出的高溫?zé)煔饨?jīng)高溫?zé)煔夤艿?-1進(jìn)入待蓄熱的混風(fēng)室5和蓄熱室6，混風(fēng)室5自帶燒嘴10燃燒產(chǎn)生的煙氣與加熱爐I排出的高溫?zé)煔饣旌铣蓽囟葹?000C?1250°C的混合煙氣，混合煙氣再進(jìn)入蓄熱室6內(nèi)與蓄熱體進(jìn)行熱交換后使混合煙氣溫度下降至180°C以下，再經(jīng)由低溫?zé)煔夤艿?-2進(jìn)入煙囪7，外排到大氣中；
步驟三、由風(fēng)機(jī)8加壓后的空氣經(jīng)低溫空氣管道3-1進(jìn)入已蓄熱的混風(fēng)室5和蓄熱室6，在蓄熱室6內(nèi)與蓄熱體發(fā)生熱交換被加熱成溫度為800°C?1100°C的高溫空氣，高溫空氣經(jīng)混風(fēng)室5和高溫空氣管道3-2進(jìn)入加熱爐I內(nèi)的空氣室；
步驟四、所述步驟一至步驟三進(jìn)行重復(fù)循環(huán)處理。
[0027]本發(fā)明中，加熱爐I內(nèi)設(shè)計(jì)有空氣室，高溫空氣從空氣室噴口噴出與煤氣管道4輸送的煤氣混合燃燒形成火幕對(duì)金屬坯料加熱升溫?；祜L(fēng)室5和蓄熱室6成組設(shè)計(jì)，一般為2組，交替蓄熱和放熱。加熱爐I經(jīng)煙氣管道分別與2組混風(fēng)室5和蓄熱室6及煙? 7連通，經(jīng)空氣管道分別與2組混風(fēng)室5和蓄熱室6及風(fēng)機(jī)8連通。加熱爐I排出的高溫?zé)煔饨?jīng)高溫?zé)煔夤艿?-1進(jìn)入其中待蓄熱的混風(fēng)室5和蓄熱室6，混風(fēng)室5自帶燒嘴燃燒產(chǎn)生的煙氣與加熱爐I排出的高溫?zé)煔饣旌铣蓽囟葹?00°C?1250°C的混合煙氣，混合煙氣再進(jìn)入待蓄熱的蓄熱室6內(nèi)與蓄熱體進(jìn)行熱交換后溫度降至180°C以下，再次經(jīng)由低溫?zé)煔夤艿?-2進(jìn)入煙囪7外排到大氣中。由風(fēng)機(jī)8加壓后的空氣經(jīng)低溫空氣管道3-1進(jìn)入其中已蓄熱的混風(fēng)室5和蓄熱室6，在蓄熱室6內(nèi)與蓄熱體發(fā)生熱交換被加熱到800°C "IlOO0C，高溫空氣經(jīng)混風(fēng)室5和高溫空氣管道3-2進(jìn)入加熱爐I內(nèi)的空氣室。通過(guò)檢測(cè)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的空氣和煤氣流量。
【權(quán)利要求】
1.一種回收煙氣余熱的節(jié)能加熱爐系統(tǒng)，它包括加熱爐，其特征在于:所述加熱爐通過(guò)高溫?zé)煔夤艿琅c熱交換單元相連通，所述熱交換單元通過(guò)低溫?zé)煔夤艿琅c煙?相連通；所述加熱爐通過(guò)高溫空氣管道與熱交換單元相連通，所述熱交換單元通過(guò)低溫空氣管道與風(fēng)機(jī)相連通；所述熱交換單元包括混風(fēng)室和蓄熱室，所述混風(fēng)室上設(shè)有燒嘴，所述燒嘴分別與空氣和煤氣相連通； 所述熱交換單元有2個(gè)以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收煙氣余熱的節(jié)能加熱爐系統(tǒng)，其特征在于:所述加熱爐包括爐膛和位于爐膛兩側(cè)的空氣室，所述爐膛和空氣室通過(guò)空氣噴口相連通；所述空氣噴口與水平方向呈0° ^45°夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收煙氣余熱的節(jié)能加熱爐系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)還包括檢測(cè)控制器，所述檢測(cè)控制器根據(jù)混風(fēng)室混合煙氣的溫度調(diào)節(jié)混風(fēng)室燒嘴煤氣及空氣流量，所述檢測(cè)控制器根據(jù)加熱爐升溫速度調(diào)節(jié)加熱爐煤氣和高溫空氣流量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收煙氣余熱的節(jié)能加熱爐系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄熱室內(nèi)蓄熱體由耐火球或格孔磚堆砌構(gòu)成。
5.一種采用權(quán)利要求1-4中任一回收煙氣余熱的節(jié)能加熱爐系統(tǒng)對(duì)煙氣余熱進(jìn)行回收的方法，其特征在于它包括如下步驟: 步驟一、高溫空氣從加熱爐內(nèi)的空氣室噴口噴出與煤氣管道輸送的煤氣混合燃燒形成火幕對(duì)金屬坯料加熱升溫； 步驟二、加熱爐排出的高溫?zé)煔饨?jīng)高溫?zé)煔夤艿肋M(jìn)入待蓄熱的混風(fēng)室和蓄熱室，混風(fēng)室自帶燒嘴燃燒產(chǎn)生的煙氣與加熱爐排出的高溫?zé)煔饣旌铣苫旌蠠煔?，混合煙氣再進(jìn)入蓄熱室內(nèi)與蓄熱體進(jìn)行熱交換后使混合煙氣溫度下降，再經(jīng)由低溫?zé)煔夤艿肋M(jìn)入煙?，外排到大氣中； 步驟三、由風(fēng)機(jī)加壓后的空氣經(jīng)低溫空氣管道進(jìn)入已蓄熱的混風(fēng)室和蓄熱室，在蓄熱室內(nèi)與蓄熱體發(fā)生熱交換被加熱成高溫空氣，高溫空氣經(jīng)混風(fēng)室和高溫空氣管道進(jìn)入加熱爐內(nèi)的空氣室。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述步驟一至步驟三進(jìn)行重復(fù)循環(huán)處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:步驟二中，所述的混合煙氣的溫度為.900 0C ?1250。。。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:步驟二中，混合煙氣再進(jìn)入蓄熱室內(nèi)與蓄熱體進(jìn)行熱交換后使混合煙氣溫度下降至180°C以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:步驟三中，所述高溫空氣為.800 0C ?1100。。。
【文檔編號(hào)】F27B17/00GK104359314SQ201410653605
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】周振華, 周強(qiáng), 喻道明, 秦涔, 郭俊 申請(qǐng)人:中冶南方工程技術(shù)有限公司