一种预热节能系统及预热方法与流程

本发明涉及一种高炉预热系统，具体地说是一种一种预热节能系统及预热方法。

背景技术：

随着炼钢工艺技术的发展，降低高炉燃烧消耗显得越来越重要，降低燃烧消耗的主要措施有提高风温，提高煤气利用率和改善原料条件等，由于我国高炉风温普遍较低，因此提高风温还有很大的潜力，热风炉排入烟道的烟气为燃烧后的废气，该烟气在燃烧后仍然具有余温，其温度在200度-300度左右，且烟气量较大，因此，通过利用热风炉烟气的热量来预热助燃空气也是近年来主要的研究方向，但这种单纯利用烟气预热的方式缺点在于：预热后的空气温度远远未达到助燃的标准，多次反复预热时间较长，需要的管路同样较长，且能耗量大，在换热过程中助燃空气损耗，造成使用率较低。

例如专利号为：200410070660.3，专利名称为：高炉助燃空气炉高温预热装置及其工艺的专利中提到通过在在助燃空气炉之前设置助燃空气高温预热炉，通过预热炉将空气加热，加热后的空气与热风炉排出的废气混合，对助燃空气进行加热，助燃空气进入热风炉中，提高燃烧过程中的风温，这样做的好处是提高风温，降低燃烧消耗，但缺点在于其回路设置复杂，且旨在提高助燃空气温度，煤气的利用率并未提高，同时，该系统中并未设置热能储存及保温装置，在热风传送过程中热能消耗较大，造成能源浪费，同时，在燃烧时，已经达到所需的热风量时，无法根据需要进行存储，以提供下阶段的燃烧需要，管路传送过程较长，设计并不合理，不符合节能减排的基本政策。

技术实现要素：

为了弥补以上不足，本发明提供了一种回路设计合理、能耗较低的预热节能系统及预热方法，以解决上述背景技术中的问题。

本发明的技术方案是：

一种预热节能系统，包括热风炉、配套管路及安装在配套管路中的控制阀门，所述配套管路中设置前置燃烧炉，位于所述前置燃烧炉的前端管路上连接前置鼓风机，所述配套管路包括煤气换热管路和助燃空气换热管路，所述煤气换热管路和助燃空气换热管路的进气端与前置燃烧炉的出气口连通，所述煤气换热管路和助燃空气换热管路的出气端与热风炉的进气端相连通，另有混合腔室串联在煤气换热管路中，所述热风炉的出气口连接废气管路，所述废气管路出气端部连通到混合腔室中，所述煤气换热管路中串联煤气换热器，所述混合腔室在管路中位于煤气换热器的前部，所述煤气换热器的进气端连通煤气鼓风机，所述煤气换热器的废气出口通过管路与设置在配套管路中的烟囱相连通，所述前置燃烧炉与混合腔室之间的管路上串联储热装置，所述储热装置与混合腔室之间的管路上串联单向控制阀门。

作为优选的技术方案，所述储热装置包括储热腔和包裹在储热腔外侧的保温腔，所述储热腔的进气管、出气管及旁路出气管均穿过保温腔延伸到外侧，所述储热腔的进气管通过连接管路与前置燃烧炉的出气口相连通，所述储热腔的出气管连通到煤气换热管路中，所述储热腔的旁路出气管连通到助燃空气换热管路中，所述助燃空气管路和煤气换热管路中均串联温度测定装置，所述储热腔的出气管及旁路出气管上均设置带有电控开关的阀门，所述电控开关与温度测定装置通过信号连接。

作为优选的技术方案，所述保温腔的外壁上具有开口，另有与真空泵相连的真空管插装到该开口中。

作为优选的技术方案，所述保温腔的外壁上具有开口，另有与充气泵相连的充气管插装到该开口中。

作为优选的技术方案，所述储热腔内还连通加压管，所述加压管一段穿过保温腔延伸到外侧，所述加压管与位于保温腔外侧的加压装置相连接。

作为优选的技术方案，所述煤气换热器均包括壳体状换热腔和包裹在换热腔外侧的外部换热腔，所述换热腔内插装换热管，所述换热管的外端穿过外部换热腔延伸到外侧，所述换热管的内端穿过换热腔的侧壁与外部换热腔相连通，与换热腔连通的换热进气管和换热出气管均延伸到外部换热腔的外侧，所述外部换热腔具有废气开出口，所述废气排出口中插装带有控制阀的废气排出管。

作为优选的技术方案，所述换热管与外部换热腔连通处设有连通阀，所述连通阀包括贴合在换热管内端的阀板，阀板上设有可通过转动与换热管内端连通的连通孔，所述阀板上连接转轴，转轴一端通过设置在外部换热腔外壁上的轴套延伸到外部换热腔外侧，且位于外部换热腔外侧的转轴端部设有转动手柄。

作为优选的技术方案，所述换热管的外侧连接呈发散状环绕换热管设置兜风翅片，所述翅片的断面为圆弧状。

作为优选的技术方案，所述外部换热腔具有与抽气泵通过连接管相连通的抽气口，所述抽气泵的出气端通过连接管路与烟囱相连通。

一种预热节能系统的预热方法，包括如下步骤：

步骤一：产生热风

通过前置鼓风机向前置燃烧炉内送入空气，送入前置燃烧炉的空气加热到1200度-1500度，加热后的热风分别进入煤气换热管路和助燃空气换热管路中。

步骤二：换热

进入助燃空气换热管路的热风直接通过管路送入热风炉中，进行助燃，进入煤气换热管路的热风首先进入混合腔室中，同时热风炉产生的废气同样进入混合腔室中，与热风进行混合，混合后产生的热风进入煤气换热器中，通过煤气鼓风机将煤气通入煤气换热器与混合后的热风进行换热，换热后的煤气达到500度-600度，通入热风炉中。

步骤三：储能

从前置燃烧炉中排出的热风首先进入储能装置中，温度测定装置对储能装置之后的管路内温度进行检测，当温度过低时，温度测定装置对电控开关发出信号，电控开关控制阀门开启，位于储能装置中的热风进入助燃空气换热管路和煤气换热管路中，进行后续送风步骤，当温度测定装置测定温度过高时，温度测定装置对电控开关发出信号，电控开关控制阀门关闭，热风储存在储能装置中，不再送风。

步骤四：废气排出

换热器中换热后冷却的废气通过与位于整个管路中最末端的烟囱相连的管路，将废气送入烟囱中，通过在烟囱中进行一系列的净化除尘，通过烟囱排放到大气中。

由于采用了上述技术方案，本发明所述的一种预热节能系统通过设置双回路将煤气和助热空气加热，同时，设置储能系统，存储多余的热能，用于后续的燃烧需要，避免能源消耗，同时，设置保温装置，将管路优化，进一步节能减排，使换热效率更高，最大化利用换热能源，保证助燃空气的温度，减少燃烧原料的消耗，提高燃烧效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明换热器的结构示意图；

图3是本发明储热装置的结构示意图；

图4为本发明换热管的断面示意图。

图中：1、热风炉；2、前置燃烧炉；3、前置鼓风机；4、煤气换热管路；5、助燃空气换热管路；6、混合腔室；7、废气管路；8、煤气换热器；9、废气控制阀门；10、煤气鼓风机；11、烟囱；12、储热装置；13、单向控制阀门；14、温度测定装置；15、电控开关阀门；16、前置送风阀门；101、储热腔；102、保温腔；103、进气管；104、出气管；105、旁路出气管；106、真空泵；108、加压装置；201、换热腔；202、外部换热腔；203、换热管；204、控制阀；205、废气排出管；206、换热进气管；207、换热出气管；208、阀板；209、转轴；210、翅片；211、抽气泵；

具体实施方式

实施例一：如图1所示，本发明所述的一种预热节能系统，包括热风炉1、配套管路及安装在配套管路中的控制阀门18，所述控制阀门18安装在连接两装置之间的连接管路上，所述热风炉1为普通的高炉，在此不再赘述，所述配套管路中设置前置燃烧炉2，所述前置燃烧炉2位于管路的最前端，前置燃烧炉2的进气口通过连接管路与前置鼓风机3相连，所述前置鼓风机3与前置燃烧炉2之间的连接管路上设置前置送风阀门16，打开前置送风阀门16，通过前置鼓风机3向前置燃烧炉2内注入空气，注入的空气通过前置燃烧炉2加热达到指定温度，一般为1200度-1500度，开启送风步骤。

所述配套管路包括煤气换热管路4和助燃空气换热管路5，所述煤气换热管路4和助燃空气换热管路5的进气端与前置燃烧炉2的出气口连通，所述煤气换热管路4和助燃空气换热管路5的出气端与热风炉1的进气端相连通，送入煤气换热管路4和助燃空气换热管路5中的热风通过换热、储能进入热风炉1中，另有混合腔室6串联在煤气换热管路4中，所述热风炉1的出气口连接废气管路7，所述废气管路7出气端部连通到混合腔室6中，所述废气管路7中串联废气控制阀门9，所述混合腔室6用于混合热风炉1废气与前置燃烧炉2加热的热风，通过废气控制阀门9的开启和关闭，控制热风与废气混合的两，从而达到需要换热的温度。

所述煤气换热管路4中串联煤气换热器8，煤气换热器8具有煤气入口、煤气出口、换热气体入口和废气出口，所述混合腔室6在管路中位于煤气换热器8的前部，混合腔室6与煤气换热器8之间的管路上设置控制阀，所述煤气换热器8的进气端连通煤气鼓风机10，所述煤气换热器8的废气出口通过管路与设置在配套管路中的烟囱11相连通，换热后的废气温度下降，通过管道排放到烟囱中，经过过滤除尘等净化操作，排放到大气中。

所述前置燃烧炉2与混合腔室6之间的管路上串联储热装置12，所述储热装置12与混合腔室6之间的管路上串联单向控制阀门13，混合腔室6内的气体流向储热装置12，避免气体回流。

如图3所示，所述储热装置包括储热腔101和包裹在储热腔101外侧的保温腔102，所述前置燃烧炉2加热后的热风进入储热腔101中，通过设置在储热腔101外侧的保温腔102进行保温，保温腔102内放置保温材料，所述保温材料为现有技术中具有、保温性能良好的材料，在此不再赘述，所述储热腔102的进气管103、出气管104及旁路出气管105均穿过保温腔102延伸到外侧，所述储热腔101的进气管103通过连接管路与前置燃烧炉2的出气口相连通，所述储热腔101的出气管104连通到煤气换热管路4中，所述储热腔101的旁路出气管105连通到助燃空气换热管路5中，所述助燃空气管路5和煤气换热管路4中均串联温度测定装置14，所述储热腔101的出气管104及旁路出气管105上均设置带有电控开关的阀门15，所述电控开关与温度测定装置14通过信号连接。

温度测定装置测量的管道内温度达到指定值，温度测定装置发送信号给电控开关，控制阀门15关闭，位于储热腔101内的热风不再输出，在储热腔101内进行保温，便于后续燃烧需要，当温度测定装置测量的管道内温度未达到指定值，温度测定装置发送信号给电控开关，控制阀门15开启，位于储热腔101内的热风继续输出，用于热风炉1的续燃烧需要。

所述保温腔102填充保温材料的同时，可进行真空或加压处理，进一步增加其保温效果，避免热能损耗过大，所述保温腔102的外壁上具有开口，另有与真空泵106相连的真空管插装到该开口中。所述保温腔102外壁上的开口可与加压装置相连，用于保温腔102内的加压。

进一步的为增加保温效果，所述储热腔101内还连通加压装置108，所述加压装置108一段穿过保温腔102延伸到外侧，通过加压装置108对储热腔101内的热风加压，压力增大的同时其温度有所升高。

如图2所示，所述煤气换热器8包括壳体状换热腔201和包裹在换热腔201外侧的外部换热腔202，所述换热腔201内插装换热管203，所述换热管203所述换热管203的外端穿过外部换热腔202延伸到外侧，热风进入换热管203中，所述换热管203的内端穿过换热腔201的侧壁与外部换热腔202相连通，所述外部换热腔202在换热腔201的外侧进行换热，同时，避免换热过程中换热腔201内的换热气体接触外部冷空气，减少热能消耗，与换热腔201连通的换热进气管206和换热出气管207均延伸到外部换热腔202的外侧，换热进气管206和换热出气管207用于煤气的进入和排出，所述外部换热腔202具有废气开出口，换热后冷却的空气通过废气排出口排出，所述废气排出口中插装带有控制阀204的废气排出管205，所述废气排出管205余烟囱11连通。

所述换热管203与外部换热腔202连通处设有连通阀，所述连通阀包括贴合在换热管内端的阀板208，阀板208上设有可通过转动与换热管203内端连通的连通孔，所述阀板上连接转轴209，转轴209一端通过设置在外部换热腔202外壁上的轴套延伸到外部换热腔202外侧，且位于外部换热腔202外侧的转轴端部设有转动手柄，转动转轴，使阀板208上的连通孔与换热管203连通，换热管203内的热风进入外部换热腔202，再次转动阀板208，使连通孔与换热管203不连通，可只在换热腔201内进行换热，不需外部换热。

如图4所示，所述换热管203的外侧连接呈发散状环绕换热管203设置兜风翅片210，所述翅片210的断面为圆弧状，所述翅片210起到减缓进入换热腔201内的煤气风速的作用，提高换热效果。

所述外部换热腔202具有与抽气泵211通过连接管相连通的抽气口，所述抽气泵211的出气端通过连接管路与烟囱11相连通。

一种应用预热节能系统的预热方法，包括如下步骤：

步骤一：产生热风

通过前置鼓风机向前置燃烧炉内送入空气，送入前置燃烧炉的空气加热到1200度-1500度，加热后的热风分别进入煤气换热管路和助燃空气换热管路中。

步骤二：换热

进入助燃空气换热管路的热风直接通过管路送入热风炉中，进行助燃，进入煤气换热管路的热风首先进入混合腔室中，同时热风炉产生的废气同样进入混合腔室中，与热风进行混合，混合后产生的热风进入煤气换热器中，通过煤气鼓风机将煤气通入煤气换热器与混合后的热风进行换热，换热后的煤气达到500度-600度，通入热风炉中。

步骤三：储能

从前置燃烧炉中排出的热风首先进入储能装置中，温度测定装置对储能装置之后的管路内温度进行检测，当温度过低时，温度测定装置对电控开关发出信号，电控开关控制阀门开启，位于储能装置中的热风进入助燃空气换热管路和煤气换热管路中，进行后续送风步骤，当温度测定装置测定温度过高时，温度测定装置对电控开关发出信号，电控开关控制阀门关闭，热风储存在储能装置中，不再送风。

步骤四：废气排出

换热器中换热后冷却的废气通过与位于整个管路中最末端的烟囱相连的管路，将废气送入烟囱中，通过在烟囱中进行一系列的净化除尘，通过烟囱排放到大气中。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。