一种热风炉板式换热器预热系统的制作方法

本发明涉及冶金行业高炉炼铁技术领域，尤其涉及一种热风炉板式换热器预热系统。

背景技术：

高炉炼铁工艺节能降耗的一个有效的方法是提高高炉的入炉风温，高炉风温每提高100℃，吨铁焦比可以降低20kg，增加产量4%，还可以增加50kg喷煤量。因此，各企业都十分重视将风温保持在一个较高的水平上进行冶炼操作。在现有技术中，常采用的办法是热风炉，热风炉是向高炉提供热风的设备，其工作原理是通过燃烧器燃烧煤气而产生高温烟气，与热风炉内的蓄热体换热，高温烟气变成废气从烟道排出。然后是冷风通过蓄热体，与蓄热体进行热交换而变成热风高温空气。其中热风炉废气中含有大量热量，为了节约能源，并为了提高热风温度，普遍采用各种换热器来回收热风炉废气余热，对煤气和/或助燃空气进行预热。

但是，现有的预热系统仍然存在如下问题：进入热风炉的煤气和助燃空气未得到有效预热，导致热风炉需要延长加热时间，才能满足从热风炉中产出的烟气达到温度要求，热风炉的使用效率较低。

技术实现要素：

为了解决现有的预热系统中煤气和助燃空气未得到有效预热，导致热风炉的使用效率低的问题，本发明的目的是提供一种热风炉板式换热器预热系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种热风炉板式换热器预热系统，包括第一板式煤气预热器，第一板式空气预热器，第二板式煤气预热器，第二板式空气预热器，热风炉，烟气管道，附加燃烧炉，空气输入管道，空气输出管道，煤气输入管道，煤气输出管道，所述热风炉的排烟气端连接烟气管道，所述烟气管道分别连接并联的第一板式煤气预热器和第一板式空气预热器的烟气输入端，所述第一板式煤气预热器和第一板式空气预热器的烟气输出端经第一出口阀门连接并联的第二板式煤气预热器和第二板式空气预热器的烟气输入端，所述第二板式煤气预热器和第二板式空气预热器的烟气输出端连接烟囱，所述烟囱还通过第四出口阀门与第一板式煤气预热器和第一板式空气预热器的烟气输出端连接，所述第一板式煤气预热器和第一板式空气预热器的烟气输出端还设置有温度感应器，所述煤气输入管道经第一进口阀门与第一板式煤气预热器的输入端连接，第一板式煤气预热器的输出端串接第二板式煤气预热器的输入端，第二板式煤气预热器的输出端经第二出口阀门至煤气输出管道，所述空气输入管道经第二进口阀门与第一板式空气预热器的输入端连接，第一板式空气预热器的输出端串接第二板式空气预热器的输入端，第二板式空气预热器的输出端经第三出口阀门至空气输出管道，所述附加燃烧炉的输出管道上通过第三进口阀门串接并联的第二板式煤气预热器和第二板式空气预热器的烟气输入端。

通过第一板式煤气预热器和第一板式空气预热器的烟气输出端设置的温度感应器感应排出烟气的温度，当排出烟气的温度过低，表明第一板式煤气预热器和第一板式空气预热器未对煤气和空气进行有效预热，此时关闭第一出口阀门，打开第三进口阀门、第四出口阀门，附加燃烧炉对流入第二板式煤气预热器和第二板式空气预热器进行充分预热，达到进入热风炉所需的温度，第一板式煤气预热器和第一板式空气预热器排出的烟气直接进入烟囱；当温度感应器感应到排出烟气的温度较高，表明第一板式煤气预热器和第一板式空气预热器对煤气和空气达到预热的效果，此时关闭第三进口阀门，根据温度的高低选择打开第一出口阀门、关闭第四出口阀门，继续对余热进行回收，或者关闭第一出口阀门、打开第四出口阀门，将经过一次换热的烟气直接排放；当温度感应器感应到排出烟气的温度过高，需要继续回收废气余热，关闭第三进口阀门，打开第一出口阀门，关闭第四出口阀门，第一板式煤气预热器和第一板式空气预热器排出的烟气继续流入第二板式煤气预热器和第二板式空气预热器中，保证废气余热的充分吸收，提高热量的利用率。

采用上述方案，保证了煤气和助燃空气的至少一次预热，经预热后的煤气和助燃空气在热风炉中可以迅速达到温度要求，用于高炉炼铁工艺。

其中，所述第一板式空气预热器和第二板式空气预热器结构相同。

优选的是，所述第一板式空气预热器，包括换热板组，所述换热板组由多块换热板片同向层叠而成，所述换热板片包括换热板本体，所述换热板本体为正方形，所述换热板本体的上端沿四周的周边分别设置有凸棱，所述凸棱的长度小于换热板本体的边长，所述换热板本体下端的左右两侧设置有柱体，所述柱体端部设置有与凸棱配合使用的凹槽，柱体的长度与换热板本体的边长相等，柱体的高度大于凸棱的高度，所述换热板片的上下两面分别设置有翅片组，所述翅片组由直线型翅片和折流型翅片交替设置而成，相邻换热板片错开90°，形成正交的流道，所述换热板组的顶端设置有第一固定板，底端设置有第二固定板，所述第一固定板、第二固定板通过紧固件连接。

两两换热板片通过凸棱与凹槽之间的配合连接实现初步限位作用，两两换热板片之间构成用于烟气或空气流通的流道，相邻流道正交设置，换热板组的顶端设置第一固定板，底端设置第二固定板，第一固定板、第二固定板间的固定连接，使得层层折叠设置的换热板片构成一个整体，避免了两两预热板片螺栓连接方式带来的繁琐；换热板片的正反两面分别设置有翅片组，翅片组加速传热，提高烟气与空气间的换热性能。

其中，所述换热板片为不锈钢材质。

其中，所述折流型翅片包括导流部和折流部，所述导流部和折流部之间的夹角为10-90°。

气流由导流部进入折流部时，气流的流动方向发生变化，多个直线型翅片和折流型翅片交替使用，使得气流发生并流与逆流的交替，导流部与折流部之间的夹角越小，并流与逆流的频率越高，换热效果越好；但是，导流部与折流部之间的夹角越小，气流的流动阻力越大，流动速率变慢，影响换热速度。

优选的是，所述导流部和折流部之间的夹角为10-25°。

当导流部与折流部之间的夹角为10-25°时，烟气与空气之间的换热效果与换热速度均能达到工业运用要求。

其中，所述第一固定板、第二固定板为耐高温材质。

其中，所述第一板式煤气预热器和第二板式煤气预热器的结构相同。

其中，所述第一板式煤气预热器为波纹板式传热元件。

与现有技术相比，本发明实现的有益效果：本发明热风炉板式换热器预热系统保证了煤气和助燃空气的至少一次预热，经预热后的煤气和助燃空气在热风炉中可以迅速达到温度要求，用于高炉炼铁工艺；本发明热风炉板式换热器预热系统采用特定结构的板式空气预热器，提高烟气与空气的换热速度，获得的高温空气进入热风炉，加快热风炉中煤气的燃烧。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步详细说明本发明：

图1是本发明热风炉板式换热器预热系统的工作原理图；

图2是本发明热风炉板式换热器预热系统中第一板式空气预热器或第二板式空气预热器的结构示意图；

图3是本发明热风炉板式换热器预热系统中换热板片的结构示意图；

图4是图3倒置时的结构示意图；

图5是本发明热风炉板式换热器预热系统中两个换热板片层叠时的结构示意图；

图6是本发明热风炉板式换热器预热系统中三个换热板片层叠时的结构示意图；

图7是本发明热风炉板式换热器预热系统中折流型翅片的结构示意图。

其中：换热板组1，换热板片2，换热板本体3，柱体4，凸棱5，凹槽6，流道7，第一固定板8，第二固定板9，紧固件10，翅片组11，折流型翅片12，导流部13，折流部14，第一板式煤气预热器15，第一板式空气预热器16，第二板式煤气预热器17，第二板式空气预热器18，热风炉19，烟气管道20，附加燃烧炉21，空气输入管道22，空气输出管道23，煤气输入管道24，煤气输出管道25，第一出口阀门26，烟囱27，第四出口阀门28，温度感应器29，第三进口阀门30。

具体实施方式

如图1，一种热风炉板式换热器预热系统，包括第一板式煤气预热器15，第一板式空气预热器16，第二板式煤气预热器17，第二板式空气预热器18，热风炉19，烟气管道20，附加燃烧炉21，空气输入管道22，空气输出管道23，煤气输入管道24，煤气输出管道25，热风炉19的排烟气端连接烟气管道20，烟气管道20分别连接并联的第一板式煤气预热器15和第一板式空气预热器16的烟气输入端，第一板式煤气预热器15和第一板式空气预热器16的烟气输出端经第一出口阀门26连接并联的第二板式煤气预热器17和第二板式空气预热器18的烟气输入端，第二板式煤气预热器17和第二板式空气预热器18的烟气输出端连接烟囱27，烟囱27还通过第四出口阀门28与第一板式煤气预热器15和第一板式空气预热器16的烟气输出端连接，第一板式煤气预热器15和第一板式空气预热器16的烟气输出端还设置有温度感应器29，煤气输入管道24经第一进口阀门与第一板式煤气预热器15的输入端连接，第一板式煤气预热器15的输出端串接第二板式煤气预热器17的输入端，第二板式煤气预热器17的输出端经第二出口阀门至煤气输出管道25，空气输入管道22经第二进口阀门与第一板式空气预热器16的输入端连接，第一板式空气预热器16的输出端串接第二板式空气预热器18的输入端，第二板式空气预热器18的输出端经第三出口阀门至空气输出管道23，附加燃烧炉21的输出管道上通过第三进口阀门30串接并联的第二板式煤气预热器17和第二板式空气预热器18的烟气输入端。

热风炉19排出的废气通过烟气管道20分别进入第一板式煤气预热器15和第一板式空气预热器16，对煤气和空气进入初次预热，位于第一板式煤气预热器15和第一板式空气预热器16烟气输出端的温度感应器29用于监测从第一板式煤气预热器15和第一板式空气预热器16排出的烟气温度，当温度过低时，表明第一板式煤气预热器15和第一板式空气预热器16未对煤气和空气进行有效预热，此时关闭第一出口阀门26，打开第三进口阀门30、第四出口阀门28，附加燃烧炉21对流入第二板式煤气预热器17和第二板式空气预热器18进行充分预热，达到进入热风炉19所需的温度，第一板式煤气预热器15和第一板式空气预热器16排出的烟气直接进入烟囱27；当温度感应器29感应到排出烟气的温度较高，表明第一板式煤气预热器15和第一板式空气预热器16对煤气和空气达到预热的效果，此时关闭第三进口阀门30，根据温度的高低选择打开第一出口阀门26、关闭第四出口阀门28，继续对预热进行回收，或者关闭第一出口阀门26、打开第四出口阀门28，将经过一次换热的烟气直接排放；当温度感应器29感应到排出烟气的温度过高，需要继续回收废气余热，关闭第三进口阀门30，打开第一出口阀门26同时关闭第四出口阀门28，第一板式煤气预热器15和第一板式空气预热器16排出的烟气继续流入第二板式煤气预热器17和第二板式空气预热器18中，保证废气余热的充分吸收，提高热量的利用率。

其中，第一板式煤气预热器15和第二板式煤气预热器17的结构相同。

其中，第一板式空气预热器16和第二板式空气预热器18的结构相同。

如图2，第一板式空气预热器16包括换热板组1，换热板组1由多块换热板片2同向层叠而成，换热板组1的顶端设置有第一固定板8，底端设置有第二固定板9，第一固定板8、第二固定板9通过紧固件10连接。

如图3、4、5、6，换热板片2包括换热板本体3，换热板本体3为正方形，换热板本体3的上端沿四周的周边分别设置有凸棱5，凸棱5的长度小于换热板本体3的边长，换热板本体3下端的左右两侧设置有柱体4，柱体4端部设置有与凸棱5配合使用的凹槽6，柱体4的长度与换热板本体3的边长相等，柱体4的高度大于凸棱5的高度。换热板片2的上下两面分别设置有翅片组11，翅片组11由直线型翅片和折流型翅片12交替设置而成，相邻换热板片2错开90°，形成正交的流道7。

如图7，折流型翅片12包括导流部13和折流部14，导流部13和折流部14之间的夹角为10-90°，优选的为10-25°。

使用时，将相邻两个换热板片2通过凹槽6与凸棱5配合连接，完成相邻换热板片2的初步限位固定作用，进而，位于换热板组1顶端设置有第一固定板8和位于换热板组1的底端设置第二固定板9，第一固定板8、第二固定板9通过紧固件10连接，完成整个换热板组1的限位固定作用，采用上述方式使得相邻换热板片2的连接更加简单；将烟气、空气分别通入正交设置的流道7中，烟气与空气进行换热，使得烟气的温度降低，空气的温度升高，换热板片2上下两面设置的翅片组11使得烟气与空气的换热效果好，换热速度快。

其中，上述换热板片2为不锈钢材质。

其中，上述第一固定板8、第二固定板9为耐高温材质。

本发明的热风炉板式换热器预热系统保证了煤气和助燃空气的至少一次预热，经预热后的煤气和助燃空气在热风炉中可以迅速达到温度要求，用于高炉炼铁工艺。

上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好地使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。