专利名称：一种工业炉高温余热综合利用的工艺方法
技术领域：
本发明涉及工业炉节能领域，特别涉及一种工业炉高温余热综合利用的工艺方法。
背景技术：
目前，工业炉高温余热的利用主要通过在烟道内设置空、煤气预热器，来预热空、 煤气等燃料；或通过增加余热锅炉来产生蒸汽，用于生产和生活，从而减少烟气带走的热损 失，提高燃料利用率，达到节能、环保的目的。但是，由于预热的燃料及设备等要求的限制， 这种余热利用还存在一定的不足，经过上述余热利用后的烟气温度仍然很高，带走的热损 失还很多，而且这种余热利用并不能产生更高级的能量，因此有其局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业炉高温余热综合利用的工艺方法，通过利用工业 炉的高温烟气和/或汽化冷却蒸汽来驱动风机，提高了热能的综合利用率。本发明的目的是这样实现的，一种工业炉高温余热综合利用的工艺方法，在烟道 内除设置工业炉系统已有的余热利用设备空、煤气预热器以及余热锅炉外，在空气预热器 前设置蒸汽过热器，将余热锅炉生产的饱和蒸汽或工业炉炉底水管汽化冷却产生的饱和蒸 汽用管道引到蒸汽过热器内，生成温度高于相应压力下饱和蒸汽温度的过热蒸汽，这种蒸 汽具有很好的做功能力。将其送至汽轮机入口，在汽轮机的喷嘴中，蒸汽膨胀加速，热能转 换成动能，由喷嘴流出，产生使叶轮旋转的力矩，带动主动轴旋转，输出机械功，从而替代电 动机来驱动风机。在负荷改变的工况下，通过调节蒸汽量可实现方便、平稳调速，且调节范 围大、效果好。本发明的技术方案为做功后的蒸汽流至凝汽器，用常温水冷却至饱和热水，除部 分作为生活用水外，其余通过水泵返回至余热锅炉，形成稳定的能量循环系统，使蒸汽能源 得到梯级利用。本发明的技术方案为电动机用皮带传动风机主轴，作为“开机风机”；汽轮机驱动 增速器用离合器连接风机，作为“生产运行风机”，先启动“开机风机”，待工业炉工作正常， 产生稳定的蒸汽系统后，再切换至“生产运行风机”，从而节省了大量的电能。此技术成熟， 且切换方便，运行的安全可靠性有保证。整个余热利用系统随工业炉的工作而随动运转。本发明的有益效果是利用工业炉高温余热烟气，加热余热锅炉，生产饱和蒸汽；或 利用炉底水管汽化冷却产生的饱和蒸汽，经过蒸汽过热器后，变成过热蒸汽，在汽轮机内实 现热能至动能的转变，输出机械功，来驱动风机，从而替代电动机。工业炉高温余热得到了 更加合理、更加充分的利用，提高了热能的综合利用率，产生了更高级的能量——电能，节 约了系统的大量电能，安全可靠性高，蒸汽能源得以梯级利用，进一步降低了烟囱的排烟温 度，具有明显的节能效益和经济效益。以生产能力^Ot/h的步进式加热炉为例，每年光节 省用电量就可达320万度。本发明虽需增加一些成本投资，但运行成本远远低于投资成本，增加的成本投资很快即可收回。
图1为本发明的流程示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明如图1所示，本发明涉及的设备主要包括加热炉系统已有设备和本发明新增加 的设备两部分。其中加热炉系统已有设备主要有加热炉1、空气预热器2、煤气预热器3、余 热锅炉4、风机5、烟 6，本发明新增加的设备主要有蒸汽过热器7、汽水分离器8、汽轮机 9、凝汽器10、水泵11。首先，用电动机驱动风机5作为“开车风机”，助燃空气和煤气，通过设置在烟道内 的空气预热器2和煤气预热器3，与加热炉1产生的高温烟气实现对流换热，将燃料预热到 所需温度；预热完燃料的高温烟气再经过余热锅炉4，生产出饱和蒸汽；饱和蒸汽还可从工 业炉炉底水管汽化冷却汽包处用管道引出。饱和蒸汽经过设置在空气预热器前的蒸汽过热 器7，生成过热蒸汽，再经过汽水分离器8，过热蒸汽进入汽轮机9的入口，将热能转换成动 能，带动汽轮机主动轴旋转，主动轴驱动增速器用离合器与风机5连接，“生产运行风机”起 动，电动机停止运转。做功后的蒸汽流至凝汽器10，用常温水冷将其冷却至饱和热水，除部分作为生活 用水外，其余通过水泵11返回至余热锅炉4，形成稳定的能量循环系统，实现蒸汽能源的梯 级利用。经上述方法综合利用后的烟气，温度得到进一步的降低，经过烟囱6排入大气中。
权利要求
1.一种工业炉高温余热综合利用的工艺方法，主要包括加热炉(1)、空气预热器O)、 煤气预热器(3)、余热锅炉、风机(5)、烟囱㈩)，其特征在于，在空气预热器(2)前的烟 道内设置蒸汽过热器(7)，将余热锅炉(4)生产的饱和蒸汽或工业炉炉底水管汽化冷却产 生的饱和蒸汽用管道引到蒸汽过热器(7)内，生成过热蒸汽，送达汽轮机(9)入口，在汽轮 机(9)内热能转换成动能，带动主动轴旋转，输出机械功，从而替代电动机来驱动风机(5)。
2.根据权利要求1所述的一种工业炉高温余热综合利用的工艺方法，其特征在于做功 后的蒸汽流至凝汽器，用常温水冷却至饱和热水。
3.根据权利要求1所述的一种工业炉高温余热综合利用的工艺方法，其特征在于风机 主轴由电动机用皮带传动，作为“开机风机”；汽轮机驱动增速器通过离合器连接风机，作为 “生产运行风机”;先启动“开机风机”，待工业炉工作正常，产生稳定的蒸汽系统后，离合器 合上，电动机停转，“生产运行风机”启动。
全文摘要
本发明提供了一种工业炉高温余热综合利用的工艺方法，主要包括加热炉、空气预热器、煤气预热器、余热锅炉、风机、烟囱，在空气预热器前的烟道内设置蒸汽过热器，将余热锅炉生产的饱和蒸汽或炉底水管汽化冷却产生的饱和蒸汽用管道引到蒸汽过热器内，生成过热蒸汽，送达汽轮机入口，在汽轮机内热能转换成动能，带动主动轴旋转，输出机械功，从而替代电动机来驱动风机。做功后的蒸汽流至凝汽器，变成饱和热水，用于余热锅炉的循环系统和生活用水，使蒸汽能源得以梯级利用。本发明使工业炉高温余热得到更加合理的综合利用，提高了热能的综合利用率，节约了系统的大量电能，安全可靠性高，运行成本很低，具有明显的节能效益和经济效。
文档编号F27D17/00GK102109279SQ200910248810
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月23日 优先权日2009年12月23日
发明者凌全伟, 吕成君, 夏斌, 杨爱华, 毕仕辉, 田桂娟, 袁修干, 赵晓冰 申请人:鞍钢集团工程技术有限公司