本發(fā)明涉及一種高爐預(yù)熱系統(tǒng)，具體地說是一種一種預(yù)熱節(jié)能系統(tǒng)及預(yù)熱方法。

背景技術(shù)：

隨著煉鋼工藝技術(shù)的發(fā)展，降低高爐燃燒消耗顯得越來越重要，降低燃燒消耗的主要措施有提高風(fēng)溫，提高煤氣利用率和改善原料條件等，由于我國高爐風(fēng)溫普遍較低，因此提高風(fēng)溫還有很大的潛力，熱風(fēng)爐排入煙道的煙氣為燃燒后的廢氣，該煙氣在燃燒后仍然具有余溫，其溫度在200度-300度左右，且煙氣量較大，因此，通過利用熱風(fēng)爐煙氣的熱量來預(yù)熱助燃空氣也是近年來主要的研究方向，但這種單純利用煙氣預(yù)熱的方式缺點在于：預(yù)熱后的空氣溫度遠遠未達到助燃的標準，多次反復(fù)預(yù)熱時間較長，需要的管路同樣較長，且能耗量大，在換熱過程中助燃空氣損耗，造成使用率較低。

例如專利號為：200410070660.3，專利名稱為：高爐助燃空氣爐高溫預(yù)熱裝置及其工藝的專利中提到通過在在助燃空氣爐之前設(shè)置助燃空氣高溫預(yù)熱爐，通過預(yù)熱爐將空氣加熱，加熱后的空氣與熱風(fēng)爐排出的廢氣混合，對助燃空氣進行加熱，助燃空氣進入熱風(fēng)爐中，提高燃燒過程中的風(fēng)溫，這樣做的好處是提高風(fēng)溫，降低燃燒消耗，但缺點在于其回路設(shè)置復(fù)雜，且旨在提高助燃空氣溫度，煤氣的利用率并未提高，同時，該系統(tǒng)中并未設(shè)置熱能儲存及保溫裝置，在熱風(fēng)傳送過程中熱能消耗較大，造成能源浪費，同時，在燃燒時，已經(jīng)達到所需的熱風(fēng)量時，無法根據(jù)需要進行存儲，以提供下階段的燃燒需要，管路傳送過程較長，設(shè)計并不合理，不符合節(jié)能減排的基本政策。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了彌補以上不足，本發(fā)明提供了一種回路設(shè)計合理、能耗較低的預(yù)熱節(jié)能系統(tǒng)及預(yù)熱方法，以解決上述背景技術(shù)中的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種預(yù)熱節(jié)能系統(tǒng)，包括熱風(fēng)爐、配套管路及安裝在配套管路中的控制閥門，所述配套管路中設(shè)置前置燃燒爐，位于所述前置燃燒爐的前端管路上連接前置鼓風(fēng)機，所述配套管路包括煤氣換熱管路和助燃空氣換熱管路，所述煤氣換熱管路和助燃空氣換熱管路的進氣端與前置燃燒爐的出氣口連通，所述煤氣換熱管路和助燃空氣換熱管路的出氣端與熱風(fēng)爐的進氣端相連通，另有混合腔室串聯(lián)在煤氣換熱管路中，所述熱風(fēng)爐的出氣口連接廢氣管路，所述廢氣管路出氣端部連通到混合腔室中，所述煤氣換熱管路中串聯(lián)煤氣換熱器，所述混合腔室在管路中位于煤氣換熱器的前部，所述煤氣換熱器的進氣端連通煤氣鼓風(fēng)機，所述煤氣換熱器的廢氣出口通過管路與設(shè)置在配套管路中的煙囪相連通，所述前置燃燒爐與混合腔室之間的管路上串聯(lián)儲熱裝置，所述儲熱裝置與混合腔室之間的管路上串聯(lián)單向控制閥門。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述儲熱裝置包括儲熱腔和包裹在儲熱腔外側(cè)的保溫腔，所述儲熱腔的進氣管、出氣管及旁路出氣管均穿過保溫腔延伸到外側(cè)，所述儲熱腔的進氣管通過連接管路與前置燃燒爐的出氣口相連通，所述儲熱腔的出氣管連通到煤氣換熱管路中，所述儲熱腔的旁路出氣管連通到助燃空氣換熱管路中，所述助燃空氣管路和煤氣換熱管路中均串聯(lián)溫度測定裝置，所述儲熱腔的出氣管及旁路出氣管上均設(shè)置帶有電控開關(guān)的閥門，所述電控開關(guān)與溫度測定裝置通過信號連接。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述保溫腔的外壁上具有開口，另有與真空泵相連的真空管插裝到該開口中。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述保溫腔的外壁上具有開口，另有與充氣泵相連的充氣管插裝到該開口中。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述儲熱腔內(nèi)還連通加壓管，所述加壓管一段穿過保溫腔延伸到外側(cè)，所述加壓管與位于保溫腔外側(cè)的加壓裝置相連接。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述煤氣換熱器均包括殼體狀換熱腔和包裹在換熱腔外側(cè)的外部換熱腔，所述換熱腔內(nèi)插裝換熱管，所述換熱管的外端穿過外部換熱腔延伸到外側(cè)，所述換熱管的內(nèi)端穿過換熱腔的側(cè)壁與外部換熱腔相連通，與換熱腔連通的換熱進氣管和換熱出氣管均延伸到外部換熱腔的外側(cè)，所述外部換熱腔具有廢氣開出口，所述廢氣排出口中插裝帶有控制閥的廢氣排出管。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述換熱管與外部換熱腔連通處設(shè)有連通閥，所述連通閥包括貼合在換熱管內(nèi)端的閥板，閥板上設(shè)有可通過轉(zhuǎn)動與換熱管內(nèi)端連通的連通孔，所述閥板上連接轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸一端通過設(shè)置在外部換熱腔外壁上的軸套延伸到外部換熱腔外側(cè)，且位于外部換熱腔外側(cè)的轉(zhuǎn)軸端部設(shè)有轉(zhuǎn)動手柄。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述換熱管的外側(cè)連接呈發(fā)散狀環(huán)繞換熱管設(shè)置兜風(fēng)翅片，所述翅片的斷面為圓弧狀。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述外部換熱腔具有與抽氣泵通過連接管相連通的抽氣口，所述抽氣泵的出氣端通過連接管路與煙囪相連通。

一種預(yù)熱節(jié)能系統(tǒng)的預(yù)熱方法，包括如下步驟：

步驟一：產(chǎn)生熱風(fēng)

通過前置鼓風(fēng)機向前置燃燒爐內(nèi)送入空氣，送入前置燃燒爐的空氣加熱到1200度-1500度，加熱后的熱風(fēng)分別進入煤氣換熱管路和助燃空氣換熱管路中。

步驟二：換熱

進入助燃空氣換熱管路的熱風(fēng)直接通過管路送入熱風(fēng)爐中，進行助燃，進入煤氣換熱管路的熱風(fēng)首先進入混合腔室中，同時熱風(fēng)爐產(chǎn)生的廢氣同樣進入混合腔室中，與熱風(fēng)進行混合，混合后產(chǎn)生的熱風(fēng)進入煤氣換熱器中，通過煤氣鼓風(fēng)機將煤氣通入煤氣換熱器與混合后的熱風(fēng)進行換熱，換熱后的煤氣達到500度-600度，通入熱風(fēng)爐中。

步驟三：儲能

從前置燃燒爐中排出的熱風(fēng)首先進入儲能裝置中，溫度測定裝置對儲能裝置之后的管路內(nèi)溫度進行檢測，當(dāng)溫度過低時，溫度測定裝置對電控開關(guān)發(fā)出信號，電控開關(guān)控制閥門開啟，位于儲能裝置中的熱風(fēng)進入助燃空氣換熱管路和煤氣換熱管路中，進行后續(xù)送風(fēng)步驟，當(dāng)溫度測定裝置測定溫度過高時，溫度測定裝置對電控開關(guān)發(fā)出信號，電控開關(guān)控制閥門關(guān)閉，熱風(fēng)儲存在儲能裝置中，不再送風(fēng)。

步驟四：廢氣排出

換熱器中換熱后冷卻的廢氣通過與位于整個管路中最末端的煙囪相連的管路，將廢氣送入煙囪中，通過在煙囪中進行一系列的凈化除塵，通過煙囪排放到大氣中。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明所述的一種預(yù)熱節(jié)能系統(tǒng)通過設(shè)置雙回路將煤氣和助熱空氣加熱，同時，設(shè)置儲能系統(tǒng)，存儲多余的熱能，用于后續(xù)的燃燒需要，避免能源消耗，同時，設(shè)置保溫裝置，將管路優(yōu)化，進一步節(jié)能減排，使換熱效率更高，最大化利用換熱能源，保證助燃空氣的溫度，減少燃燒原料的消耗，提高燃燒效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明儲熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明換熱管的斷面示意圖。

圖中：1、熱風(fēng)爐；2、前置燃燒爐；3、前置鼓風(fēng)機；4、煤氣換熱管路；5、助燃空氣換熱管路；6、混合腔室；7、廢氣管路；8、煤氣換熱器；9、廢氣控制閥門；10、煤氣鼓風(fēng)機；11、煙囪；12、儲熱裝置；13、單向控制閥門；14、溫度測定裝置；15、電控開關(guān)閥門；16、前置送風(fēng)閥門；101、儲熱腔；102、保溫腔；103、進氣管；104、出氣管；105、旁路出氣管；106、真空泵；108、加壓裝置；201、換熱腔；202、外部換熱腔；203、換熱管；204、控制閥；205、廢氣排出管；206、換熱進氣管；207、換熱出氣管；208、閥板；209、轉(zhuǎn)軸；210、翅片；211、抽氣泵；

具體實施方式

實施例一：如圖1所示，本發(fā)明所述的一種預(yù)熱節(jié)能系統(tǒng)，包括熱風(fēng)爐1、配套管路及安裝在配套管路中的控制閥門18，所述控制閥門18安裝在連接兩裝置之間的連接管路上，所述熱風(fēng)爐1為普通的高爐，在此不再贅述，所述配套管路中設(shè)置前置燃燒爐2，所述前置燃燒爐2位于管路的最前端，前置燃燒爐2的進氣口通過連接管路與前置鼓風(fēng)機3相連，所述前置鼓風(fēng)機3與前置燃燒爐2之間的連接管路上設(shè)置前置送風(fēng)閥門16，打開前置送風(fēng)閥門16，通過前置鼓風(fēng)機3向前置燃燒爐2內(nèi)注入空氣，注入的空氣通過前置燃燒爐2加熱達到指定溫度，一般為1200度-1500度，開啟送風(fēng)步驟。

所述配套管路包括煤氣換熱管路4和助燃空氣換熱管路5，所述煤氣換熱管路4和助燃空氣換熱管路5的進氣端與前置燃燒爐2的出氣口連通，所述煤氣換熱管路4和助燃空氣換熱管路5的出氣端與熱風(fēng)爐1的進氣端相連通，送入煤氣換熱管路4和助燃空氣換熱管路5中的熱風(fēng)通過換熱、儲能進入熱風(fēng)爐1中，另有混合腔室6串聯(lián)在煤氣換熱管路4中，所述熱風(fēng)爐1的出氣口連接廢氣管路7，所述廢氣管路7出氣端部連通到混合腔室6中，所述廢氣管路7中串聯(lián)廢氣控制閥門9，所述混合腔室6用于混合熱風(fēng)爐1廢氣與前置燃燒爐2加熱的熱風(fēng)，通過廢氣控制閥門9的開啟和關(guān)閉，控制熱風(fēng)與廢氣混合的兩，從而達到需要換熱的溫度。

所述煤氣換熱管路4中串聯(lián)煤氣換熱器8，煤氣換熱器8具有煤氣入口、煤氣出口、換熱氣體入口和廢氣出口，所述混合腔室6在管路中位于煤氣換熱器8的前部，混合腔室6與煤氣換熱器8之間的管路上設(shè)置控制閥，所述煤氣換熱器8的進氣端連通煤氣鼓風(fēng)機10，所述煤氣換熱器8的廢氣出口通過管路與設(shè)置在配套管路中的煙囪11相連通，換熱后的廢氣溫度下降，通過管道排放到煙囪中，經(jīng)過過濾除塵等凈化操作，排放到大氣中。

所述前置燃燒爐2與混合腔室6之間的管路上串聯(lián)儲熱裝置12，所述儲熱裝置12與混合腔室6之間的管路上串聯(lián)單向控制閥門13，混合腔室6內(nèi)的氣體流向儲熱裝置12，避免氣體回流。

如圖3所示，所述儲熱裝置包括儲熱腔101和包裹在儲熱腔101外側(cè)的保溫腔102，所述前置燃燒爐2加熱后的熱風(fēng)進入儲熱腔101中，通過設(shè)置在儲熱腔101外側(cè)的保溫腔102進行保溫，保溫腔102內(nèi)放置保溫材料，所述保溫材料為現(xiàn)有技術(shù)中具有、保溫性能良好的材料，在此不再贅述，所述儲熱腔102的進氣管103、出氣管104及旁路出氣管105均穿過保溫腔102延伸到外側(cè)，所述儲熱腔101的進氣管103通過連接管路與前置燃燒爐2的出氣口相連通，所述儲熱腔101的出氣管104連通到煤氣換熱管路4中，所述儲熱腔101的旁路出氣管105連通到助燃空氣換熱管路5中，所述助燃空氣管路5和煤氣換熱管路4中均串聯(lián)溫度測定裝置14，所述儲熱腔101的出氣管104及旁路出氣管105上均設(shè)置帶有電控開關(guān)的閥門15，所述電控開關(guān)與溫度測定裝置14通過信號連接。

溫度測定裝置測量的管道內(nèi)溫度達到指定值，溫度測定裝置發(fā)送信號給電控開關(guān)，控制閥門15關(guān)閉，位于儲熱腔101內(nèi)的熱風(fēng)不再輸出，在儲熱腔101內(nèi)進行保溫，便于后續(xù)燃燒需要，當(dāng)溫度測定裝置測量的管道內(nèi)溫度未達到指定值，溫度測定裝置發(fā)送信號給電控開關(guān)，控制閥門15開啟，位于儲熱腔101內(nèi)的熱風(fēng)繼續(xù)輸出，用于熱風(fēng)爐1的續(xù)燃燒需要。

所述保溫腔102填充保溫材料的同時，可進行真空或加壓處理，進一步增加其保溫效果，避免熱能損耗過大，所述保溫腔102的外壁上具有開口，另有與真空泵106相連的真空管插裝到該開口中。所述保溫腔102外壁上的開口可與加壓裝置相連，用于保溫腔102內(nèi)的加壓。

進一步的為增加保溫效果，所述儲熱腔101內(nèi)還連通加壓裝置108，所述加壓裝置108一段穿過保溫腔102延伸到外側(cè)，通過加壓裝置108對儲熱腔101內(nèi)的熱風(fēng)加壓，壓力增大的同時其溫度有所升高。

如圖2所示，所述煤氣換熱器8包括殼體狀換熱腔201和包裹在換熱腔201外側(cè)的外部換熱腔202，所述換熱腔201內(nèi)插裝換熱管203，所述換熱管203所述換熱管203的外端穿過外部換熱腔202延伸到外側(cè)，熱風(fēng)進入換熱管203中，所述換熱管203的內(nèi)端穿過換熱腔201的側(cè)壁與外部換熱腔202相連通，所述外部換熱腔202在換熱腔201的外側(cè)進行換熱，同時，避免換熱過程中換熱腔201內(nèi)的換熱氣體接觸外部冷空氣，減少熱能消耗，與換熱腔201連通的換熱進氣管206和換熱出氣管207均延伸到外部換熱腔202的外側(cè)，換熱進氣管206和換熱出氣管207用于煤氣的進入和排出，所述外部換熱腔202具有廢氣開出口，換熱后冷卻的空氣通過廢氣排出口排出，所述廢氣排出口中插裝帶有控制閥204的廢氣排出管205，所述廢氣排出管205余煙囪11連通。

所述換熱管203與外部換熱腔202連通處設(shè)有連通閥，所述連通閥包括貼合在換熱管內(nèi)端的閥板208，閥板208上設(shè)有可通過轉(zhuǎn)動與換熱管203內(nèi)端連通的連通孔，所述閥板上連接轉(zhuǎn)軸209，轉(zhuǎn)軸209一端通過設(shè)置在外部換熱腔202外壁上的軸套延伸到外部換熱腔202外側(cè)，且位于外部換熱腔202外側(cè)的轉(zhuǎn)軸端部設(shè)有轉(zhuǎn)動手柄，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸，使閥板208上的連通孔與換熱管203連通，換熱管203內(nèi)的熱風(fēng)進入外部換熱腔202，再次轉(zhuǎn)動閥板208，使連通孔與換熱管203不連通，可只在換熱腔201內(nèi)進行換熱，不需外部換熱。

如圖4所示，所述換熱管203的外側(cè)連接呈發(fā)散狀環(huán)繞換熱管203設(shè)置兜風(fēng)翅片210，所述翅片210的斷面為圓弧狀，所述翅片210起到減緩進入換熱腔201內(nèi)的煤氣風(fēng)速的作用，提高換熱效果。

所述外部換熱腔202具有與抽氣泵211通過連接管相連通的抽氣口，所述抽氣泵211的出氣端通過連接管路與煙囪11相連通。

一種應(yīng)用預(yù)熱節(jié)能系統(tǒng)的預(yù)熱方法，包括如下步驟：

步驟一：產(chǎn)生熱風(fēng)

通過前置鼓風(fēng)機向前置燃燒爐內(nèi)送入空氣，送入前置燃燒爐的空氣加熱到1200度-1500度，加熱后的熱風(fēng)分別進入煤氣換熱管路和助燃空氣換熱管路中。

步驟二：換熱

進入助燃空氣換熱管路的熱風(fēng)直接通過管路送入熱風(fēng)爐中，進行助燃，進入煤氣換熱管路的熱風(fēng)首先進入混合腔室中，同時熱風(fēng)爐產(chǎn)生的廢氣同樣進入混合腔室中，與熱風(fēng)進行混合，混合后產(chǎn)生的熱風(fēng)進入煤氣換熱器中，通過煤氣鼓風(fēng)機將煤氣通入煤氣換熱器與混合后的熱風(fēng)進行換熱，換熱后的煤氣達到500度-600度，通入熱風(fēng)爐中。

步驟三：儲能

從前置燃燒爐中排出的熱風(fēng)首先進入儲能裝置中，溫度測定裝置對儲能裝置之后的管路內(nèi)溫度進行檢測，當(dāng)溫度過低時，溫度測定裝置對電控開關(guān)發(fā)出信號，電控開關(guān)控制閥門開啟，位于儲能裝置中的熱風(fēng)進入助燃空氣換熱管路和煤氣換熱管路中，進行后續(xù)送風(fēng)步驟，當(dāng)溫度測定裝置測定溫度過高時，溫度測定裝置對電控開關(guān)發(fā)出信號，電控開關(guān)控制閥門關(guān)閉，熱風(fēng)儲存在儲能裝置中，不再送風(fēng)。

步驟四：廢氣排出

換熱器中換熱后冷卻的廢氣通過與位于整個管路中最末端的煙囪相連的管路，將廢氣送入煙囪中，通過在煙囪中進行一系列的凈化除塵，通過煙囪排放到大氣中。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。