本發(fā)明涉及鋼鐵行業(yè)的節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種軋鋼加熱爐余熱回收利用系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在鋼鐵企業(yè)各冶煉工序中，軋鋼工序是鋼鐵生產(chǎn)流程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，軋鋼工序的能耗水平對(duì)于鋼鐵工業(yè)噸鋼綜合能耗有著不可忽視的影響。

軋鋼加熱爐是將初軋坯或連鑄坯再加熱，以滿足軋制所需溫度的設(shè)備。加熱爐也是軋鋼工序中最大的用能設(shè)備，因此軋鋼加熱爐的節(jié)能對(duì)于軋鋼工序乃至整個(gè)鋼廠的節(jié)能降耗工作都具有重要的推動(dòng)作用。當(dāng)下鋼鐵行業(yè)處于相對(duì)低谷期，許多鋼廠都處于微盈利甚至虧本的狀態(tài)。在這種情況下，各個(gè)冶煉子工序上主設(shè)備如軋鋼加熱爐的余熱利用、節(jié)能增效已引起各鋼廠的重視。

目前，軋鋼加熱爐的爐體設(shè)備以及加熱爐控制系統(tǒng)等方面的技術(shù)都已經(jīng)比較成熟，對(duì)于軋鋼加熱爐來說，節(jié)能的主要方向應(yīng)該在加熱爐輔助系統(tǒng)煙氣熱量?jī)?yōu)化利用，余熱回收等方面挖掘潛能。對(duì)于蓄熱式加熱爐，目前加熱爐最終排煙溫度可以降低至150℃以下，但是對(duì)于常規(guī)加熱爐，尤其是采用空氣和煤氣雙預(yù)熱技術(shù)的加熱爐，大多數(shù)排煙溫度為300℃左右，煙氣余熱回收利用率偏低，造成煙氣余熱資源浪費(fèi)，但是其排放煙氣溫度又不是很高，屬于低溫余熱資源，煙氣品位稍低。為此，本發(fā)明擬構(gòu)建一種軋鋼加熱爐余熱回收利用系統(tǒng)，將空氣、煤氣預(yù)熱系統(tǒng)和蒸汽回收系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮，對(duì)軋鋼加熱爐的煙氣余熱資源進(jìn)行優(yōu)化利用，在保證空氣和煤氣預(yù)熱效果的情況下提高煙氣余熱品位和余熱回收系統(tǒng)的合理性，必然能收獲可觀的經(jīng)濟(jì)收益，具有重要的實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種軋鋼加熱爐余熱回收利用系統(tǒng)，將空氣預(yù)熱系統(tǒng)和蒸汽回收系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮，對(duì)軋鋼加熱爐的煙氣余熱資源進(jìn)行優(yōu)化利用，在保證空氣和煤氣預(yù)熱效果的情況下提高煙氣余熱品位和余熱回收系統(tǒng)的合理性。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種軋鋼加熱爐余熱回收利用系統(tǒng)，包括加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置、加熱爐出口煙道、煙氣余熱回收煙道，加熱爐出口煙道中設(shè)置有分級(jí)式空氣-煤氣預(yù)熱裝置，所述分級(jí)式空氣-煤氣預(yù)熱裝置包括至少一級(jí)空氣預(yù)熱裝置和/或至少一級(jí)煤氣預(yù)熱裝置，用于對(duì)冷空氣和/或冷煤氣進(jìn)行分級(jí)加熱，將冷空氣和/或冷煤氣加熱到設(shè)定溫度后送入加熱爐燒嘴，所述加熱爐出口煙道中還設(shè)有一條支路與所述煙氣余熱回收煙道相連，所述支路根據(jù)煙氣溫度設(shè)計(jì)值從分級(jí)式空氣-煤氣預(yù)熱裝置中的某一級(jí)預(yù)熱裝置之后引出，在煙氣余熱回收煙道中沿?zé)煔饬飨蝽槾尾贾糜懈邏哼^熱器、高壓蒸發(fā)器、中壓過熱器、高壓省煤器、中壓省煤器、低壓蒸發(fā)器、低壓省煤器，煙氣余熱回收煙道、加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置結(jié)合低壓鍋筒-除氧器、中壓鍋筒和高壓鍋筒分別形成低壓汽水系統(tǒng)、中壓汽水系統(tǒng)、高壓汽水系統(tǒng)，產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功，其中，根據(jù)煙氣品位高低進(jìn)行換熱設(shè)計(jì)，將加熱爐出口的高溫?zé)煔獠捎酶邏浩到y(tǒng)進(jìn)行換熱，加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置采用中壓汽水系統(tǒng)進(jìn)行換熱，余熱回收煙道中的低溫?zé)煔獠捎玫蛪浩到y(tǒng)進(jìn)行換熱。

優(yōu)選地，低壓鍋筒-除氧器通過第一下降管與所述煙氣余熱回收煙道中的低壓蒸發(fā)器的進(jìn)水口連通，而低壓蒸發(fā)器的出汽口通過第一上升管與所述低壓鍋筒-除氧器的上升管口連通，形成一個(gè)自然循環(huán)回路，并且，所述低壓鍋筒-除氧器通過第一出水管與中壓給水泵的進(jìn)水口連通，中壓給水泵的出水口與中壓省煤器的進(jìn)水口連通，中壓省煤器的出水口通過管路與中壓鍋筒的進(jìn)水口連通；所述中壓鍋筒通過第二下降管與中壓循環(huán)泵的進(jìn)水口連通，所述中壓循環(huán)泵的出水口與所述爐底水梁汽化冷卻裝置的進(jìn)水口連通，所述爐底水梁汽化冷卻裝置的出汽口通過第二上升管與所述中壓鍋筒的上升管口連通，形成一個(gè)強(qiáng)制循環(huán)回路，并且，低壓鍋筒-除氧器通過第二出水管與高壓給水泵的進(jìn)水口連通，所述高壓給水泵的出水口與高壓省煤器的進(jìn)水口連通，高壓省煤器的出水口通過管路與高壓鍋筒的進(jìn)水口連通，高壓鍋筒通過第三下降管與所述高壓蒸發(fā)器的進(jìn)水口連通，高壓蒸發(fā)器的出汽口通過第三上升管與所述高壓鍋筒的上升管口連通，形成一個(gè)自然循環(huán)回路，所述高壓鍋筒的出汽口與高壓過熱器的進(jìn)汽口連通，高壓過熱器的出汽口與汽輪機(jī)的主蒸汽進(jìn)口連通，而中壓鍋筒的出汽口與中壓過熱器的進(jìn)汽口連通，中壓過熱器的出汽口與汽輪機(jī)的補(bǔ)汽進(jìn)口連通，增加汽輪機(jī)的出力。

優(yōu)選地，汽輪機(jī)的排汽口與凝汽器、凝結(jié)水泵、低壓省煤器以及低壓鍋筒-除氧器的進(jìn)水口沿汽水流程依次連通。

優(yōu)選地，在加熱爐出口煙道中還設(shè)置有前置蒸發(fā)冷卻器，所述前置蒸發(fā)冷卻器位于所述分級(jí)式空氣-煤氣預(yù)熱裝置的煙氣側(cè)上游，高壓鍋筒通過第四下降管與高壓循環(huán)泵的進(jìn)水口連通，高壓循環(huán)泵的出水口與前置蒸發(fā)冷卻器的進(jìn)水口連通，前置蒸發(fā)冷卻器的出汽口通過第四上升管與高壓鍋筒的上升管口連通。

優(yōu)選地，高壓過熱器、高壓蒸發(fā)器、中壓過熱器、高壓省煤器、中壓省煤器、低壓蒸發(fā)器、低壓省煤器都采用逆流布置。

優(yōu)選地，所述煙氣余熱回收煙道是內(nèi)置換熱面的煙道或集成的余熱鍋爐。

優(yōu)選地，所述中壓鍋筒的出汽口通過管路與所述低壓鍋筒-除氧器的輔助加熱蒸汽進(jìn)口相連。

優(yōu)選地，所述前置蒸發(fā)冷卻器采用順流布置。

優(yōu)選地，所述低壓鍋筒-除氧器是低壓鍋筒和除氧器的組合，除氧器安裝于低壓鍋筒上方，低壓鍋筒兼作除氧水箱。

附圖說明

通過結(jié)合下面附圖對(duì)其實(shí)施例進(jìn)行描述，本發(fā)明的上述特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚和容易理解。

圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例涉及的軋鋼加熱爐余熱回收利用系統(tǒng)工藝流程圖。

包括軋鋼加熱爐1、爐底水梁汽化冷卻裝置2、前置蒸發(fā)冷卻器3、煙氣余熱回收煙道4(內(nèi)設(shè)高壓過熱器401、高壓蒸發(fā)器402、中壓過熱器403、高壓省煤器404、中壓省煤器405、低壓蒸發(fā)器406、低壓省煤器407)、低壓鍋筒-除氧器5、中壓給水泵6、中壓鍋筒7、中壓循環(huán)泵8、高壓給水泵9、高壓鍋筒10、高壓循環(huán)泵11、汽輪機(jī)12、凝汽器13、凝結(jié)水泵14、第一下降管51、第一上升管52、第一出水管53、第二出水管54、管路71、第二上升管72、第二下降管73、管路101、第三下降管102、第三上升管103、第四上升管104、第四下降管105。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖來描述本發(fā)明所述的軋鋼加熱爐余熱回收利用系統(tǒng)的實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式或其組合對(duì)所描述的實(shí)施例進(jìn)行修正。因此，附圖和描述在本質(zhì)上是說明性的，而不是用于限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。此外，在本說明書中，附圖未按比例畫出，并且相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分。需要說明的是，本發(fā)明所述高壓、中壓、低壓是為了區(qū)分汽水系統(tǒng)的壓力等級(jí)而進(jìn)行的區(qū)分命名(如：高壓蒸汽、中壓蒸汽、低壓蒸汽的壓力分別設(shè)計(jì)為3.83MPa、1.6MPa、0.5MPa)，并非絕對(duì)高壓(如9.81MPa)、絕對(duì)中壓(如4.9MPa)、絕對(duì)低壓(如0.8MPa)。以下描述中汽水流動(dòng)沿附圖中相應(yīng)管路上的箭頭方向流動(dòng)。

本發(fā)明是要提供一種軋鋼加熱爐余熱回收利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括軋鋼加熱爐1、爐底水梁汽化冷卻裝置2、加熱爐出口煙道3、煙氣余熱回收煙道4、低壓鍋筒-除氧器5、中壓鍋筒7、高壓鍋筒10、汽輪機(jī)12。其中，所述爐底水梁汽化冷卻裝置2設(shè)置在所述軋鋼加熱爐1中，用于冷卻爐底水梁，從而產(chǎn)生汽水混合物。煙氣余熱回收煙道可以是傳統(tǒng)的煙道并在煙道內(nèi)設(shè)置換熱面，也可以是集成的余熱鍋爐。加熱爐爐膛出口煙氣則沿圖中箭頭A的方向進(jìn)入加熱爐出口煙道。

根據(jù)煙氣溫度高低將分級(jí)式空氣-煤氣預(yù)熱器布置在加熱爐出口煙道中，用高能級(jí)的空氣與高能級(jí)的煙氣進(jìn)行換熱，低能級(jí)的空氣與低能級(jí)的煙氣進(jìn)行換熱。所述分級(jí)式空氣-煤氣預(yù)熱裝置包括至少一級(jí)空氣預(yù)熱裝置和/或至少一級(jí)煤氣預(yù)熱裝置，用于對(duì)冷空氣和/或冷煤氣進(jìn)行分級(jí)加熱，將冷空氣和/或冷煤氣加熱到設(shè)定溫度后再送至加熱爐燒嘴。

下面結(jié)合圖1詳細(xì)說明分級(jí)式空氣-煤氣預(yù)熱裝置。所述第一級(jí)空氣預(yù)熱器302、第一級(jí)煤氣預(yù)熱器303、第二級(jí)空氣預(yù)熱器304、第二級(jí)煤氣預(yù)熱器305沿?zé)煔饬飨蛞来尾贾?。外來冷空氣依次?jīng)過第一級(jí)空氣預(yù)熱器、第二級(jí)空氣預(yù)熱加熱后送至加熱爐燒嘴，同樣地，外來冷煤氣依次經(jīng)過第一級(jí)煤氣預(yù)熱器、第二級(jí)煤氣預(yù)熱加熱后送至加熱爐燒嘴(圖中未示出空氣、煤氣進(jìn)出口)。以上僅是以兩級(jí)空氣-煤氣預(yù)熱裝置為例說明，該分級(jí)式空氣-煤氣預(yù)熱裝置并不局限于兩級(jí)，可以多于兩級(jí)，也可以少于兩級(jí)。也可以單獨(dú)設(shè)置空氣預(yù)熱器或設(shè)置煤氣預(yù)熱器。在所述分級(jí)式空氣-煤氣預(yù)熱裝置中的其中一級(jí)預(yù)熱裝置的煙氣側(cè)下游，所述加熱爐出口煙道設(shè)有一個(gè)支路與所述煙氣余熱回收煙道相連，該支路的位置根據(jù)煙氣溫度設(shè)計(jì)值設(shè)置在分級(jí)式空氣-煤氣預(yù)熱裝置中的其中一級(jí)預(yù)熱裝置之后。

在所述煙氣余熱回收煙道中設(shè)置有逆流布置的高壓過熱器、高壓蒸發(fā)器、中壓過熱器、高壓省煤器、中壓省煤器、低壓蒸發(fā)器、低壓省煤器。

本實(shí)施例根據(jù)煙氣品位高低進(jìn)行分級(jí)設(shè)計(jì)，將加熱爐出口的高溫?zé)煔獠捎酶邏浩到y(tǒng)進(jìn)行換熱，加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置采用中壓汽水系統(tǒng)進(jìn)行換熱，余熱回收煙道中的低溫?zé)煔獠捎玫蛪浩到y(tǒng)進(jìn)行換熱。并且，將安全運(yùn)行作為第一要義的加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置和處于過高溫度區(qū)的前置蒸發(fā)冷卻器設(shè)計(jì)成強(qiáng)制循環(huán)模式，將高壓蒸發(fā)系統(tǒng)和低壓除氧蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)置成自然循環(huán)模式，下面結(jié)合圖1詳細(xì)說明各工藝管路流程。所述低壓鍋筒-除氧器5是低壓鍋筒和除氧器的組合，除氧器安裝于低壓鍋筒的上方，低壓鍋筒兼作除氧水箱。低壓鍋筒-除氧器5通過第一下降管51與所述煙氣余熱回收煙道4中的低壓蒸發(fā)器406的進(jìn)水口連通，而低壓蒸發(fā)器406的出汽口通過第一上升管52與所述低壓鍋筒-除氧器的上升管口連通，形成一個(gè)自然循環(huán)回路。所述低壓鍋筒-除氧器5通過第一出水管53與中壓給水泵6的進(jìn)水口連通，中壓給水泵的出水口與中壓省煤器405的進(jìn)水口連通，中壓省煤器通過管路71向中壓鍋筒7供水。所述中壓鍋筒7通過第二下降管73與中壓循環(huán)泵8的進(jìn)水口連通，所述中壓循環(huán)泵的出水口與所述爐底水梁汽化冷卻裝置2的進(jìn)水口連通，所述爐底水梁汽化冷卻裝置的出汽口通過第二上升管72與所述高壓鍋筒的上升管口連通，形成一個(gè)強(qiáng)制循環(huán)回路。低壓鍋筒-除氧器5通過第二出水管54與高壓給水泵9的進(jìn)水口連通，所述高壓給水泵的出水口與高壓省煤器404的進(jìn)水口連通，高壓省煤器通過管路101向高壓鍋筒10供水。高壓鍋筒通過第三下降管102與所述高壓蒸發(fā)器402的進(jìn)水口連通，高壓蒸發(fā)器402的出汽口通過第三上升管103與所述高壓鍋筒的上升管口連通，形成一個(gè)自然循環(huán)回路，所述高壓鍋筒的出汽口與高壓過熱器401的進(jìn)汽口連通，高壓過熱器的出汽口與汽輪機(jī)的主蒸汽進(jìn)口連通，而中壓鍋筒的出汽口與中壓過熱器403的進(jìn)汽口連通，中壓過熱器的出汽口與汽輪機(jī)的補(bǔ)汽進(jìn)口連通，增加汽輪機(jī)的出力。所述汽輪機(jī)可用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，也可用于驅(qū)動(dòng)其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械(如風(fēng)機(jī)或水泵等)做功。

此外，所述中壓鍋筒的出口蒸汽管路分出一個(gè)支路，與所述低壓鍋筒-除氧器的輔助加熱蒸汽進(jìn)口連通，且在該支路上還設(shè)置有減壓閥組。

此外，在軋鋼加熱爐的出口煙道中還設(shè)置有前置蒸發(fā)冷卻器3，所述前置蒸發(fā)冷卻器可以采用順流布置的方式設(shè)置在所述分級(jí)式空氣-煤氣預(yù)熱裝置的煙氣側(cè)上游。高壓鍋筒通過第四下降管105與高壓循環(huán)泵11的進(jìn)水口連通，高壓循環(huán)泵的出水口與前置蒸發(fā)冷卻器的進(jìn)水口連通，前置蒸發(fā)冷卻器的出汽口通過第四上升管104與高壓鍋筒的上升管口連通。

此外，汽輪機(jī)12的排汽口與所述凝汽器13、所述凝結(jié)水泵14、低壓省煤器以及低壓鍋筒-除氧器的進(jìn)水口沿著汽水流程順次連通，凝汽器設(shè)置有補(bǔ)水口，以補(bǔ)充余熱回收系統(tǒng)損失掉的汽水。低壓省煤器能夠?qū)ζ啓C(jī)來的凝結(jié)水進(jìn)行預(yù)熱，不僅進(jìn)一步吸收了煙氣余熱，提高余熱回收系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性，而且還可降低進(jìn)入下游除塵設(shè)施的煙氣溫度，有利于除塵設(shè)施的安全運(yùn)行。

綜上所述，本發(fā)明的軋鋼加熱爐余熱回收利用系統(tǒng)具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明對(duì)軋鋼加熱爐余熱資源進(jìn)行整合，將空氣-煤氣預(yù)熱系統(tǒng)、軋鋼加熱爐爐底水梁汽化冷卻系統(tǒng)、軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，統(tǒng)一布局，在滿足加熱爐燃燒需求的基礎(chǔ)上提高了余熱回收煙氣的品位以利于煙氣余熱的有效利用，而且通過系統(tǒng)優(yōu)化布局最大程度地回收了加熱爐的煙氣熱能。

(2)本發(fā)明根據(jù)煙氣熱能的品位進(jìn)行合理布局，汽水系統(tǒng)方面，將汽水系統(tǒng)設(shè)計(jì)成三壓系統(tǒng)，根據(jù)煙氣品位高低進(jìn)行分級(jí)設(shè)計(jì)，將加熱爐出口的高溫?zé)煔獠捎酶邏浩到y(tǒng)進(jìn)行換熱，加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置采用中壓汽水系統(tǒng)進(jìn)行換熱，余熱回收煙道中的低溫?zé)煔獠捎玫蛪浩到y(tǒng)進(jìn)行換熱；將空氣預(yù)熱系統(tǒng)和煤氣預(yù)熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)成分級(jí)加熱模式，用高能級(jí)的空氣與高能級(jí)的煙氣進(jìn)行換熱，低能級(jí)的空氣與低能級(jí)的煙氣進(jìn)行換熱，與常規(guī)空氣預(yù)熱模式相比系統(tǒng)換熱損大幅降低。本發(fā)明不僅通過大幅降低軋鋼加熱爐排煙溫度進(jìn)而從“量”上回收軋鋼加熱爐煙氣余熱，而且按照能量品位高低設(shè)計(jì)換熱系統(tǒng)進(jìn)而從“質(zhì)”上回收軋鋼加熱爐煙氣余熱，實(shí)現(xiàn)了能源梯級(jí)優(yōu)化利用；此外，本發(fā)明整套余熱利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及各個(gè)設(shè)備之間的連接關(guān)系，均是綜合系統(tǒng)的安全性和熱經(jīng)濟(jì)性后的最優(yōu)化布局。

(3)本發(fā)明在進(jìn)行軋鋼加熱爐爐底水梁汽化冷卻系統(tǒng)和余熱回收系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合加熱爐爐底水梁汽化冷卻、前置蒸發(fā)冷卻器以及余熱回收煙道受熱面的各自特點(diǎn)，將汽水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成自然循環(huán)+強(qiáng)制循環(huán)的復(fù)合循環(huán)方式，將安全運(yùn)行作為第一要義的加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置和處于過高溫度區(qū)的前置蒸發(fā)冷卻器設(shè)計(jì)成強(qiáng)制循環(huán)模式，將高壓蒸發(fā)系統(tǒng)和低壓除氧蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)置成自然循環(huán)模式，整套汽水系統(tǒng)在保證系統(tǒng)安全可靠的條件下又兼顧了系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行。

(4)本發(fā)明在煙氣余熱回收煙道前先設(shè)置一級(jí)前置蒸發(fā)冷卻器，可以將加熱爐出口高溫?zé)煔?有些加熱爐出口煙溫可達(dá)1000℃左右)的溫度降低，進(jìn)而保護(hù)下游煙道中的各級(jí)受熱面的安全；而與常規(guī)的通過摻冷風(fēng)降低煙溫的方式相比多產(chǎn)出了一定量的蒸汽，具有更好的經(jīng)濟(jì)收益。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。