一种基于助燃空气分级加热的轧钢加热炉余热利用系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于助燃空气分级加热的轧钢加热炉余热利用系统，在烟气余热回收烟道中沿烟气流向顺次布置有第三级空气预热器、高压过热器、高压蒸发器、中压过热器、高压省煤器、第二级空气预热器、中压省煤器、低压蒸发器、第一级空气预热器、低压省煤器，加热炉炉膛排出的烟气进入烟气余热回收烟道中，结合低压锅筒‑除氧器、中压锅筒和高压锅筒形成低压汽水系统、中压汽水系统、高压汽水系统，产生蒸汽驱动汽轮机做功，并且外来冷空气依次经第一级空气预热器、第二级空气预热器、第三级空气预热器加热至设定温度后，通往轧钢加热炉的烧嘴。本发明专利技术根据烟气热能的品位进行合理布局，实现了能源梯级优化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于助燃空气分级加热的轧钢加热炉余热利用系统
本专利技术涉及钢铁节能
，具体地说，涉及一种基于助燃空气分级加热的轧钢加热炉余热利用系统。
技术介绍
在钢铁企业各冶炼工序中，轧钢工序是钢铁生产流程中非常重要的一个环节，轧钢工序的能耗水平对于钢铁工业吨钢综合能耗有着不可忽视的影响。轧钢加热炉是将初轧坯或连铸坯再加热，以满足轧制所需温度的设备。加热炉也是轧钢工序中最大的用能设备，因此轧钢加热炉的节能对于轧钢工序乃至整个钢厂的节能降耗工作都具有重要的推动作用。当下钢铁行业处于相对低谷期，许多钢厂都处于微盈利甚至亏本的状态。在这种情况下，各个冶炼子工序上主设备如轧钢加热炉的余热利用、节能增效已引起各钢厂的重视。目前，轧钢加热炉的炉体设备以及加热炉控制系统等方面的技术都已经比较成熟，对于轧钢加热炉来说，节能的主要方向应该在加热炉辅助系统烟气热量优化利用，余热回收等方面挖掘潜能。对于蓄热式加热炉，目前加热炉最终排烟温度可以降低至150℃以下，但是对于常规加热炉，尤其是仅采用空气预热技术的加热炉，大多数排烟温度为300～400℃左右，烟气品位稍低。而另外一方面，对于常规加热炉而言，空气预热系统是冷空气直接在空气预热器中一次性加热到设定温度，由于烟气侧温度非常高(最高可达900℃以上)，而冷空气均接近于常温，这种超大温差的换热造成了过大的换热损，能量有效利用率大打折扣。如果能设计一种空气预热系统和烟气余热回收兼顾的热力系统，将空气预热系统和蒸汽回收系统统筹考虑，对轧钢加热炉的烟气余热资源进行优化利用，在保证空气预热效果的情况下提高烟气余热品位和余热回收系统的合理性，必然能收获可观的经济收益，具有重要的实用价值。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于助燃空气分级加热的轧钢加热炉余热利用系统，以至少解决相关技术中空气和煤气换热效率差的问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于助燃空气分级加热的轧钢加热炉余热利用系统，包括轧钢加热炉、炉底水梁汽化冷却装置、烟气余热回收烟道、低压锅筒-除氧器、中压锅筒、高压锅筒，在烟气余热回收烟道中沿烟气流向顺次布置有第三级空气预热器、高压过热器、高压蒸发器、中压过热器、高压省煤器、第二级空气预热器、中压省煤器、低压蒸发器、第一级空气预热器、低压省煤器，加热炉炉膛排出的烟气进入烟气余热回收烟道中，炉底水梁汽化冷却装置、烟气余热回收烟道结合低压锅筒-除氧器、中压锅筒和高压锅筒形成低压汽水系统、中压汽水系统、高压汽水系统，产生蒸汽驱动汽轮机做功，并且外来冷空气依次经第一级空气预热器、第二级空气预热器、第三级空气预热器加热至设定温度后，通往轧钢加热炉的烧嘴。优选地，低压锅筒-除氧器通过第一下降管与所述烟气余热回收烟道中的低压蒸发器的进水口连通，而低压蒸发器的出汽口通过第一上升管与所述低压锅筒-除氧器的上升管口连通，形成一个自然循环回路，并且，所述低压锅筒-除氧器通过第一出水管与中压给水泵的进水口连通，中压给水泵的出水口与中压省煤器的进水口连通，中压省煤器通过管路向中压锅筒供水；所述中压锅筒通过第二下降管与中压循环泵的进水口连通，所述中压循环泵的出水口与所述炉底水梁汽化冷却装置的进水口连通，所述炉底水梁汽化冷却装置的出汽口通过第二上升管与所述高压锅筒的上升管口连通，形成一个强制循环回路，并且，低压锅筒-除氧器通过第二出水管与高压给水泵的进水口连通，所述高压给水泵的出水口与高压省煤器的进水口连通，高压省煤器通过管路向高压锅筒供水，高压锅筒通过第三下降管与所述高压蒸发器的进水口连通，高压蒸发器的出汽口通过第三上升管与所述高压锅筒的上升管口连通，形成一个自然循环回路，所述汽轮机是补汽式汽轮机，所述高压锅筒的出汽口与高压过热器的进汽口连通，高压过热器的出汽口与汽轮机的主蒸汽进口连通，而中压锅筒的出汽口与中压过热器的进汽口连通，中压过热器的出汽口与汽轮机的补汽进口连通。优选地，在轧钢加热炉的出口烟道中还设置有前置蒸发冷却器，高压锅筒通过第四下降管与高压循环泵的进水口连通，高压循环泵的出水口与前置蒸发冷却器的进水口连通，前置蒸发冷却器的出汽口通过第四上升管与高压锅筒的上升管口连通。优选地，汽轮机与凝汽器、凝结水泵、低压省煤器以及低压锅筒-除氧器的进水口沿汽水流程依次连通。优选地，所述烟气余热回收烟道中的高压过热器、高压蒸发器、中压过热器、高压省煤器、中压省煤器、低压蒸发器、低压省煤器均采用逆流布置。优选地，所述烟气余热回收烟道是内置换热面的烟道，或集成的余热锅炉。优选地，所述凝汽器设置有补水口。附图说明通过结合下面附图对其实施例进行描述，本专利技术的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。图1是表示本专利技术实施例的基于助燃空气分级加热的轧钢加热炉余热利用系统的工艺流程图。包括轧钢加热炉1、炉底水梁汽化冷却装置2、前置蒸发冷却器3、烟气余热回收烟道4(内设第三级空气预热器401、高压过热器402、高压蒸发器403、中压过热器404、高压省煤器406、第二级空气预热器405、中压省煤器407、低压蒸发器408、第一级空气预热器409、低压省煤器410)、低压锅筒-除氧器5、给水泵6、中压锅筒7、中压循环泵8、高压给水泵9、高压锅筒10、高压循环泵11、汽轮机12、凝汽器13、凝结水泵14、发电机15、第一下降管51、第一上升管52、第一出水管53、第二出水管54、第二下降管73、第二上升管72、第三下降管102、第三上升管103、第四下降管105、第四上升管104。具体实施方式下面将参考附图来描述本专利技术所述的基于助燃空气分级加热的轧钢加热炉余热利用系统的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本专利技术的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。需要说明的是，本专利技术所述高压、中压、低压是为了区分汽水系统的压力等级而进行的区分命名(如：高压蒸汽、中压蒸汽、低压蒸汽的压力分别设计为3.83MPa、1.6MPa、0.5MPa)，并非绝对高压(如9.81MPa)、绝对中压(如4.9MPa)、绝对低压(如0.8MPa)。以下描述中汽水流动沿附图中相应管路上的箭头方向流动。本专利技术是要提供一种基于助燃空气分级加热的轧钢加热炉余热利用系统，该系统包括轧钢加热炉1、炉底水梁汽化冷却装置2、前置蒸发冷却器3、烟气余热回收烟道4、低压锅筒-除氧器5、中压锅筒7、高压锅筒10、汽轮机12、发电机15。其中，所述炉底水梁汽化冷却装置2设置在所述轧钢加热炉1中，用于冷却炉底水梁，从而产生汽水混合物。烟气余热回收烟道可以是传统的烟道并在烟道内设置换热面，也可以是集成的余热锅炉。炉底水梁汽化冷却装置2冷却的烟气则沿图中箭头A的方向进入余热回收烟道4。也可以在轧钢加热炉的出口烟道中设置前置蒸发冷却器3，轧钢加热炉出口烟气先经过前置蒸发冷却器再进入余热回收烟道4，所述前置蒸发冷却器可以采用顺流布置。在余热回收烟道4内设置有对空气进行预热的空气预热器，并且，还设置有将饱和蒸汽变换成过热蒸汽的过热器，生成的过热蒸汽送入汽轮机9，从而驱动汽轮机12做功，汽轮机12可以和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于助燃空气分级加热的轧钢加热炉余热利用系统，包括轧钢加热炉(1)、炉底水梁汽化冷却装置(2)、烟气余热回收烟道(4)、低压锅筒‑除氧器(5)、中压锅筒(7)、高压锅筒(10)，其特征在于，在烟气余热回收烟道(4)中沿烟气流向顺次布置有第三级空气预热器(401)、高压过热器(402)、高压蒸发器(403)、中压过热器(404)、高压省煤器(406)、第二级空气预热器(405)、中压省煤器(407)、低压蒸发器(408)、第一级空气预热器(409)、低压省煤器(410)，加热炉炉膛排出的烟气进入烟气余热回收烟道(4)中，炉底水梁汽化冷却装置(2)、烟气余热回收烟道(4)结合低压锅筒‑除氧器(5)、中压锅筒(7)和高压锅筒(10)形成低压汽水系统、中压汽水系统、高压汽水系统，产生蒸汽驱动汽轮机(12)做功，并且外来冷空气依次经第一级空气预热器、第二级空气预热器、第三级空气预热器加热至设定温度后，通往轧钢加热炉的烧嘴。

【技术特征摘要】
1.一种基于助燃空气分级加热的轧钢加热炉余热利用系统，包括轧钢加热炉(1)、炉底水梁汽化冷却装置(2)、烟气余热回收烟道(4)、低压锅筒-除氧器(5)、中压锅筒(7)、高压锅筒(10)，其特征在于，在烟气余热回收烟道(4)中沿烟气流向顺次布置有第三级空气预热器(401)、高压过热器(402)、高压蒸发器(403)、中压过热器(404)、高压省煤器(406)、第二级空气预热器(405)、中压省煤器(407)、低压蒸发器(408)、第一级空气预热器(409)、低压省煤器(410)，加热炉炉膛排出的烟气进入烟气余热回收烟道(4)中，炉底水梁汽化冷却装置(2)、烟气余热回收烟道(4)结合低压锅筒-除氧器(5)、中压锅筒(7)和高压锅筒(10)形成低压汽水系统、中压汽水系统、高压汽水系统，产生蒸汽驱动汽轮机(12)做功，并且外来冷空气依次经第一级空气预热器、第二级空气预热器、第三级空气预热器加热至设定温度后，通往轧钢加热炉的烧嘴。2.根据权利要求1所述的基于助燃空气分级加热的轧钢加热炉余热利用系统，其特征在于，低压锅筒-除氧器(5)通过第一下降管(51)与所述烟气余热回收烟道(4)中的低压蒸发器(408)的进水口连通，而低压蒸发器(408)的出汽口通过第一上升管(52)与所述低压锅筒-除氧器的上升管口连通，形成一个自然循环回路，并且，所述低压锅筒-除氧器(5)通过第一出水管(53)与中压给水泵(6)的进水口连通，中压给水泵的出水口与中压省煤器(407)的进水口连通，中压省煤器通过管路(71)向中压锅筒(7)供水；所述中压锅筒(7)通过第二下降管(73)与中压循环泵(8)的进水口连通，所述中压循环泵的出水口与所述炉底水梁汽化冷却装置(2)的进水口连通，所述炉底水梁汽化冷却装置的出汽口通过第二上升管(72)与所述高压锅筒(10)的上升管口连通，形成一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：江文豪，
申请(专利权)人：中冶华天工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34