[发明专利]一种热风炉低温余热深度回收系统

说明书

技术领域

    本发明涉及冶金行业高炉炼铁工艺热回收装置，特别是一种热风炉低温余热深度回收系统。 

背景技术

  热风炉是冶金行业高炉炼铁工艺的主体设备之一，其功能是为高炉生产配套提供喷煤热风。当前通常为单座高炉配套3～4座热风炉，采用烧送切换的方式组织生产。热风炉的烧炉周期一般采用高炉煤气为主（开采用富化煤气以提高风温）与助燃空气混合燃烧产生的化学热将蓄热体加热后，排出热风炉的废气温度一般在250～350℃，这部分废气余热经预热本体热风炉烧炉用煤气和助燃空气至180℃左右后，经过烟囱排入大气中。最终排放的废气温度一般为150～180℃，该部分排放的废气余热仍占据钢铁厂总能耗2%以上，故采取有效方式进一步回收热风炉低温余热并用于热风加热，可产生巨大经济效益。 

为实现热风炉低温余热的深度回收，国内外开发的代表性技术有以下两种： 

1） 配置蓄热式预热炉，使废气单独与助燃空气深度换热

该技术以降低热风炉本体效率为代价，将废气温度提升到600℃以上，可将空气预热温度提高到600℃，预热炉废气再经预热高炉煤气后，以150～180℃的最终温度排放，以此将纯烧高炉煤气热风炉的热风温度提高到1250℃。该技术的优点是：被蓄热式换热的换热介质采用温度较低的助燃空气，换热效率高、安全可靠，虽不能降低高炉煤气消耗量，但实现了不依赖富化煤气燃烧提高热风温度的目标；其缺点是：投资大、占地面积大、需要配备完整的控制系统。综上，该技术适合用于新建的高炉炼铁工序，对富化煤气成本较高的用户具有综合降本效益，但该技术明显不适合用于已建成套设备的优化改造，对当前大量运行中的空气或煤气双预热系统优化改造的投资经济性、工厂布局条件、控制系统适应性以及改造实施短周期要求都难以满足。

2）采用空气或煤气双预热的低温换热器回收（相关配置详见附图1中的9、10） 

除以上涉及的采用蓄热式预热炉对热风炉废气实施余热回收外，一般用于回收热风炉低温余热空气或煤气双预热的换热器还有金属管、热管、热媒、板式和旋转式换热器等，但介于各种缺陷，当前较适合用于低温余热回收的是金属管换热器和热管换热器。其中热管换热器由于低温差换热效率相对较高更适合用于废气温度200℃以下的余热回收。

一般采用金属管双预热，最终废气最低排烟温度150～180℃。当前也出现了整体采用热管换热器的配置，使最终废气排烟温度降低至90～120℃，余热回收率提高20～25%。该技术的优点是：通过换热设备和系统的整体改造实现了低温余热回收，其缺点是：不是以150～180℃以下余热为直接目标，因此需对回收系统整体考虑更换，投资较高；因煤气预热前温度、压力受高炉煤气余压回收（TRT技术）影响而波动，使低温余热回收难以达到更深；低温热管换热器为整体设计，低温腐蚀运维成本较高。综上，采用热管换热技术虽然实现了显著的低温余热回收效益，但从技术应用上还需有一定的完善。 

发明内容

本发明提供了一种热风炉低温余热深度回收系统，包括助燃空气管道、烧炉煤气管道、空气深度换热装置、煤气深度换热装置与热风炉废气管道；所述助燃空气管道穿过所述空气深度换热装置，所述烧炉煤气管道穿过所述煤气深度换热装置，所述空气深度换热装置、煤气深度换热装置分别与所述热风炉废气管道连接； 

所述热风炉废气管道一端通入热风炉废气，所述热风炉废气经所述热风炉废气管道通入所述空气深度换热装置、煤气深度换热装置，所述助燃空气管道、烧炉煤气管道中通入助燃空气与烧炉煤气，所述助燃空气管道、烧炉煤气管道中的气体流向与所述废气的流向相反；通入所述空气深度换热装置、煤气深度换热装置的热风炉废气分别与所述助燃空气管道、烧炉煤气管道中的气体进行换热，所述空气深度换热装置、煤气深度换热装置换热后产生的低温废气分别通过管道排出； 

其中所述空气深度换热装置包括沿空气流向设置的一空气预热器与一空气换热器，所述煤气深度换热装置包括沿煤气流向设置的一煤气预热器与一煤气换热器。

较佳地，所述煤气深度换热装置出口处设有一温度调节阀，所述温度调节阀用于调节通过所述煤气深度换热装置的热风炉废气流量。 

较佳地，所述热风炉废气管道上设有一废气调节阀，用于调节通入所述空气深度换热装置、煤气深度换热装置中的废气量。 

较佳地，所述煤气换热器包括相互平行设置的优先换热管组与深度回收补偿热管管组。 

较佳地，所述深度回收补偿热管管组设于所述煤气换热器的进口与出口处，所述优先换热管组设于所述深度回收补偿热管管组之间。