本發(fā)明涉及煤氣預(yù)熱設(shè)備，尤其涉及一種低碳模塊化變流場(chǎng)高爐煤氣預(yù)熱器。

背景技術(shù)：

1、高爐煤氣預(yù)熱器在鋼廠高爐煉鐵過程中扮演關(guān)鍵角色，其主要功能包括提高煤氣溫度，促進(jìn)冶煉反應(yīng)，提高能源利用效率，減少熱沖擊，以及保護(hù)設(shè)備免受顆粒物腐蝕。通過傳熱過程，煤氣從高爐頂部產(chǎn)生時(shí)的低溫狀態(tài)被預(yù)熱到更高的溫度，有助于提高高爐內(nèi)鐵礦石的還原性能。利用排放的煙氣余熱對(duì)低溫煤氣進(jìn)行加熱，這樣的預(yù)熱過程不僅提高了生產(chǎn)效率，降低了燃料消耗，還確保了高爐的平穩(wěn)運(yùn)行。在通過煙氣對(duì)煤氣進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，目前傳統(tǒng)的熱管式煤氣預(yù)熱器采用螺旋翅片管來強(qiáng)化換熱效果，但由于工作環(huán)境較為惡劣，換熱管長(zhǎng)期與高爐煤氣接觸，高爐煤氣中含有的顆粒物和腐蝕性成分可能在熱管內(nèi)積聚，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕堵塞和性能下降，增加了運(yùn)行的不穩(wěn)定性和維護(hù)成本；同時(shí)熱管內(nèi)部的傳熱介質(zhì)受到溫度和壓力的限制，其傳熱效果也出現(xiàn)明顯下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低碳模塊化變流場(chǎng)高爐煤氣預(yù)熱器。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種低碳模塊化變流場(chǎng)高爐煤氣預(yù)熱器，包括預(yù)熱器筒體、上管板、下管板和換熱模塊；所述上管板與所述下管板分別設(shè)置在所述預(yù)熱器筒體兩端并封閉筒體內(nèi)部空間，所述上管板連接有煤氣入口，所述下管板連接有煤氣出口；所述預(yù)熱器筒體前側(cè)下部設(shè)有煙氣入口，所述預(yù)熱器筒體后側(cè)上部設(shè)有煙氣出口；所述換熱模塊設(shè)有若干個(gè)，若干個(gè)換熱模塊設(shè)置在所述預(yù)熱器筒體內(nèi)部空間內(nèi)；所述換熱模塊包括密封箱體和換熱管束，所述換熱管束設(shè)置在所述密封箱體內(nèi)部，所述換熱管束兩端與所述上管板、所述下管板分別連接；煤氣走所述換熱管束內(nèi)部，煙氣走所述換熱管束外、所述預(yù)熱器筒體內(nèi)之間的空間。

3、相鄰所述換熱模塊之間間距相等且用隔板進(jìn)行密封隔離。隔板的設(shè)置，用于引導(dǎo)煙氣進(jìn)入密封箱體內(nèi)部，防止竄流。

4、所述換熱管束由若干根高效hp換熱管并列形成；每隔1-2m利用捆扎帶對(duì)所述換熱管束進(jìn)行整體捆扎固定。換熱管束利用捆扎帶整體捆扎固定，可實(shí)現(xiàn)相互支撐。

5、所述高效hp換熱管為螺旋變形管，螺旋變形管的橫截面為近橢圓形，螺旋變形管經(jīng)過多次加工扭曲形成螺旋狀結(jié)構(gòu)；若干根高效hp換熱管之間通過凸點(diǎn)接觸而相互支撐，形成軸向多通道的流通通道。換熱管束之間形成軸向多通道的流通通道，具有三維變空間順紊流設(shè)計(jì)，可縮小換熱端差，降低能量損耗，提高熱交換效率。

6、所述換熱管束的橫截面采用正方形布置，形成網(wǎng)格狀一體化結(jié)構(gòu)。

7、所述換熱管束上端伸出所述上管板外部30mm，所述換熱管束下端伸出所述下管板外部30mm，所述換熱管束與所述上管板、下管板通過焊接固定。

8、所述煙氣入口處設(shè)置有防沖擋板。防沖擋板的設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)煙氣均勻進(jìn)入換熱器筒體內(nèi)部，避免煙氣直接沖擊換熱管束的管壁。

9、所述預(yù)熱器筒體中部設(shè)置有膨脹節(jié)。

10、所述預(yù)熱器筒體下部還安裝有支撐腿。

11、與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

12、(1)將冷熱流體在熱管傳熱界面的運(yùn)行方式改為高速摩擦流，提高氣體流速，降低了流程阻力，具有更好的“傳熱-降壓”性能，同等阻力下，氣體流速快換熱效果好，換熱管束特殊的三維結(jié)構(gòu)降低了換熱表面的積灰。

13、(2)取消傳統(tǒng)換熱器采用的弓形折流板等支撐結(jié)構(gòu)，高效hp換熱管依靠管外實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)自支撐，管束外用捆扎帶固定，整體剛度加強(qiáng)，無振動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

14、(3)煤氣與煙氣在換熱模塊中純逆流換熱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流道清晰，氣流無死區(qū)。采用換熱管模塊化組裝，結(jié)構(gòu)緊湊，降低了流程總阻力，同時(shí)便于設(shè)備制造、運(yùn)輸，現(xiàn)場(chǎng)吊裝安裝作業(yè)周期短，維修便利。

15、(4)煙氣直接沖擊管束，容易影響換熱管耐久性，通過在煙氣入口處設(shè)置防沖擋板避免了煙氣直接沖擊換熱管管壁，提高了系統(tǒng)的可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種低碳模塊化變流場(chǎng)高爐煤氣預(yù)熱器，其特征在于：包括預(yù)熱器筒體、上管板、下管板和換熱模塊；所述上管板與所述下管板分別設(shè)置在所述預(yù)熱器筒體兩端并封閉筒體內(nèi)部空間，所述上管板連接有煤氣入口，所述下管板連接有煤氣出口；所述預(yù)熱器筒體前側(cè)下部設(shè)有煙氣入口，所述預(yù)熱器筒體后側(cè)上部設(shè)有煙氣出口；所述換熱模塊設(shè)有若干個(gè)，若干個(gè)換熱模塊設(shè)置在所述預(yù)熱器筒體內(nèi)部空間內(nèi)；所述換熱模塊包括密封箱體和換熱管束，所述換熱管束設(shè)置在所述密封箱體內(nèi)部，所述換熱管束兩端與所述上管板、所述下管板分別連接；煤氣走所述換熱管束內(nèi)部，煙氣走所述換熱管束外、所述預(yù)熱器筒體內(nèi)之間的空間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳模塊化變流場(chǎng)高爐煤氣預(yù)熱器，其特征在于：相鄰所述換熱模塊之間間距相等且用隔板進(jìn)行密封隔離。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳模塊化變流場(chǎng)高爐煤氣預(yù)熱器，其特征在于：所述換熱管束由若干根高效hp換熱管并列形成；每隔1-2m利用捆扎帶對(duì)所述換熱管束進(jìn)行整體捆扎固定。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低碳模塊化變流場(chǎng)高爐煤氣預(yù)熱器，其特征在于：所述高效hp換熱管為螺旋變形管，螺旋變形管的橫截面為近橢圓形，螺旋變形管經(jīng)過多次加工扭曲形成螺旋狀結(jié)構(gòu)；若干根高效hp換熱管之間通過凸點(diǎn)接觸而相互支撐，形成軸向多通道的流通通道。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低碳模塊化變流場(chǎng)高爐煤氣預(yù)熱器，其特征在于：所述換熱管束的橫截面采用正方形布置，形成網(wǎng)格狀一體化結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳模塊化變流場(chǎng)高爐煤氣預(yù)熱器，其特征在于：所述換熱管束上端伸出所述上管板外部30mm，所述換熱管束下端伸出所述下管板外部30mm，所述換熱管束與所述上管板、下管板通過焊接固定。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳模塊化變流場(chǎng)高爐煤氣預(yù)熱器，其特征在于：所述煙氣入口處設(shè)置有防沖擋板。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳模塊化變流場(chǎng)高爐煤氣預(yù)熱器，其特征在于：所述預(yù)熱器筒體中部設(shè)置有膨脹節(jié)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳模塊化變流場(chǎng)高爐煤氣預(yù)熱器，其特征在于：所述預(yù)熱器筒體下部還安裝有支撐腿。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種低碳模塊化變流場(chǎng)高爐煤氣預(yù)熱器，包括預(yù)熱器筒體、上管板、下管板和換熱模塊；上管板與下管板分別設(shè)置在預(yù)熱器筒體兩端并封閉筒體內(nèi)部空間，上管板連接有煤氣入口，下管板連接有煤氣出口；預(yù)熱器筒體前側(cè)下部設(shè)有煙氣入口，預(yù)熱器筒體后側(cè)上部設(shè)有煙氣出口；換熱模塊設(shè)有若干個(gè)，若干個(gè)換熱模塊設(shè)置在預(yù)熱器筒體內(nèi)部空間內(nèi)；換熱模塊包括密封箱體和換熱管束，換熱管束設(shè)置在密封箱體內(nèi)部，換熱管束兩端與上管板、下管板分別連接；煤氣走換熱管束內(nèi)部，煙氣走換熱管束外、預(yù)熱器筒體內(nèi)之間的空間。本裝置的煤氣預(yù)熱器純逆流運(yùn)行換熱效率高，采用模塊化設(shè)計(jì)流動(dòng)阻力小，安裝方便，無振動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，非常適用于對(duì)氣體進(jìn)行高效預(yù)熱。

技術(shù)研發(fā)人員：朱冬生,尹雙智,劉世杰,胡小吐,劉勇,楊森林,鐘璐
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10