專利名稱：利用冶金沖渣水并工藝低溫?zé)煔庥酂徇M(jìn)行空調(diào)采暖的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低溫余熱利用技術(shù)，特別是針對(duì)有色冶金沖渣水、煉鐵高爐沖渣水及工藝低溫?zé)煔獾牡蜏赜酂?，轉(zhuǎn)化用于采暖或制冷的一種系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
近年來，世界粗鋼產(chǎn)量大約14億噸，中國占 45%，中國鋼鐵能耗占全國的工業(yè)總能耗的15%,鋼鐵的生廣工序分煉鐵和煉鋼工序，煉鐵工序的資源和能量消耗占整個(gè)煉鐵煉鋼工序的77%左右，煉鐵工藝中大約有35%的低溫余熱白白隨著冷卻水流失了。全國大大小小的高爐約有近千臺(tái)，生鐵年產(chǎn)量達(dá)6-7億噸/年。每生產(chǎn)一噸鐵產(chǎn)生350kg的爐渣，爐渣溫度都在1400°C以上，目前都是采用水淬方法造粒、冷卻，產(chǎn)生大量的80-90°C的沖渣水，同時(shí)也產(chǎn)生大量的常壓蒸汽，(沖制一噸高爐渣，耗用8 12噸的沖渣水)。根據(jù)“高爐渣余熱回收探討”《河北冶金》2008年第4期，我國煉鐵工藝噸鋼產(chǎn)生的高爐渣的顯熱約有590000xKJ，回收的能量不到20%，目前有很多致力于沖渣水的余熱利用，大多是用于冬季采暖，沖渣水的余熱利用受季節(jié)限制，余熱利用率低。有色冶金行業(yè)的冶煉過程也產(chǎn)生大量的沖渣水，這部分沖渣水余熱還沒有得到利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用高爐沖渣水的熱量以及高爐熱風(fēng)爐煙氣余熱產(chǎn)生熱水的系統(tǒng)，其冬季用來供暖，夏季用來制冷，以充分提高低溫位的沖渣水的余熱利用率。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明主要是通過下述技術(shù)方案解決:
一種高爐沖渣水及高爐熱風(fēng)爐煙氣余熱利用系統(tǒng)，包括沖渣水換熱器和沖渣水過濾器，所述沖渣水換熱器的加熱水出口通過管道及閥與用戶連通；所述沖渣水換熱器另行通過管道及閥與一個(gè)高爐煙氣換熱器連通，該高爐煙氣換熱器另行通過管道及閥與用戶連通；所述高爐煙氣換熱器通過管道及閥與一個(gè)溴化鋰制冷機(jī)組連通，該溴化鋰制冷機(jī)組的制冷水出口通過管道與閥與用戶連通。具體來說，本發(fā)明針對(duì)用戶設(shè)置了采暖制冷兩套系統(tǒng)，可分別用于用戶的冬季采暖和夏季制冷，熱利用率提高，設(shè)備利用率也得到提高；且其中的采暖系統(tǒng)，可根據(jù)用戶的采暖要求，設(shè)置為采暖水兩級(jí)加熱。作為優(yōu)選方案，為了便于采暖和制冷兩套系統(tǒng)的靈活切換，本發(fā)明具體為:所述沖渣水換熱器的加熱水出口通過一級(jí)加熱水管道及二級(jí)加熱進(jìn)水閥與所述高爐煙氣換熱器的進(jìn)水口連通；同時(shí)，一級(jí)加熱水管道另經(jīng)一級(jí)加熱出水閥與采暖熱水管連通，所述高爐煙氣換熱器的出水口經(jīng)二級(jí)加熱出水閥與采暖熱水管 連通；該采暖熱水管經(jīng)采暖水進(jìn)水閥與用戶連通，用戶的采暖水回水經(jīng)采暖水回水閥與采暖水回水管連通，采暖水回水管與所述沖渣水換熱器的進(jìn)水口連通；
所述采暖熱水管經(jīng)熱源進(jìn)口閥與所述溴化鋰制冷系統(tǒng)的熱源進(jìn)口連通，所述溴化鋰制冷系統(tǒng)的熱源出口經(jīng)熱源出口閥與所述采暖水回水管連通；同時(shí)，所述溴化鋰制冷系統(tǒng)的制冷水出口經(jīng)制冷水出水閥及制冷水冷水管道與用戶連通，所述溴化鋰制冷系統(tǒng)的制冷水進(jìn)口經(jīng)制冷水回水閥及制冷水回水管道與用戶連通。所述采暖水回水管和制冷水回水管上分別設(shè)置了采暖水回水加壓泵和制冷水回水加壓泵。此外，為強(qiáng)化換熱，所述沖渣水換熱器和高爐煙氣換熱器可采用噴流管換熱器，該噴流管換熱器包括殼體，及以順排或叉排形式布置在殼體內(nèi)的若干個(gè)換熱管所組成的換熱管管束，所述換熱管內(nèi)插設(shè)噴流管，所述噴流管上開設(shè)有若干噴流孔；噴流管與相應(yīng)換熱器的進(jìn)水口連通，換熱管與相應(yīng)換熱器的出水口連通。

本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種利用上述系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的高爐沖渣水及高爐熱風(fēng)爐煙氣余熱利用方法，其包括采暖供熱和制冷，具體包括以下步驟:
A、采暖供熱時(shí)，采暖回水通過采暖水回水加壓泵加壓送至沖渣水換熱器，利用沖渣水余熱對(duì)采暖回水進(jìn)行加熱，加熱后熱水送至采暖用戶；同時(shí)，沖渣水經(jīng)過沖渣水過濾器過濾處理、加壓，并送至沖渣水換熱器內(nèi)換熱降溫；
此時(shí)，采暖水進(jìn)水閥和采暖水出水閥開啟；一級(jí)加熱出水閥開啟，二級(jí)加熱進(jìn)水閥和二級(jí)加熱出水閥關(guān)閉，高爐煙氣換熱器停用；所述溴化鋰制冷系統(tǒng)的熱源進(jìn)口閥、熱源出口閥及制冷水回水閥、制冷水出水閥均關(guān)閉，所述溴化鋰制冷系統(tǒng)停用；
B、制冷時(shí)，經(jīng)沖渣水換熱器加熱后的熱水送入高爐煙氣換熱器，由高爐煙氣換熱器進(jìn)行二級(jí)加熱，同時(shí)，高爐煙氣經(jīng)換熱后降溫；經(jīng)二級(jí)加熱后的熱水送至溴化鋰制冷機(jī)組作為熱源，同時(shí)，溴化鋰制冷機(jī)組運(yùn)行，制冷水回水經(jīng)制冷水回水加壓泵加壓送溴化鋰制冷機(jī)組降溫，所獲得的冷水供送至空調(diào)制冷用戶；
此時(shí)，一級(jí)加熱出水閥、采暖水進(jìn)水閥和采暖水回水閥關(guān)閉，采暖系統(tǒng)停用，二級(jí)加熱進(jìn)水閥、二級(jí)加熱出水閥開啟，制冷水回水閥、制冷水出水閥及熱源進(jìn)口閥、熱源出口閥均開啟。此外，采暖供熱時(shí)，根據(jù)用戶的采暖要求，可設(shè)置為采暖水兩級(jí)加熱，即經(jīng)沖渣水換熱器加熱后的熱水送入高爐煙氣換熱器，經(jīng)高爐煙氣換熱器二級(jí)加熱后送至采暖用戶。此時(shí)，關(guān)閉一級(jí)加熱出水閥，開啟二級(jí)加熱進(jìn)水閥、二級(jí)加熱出水閥及采暖水進(jìn)水閥、采暖水回水閥。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，在冬季采暖季節(jié)，采暖回水經(jīng)過沖渣水換熱器與高爐沖渣水換熱，產(chǎn)生65—70°C的熱水可直接送往采暖熱用戶，采暖回水由水泵加壓返回沖渣水換熱器繼續(xù)換熱，開始第二次循環(huán)；而在夏季空調(diào)制冷季節(jié)，啟用溴化鋰制冷機(jī)組，熱水回水經(jīng)加壓通過沖渣水換熱器和高爐煙氣換熱器分別與高爐沖渣水和煙氣換熱，獲得約95°C的熱水送溴化鋰制冷機(jī)組，作為溴化鋰制冷機(jī)組的加熱熱源，溴化鋰制冷機(jī)組產(chǎn)生13°C的冷水，送空調(diào)制冷用戶。兩個(gè)系統(tǒng)由設(shè)置的相應(yīng)閥門切換，每個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行通過加壓泵加壓，冬季運(yùn)行采暖系統(tǒng)，夏季運(yùn)行空調(diào)制冷系統(tǒng)。本發(fā)明設(shè)置雙組系統(tǒng)，利用高爐沖渣水的熱量以及高爐熱風(fēng)爐煙氣余熱產(chǎn)生熱水，冬季用來供生活采暖，夏季用來制冷供生活或生產(chǎn)空調(diào)用冷，大大提高了低溫位的沖渣水的余熱利用率。本發(fā)明同樣可以用于有色冶金行業(yè)沖渣水余熱回收。


圖1為本發(fā)明所述系統(tǒng)組成連接結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明所述噴流管換熱器結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中:1 一沖渣水換熱器；2—高爐煙氣換熱器；3—溴化鋰制冷機(jī)組；4一用戶；5—沖渣水過濾器；6—采暖水回水加壓泵；7—制冷水回水加壓泵；8—采暖水進(jìn)水閥；9一采暖水回水閥；10—熱源進(jìn)口閥；11 一熱源出口閥；12—制冷水出水閥；13—制冷水回水閥；14一高爐熱風(fēng)爐煙氣進(jìn)風(fēng)管道；15—高爐熱風(fēng)爐煙氣出風(fēng)管道；16—沖渣水進(jìn)水管道；17—沖渣水出水管道；18—采暖水熱水管；19一采暖水回水管；20—制冷水回水管道；21—制冷水冷水管道；22—二級(jí)加熱出水閥；23—二級(jí)加熱進(jìn)水閥；24—一級(jí)加熱出水閥。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括沖渣水換熱器1、高爐煙氣換熱器2及溴化鋰制冷機(jī)組3，沖渣水換熱器I的出水經(jīng)二級(jí)加熱進(jìn)水閥23與高爐煙氣換熱器2的進(jìn)水口連通，高爐煙氣換熱器2的出水經(jīng)二級(jí)加熱出水閥22與采暖水熱水管18連通；同時(shí)，沖渣水換熱器I的出水另設(shè)旁路，經(jīng)一級(jí)加熱出水閥24與采暖水熱水管18連通；采暖水熱水管18經(jīng)采暖水進(jìn)水閥8與用戶4連通，用戶4的采暖水回水經(jīng)采暖水回水閥9與采暖水回水管19連通，采暖水回水管19與沖渣水換熱器I的進(jìn)水口連通。沖渣水換熱器I同時(shí)連接有沖渣水進(jìn)水管道16與沖渣水出水管道17，沖渣水進(jìn)水管道16上設(shè)置沖渣水過濾器5。同時(shí)，如圖1所示，上述采暖系統(tǒng)還并聯(lián)有制冷系統(tǒng)，采暖熱水管18另設(shè)旁路，經(jīng)熱源進(jìn)口閥10與溴化鋰制冷機(jī)組3的熱源進(jìn)口連通，溴化鋰制冷機(jī)組3的熱源出口經(jīng)熱源出口閥11與采暖水回水管19連通；同時(shí)，溴化鋰制冷機(jī)組3的制冷水出口經(jīng)制冷水出水閥12及制冷水冷水管道21·與用戶4連通，溴化鋰制冷機(jī)組3的制冷水進(jìn)口經(jīng)制冷水回水閥13及制冷水回水管道20與用戶4連通。采暖水回水管19和制冷水回水管20上分別設(shè)置了采暖水回水加壓泵6和制冷水回水加壓泵7。另外，沖渣水換熱器和高爐煙氣換熱器可單獨(dú)或同時(shí)采用如圖2所示的噴流管換熱器，該換熱器包括以若干個(gè)換熱管30制成的換熱管管束,多片換熱管管束以叉排形式布置組合在殼體31內(nèi)。如圖2所示，換熱管30內(nèi)插設(shè)有噴流管32，各噴流管32的一端與進(jìn)水集箱33連通，套設(shè)在噴流管32外的換熱管30與出水集箱34連通。如此，余熱介質(zhì)(煙氣或沖渣水)在殼體31內(nèi)、換熱管30外流動(dòng)，將余熱傳遞給換熱管30的壁面；需要加熱的水通過進(jìn)水集箱33進(jìn)入噴流管32，再通過噴流管32以一定的流速垂直于換熱管30的內(nèi)壁面流出，沖擊換熱管30的內(nèi)壁，破壞層流底層，達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的；換熱后的水通過換熱管30與噴流管32間的間隙匯集至出口集箱34，完成換熱。系統(tǒng)具體運(yùn)行方式如下:
一、冬季采暖季節(jié)
1、80°C左右的沖渣水經(jīng)過沖渣水過濾器5過濾，加壓進(jìn)入沖渣水換熱器1，與經(jīng)過采暖水回水加壓泵6加壓的采暖回水換熱，采暖回水從55°C上升到70°C左右；2、70°C左右的熱水通過采暖水進(jìn)水閥8直接送用戶使用，降溫后的采暖回水通過采暖水回水閥9，經(jīng)采暖水回水加壓泵6回沖渣水換熱器再次換熱，循環(huán)運(yùn)行，完成用戶采暖需求；
3、采暖水進(jìn)水閥8和采暖水回水閥9開啟，一級(jí)加熱出水閥24開啟；二級(jí)加熱進(jìn)水閥23和二級(jí)加熱出水閥22關(guān)閉，高爐煙氣換熱器2停用；
4、熱源進(jìn)口閥10、熱源出口閥11及制冷水進(jìn)口閥12、制冷水回水閥13均關(guān)閉，溴化鋰制冷機(jī)組3及制冷水回水加壓泵7均停用。二、夏季空調(diào)制冷季節(jié)
1、80°C左右的沖渣水經(jīng)過沖渣水過濾器5過濾，加壓進(jìn)入沖渣水換熱器1，與經(jīng)過采暖水回水加壓泵6加壓的采暖回水換熱，采暖回水從55°C上升到70°C左右；
2、升溫到70°C左右的熱水經(jīng)過高爐煙所換熱器2與高爐熱風(fēng)爐煙氣換熱，水溫升到95-120°C左右；
3、120°C左右的熱水通過熱源進(jìn)口閥10送溴化鋰制冷機(jī)組3，通過溴化鋰制冷機(jī)組3產(chǎn)生約13°C的冷水；
4、13°C的冷水通過制冷水出水閥12送用戶使用，升溫后的冷水回水通過制冷水回水閥13，經(jīng)制冷水回水加壓泵7加壓后送回溴化鋰制冷機(jī)組3再次降溫，循環(huán)運(yùn)行，完成空調(diào)需求；
5、送入溴化鋰制冷機(jī)組3的熱水放熱后降溫至55°C左右，該降溫后的回水通過熱源出口閥11、采暖水回水加壓泵6送回沖渣水換熱器I及高爐煙氣換熱器再次換熱，循環(huán)運(yùn)行，完成溴化鋰制冷機(jī) 組的用熱需求；
6、一級(jí)加熱出水閥24、采暖水進(jìn)水閥8和采暖水回水閥9關(guān)閉，采暖系統(tǒng)停用；二級(jí)加熱進(jìn)水閥23、二級(jí)加 熱出水閥22開啟，制冷水回水閥13、制冷水出水閥12及熱源進(jìn)口閥10、熱源出口閥11均開啟。
權(quán)利要求
1.一種利用冶金沖渣水并工藝低溫?zé)煔庥酂徇M(jìn)行空調(diào)采暖的系統(tǒng)，包括沖渣水換熱器和沖渣水過濾器，所述沖渣水換熱器的加熱水出口通過管道及閥與用戶連通；其特征在于:所述沖渣水換熱器同時(shí)另行通過管道及閥與一個(gè)高爐煙氣換熱器連通，該高爐煙氣換熱器通過管道及閥與用戶連通；所述高爐煙氣換熱器另行通過管道及閥與一個(gè)溴化鋰制冷機(jī)組連通，該溴化鋰制冷機(jī)組的制冷水出口通過管道與閥與用戶連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用冶金沖渣水并工藝低溫?zé)煔庥酂徇M(jìn)行空調(diào)采暖的系統(tǒng)，其特征在于:所述沖渣水換熱器的加熱水出口通過一級(jí)加熱水管道及二級(jí)加熱進(jìn)水閥與所述高爐煙氣換熱器的進(jìn)水口連通；同時(shí)，一級(jí)加熱水管道另經(jīng)一級(jí)加熱出水閥與采暖熱水管連通，所述高爐煙氣換熱器的出水口經(jīng)二級(jí)加熱出水閥與采暖熱水管連通；該采暖熱水管經(jīng)采暖水進(jìn)水閥與用戶連通，用戶的采暖水回水經(jīng)采暖水回水閥與采暖水回水管連通，采暖水回水管與所述沖渣水換熱器的進(jìn)水口連通；所述采暖熱水管經(jīng)熱源進(jìn)口閥與所述溴化鋰制冷系統(tǒng)的熱源進(jìn)口連通，所述溴化鋰制冷系統(tǒng)的熱源出口經(jīng)熱源出口閥與所述采暖水回水管連通；同時(shí)，所述溴化鋰制冷系統(tǒng)的制冷水出口經(jīng)制冷水出水閥及制冷水冷水管道與用戶連通，所述溴化鋰制冷系統(tǒng)的制冷水進(jìn)口經(jīng)制冷水回水閥及制冷水回水管道與用戶連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用冶金沖渣水并工藝低溫?zé)煔庥酂徇M(jìn)行空調(diào)采暖的系統(tǒng)，其特征在于:所述采暖水回水管和制冷水回水管上分別設(shè)置了采暖水回水加壓泵和制冷水回水加壓泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用冶金沖渣水并工藝低溫?zé)煔庥酂徇M(jìn)行空調(diào)采暖的系統(tǒng)，其特征在于:所述沖渣水換熱器為噴流管換熱器，該噴流管換熱器包括殼體，及以順排或叉排形式布置在殼體內(nèi)的若干個(gè)換熱管所組成的換熱管管束，所述換熱管內(nèi)插設(shè)噴流管，所述噴流管上開設(shè)有若干噴流孔；噴流管與沖渣水換熱器的進(jìn)水口連通，換熱管與沖渣水換熱器的出水口連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用冶金沖渣水并工藝低溫?zé)煔庥酂徇M(jìn)行空調(diào)采暖的系統(tǒng)，其特征在于:所述高爐煙氣換熱器為噴流管換熱器，該噴流管換熱器包括殼體，及以順排或叉排形式布置在殼體內(nèi)的·若干個(gè)換熱管所組成的換熱管管束，所述換熱管內(nèi)插設(shè)噴流管，所述噴流管上開設(shè)有若干噴流孔；噴流管與高爐煙氣換熱器的進(jìn)水口連通，換熱管與高爐煙氣換熱器的出水口連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的利用冶金沖渣水并工藝低溫?zé)煔庥酂徇M(jìn)行空調(diào)采暖的系統(tǒng)，其特征在于:所述噴流管的噴流孔的中心線垂直于換熱管的內(nèi)壁面，且該噴流孔具有由內(nèi)向外擴(kuò)展的錐形角度；所述噴流孔沿噴流管周向等分設(shè)置，并沿噴流管軸向間斷設(shè)置。
7.一種利用如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的利用冶金沖渣水并工藝低溫?zé)煔庥酂徇M(jìn)行空調(diào)采暖的方法，其特征在于:包括采暖供熱和制冷，具體包括以下步驟: A、采暖供熱時(shí)，采暖回水通過采暖水回水加壓泵加壓送至沖渣水換熱器，利用沖渣水余熱對(duì)采暖回水進(jìn)行加熱，加熱后熱水送至采暖用戶；同時(shí)，沖渣水經(jīng)過沖渣水過濾器過濾處理、加壓，并送至沖渣水換熱器內(nèi)換熱降溫； 此時(shí)，采暖水進(jìn)水閥和采暖水出水閥開啟；一級(jí)加熱出水閥開啟，二級(jí)加熱進(jìn)水閥和二級(jí)加熱出水閥關(guān)閉，高爐煙氣換熱器停用；所述溴化鋰制冷系統(tǒng)的熱源進(jìn)口閥、熱源出口閥及制冷水回水閥、制冷水出水閥均關(guān)閉，所述溴化鋰制冷系統(tǒng)停用；B、制冷時(shí)，經(jīng)沖渣水換熱器加熱后的熱水送入高爐煙氣換熱器，由高爐煙氣換熱器進(jìn)行二級(jí)加熱，同時(shí)，高爐煙氣經(jīng)換熱后降溫；經(jīng)二級(jí)加熱后的熱水送至溴化鋰制冷機(jī)組作為熱源，同時(shí)，溴化鋰制冷機(jī)組運(yùn)行，制冷水回水經(jīng)制冷水回水加壓泵加壓送溴化鋰制冷機(jī)組降溫，所獲得的冷水供送至空調(diào)制冷用戶； 此時(shí)，一級(jí)加熱出水閥、采暖水進(jìn)水閥和采暖水回水閥關(guān)閉，采暖系統(tǒng)停用，二級(jí)加熱進(jìn)水閥、二級(jí)加熱出水閥開啟，制冷水回水閥、制冷水出水閥及熱源進(jìn)口閥、熱源出口閥均開啟。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述利用冶金沖渣水并工藝低溫?zé)煔庥酂徇M(jìn)行空調(diào)采暖的方法，其特征在于:經(jīng)沖渣水換熱器加熱后的熱水送入高爐煙氣換熱器，經(jīng)高爐煙氣換熱器二級(jí)加熱后送至采暖用戶；此時(shí)，關(guān)閉一級(jí)加熱出水閥，開啟二級(jí)加熱進(jìn)水閥、二級(jí)加熱出水閥及采暖水進(jìn)水閥、采暖 水回水閥。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可充分提高冶金行業(yè)低溫位的沖渣水的余熱利用率的高爐沖渣水及高爐熱風(fēng)爐煙氣余熱利用系統(tǒng)及方法，其系統(tǒng)包括沖渣水換熱器和沖渣水過濾器，所述沖渣水換熱器的加熱水出口通過管道及閥與用戶連通；所述沖渣水換熱器另行通過管道及閥與一個(gè)高爐煙氣換熱器連通，該高爐煙氣換熱器另行通過管道及閥與用戶連通；所述高爐煙氣換熱器通過管道及閥與一個(gè)溴化鋰制冷機(jī)組連通，該溴化鋰制冷機(jī)組的制冷水出口通過管道與閥與用戶連通。本發(fā)明針對(duì)用戶設(shè)置了采暖制冷兩套系統(tǒng)，可分別用于用戶的冬季采暖和夏季制冷，熱利用率提高，設(shè)備利用率也得到提高。
文檔編號(hào)F24F5/00GK103234365SQ201310159510
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月3日
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