專利名稱：利用煙氣和熱風(fēng)為熱源的加熱重油的方法及裝置的制作方法
本專利涉及的是利用工業(yè)爐窯排出的熱煙氣或空氣換熱器出來的放散熱風(fēng)來直接加熱重燃料油的方法和裝置。
使重油達(dá)到完全燃燒所要求的重油加熱溫度為130～160℃，過去，能使重油加熱到這樣高溫的裝置是電直接加熱器或過熱蒸汽加熱器。電加熱器通常是在一密閉的油容器內(nèi)插入電熱元件進(jìn)行加熱，蒸汽加熱器則采用管式或螺旋板式等結(jié)構(gòu)，油在螺旋通道的一側(cè)走，蒸汽則在間隔的另一側(cè)螺旋通道內(nèi)走，通入加熱器的蒸汽必須是過熱蒸汽，蒸汽溫度不足時(shí)則需通過裝在煙道內(nèi)的不銹鋼管過熱器進(jìn)行預(yù)先過熱。
采用電加熱器存在的問題是許多用戶供電緊張，成本高，由油的高溫預(yù)熱改善燃燒帶來的節(jié)油效果常不足以支付油加熱耗費(fèi)的運(yùn)行費(fèi)用。所以一般為節(jié)省電費(fèi)在電加熱器前還裝設(shè)螺旋板式蒸汽加熱器。蒸汽加熱器存在的問題是普遍感到低壓鍋爐來的蒸汽溫度不夠，需要增設(shè)蒸汽過熱器。目前這種過熱器為保護(hù)其安全工作在爐子用油量減少時(shí)蒸汽始終要通過過熱器而白白放散，造成蒸汽的浪費(fèi)。
本專利的目的之一是提供一種方法，以及實(shí)現(xiàn)此種方法的幾種可行途徑，利用廢煙氣或放散的多余熱風(fēng)，將重油直接，一次加熱到完全燃燒所需的溫度，以取代比較昂貴的電或蒸汽加熱法，達(dá)到充分利用廢氣、余熱、節(jié)約能源。
本專利的另一目的是提供一種有效的重油加熱裝置及其具體方案，以實(shí)現(xiàn)用廢煙氣、放散熱風(fēng)加熱重油方法，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)合理。
本重油加熱方法的特點(diǎn)是用作加熱重油的介質(zhì)是工業(yè)爐窯排出的換熱器前、后的煙道氣;爐子換熱器出來的熱風(fēng);或者兩者的混合體，對(duì)重油進(jìn)行直接加熱;重油是通過一系列串、并聯(lián)的長(zhǎng)行程的，具有各種不同外形的螺管，盤香管，或之字形管狀加熱元件，通過一個(gè)或多個(gè)充滿煙氣、熱風(fēng)、或兩者混合物的封閉箱體進(jìn)行加熱。
利用煙氣或熱風(fēng)加熱重油的方法具體可有以下幾種方案。方案一全用煙氣的重油加熱方法如圖1所示。它是一種帶抽煙機(jī)的重油加熱系統(tǒng)，可用于爐子換熱器后或其它有低溫?zé)煔?如400～500℃)可供利用的場(chǎng)合，煙氣從換熱器后煙道出來經(jīng)支煙管被引入油加熱器，它以一定流速通過加熱元件，冷卻后的煙氣由低壓抽煙機(jī)抽回到煙道或煙囪中心隨主煙氣一起排入大氣，或直接由單另小排氣管將煙氣排入大氣。從儲(chǔ)油罐來的車間油管內(nèi)的低溫重殘油的油溫約為80℃，通過重油加熱器后升到130～160℃后送往用戶。進(jìn)油溫度由溫度計(jì)測(cè)出信號(hào)，經(jīng)溫度指示調(diào)節(jié)器控制油加熱器前的煙氣調(diào)節(jié)閥上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)加以調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)后的油溫可控制的精度在±2℃，為防止入加熱器的油溫過高而造成油加熱元件的結(jié)焦，在加熱器前煙氣三通管前端裝有冷風(fēng)摻入閥。
方案二煙氣/空氣混合的重油加熱方法如圖2所示。這是一種帶有空氣噴射泵的重油加熱系統(tǒng)。此方案允許從爐子換熱器前的高溫?zé)煹酪?00～1000℃或更高溫度的煙氣，由噴射泵引入油加熱器。噴射泵利用爐子助燃風(fēng)機(jī)出來的壓力達(dá)10000～15000Pa的高壓冷風(fēng)或換熱器出來壓力達(dá)6000～10000Pa溫度低于100～200℃的低溫放散熱風(fēng)作為動(dòng)力源，采用熱風(fēng)為噴射介質(zhì)時(shí)圖2內(nèi)冷風(fēng)支管可以取消，噴射泵出來的混合氣體的溫度控制在350～500℃，壓力為1000～1500Pa的混合氣體可以較高的流速通過油加熱器的加熱元件，提高傳熱的效率。油加熱器后冷卻了200～250℃的煙氣以同方案一的方式排入大氣。和前方案一樣，從儲(chǔ)油罐來的，車間油管內(nèi)油亦為約80℃，經(jīng)油加熱器加熱后的油溫也升到130～160℃后送往用戶，油的加熱溫度采用前方案相同方式控制油加熱器入口煙氣量自動(dòng)調(diào)節(jié)到±2℃。入噴射泵前的煙溫與熱風(fēng)溫度和噴射泵出口的混合氣體的溫度設(shè)有指示儀表。
方案三全熱風(fēng)加熱方法當(dāng)爐子換熱器的空氣預(yù)熱溫度達(dá)到300～500℃時(shí)，可直接利用換熱器的少量放散熱風(fēng)來加熱重油，圖3表示這種簡(jiǎn)單裝置的工藝圖，它不需要噴射泵或抽煙機(jī)，熱風(fēng)直接從爐子空氣換熱器出風(fēng)總管送入重油加熱器，由于空氣壓力高，可以采用較高的風(fēng)速(例如10-12Nm/s)通過油加熱器內(nèi)的加熱元件，由于元件表面不易積灰，可以采用帶翅片的加熱元件，使同能力的油加熱器可以做得更為高效、緊湊。油加熱器前后的來油和出油管路一如前兩方案，送往用戶的油溫也如前兩方案按出油溫度自動(dòng)控制油加熱器前熱風(fēng)支管上的調(diào)節(jié)蝶閥加以控制。
本專利所述的重油加熱裝置由以下部分組成一個(gè)由多個(gè)串、并聯(lián)的長(zhǎng)行程的螺管、盤香管、或之字型翅片管元件組成的重油加熱器;
以冷風(fēng)或熱風(fēng)為動(dòng)力源的噴射泵或者排送煙氣的抽煙機(jī);
一個(gè)與總煙道連通的支煙管及帶有噴口的排放管;
一個(gè)以調(diào)節(jié)重油加熱器前入口煙氣量和熱風(fēng)量來控制重油加熱溫度的油溫自動(dòng)控制系統(tǒng)。
本專利涉及的主要設(shè)備油加熱器有三種型式，它們的構(gòu)造如圖4-11所示。
圖4-6為多筒螺管式油加熱器的正面、平面和側(cè)面部視圖。圖示結(jié)構(gòu)的傳熱面積約為8-12m2，可將1200kg/h重殘油由80℃加熱到130～160℃，它由多個(gè)螺管元件和多個(gè)煙筒組成，由連接管將每數(shù)個(gè)煙筒串聯(lián)成一組，二組并聯(lián)在一起工作。同樣，由連接油管和活接頭將每數(shù)個(gè)螺管元件串聯(lián)成一組，兩組也并聯(lián)工作。上述煙筒和螺管元件全部放置在一個(gè)由上箱殼和下箱殼組成的帶巖棉夾層的金屬保溫箱內(nèi)，下箱和上箱的連接法蘭面設(shè)在煙氣進(jìn)出管的中心線上，以便于安裝和密封。
從噴射泵引來的煙氣/空氣混合氣體或熱風(fēng)總管來的熱風(fēng)由進(jìn)氣管進(jìn)入油加熱器，并以一定流速逐個(gè)通過裝有螺管元件的煙筒，并以逆流方式將熱量傳給螺管并使油溫迅速升高。冷卻后的氣體最終從出氣管排出送回?zé)煹阑蛑苯优湃氪髿狻?br> 螺管元件管徑d＝15～35×3mm，元件的平均直徑大約為D＝8-10d，螺距S＝1.5～2d，為控制氣體的流速和改善氣流分布，每個(gè)螺管元件的中心管外面套入若干根支承管和若干個(gè)傘形件(小頭迎向氣流方向)，螺管元件采用鋁、銅或鋼管繞制，管內(nèi)油速為0.4～0.5m/s，每個(gè)螺管元件的重油最大阻損不超過0.2-0.3×106Pa。
為便于清理螺管元件表面的煙灰和積垢，將每個(gè)螺管元件的進(jìn)油與出油管與煙筒頂部的方法蘭蓋焊接成一體，只要卸開活接頭和擰去方法蘭上的螺栓就可很容易地將任意一個(gè)螺管元件取出器外來清理。圖7、8、9為盤香管式煙氣/空氣油加熱器。這種型式是以盤香管為加熱元件。圖示結(jié)構(gòu)的傳熱面積約為8-12m2，能將1200kg/h重油加熱到指定的高溫。它由8片盤香管元件、帶保溫夾層的半園形殼體和密封盒幾部分組成。盤香管采用鋁、銅或鋼等金屬無縫管繞制，管徑d＝15～35×3mm，盤距為t＝2～2.5d，螺距S＝1.5～2d。
車間來油從總進(jìn)油管71進(jìn)入油加熱器，經(jīng)集管73進(jìn)入第一對(duì)并列的盤香管元件，再經(jīng)集管74、75、76依次進(jìn)入第二對(duì)、第三對(duì)和第四對(duì)盤香管元件，最后加熱好的重油經(jīng)集管77從總出油管72排出送往用戶。
為防止盤香管內(nèi)環(huán)產(chǎn)生短路用的擋流板安裝在第二與第七片盤香管的內(nèi)側(cè)，它們的邊緣鉆有4個(gè)小孔，用不銹鋼絲綁在內(nèi)圈管上。在上、下半園形外殼的內(nèi)壁焊有帶半園缺口的支承條。所有集管與盤香管元件的進(jìn)油和出油管之間用焊接方法連接成一體，卸掉密封盒，就可以用蒸汽或壓縮空氣清掃盤香管上的部分積灰，并且拆除上半園殼體和相鄰法蘭上的螺栓就可連接管盒一起將所有盤香管取出來徹底用鋼絲刷清理。
圖10～11為以之字形翅版管為加熱元件的油加熱器，它主要適用于以熱風(fēng)為熱源的場(chǎng)合。圖示結(jié)構(gòu)的能力和前兩種相近似，但尺寸明顯緊湊，在有保溫夾層的整體的箱體內(nèi)裝有5片之字形翅片管加熱元件，箱體上設(shè)有可卸的保溫蓋。油在之字管內(nèi)流經(jīng)8個(gè)行程，由帶半園卸口的隔條將熱風(fēng)分隔成2個(gè)行程，熱風(fēng)流過翅片管的速度可達(dá)6～8Nm/S，這可確?？諝鈧?cè)很高的傳熱效率。
翅片管是由專門工藝加工，管子采用鋁、銅或鋼等金元縫管，管徑d＝15～35×2.5mm，翅片采用同材質(zhì)的金屬采用擠壓，螺焊或螺壓等方法制作，翅片厚1-1.5mm，用于熱風(fēng)時(shí)片距為3～5mm，用于煙氣時(shí)為8-15mm。翅片管的間距橫向?yàn)镾1＝2-2.5d，縱向?yàn)镾2＝3d，用U形彎頭將相鄰10根翅片管焊接成之字形加熱元件。
采用若干帶半園缺口的夾條將5片之形翅片管元件用連桿連接在一起，壓緊后將連相兩頭焊死。組裝時(shí)將之字形翅片管組整體插入密封盒內(nèi)裝好密封填料及密封壓蓋后，通過活接頭使進(jìn)、出油支管與進(jìn)、出油總管相連接。卸去上蓋和進(jìn)、出油管上的活接頭可將整個(gè)加熱元件組從油加熱器的箱體內(nèi)取出來清理。


如下圖1全煙氣的重油加熱方法圖2煙氣/空氣混合的重油加熱方法圖3全熱風(fēng)加熱方法圖4多筒螺管式重油加熱器縱剖面5多筒螺管式重油加熱器平剖面6多筒螺管式重油加熱器橫剖面7盤管式重油加熱器縱剖面8盤管式重同加熱器平面9盤管式重油加熱器橫剖面10之字形翅管重油加熱器縱剖面11之字形翅管重油加熱器橫剖面圖各圖內(nèi)的代號(hào)說明1爐子2換熱器前煙道3換熱器4換熱器后煙道5煙囪6助燃風(fēng)機(jī)7冷風(fēng)總管8熱風(fēng)主管9冷風(fēng)支管10熱風(fēng)支管11通往爐子的熱風(fēng)12熱風(fēng)閥13冷風(fēng)閥14調(diào)節(jié)蝶閥15空氣噴口16支煙管17自動(dòng)蝶閥18噴射泵19混合段20擴(kuò)散段21油加熱器22加熱元件23混氣氣體排放管24噴口25車間來油管26蒸汽保溫套管27油加熱器進(jìn)出油管切斷閥28旁通油閥29旁通管30送往用戶的高溫油31蒸汽管32溫度計(jì)33指示調(diào)節(jié)器34執(zhí)行機(jī)構(gòu)，35冷風(fēng)摻入閥36三通煙管37抽煙機(jī)38電機(jī)39排氣管，40進(jìn)氣管41螺管元件42傘形件43支承套管44巖棉氈45支座46連接管47助片48煙筒49出氣管50方法蘭51進(jìn)油管52活接頭53出油管54上箱殼55下箱殼56出氣口法蘭57連接上下箱殼的法蘭58事故放油閥59上半園殼體60下半園外殼61盤香管元件62連接上、下半園形殼體的法蘭63密封盒64錐形進(jìn)氣罩65帶半園缺口的支承條66進(jìn)出氣口法蘭67擋流板68錐形出氣罩69連接半園殼體和錐形氣罩的法蘭70接管盒法蘭71進(jìn)油總管72出油總管73～77油集管78進(jìn)風(fēng)口79出風(fēng)口80保溫蓋81密封盒82密封盒82密封壓蓋83之字形翅片管元件84U形彎頭85殼體86帶半園缺口的隔條87單側(cè)缺口隔條88連接桿89密封槽90支持腿專利的實(shí)施根據(jù)裝置三(圖1)的方法，采用多筒螺管式油加熱器已在國(guó)內(nèi)某軋鋼廠加熱爐上首次實(shí)施成功，該爐燃油量約為500kg/h，當(dāng)熱風(fēng)溫度僅為～350℃的低溫條件下，在5分鐘內(nèi)可使油溫從85℃迅速升高到140℃，油溫穩(wěn)定，操作，燃燒情況良好。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)工業(yè)爐窯燃燒用的重油的加熱方法，其特征是用作加熱重油的介質(zhì)是工業(yè)爐窯排出換熱器前后的煙道氣，爐子換熱器出來的熱風(fēng)，或者兩者的混合體，對(duì)重油進(jìn)行直接加熱；重油是通過一系列串、并聯(lián)的長(zhǎng)行程的包括螺管、盤香管和之字管等加熱元件，通過一個(gè)或多個(gè)充滿煙氣、熱風(fēng)或兩者混合物的封閉箱(筒)體，進(jìn)行加熱的方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重油加熱方法，其特征是用作重油直接加熱的介質(zhì)之一是工業(yè)爐窯排出的溫度為400～500℃的低溫?zé)煔猓瑹煔鈴目偀煹酪?，?jīng)支煙管、調(diào)節(jié)閥進(jìn)入重油加熱器，冷卻后煙氣由低壓抽煙機(jī)經(jīng)排煙管、噴口回到煙道中排入大氣，來自油罐的重油采用蒸汽套管保溫，其進(jìn)入油加熱器時(shí)的油溫為～80℃，加熱后的重油溫度可升到130～160℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重油加熱方法，其特征是用作重油直接加熱的介質(zhì)之一是工業(yè)爐窯排出的換熱器前的高溫?zé)煹罋?，與助燃風(fēng)機(jī)出來的冷風(fēng)或換熱器出來的熱風(fēng)兩者的混合物，經(jīng)噴射泵送入重油加熱器，重油加熱器前高溫?zé)煔馊肟跍囟瓤蔀?00～1000℃以上，熱風(fēng)溫度為100～200℃，噴射泵末端流出的混合氣體溫度控制在350～500℃，壓力不低于1000～1500Pa，重油加熱后的溫度升至130～160℃，重油溫度靠煙氣支管上的自動(dòng)蝶閥加以控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重油加熱方法，其特征當(dāng)工業(yè)爐窯采用300～500℃的高溫?zé)犸L(fēng)時(shí)，可直接利用爐子換熱器放散的多余熱風(fēng)作為介質(zhì)來加熱重油。由熱風(fēng)總管引出的部分熱量經(jīng)支管和自動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入油加熱器，重油溫度通過自動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制進(jìn)入油加熱器的熱風(fēng)流量加以控制。
5.一種對(duì)工業(yè)爐窯燃燒用的重油的加熱裝置，其特征包括一個(gè)由多個(gè)串、并聯(lián)的長(zhǎng)行程的螺管、盤香管或之字翅片管元件組成的重油加熱器;一個(gè)以冷風(fēng)或熱風(fēng)為動(dòng)力源的噴射泵或者排送煙氣的抽煙機(jī);一個(gè)與總煙道連通的支煙管及帶有噴口的排放管;一個(gè)通過調(diào)節(jié)重油加熱器前入口煙氣量和熱風(fēng)量來控制重油加熱溫度的油溫自動(dòng)控制系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的重油加熱裝置，其特點(diǎn)是所述的多筒螺管式油加熱器是由多個(gè)以鋁、銅或鋼等金屬，無縫管繞制的螺管元件和相同數(shù)量的鋼質(zhì)煙筒通過連接管串、并聯(lián)組成，螺管元件的管徑為d＝15～35×3mm，元件的平均直徑D＝8～10d，螺距S＝1.5～2d。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的重油加熱器，其特點(diǎn)是每個(gè)螺管元件上部的進(jìn)出油管與總油管間以活接頭連接，并與相應(yīng)煙筒頂部的方法蘭焊成一體，形成一種可卸式結(jié)構(gòu)，卸開活接頭和擰去方法蘭上的螺栓，即可方便地將每個(gè)螺管元件取出器外清灰。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的重油加熱器，其特點(diǎn)是全部螺管元件和煙筒放在一個(gè)由帶保溫夾層的上、下保溫箱以法蘭連接，法蘭面設(shè)在進(jìn)、出氣管中心線上，以便于安裝及密封。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的重油加熱器，其特征是螺管元件的中心管上設(shè)有若干支持管和若干強(qiáng)化傳熱的傘形件。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的重油加熱裝置，其特征是所述的盤香管式重油加熱器是若干串、并聯(lián)的盤香管組放置在通有熱源氣體的帶夾層的保溫殼體內(nèi)，盤香管元件采用鋁、銅或鋼等金屬無縫管繞制，管徑為d＝15～35×3mm，盤距為t＝2～2.5d，螺距d＝1.5～2d。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的重油加熱器，其特征是所有盤香管元件的進(jìn)、出油管與串、并聯(lián)用的集油管放置在一個(gè)密封盒內(nèi)，密封盒與上半園殼體用法蘭連接，卸去密封盒可用壓縮空氣清掃盤香管上的積灰。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的重油加熱器，其特征是上半園殼體與下半園殼體和錐形進(jìn)氣罩與錐形出氣罩之間采用法蘭連接，卸去法蘭上螺栓，可將所有盤香管整體取出徹底清理。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的重油加熱器，其特征是在盤香管元件的內(nèi)環(huán)管側(cè)用不銹鋼絲縶上擋流板，以防熱源介質(zhì)的短路。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的重油加熱裝置，其特征是所述的之字形翅片管重油加熱器是由多片之字形翅管元件串、并聯(lián)組成的管組、帶保溫夾層的殼體和帶進(jìn)、出風(fēng)箱的上蓋所組成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的重油加熱裝置，其特征是所述的之字形翅片管加熱元件是由專門工藝加工好的直翅片管和預(yù)制好的U形彎頭焊接而成，利用帶半園缺口的隔條，將多片之字形加熱元件用連桿連接成一個(gè)整體管組。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的重油加熱器，其特征是1～3個(gè)帶半園缺口的中間隔條將油加熱器沿管長(zhǎng)分隔成2～4個(gè)分室，使熱氣體以6～8Nm/s流速通過管群。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的重油加熱器，其特征是油加熱器頂部的保溫蓋是可卸的，擰下蓋上的法蘭螺栓和進(jìn)、出油管上的活接頭可將整個(gè)管組取出器外清理。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是利用工業(yè)爐窯排出的煙氣或放散的熱風(fēng)加熱重油的方法和裝置。利用工業(yè)爐窯自身排出的廢煙氣、放散熱風(fēng)加熱重燃料油比傳統(tǒng)的電加熱法及過熱蒸汽加熱法節(jié)省能源，經(jīng)濟(jì)合理，所提出的螺旋管，盤香管式或之字形翅片式重油加熱器裝置、具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，熱效率高，清灰容易，節(jié)省能源，有利于使加熱的重油達(dá)到完全燃燒所需的溫度。
文檔編號(hào)F27D17/00GK1067730SQ9110391
公開日1993年1月6日 申請(qǐng)日期1991年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月8日
發(fā)明者胡彥邦, 芮火俊 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部馬鞍山鋼鐵設(shè)計(jì)研究院