專利名稱：一種工藝氣體降溫系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工藝氣體的降溫系統(tǒng)，尤其涉及一種使用太陽(yáng)能對(duì)工藝氣體進(jìn)行降 溫的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的工藝氣體降溫過(guò)程中，采用的均為壓縮機(jī)或蒸汽制冷技術(shù)，這樣所需的電 能多，能耗大，特別在大流量、較高大氣溫度條件下對(duì)工藝氣體降溫時(shí)，所需能耗巨大。
如在煉鐵領(lǐng)域，高爐鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，其所需軸功率受大氣條件影響較大，以 4000m3高爐鼓風(fēng)機(jī)為例在夏季，假定白天平均溫度為25'C，此時(shí)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率約為 40000kW，而早晚及夜間平均溫度假定為15°C，此時(shí)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率約為38800kW，此時(shí) 鼓風(fēng)機(jī)功耗比白天減少約3%;在春秋季，假定白天平均溫度為15'C，此時(shí)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行功 率約為35000kW，而早晚及夜間平均溫度假定為8'C，此時(shí)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率約為34000kW， 此時(shí)鼓風(fēng)機(jī)功耗比白天減少約2.5% (以上參數(shù)是僅僅考慮鼓風(fēng)機(jī)吸氣降溫，但未達(dá)到大 氣露點(diǎn)條件下的初步計(jì)算結(jié)果)。在采用脫濕鼓風(fēng)的情況下，因?yàn)榘滋旒耙归g的空氣溫度 變化對(duì)脫濕系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行不利，并最終會(huì)影響高爐穩(wěn)定運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使用可再生能源的工藝氣體降溫系統(tǒng)。 本發(fā)明的目的是通過(guò)如下的方式實(shí)現(xiàn)的
一種工藝氣體降溫系統(tǒng)，其特征在于所述工藝氣體降溫系統(tǒng)包括太陽(yáng)能集熱器、 蓄熱水箱、冷凍水制備裝置、降溫?fù)Q熱器；
其中所述太陽(yáng)能集熱器中的產(chǎn)生的熱水進(jìn)入蓄熱水箱為所述冷凍水制備裝置提供所 需的熱水；冷凍水制備裝置為所述降溫?fù)Q熱器提供所需的冷凍水；降溫?fù)Q熱器對(duì)進(jìn)入的 氣體進(jìn)行降溫。
所述太陽(yáng)能集熱器的出水口通過(guò)管道連接所述蓄熱水箱的入水口，所述蓄熱水箱的 出水口通過(guò)帶有水泵的管道連接在所述冷凍水制備裝置的熱水入口，所述冷凍水制備裝 置的熱水出口通過(guò)管道回流至所述太陽(yáng)能集熱器的入水口；
所述冷凍水制備裝置通過(guò)帶有水泵的管道連接所述降溫?fù)Q熱器的冷凍水入口與冷凍 水出口。
為了充分的利用鼓風(fēng)機(jī)組出氣口的余熱，同時(shí)減少太陽(yáng)輻射少時(shí)的不足，所述氣體 降溫系統(tǒng)的出氣口通過(guò)管道連接至鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口；所述鼓風(fēng)機(jī)的出氣口還連有輔熱加熱器，所述輔熱加熱器通過(guò)管道分別與太陽(yáng)能集熱器的出水口和蓄熱水箱的入水口相連。
為了對(duì)工藝氣體進(jìn)行進(jìn)一步的降溫及脫濕，所述降溫?fù)Q熱器的出氣口與鼓風(fēng)機(jī)之間 還連接有次級(jí)降溫脫濕裝置，所述次級(jí)降溫脫濕裝置包括次級(jí)降溫脫濕器，次級(jí)冷凍水 制備裝置；
所述次級(jí)冷凍水制備裝置為次級(jí)降溫?fù)Q熱器提供所需的冷凍水，所述次級(jí)冷凍水制 備裝置通過(guò)帶有水泵的管道連接次級(jí)降溫?fù)Q熱器的冷凍水入口與冷凍水出口 ； 為了提供質(zhì)量較好的氣體，所述降溫?fù)Q熱器的進(jìn)氣口還連接有氣體過(guò)濾器。 本發(fā)明的利用太陽(yáng)能制冷技術(shù)，充分利用了可再生能源，可以節(jié)省采用常規(guī)蒸汽或
電能降溫制冷情況下約30%的能耗，同時(shí)還可節(jié)省鼓風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率約3%。另外通過(guò)太 陽(yáng)能制冷技術(shù)，穩(wěn)定了高爐鼓風(fēng)機(jī)次級(jí)降溫脫濕的運(yùn)行，保證了降溫及脫濕效果，保證 了高爐爐況穩(wěn)定和節(jié)能增產(chǎn)。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，件(1)為太陽(yáng)能集熱器，件(2)為輔熱加熱器，件(3)為蓄熱水箱，件(4)、 (4， )、 (5)、 (6)、 (7)為管道，件(8)為水泵，件(9)為冷凍水制備裝置，件(10) 為水泵，件(11)、 (ll')為管道，件(12)為降溫?fù)Q熱器，件(13)為次級(jí)冷凍水制 備裝置，件(14)為水泵，件(15)、 (15')為管道，件(16)為次級(jí)降溫脫濕器，件 (17)、 (18)為管道，件(19)為鼓風(fēng)機(jī)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步的說(shuō)明。
本發(fā)明可適合于高爐鼓風(fēng)機(jī)吸氣降溫及脫濕，也可以用于其它工藝氣體降溫脫濕的 場(chǎng)合(如燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)入口空氣的降溫)，特別是大流量、較高大氣溫度條件下工藝氣 體降溫。下面以高爐鼓風(fēng)機(jī)吸氣降溫脫濕為例
如圖1所示，太陽(yáng)能集熱器1的出水口通過(guò)管道5連接蓄熱水箱3的入水口，蓄熱 水箱的3出水口通過(guò)帶有水泵8的管道4'連接在冷凍水制備裝置9的熱水入口，冷凍水 制備裝置9的熱水出口通過(guò)管道4回流至太陽(yáng)能集熱器1的入水口；冷凍水制備裝置9 通過(guò)帶有水泵10的管道11、 11'連接降溫?fù)Q熱器12的冷凍水入口與冷凍水出口。從進(jìn) 氣口進(jìn)入降溫?fù)Q熱器12的的空氣經(jīng)過(guò)降溫后，在出氣口流出。
降溫?fù)Q熱器12的進(jìn)氣口還連接有氣體過(guò)濾器，對(duì)大氣進(jìn)行過(guò)濾。降溫?fù)Q熱器12的 出氣口與鼓風(fēng)機(jī)19之間還連接有次級(jí)降溫裝置，次級(jí)降溫裝置包括次級(jí)降溫脫濕器16， 次級(jí)冷凍水制備裝置13;次級(jí)冷凍水制備裝置13為次級(jí)降溫?fù)Q熱器16提供所需的冷凍水，次級(jí)冷凍水制備裝置13通過(guò)帶有水泵14的管道15， 15'連接次級(jí)降溫脫濕器16 的冷凍水入口與冷凍水出口；次級(jí)冷凍水制備裝置13上還設(shè)有冷卻水入口和出口。鼓風(fēng) 機(jī)組的出氣口還連有輔熱加熱器2，輔熱加熱器2通過(guò)管道6、 7分別與太陽(yáng)能集熱器1 的出水口和蓄熱水箱3的入水口相連。其中太陽(yáng)能集熱器(l)為平板集熱器或真空管式集 熱器。輔熱換熱器2為管殼式換熱器或間壁式換熱器。冷凍水制備裝置9為噴射式制冷 系統(tǒng)、吸收式制冷系統(tǒng)或吸附式制冷系統(tǒng)。降溫?fù)Q熱器12、次級(jí)降溫脫濕器16為間壁式 換熱器。冷凍水制備裝置13為壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)或蒸汽制冷系統(tǒng)。
使用中，經(jīng)過(guò)冷凍水制備裝置9后溫度降低的熱水，通過(guò)管件4進(jìn)入太陽(yáng)能集熱器1 吸收白天太陽(yáng)輻射能生產(chǎn)熱水，熱水經(jīng)過(guò)管件5進(jìn)入蓄熱水箱3。當(dāng)太陽(yáng)輻射不足時(shí)，溫 度降低的熱水通過(guò)管件6進(jìn)入設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)排氣管段上的輔熱加熱器2，加熱后的水通過(guò) 管件7進(jìn)入蓄熱水箱3,經(jīng)過(guò)輔熱加熱器2的空氣略微降低再供往后部的熱風(fēng)爐。制備好 的熱水通過(guò)水泵8供至冷凍水制備裝置9，使用完畢后再回到太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)。如此往復(fù) 使用。
由熱水泵8供來(lái)的熱水進(jìn)入冷凍水制備裝置9，冷凍水制備裝置需要的冷卻水由外部 提供，制備好的冷凍水經(jīng)過(guò)水泵IO加壓進(jìn)入降溫?fù)Q熱器12，使用完畢的冷凍水經(jīng)過(guò)管道 11'回到冷凍水制備系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)氣體過(guò)濾器過(guò)濾的空氣通過(guò)管道進(jìn)入降溫?fù)Q熱器12，空 氣溫度由大氣溫度降到一定溫度后再經(jīng)過(guò)管道17進(jìn)入到次級(jí)降溫脫濕器16。通過(guò)其它能 源(電能或蒸汽等)驅(qū)動(dòng)的次級(jí)冷凍水制備裝置13生產(chǎn)的冷凍水，經(jīng)過(guò)水泵14加壓進(jìn) 入次級(jí)降溫脫濕器16，使用完畢的冷凍水經(jīng)過(guò)管道15回到次級(jí)冷凍水制備裝置13。經(jīng) 過(guò)第一級(jí)降溫的空氣在次級(jí)降溫脫濕器16內(nèi)降溫脫濕，空氣中的部分水蒸汽凝結(jié)并經(jīng)除 霧器去除，空氣濕度降到滿足煉鐵工藝要求后進(jìn)入高爐鼓風(fēng)機(jī)19。
在本發(fā)明中氣體降溫系統(tǒng)充分利用太陽(yáng)輻射與大氣溫度波動(dòng)一致的特點(diǎn)，早晚及夜 間輻射較少，同時(shí)大氣溫度較低，氣體降溫系統(tǒng)停止運(yùn)行，當(dāng)白天太陽(yáng)輻射逐漸增強(qiáng)， 大氣溫度也逐漸升高后，氣體降溫系統(tǒng)投運(yùn)，利用太陽(yáng)能制冷技術(shù)對(duì)鼓風(fēng)機(jī)吸氣進(jìn)行初 次降溫，將鼓風(fēng)機(jī)吸氣溫度較為穩(wěn)定的控制在早晚大氣溫度水平，穩(wěn)定了次級(jí)降溫裝置 的負(fù)荷，減少了單純利用壓縮機(jī)或蒸汽制冷技術(shù)所需要的電能或其它能源。當(dāng)設(shè)置輔熱 加熱器2后，在太陽(yáng)輻射不足情況下，熱水制備利用鼓風(fēng)機(jī)排出的高溫?zé)峥諝庾鳛檩o熱， 在輔熱加熱器2中制備熱水，保證熱水的溫度及冷凍水的制備，從而最終保證鼓風(fēng)機(jī)吸 氣初級(jí)降溫效果；當(dāng)沒(méi)有設(shè)置該輔熱加熱器2時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)氣體降溫系統(tǒng)及次級(jí)降 溫裝置的負(fù)荷比例來(lái)達(dá)到鼓風(fēng)機(jī)總的吸氣降溫及脫濕效果。在次級(jí)降溫裝置中，可采用 常規(guī)的電能或蒸汽制冷技術(shù)制取冷凍水，冷凍水對(duì)經(jīng)過(guò)初次降溫的空氣進(jìn)行次級(jí)降溫并
6脫濕。
在氣體降溫系統(tǒng)制冷降溫基礎(chǔ)上，設(shè)置次級(jí)冷凍水制備裝置13，生產(chǎn)的冷凍水對(duì)鼓 風(fēng)機(jī)吸氣進(jìn)行次級(jí)降溫，在脫濕裝置內(nèi)部，凝結(jié)下來(lái)的水分通過(guò)除霧器收集，使進(jìn)入鼓 風(fēng)機(jī)的空氣含濕量達(dá)到較低水平。因氣體降溫系統(tǒng)采用太陽(yáng)能制冷技術(shù)，充分利用了可 再生能源，節(jié)省了次級(jí)降溫所需能耗，同時(shí)節(jié)省了部分驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)的能源，穩(wěn)定了高爐 鼓風(fēng)機(jī)吸氣降溫脫濕的效果，從而最終保證高爐爐況穩(wěn)定和節(jié)能增產(chǎn)。
鼓風(fēng)機(jī)19的入口空氣過(guò)濾器與降溫?fù)Q熱器12、次級(jí)降溫脫濕器16可以是整體式， 即為三合一設(shè)備-一空氣過(guò)濾及降溫脫濕組合裝置，也可以是分體式。
本發(fā)明在工程實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)不同地區(qū)氣象條件、不同的高爐操作條件確定本發(fā) 明中太陽(yáng)集熱器l的形式及面積、制冷系統(tǒng)冷凍水溫度及降溫?fù)Q熱器12、次級(jí)降溫脫濕 器16的換熱面積等主要性能參數(shù)。當(dāng)然也可以級(jí)聯(lián)多個(gè)氣體降溫裝置，這樣可以對(duì)氣體 降溫達(dá)到一個(gè)更好的效果。這都受到本發(fā)明的保護(hù)。
權(quán)利要求
1、一種工藝氣體降溫系統(tǒng)，其特征在于所述工藝氣體降溫系統(tǒng)包括太陽(yáng)能集熱器(1)、蓄熱水箱(3)、冷凍水制備裝置(9)、降溫?fù)Q熱器(12)；其中所述太陽(yáng)能集熱器(1)中的產(chǎn)生的熱水進(jìn)入蓄熱水箱(3)為所述冷凍水制備裝置(9)提供所需的熱水；冷凍水制備裝置(9)為所述降溫?fù)Q熱器(12)提供所需的冷凍水；降溫?fù)Q熱器(12)對(duì)進(jìn)入的氣體進(jìn)行降溫。
2、 如權(quán)利要求1所述工藝氣體降溫系統(tǒng)，其特征在于所述太陽(yáng)能集熱器(1)的 出水口通過(guò)管道(5)連接所述蓄熱水箱(3)的入水口，所述蓄熱水箱的(3)出水口通 過(guò)帶有水泵(8)的管道(4')連接在所述冷凍水制備裝置(9)的熱水入口，所述冷凍 水制備裝置(9)的熱水出口通過(guò)管道(4)回流至所述太陽(yáng)能集熱器(1)的入水口；所述冷凍水制備裝置(9)通過(guò)帶有水泵(10)的管道(11、 11')連接所述降溫?fù)Q 熱器(12)的冷凍水入口與冷凍水出口。
3、 如權(quán)利要求2所述的工藝氣體降溫系統(tǒng)，其特征在于所述工藝氣體降溫系統(tǒng)的 出氣口通過(guò)管道(17)連接至鼓風(fēng)機(jī)(19)進(jìn)氣口；所述鼓風(fēng)機(jī)(19)的出氣口還連有 輔熱加熱器(2)，所述輔熱加熱器(2)通過(guò)管道(6、 7)分別與太陽(yáng)能集熱器(1)的 出水口和蓄熱水箱(3)的入水口相連。
4、 如權(quán)利要求3所述的工藝氣體降溫系統(tǒng)，其特征在于所述降溫?fù)Q熱器(12)的 出氣口與鼓風(fēng)機(jī)(19)之間還連接有次級(jí)降溫脫濕系統(tǒng)，所述次級(jí)降溫脫濕系統(tǒng)包括次級(jí) 降溫脫濕器(16)，次級(jí)冷凍水制備裝置(13);所述次級(jí)冷凍水制備裝置(13)為次級(jí)降溫脫濕器(16)提供所需的冷凍水，所述 次級(jí)冷凍水制備裝置(13)通過(guò)帶有水泵(14)的管道(15， 15')連接次級(jí)降溫脫濕 器(16)的冷凍水入口與冷凍水出口。
5、 如權(quán)利要求4所述的工藝氣體降溫系統(tǒng)，其特征在于所述太陽(yáng)能集熱器(l)為 平板集熱器或真空管式集熱器。
6、 如權(quán)利要求4所述的工藝氣體降溫系統(tǒng)，其特征在于所述輔熱加熱器(2)為 管殼式換熱器或間壁式換熱器。
7、 如權(quán)利要求4所述的工藝氣體降溫系統(tǒng)，其特征在于所述冷凍水制備裝置(9) 為噴射式制冷系統(tǒng)、吸收式制冷系統(tǒng)或吸附式制冷系統(tǒng)。
8、 如權(quán)利要求4所述的工藝氣體降溫系統(tǒng)，其特征在于所述降溫?fù)Q熱器(12)和 次級(jí)降溫脫濕器(16)為間壁式換熱器。
9、 如權(quán)利要求4所述的工藝氣體降溫系統(tǒng)，其特征在于所述冷凍水制備裝置(13) 為壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)或蒸汽制冷系統(tǒng)。
10、 如權(quán)利要求4所述的工藝氣體降溫系統(tǒng)，其特征在于所述降溫?fù)Q熱器(12)的進(jìn)氣口還連接有氣體過(guò)濾器。
11、 如權(quán)利要求10所述的工藝氣體降溫系統(tǒng)，其特征在于所述降溫?fù)Q熱器(12)、 氣體過(guò)濾器和次級(jí)降溫脫濕器(16)為整體式或分體式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工藝氣體降溫系統(tǒng)，所述工藝氣體降溫系統(tǒng)包括太陽(yáng)能集熱器(1)、蓄熱水箱(3)、冷凍水制備裝置(9)、降溫?fù)Q熱器(12)；其中所述太陽(yáng)能集熱器(1)中的產(chǎn)生的熱水進(jìn)入蓄熱水箱(3)為所述冷凍水制備裝置(9)提供所需的熱水；冷凍水制備裝置(9)為所述降溫?fù)Q熱器(12)提供所需的冷凍水；降溫?fù)Q熱器(12)對(duì)進(jìn)入的工藝氣體進(jìn)行降溫。本發(fā)明利用太陽(yáng)能制冷技術(shù)，充分利用了可再生能源，節(jié)省了采用常規(guī)降溫裝置所需的蒸汽或電能消耗。
文檔編號(hào)F25B27/00GK101644507SQ20091010465
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者旭 劉, 喻依兆, 毅 王, 珂 王 申請(qǐng)人:中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司