CN101265511B - 转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统，由汽包(1)和富裕能量从高至低的给水回路、强制循环冷却水回路、自然循环冷却水回路组成，给水回路包括进水管(25)、给水泵(26)和高压给水管(27)，强制循环冷却水回路源自汽包(1)，包括循环泵(3)、烟罩冷却器(6)与下部烟道冷却器(9)等，自然循环冷却水回路源自汽包(1)，通过自然循环下降管(19)、上部烟道冷却器(22)和自然循环上升管(23)回到汽包(1)，在富裕能量相对较低的回路中串联接入传能器(12、20)，将富裕能量相对较高的回路出口T形接入传能器(12、20)。本发明可以充分利用给水和强制循环冷却水的富裕能量，增强冷却效果，降低冷却系统的能耗。

Description

转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统

技术领域

本发明涉及一种转炉烟道汽化冷却系统，特别是涉及一种可以充分利用给水和强制循环冷却水富裕能量的转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统。

背景技术

目前公知的炼钢转炉烟道汽化冷却方式有三种：一是自然循环汽化冷却，这种方式多用于小型炼钢转炉烟道；二是强制循环汽化冷却，这种方式多用于大型炼钢转炉烟道；三是自然循环和强制循环均采用的混合循环冷却方式，对处于转炉炉口高温区域的烟罩和下部烟道重点保护，采用强制循环冷却，对转炉上部各段烟道采用自然循环冷却，这种冷却方式多用于中型转炉。目前，这三种冷却方式虽然被作为成熟技术广泛应用，但是，从能量配置使用的角度分析，这三种冷却方式的系统流程结构长期存在着用能不合理的缺陷：给水泵及循环泵的富裕能量无法用于推动冷却水循环，只能被冷却水带入汽包作无用功，既浪费能源又影响经济效益。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的转炉烟道汽化冷却系统存在的缺陷，而提供一种新型结构的转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统，所要解决的技术问题是最大限度地减小给水和强制循环冷却水的富裕能量损失，使这部分能量得以充分有效的利用，从而进一步降低转炉烟道汽化冷却系统的能耗。

本发明的另一目的在于，提供一种转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统，所要解决的技术问题是将能量相对较高的给水、强制循环冷却水的富裕能量传递给能量相对较低的强制循环冷却水、自然循环冷却水，使强制循环冷却的循环加强，将自然循环冷却转变为强制循环冷却，从而进一步改善冷却效果。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的：

本发明的转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统，由汽包和水的富裕能量从高至低的给水回路、强制循环冷却水回路、自然循环冷却水回路组成，其中：

所述给水回路包括依次串联连接的进水管、给水泵和高压给水管，所述进水管与给水水源连接，所述高压给水管出口T形接入一次传能器；

所述强制循环冷却水回路包括依次串联连接的强制循环下降管、循环泵、强制循环给水管、烟罩与下部烟道冷却装置、汇总管和强制循环上升管，所述强制循环下降管的入口连接至所述汽包下部，所述强制循环上升管的出口T形接入二次传能器；

所述自然循环冷却水回路包括依次串联连接的自然循环下降管、上部烟道冷却器、自然循环上升管，所述自然循环下降管的入口连接至所述汽包下部，所述自然循环上升管的出口连接至所述汽包中上部；

本发明的转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统，在所述水的富裕能量相对较低的回路中串联接入传能器，将所述水的富裕能量相对较高的回路出口T形接入所述传能器。

本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现：

前述的转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统，其中所述的烟罩与下部烟道冷却装置分为并联连接的烟罩冷却支路和下部烟道冷却支路，所述烟罩冷却支路包括依次串联连接的烟罩冷却器、烟罩上升管，所述下部烟道冷却支路包括依次串联连接的强制循环给水支管、下部烟道冷却器、下部烟道上升管。

前述的转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统，其中所述的传能器由外管、应力套管、内管、定位架和喷嘴组成；所述外管为一段直管；所述应力套管固定于所述外管管壁上；所述内管为有两个直管段的弯管，穿过所述应力套管进入所述外管中；所述内管的入口位于所述外管之外，作为高能流体入口；所述内管位于所述外管内的直管段借助于所述定位架固定于所述外管的中心，与所述外管同轴，出口处设有喷嘴；所述喷嘴指向所述外管内流体的流动方向。

前述的转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统，其中所述的强制循环冷却水回路的所述汇总管与所述强制循环上升管之间串联接入一次传能器。

前述的转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统，其中所述的自然循环冷却水回路的所述自然循环下降管与上部烟道冷却器之间依次串联接入二次传能器和二次混合管。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。其至少具有下列优点：

1、本发明的转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统由于采用了利用射流原理的传能器，将高能水回路的富裕能量传递给低能水回路，充分利用了给水和强制循环冷却水的富裕能量，在保证同样冷却效果的前提下，可以降低冷却系统的驱动能耗。

2、本发明的转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统，由于采用了利用射流原理的传能器，将高能水回路的富裕能量传递给低能水回路，提高了低能冷却水回路的循环能量，在不增加冷却系统驱动能耗的前提下，可以显著提高冷却效果。

3、本发明的转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统所披露的系统结构是前所未有的创新设计，其在申请前既未见于任何刊物，更未见有相同的结构特征公知、公用在先，且亦未见有类似的产品投放市场，即在同类产品中均未见有类似的系统结构设计公开发表或使用，而确实具有新颖性。

4、本发明的转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统与现有技术的转炉烟道汽化冷却系统相比，其独特的发明构思和技术方案具有突出的实质性特点和显著的技术进步，远非现有的余热利用装置可比拟，而确实具有创造性。

5、本发明的转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统所采用的利用射流原理的传能器结构简单，成本低廉，可直接串接于水管路中，并未显著增加水循环系统的复杂程度和总体投资，但节能效益明显，从而确实具有实用性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统较佳实施例的热力系统图；

图2是本发明转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统较佳实施例所采用的传能器的结构剖视图。

图中：

具体实施方式

如图1所示，本发明较佳实施例的转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统由汽包1和给水回路、强制循环冷却水回路、两个自然循环冷却水回路组成。

给水回路包括依次串联连接的进水管25、电动给水泵26和高压给水管27，给水水源来自除氧水，进水管25与除氧器24出口连接，高压给水管27出口连接至一次传能器12，从高压给水管27接出一给水回流管28，经汽包水位调节阀29返回至除氧器24，以调节给水回水流量的方式调节汽包1的水位。

强制循环冷却水回路包括依次串联连接的强制循环下降管2、电动循环泵3、强制循环给水管4、柔性连接装置5、烟罩冷却器6、烟罩上升管7、汇总管11、一次传能器12和强制循环上升管18，在强制循环给水管4与汇总管11之间还有一个由依次串联连接的强制循环给水支管8、下部烟道冷却器9和下部烟道上升管10组成的并联分支。强制循环下降管2的入口连接至所述汽包1下部。给水回路的高压给水管27的出口T形连接至一次传能器12的高能流体入口，使高压给水与强制循环冷却水混合，将高压给水的富裕能量传递给强迫循环冷却水，以提高其循环能量。

自然循环冷却水回路包括依次串联连接的自然循环下降管19、二次传能器20、二次混合管21、上部烟道冷却器22和自然循环上升管23，自然循环下降管19的入口连接至所述汽包1下部，自然循环上升管23的出口连接至所述汽包1中上部。强制循环冷却水回路的强制循环上升管18的出口T形连接至二次传能器20的高能流体入口，使强制循环冷却水与自然循环冷却水混合，将强制循环冷却水的富裕能量传递给自然循环冷却水，以推动自然循环冷却水流动，将自然循环冷却转变为强制循环冷却。

以上自然循环冷却水回路在本实施例中设置两个，以满足对两段上部烟道的冷却，在实际应用中可以设置任意多个自然循环冷却水回路，以满足对不同数量的冷却对象的需要，并且可以根据冷却强度的需要在其中部分或全部自然循环冷却水回路中设置二次传能器20，将其中部分或全部自然循环冷却转变为强制循环冷却。

本实施例中所采用的一次传能器12和二次传能器20根据公知的射流原理设计，其结构如图2所示。该传能器由外管13、应力套管14、内管15、定位架16和喷嘴17组成，外管13为一段直管，串接于低能流体管路中，应力套管14固定于外管13管壁上，内管14为有两个直管段的弯管，穿过应力套管14进入外管13中，内管14的入口位于外管13之外，作为高能流体入口，内管14位于外管13内的直管段借助于定位架16固定于外管13的中心，与外管13同轴，内管13的出口处设有锥形喷嘴17，锥形喷嘴17指向外管13内低能流体的流动方向。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明权力要求所表述的技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统，由汽包(1)和水的富裕能量从高至低的给水回路、强制循环冷却水回路、自然循环冷却水回路组成，其中：

所述给水回路属于水的富裕能量相对较高回路，包括依次串联连接的进水管(25)、给水泵(26)和高压给水管(27)，所述进水管(25)与给水水源连接，所述高压给水管(27)出口T形接入一次传能器(12)；

所述强制循环冷却水回路属于水的富裕能量相对较低回路，包括依次串联连接的强制循环下降管(2)、循环泵(3)、强制循环给水管(4)、烟罩与下部烟道冷却装置、汇总管(11)和强制循环上升管(18)，所述强制循环下降管(2)的入口连接至所述汽包(1)下部，所述强制循环上升管(18)的出口T形接入二次传能器(20)；

所述自然循环冷却水回路属于水的富裕能量相对较低回路，包括依次串联连接的自然循环下降管(19)、上部烟道冷却器(22)、自然循环上升管(23)，所述自然循环下降管(19)的入口连接至所述汽包(1)下部，所述自然循环上升管(23)的出口连接至所述汽包(1)中上部；

其特征在于，在所述强制循环冷却水回路中串联接入所述一次传能器(12)，在所述自然循环冷却水回路中串联接入所述二次传能器(20)，所述给水回路将给水的富裕能量通过所述一次传能器(12)传递给所述强制循环冷却水回路，所述强制循环冷却水回路通过所述二次传能器(20)将强制循环冷却水的富裕能量传递给所述自然循环冷却水回路；

所述一次传能器(12)和所述二次传能器(20)均由外管(13)、应力套管(14)、内管(15)、定位架(16)和喷嘴(17)组成；所述外管(13)为一段直管；所述应力套管(14)固定于所述外管(13)管壁上；所述内管(15)为有两个直管段的弯管，穿过所述应力套管(14)进入所述外管(13)中；所述内管(15)的入口位于所述外管(13)之外，作为高能流体入口；所述内管(15)位于所述外管(13)内的直管段借助于所述定位架(16)固定于所述外管(13)的中心，与所述外管(13)同轴，出口处设有喷嘴(17)；所述喷嘴(17)指向所述外管(13)内流体的流动方向。

2.根据权利要求1所述的转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统，其特征在于其中所述的烟罩与下部烟道冷却装置分为并联连接的烟罩冷却支路和下部烟道冷却支路，所述烟罩冷却支路包括依次串联连接的烟罩冷却器(6)、烟罩上升管(7)，所述下部烟道冷却支路包括依次串联连接的强制 循环给水支管(8)、下部烟道冷却器(9)、下部烟道上升管(10)。

3.根据权利要求1所述的转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统，其特征在于其中所述的强制循环冷却水回路的所述汇总管(11)与所述强制循环上升管(18)之间串联接入一次传能器(12)。

4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的转炉烟道汽化冷却优化用能循环系统，其特征在于其中所述的自然循环冷却水回路的所述自然循环下降管(19)与上部烟道冷却器(22)之间依次串联接入二次传能器(20)和二次混合管(21)。 

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