一种高炉热风炉预热器
阅读说明：本技术 一种高炉热风炉预热器 (Preheater for blast furnace hot blast stove ) 是由 杨桂兰 唐文俊 吴娟 杨丹 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明提供的一种高炉热风炉预热器,包括第一换热器、第二换热器、第三换热器,第一换热器内设有第一换热管组、第二换热器内设有第二换热管组,第三换热器内设有第三换热管组；所述第二换热管组、第三换热管组并联后与第一换热管组、热媒泵串联成环；所述第一换热管组的热媒进口上设置第一平衡器,和/或所述第二换热管组的热媒进口上设置第二平衡器,和/或所述第三换热管组的热媒进口上设置第三平衡器。本发明提供的高炉热风炉预热器在换热器的换热管组进口处安装有平衡器,其作用是均衡换热管组内每支换热管内流经的热媒的流量；热媒总体进第二换热器、第三换热器的流量可调节,能适应负荷的变化。(The invention provides a preheater of a blast furnace hot blast stove, which comprises a first heat exchanger, a second heat exchanger and a third heat exchanger, wherein a first heat exchange pipe set is arranged in the first heat exchanger, a second heat exchange pipe set is arranged in the second heat exchanger, and a third heat exchange pipe set is arranged in the third heat exchanger; the second heat exchange tube group and the third heat exchange tube group are connected in parallel and then are connected in series with the first heat exchange tube group and the heat medium pump to form a ring; and a first balancer is arranged on a heat medium inlet of the first heat exchange pipe set, and/or a second balancer is arranged on a heat medium inlet of the second heat exchange pipe set, and/or a third balancer is arranged on a heat medium inlet of the third heat exchange pipe set. The blast furnace hot blast stove preheater provided by the invention is characterized in that a balancer is arranged at the inlet of a heat exchange tube group of a heat exchanger, and the balancer is used for balancing the flow of a heating medium flowing through each heat exchange tube in the heat exchange tube group; the flow of the heating medium which is totally fed into the second heat exchanger and the third heat exchanger can be adjusted, and the heating medium can adapt to the change of the load.)
技术领域
本发明属于锅炉设备领域，特别涉及一种高炉热风炉预热器。
背景技术
目前高炉热风炉双预热器，将常规温度的烟气(260～320℃)加热空气和煤气到180～200℃，大都使用热管式换热器型式，小型的使用整体式热管换热器，大型的使用分离式热管换热器；也有使用板式换热器的。在将空气、煤气加热到较高温度的大都使用列管式换热器的结构。
然而，目前的高炉热风炉双预热器存在较多的问题：
第一，设备一旦定型，就不可调整，当热负荷有变化时，难以应变；烟气超温时需要设置烟气旁路。
第二，热管式煤气、空气预热器中的性能下降，其趋势表现为：1)空气、煤气的温升下降≥5～10℃/年；2)烟气的排放温度升高≥5～10℃/年；3)整体式换热器出现漏风(因密封不严、换热管组破损等)；4)冬季会出现露点腐蚀，导致破损、安全事故；5)热管式结构，换热管组承压要求高；换热管组内汽液两相混合物流动，振动大；热管换热器的正常使用寿命约为5年；6)分离式热管换热器的工质循环问题是一个较大的隐患，循环倍率低，负荷发生变化时，可能会导致循环中断，工作失稳，换热功能丧失；7)分离式热管换热器有位置要求，空气、煤气换热器必须置于烟气换热器的上方；整体式热管换热器，一般都是用热虹吸管作为换热元件，空气、煤气通道也必须置于烟气通道的上方
第三，采用板式换热器的空气预热器，只是在用材上选用了耐一定腐蚀的不锈钢材质，但并未从根本上解决腐蚀问题，一般2～3年就会腐蚀板片穿孔，高炉煤气会泄漏到烟气管道中，造成煤气浪费及烟道爆炸等安全风险高；同时，板式换热器，动力消耗高。
发明内容
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种高炉热风炉预热器。
技术方案：本发明提供的一种高炉热风炉预热器，包括第一换热器、第二换热器、第三换热器，第一换热器内设有第一换热管组、第二换热器内设有第二换热管组，第三换热器内设有第三换热管组；所述第二换热管组、第三换热管组并联后与第一换热管组、热媒泵串联成环；所述第一换热管组的热媒进口上设置第一平衡器，和/或所述第二换热管组的热媒进口上设置第二平衡器，和/或所述第三换热管组的热媒进口上设置第三平衡器。
作为改进，第一换热管组、第二换热管组、第三换热管组分别包括一组并联设置的换热管。
作为另一种改进，所述第一平衡器、第二平衡器、第三平衡器均为节流孔板。
作为另一种改进，所述换热管直管和弯管，且相邻直管通过弯管连接。
作为进一步改进，所述直管上设有一组翅片。
作为进一步改进，所述直管全部设于换热器内，或者直管中部设于换热器内、端部设于换热器外；所述弯管全部设于换热器内，或者弯管端部设于换热器内、中部设于换热器外，或者弯管全部设于换热器外。
作为另一种改进，还包括联动调节管路和测温装置，所述联动调节管路与第二换热管组、第三换热管组并联设置，所述联动调节管路上设有调节阀，所述测温装置设于第一换热管组的热媒进口处，且输出联动控制信号至调节阀控制调节阀启闭。
作为另一种改进，所述第二换热器内靠近气体进口处设有脱水器，和/或第三换热器内靠近气体进口处设有脱水器。
作为另一种改进，所述第二换热器内靠近气体进口处设有蒸汽加热器，和/或第三换热器内靠近气体进口处设有蒸汽加热器。
作为另一种改进，第一换热管组、第二换热管组、第三换热管组及连接管内流动的介质使用导热油或水作为热媒。
本发明还提供了一种高炉热风炉预热器，包括烟气换热器、空气换热器、煤气换热器，烟气换热器内设有第一换热管组、空气换热器内设有第二换热管组，煤气换热器内设有第三换热管组；所述第二换热管组、第三换热管组并联后与第一换热管组、热媒泵串联成环；所述烟气换热器的热媒进口上设置第一平衡器，和/或所述空气换热器的热媒进口上设置第二平衡器，和/或所述煤气换热器的热媒进口上设置第三平衡器。
本发明还提供了一种高炉热风炉预热器，包括第一换热器、第二换热器，第一换热管组内设有第一换热管组、第二换热器内设有第二换热管组；所述第一换热管组、第二换热管组、热媒泵串联成环；所述第一换热管组的热媒进口上设置第一平衡器，和/或所述第二换热器的热媒进口上设置第二平衡器。
优选地，所述第一换热器为烟气换热器，所述第二换热器为空气换热器或煤气换热器。
有益效果：本发明提供的高炉热风炉预热器相对于现有技术，具有以下突出的优势：
第一，在换热器的换热管组进口处安装有平衡器，其作用是均衡换热管组内每支换热管内流经的热媒的流量；因为在一个设备内，同一烟气流通截面上通常布置有多个换热管，分别与进、出口集箱连接；当与集箱连接的换热管组分支数较多且本身换热管组内流动阻力较小时，通常各换热管组内的流量分配出现偏差，这主要是由于从集箱到各分支换热管组时的阻力不一样引起；因此，在各换热管组进口加装一个增加较大局部阻力的装置，即平衡器，使得从集箱到各分支换热管组的阻力差异成为忽略不计，这样各分支换热管组内的流动阻力基本一致，流量分配也基本一致；当各换热管组内流量基本一致时，各换热管组内的换热情况也基本一致，导热油/或水的温度升高也一致，总体换热器很均匀；否则，如果各换热管组内流量不一致时，各换热管组内的换热情况也不一致，导热油的温度升高也不一致，总体换热器很不均匀，流量小的容易出现导热油结焦碳化，导致导热油变质。
第二，热媒总体进第二换热器(空气换热器)、第三换热器(煤气换热器)的流量可调节，能适应负荷的变化；同时通过测温装置监控进入烟气换热器的热媒温度恒定，并利用联动调节管路调节，不会出现低温腐蚀。
第三，循环倍率保持不变，积极应对负荷变化，不会丧失换热功能。循环倍率不变，是指热媒的循环流量不变，因此能保证性能恒定。
第四，性能保持恒定不衰减。常规的热管换热器使用一段时间后性能会衰减，因为热管的管壁材料碳钢和管内介质水时间发生反应，产生氢气，影响了热管内的真空度。而本发明技术中，作为热媒的导热油其工作温度能适应常规的热风炉烟气温度范围，不会产生分解等问题，因此性能较为稳定；对于水作为热媒时，因为系统的管路上会设置排气阀门，即使有氢气产生也能及时排除。
第五，换热管组内介质工作压力低，安全性大大提高；换热管组内热媒纯液态流动，平稳无振动。
第六，换热器之间没有相对位置要求。
第七，不需要设置烟气旁路，结构简单。
附图说明
图1为实施例1高炉热风炉预热器的结构示意图。
图2为实施例2或3的高炉热风炉预热器的结构示意图。
图3为第一换热管组、第二换热管组或第三换热管组的结构示意图之一。
图4为第一换热管组、第二换热管组或第三换热管组的结构示意图之二。
图5为第二换热管器或第三换热器的结构示意图之一。
图6为第二换热管器或第三换热器的结构示意图之二。
具体实施方式
下面对本发明作出进一步说明。
实施例1
高炉热风炉预热器，见图1，包括第一换热器1、第二换热器2、第三换热器3，第一换热器1内设有第一换热管组10、第二换热器2内设有第二换热管组11，第三换热器3内设有第三换热管组12；所述第二换热管组11、第三换热管组12并联后与第一换热管组10、热媒泵4串联成环；所述第一换热管组10的热媒进口上设置第一平衡器5，所述第二换热管组11的热媒进口上设置第二平衡器6，所述第三换热管组12的热媒进口上设置第三平衡器7。
本实施例中，第一换热器1为烟气换热器，第二换热器2为空气换热器，第三换热器3为煤气换热器。即，高炉热风炉预热器，包括烟气换热器1、空气换热器2、煤气换热器3，烟气换热器1内设有第一换热管组10、空气换热器2内设有第二换热管组11，煤气换热器3内设有第三换热管组12；所述第二换热管组11、第三换热管组12并联后与第一换热管组10、热媒泵4串联成环；所述烟气换热器1的热媒进口上设置第一平衡器5，和/或所述空气换热器2的热媒进口上设置第二平衡器6，和/或所述煤气换热器3的热媒进口上设置第三平衡器7。
第一平衡器5、第二平衡器6、第三平衡器7可根据需要选择设置或者不设置，本实施例中均设置，所述第一平衡器5、第二平衡器6、第三平衡器7均为节流孔板。
第一换热管组10、第二换热管组11、第三换热管组12分别包括一组并联设置的换热管；所述换热管包括直管13和弯管14，且相邻直管13通过弯管14连接；所述直管13上设有一组翅片。本实施例中直管13全部设于换热器内、弯管14全部设于换热器外，见图3；当然，本领域技术人员也可以做出如下选择：所述直管13全部设于换热器内，或者直管13中部设于换热器内、端部设于换热器外；所述弯管14全部设于换热器内，或者直管14端部设于换热器内、中部设于换热器外，或者弯管14全部设于换热器外，以上均可以实现本发明的目的；例如图4的设置方式。
还包括联动调节管路和测温装置8，所述联动调节管路与第二换热管组11、第三换热管组12并联设置，所述联动调节管路上设有调节阀9，所述测温装置8设于第一换热管组4的热媒进口处，且输出联动控制信号至调节阀9控制调节阀启闭。
本实施例中，所述第三换热器3内靠近煤气进口处设有煤气脱水器16，所述第三换热器3内靠近煤气进口处设有蒸汽加热器15，见图5；当然，本领域技术人员可以根据需要，选择性在第二换热器2和/或第三换热器3内单独设置煤气脱水器16，或者在第二换热器2和/或第三换热器3内单独设置蒸汽加热器15，见图6，均可以实现本发明的目的。
第一换热管组10、第二换热管组11、第三换热管组12及连接管内流动的介质使用导热油或水作为热媒。
该高炉热风炉预热器，存在两组换热器，即分别是烟气与空气的换热器组、烟气与煤气的换热器组。两组换热器在一般情况下分开单独运行，特殊情况下可实现智能联动调节。
其中，热媒采用耐高温的导热油或高压水，例如采用T66导热油，具体如下：
根据正常情况下空气流量、煤气流量及其进出口温度要求，将烟气中回收的余热分成两部分：一部分热量传递给空气，另一部分热量传递给煤气。
(1)在烟气换热器中，直管采用翅片管式换热器结构，～100℃的低温T66导热油在循环泵驱动下进入烟气换热器与烟气换热，T66导热油在换热管组内流动，吸收烟气的放热量，升温。烟气在换热管组外流动，降温。换热管组外扩展翅片的目的是为了弥补烟气对流换热系数较低的不足。
(2)在空气换热器中，高温的T66导热油进入空气换热器与空气换热，使得空气升温，T66导热油降温后回到循环泵再次被泵送至烟气换热器。
(3)在煤气换热器中，对于湿法除尘来得高炉煤气，在煤气进入换热器之前，首先设置煤气脱水器，去除煤气中的机械水液态水滴，除水后的煤气进入蒸汽加热器，利用低压饱和蒸汽加热煤气，使煤气中未被除去的液态水分吸热变成饱和饱和水蒸汽，煤气温度基本不变。T66导热油进入煤气换热器与煤气换热，使得煤气由～30℃升温，T66导热油降温后回到循环泵再次被泵送至烟气换热器。翅片管水平放置，有利于煤气中的灰尘的重力沉降。
(4)在换热器的换热管组进口处安装有平衡器，其作用是平衡热媒的流量；因为在一个设备内，同一烟气流通截面上通常布置有多个换热管，分别与进、出口集箱连接；当与集箱连接的换热管组分支数较多且本身换热管组内流动阻力较小时，通常各换热管组内的流量分配出现偏差，这主要是由于从集箱到各分支换热管组时的阻力不一样引起；因此，在各换热管组进口加装一个增加较大局部阻力的装置，即平衡器，使得从集箱到各分支换热管组的阻力差异成为忽略不计，这样各分支换热管组内的流动阻力基本一致，流量分配也基本一致；当各换热管组内流量基本一致时，各换热管组内的换热情况也基本一致，导热油的温度升高也一致，总体换热器很均匀；否则，如果各换热管组内流量不一致时，各换热管组内的换热情况也不一致，导热油的温度升高也不一致，总体换热器很不均匀，流量小的容易出现导热油结焦碳化，导致导热油变质。
实施例2
高炉热风炉预热器，见图2，包括第一换热器1、第二换热器2，第一换热管组1内设有第一换热管组10、第二换热器2内设有第二换热管组11；所述第一换热管组10、第二换热管组11、热媒泵4串联成环；所述第一换热管组1的热媒进口上设置第一平衡器5，和/或所述第二换热器2的热媒进口上设置第二平衡器6。
本实施例中，第一换热器1为烟气换热器，所述第二换热器2为空气换热器。
实施例3
与实施例2基本相同，不同之处仅在于：第一换热器1为烟气换热器，所述第二换热器2为煤气换热器。