專利名稱：應用熱泵技術回收高爐低溫循環(huán)水余熱的設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種回收鋼鐵生產(chǎn)過程中高爐循環(huán)水余熱的設備，尤其是回收高爐循 環(huán)水余熱用于熱電鍋爐水預熱方法的設備。
背景技術：
隨著能源的日趨緊張，節(jié)能、減排己成為重要的工作任務。鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大 量的低溫余熱，尤其是40-80'C低溫循環(huán)水的余熱，據(jù)統(tǒng)計這部分的熱量損失占鋼鐵生產(chǎn)能 量損失的60%以上，由于循環(huán)水溫度低，難以有效利用，長期以來基本上都通過冷卻塔將這 部份能量放散掉了，這不僅造成了大量的能源浪費和水資資源浪費，同時也無污染了環(huán)境。
CN101000175公開了一種帶有新型熱管和低溫余熱回收系統(tǒng)的低溫余熱回收式熱管鍋 爐裝置，在鍋爐體中制有熱管和低溫余熱回收系統(tǒng)，三者構(gòu)成工質(zhì)和蒸氣管路順通的燃燒 蒸發(fā)產(chǎn)生熱能的輸熱系統(tǒng)，鍋爐為能使用礦物或生物質(zhì)燃料的溴化鋰吸收式制冷機組式結(jié) 構(gòu)體系；其爐管為用薄壁銅管加工制成波形吸液芯，殼芯填充金屬鋁，碳鋼管管殼，薄壁 銅管加工制成分流管，并在管壁上制有占壁面一定比例的孔，采用碳鋼板加工后鍍Ni-P合金 的蒸發(fā)和冷凝端蓋制造的以水為工質(zhì)的熱管，熱管焊接在上鍋體上，相通一體的熱管尾部 制有低溫余熱回收系統(tǒng)。該專利技術結(jié)構(gòu)復雜，應用過程中需對現(xiàn)有鍋爐系統(tǒng)進行改造， 投資費用高，同時不能用于回收40-5(TC的低溫循環(huán)水余熱。
實用新型內(nèi)容
針對冶金生產(chǎn)過程中的低溫循環(huán)水余熱利用問題，本實用新型的目的是提供一種回收 高爐循環(huán)水余熱的設備，本實用新型的原理是在現(xiàn)有高爐循環(huán)水系統(tǒng)和蒸汽鍋爐補水系統(tǒng) 的基礎上，增設熱泵機組及換熱裝置，利用熱泵原理、方法及相關設備，冷卻高爐循環(huán)水， 預熱鍋爐新水，盡可能地將高爐循環(huán)水中的熱量置換出來，并應用到熱電鍋爐上，起到節(jié) 能、降耗的目的。
上述目的和任務通過以下技術方案來實現(xiàn)
本實用新型還提供一套回收高爐循環(huán)水余熱的設備，包括熱泵機組(7)、冷卻塔(4)、 鍋爐(9)、吸水池(5)、控制閥門二個；熱泵機組(7)的一個入口通過控制閥門(6)以 及高爐低溫循環(huán)水輸送管道(2)與高爐(1)的出口相連，其出口通過管道與吸水池(5) 的入口相連，吸水池(5)的出口通過管道與高爐(1)的入口相連；熱泵機組(7)的另一 個入口通過管道與軟水站(8)相連，其出口通過管道與鍋爐(9)相連；冷卻塔(4)的入 口通過控制閥門(6)以及高爐低溫循環(huán)水輸送管道(2)與高爐(1)的出口相連，冷卻塔 (4)的出口通過管道與吸水池(5)的另一入口相連。 回收高爐循環(huán)水余熱的設備，其各部分的作用如下熱泵機組一套，用于將高爐系統(tǒng)的40 5(TC的低溫循環(huán)軟水熱量置換出來，預熱鍋爐
新水使其溫度提高到70 8(TC;預熱后得到的鍋爐新水輸入鍋爐系統(tǒng)；冷卻后的高爐循環(huán)
軟水進入吸水池，然后重新進入高爐循環(huán)水系統(tǒng)；
冷卻塔一臺，與熱泵機組平行，用于直接將高爐系統(tǒng)的40 5(TC的低溫軟循環(huán)水冷卻，
得到的高爐循環(huán)軟水進入吸水池；
鍋爐一臺，位于熱泵機組之后，用于將預熱后的鍋爐新水生產(chǎn)蒸汽；
吸水池一個，位于冷卻塔和熱泵機組之后，用于貯存冷卻后供高爐使用的循環(huán)軟水；
控制閥門二個，高爐和冷卻塔之間有控制閥門3;高爐和熱泵機組之間有控制閥門6,
用于控制流量和流向。
優(yōu)選的，熱泵機組為蒸汽壓縮式熱泵。
熱泵機組由蒸發(fā)器(10)，壓縮機(11)，冷凝器(12),膨脹閥(13)依次經(jīng)管道連接 而成；蒸發(fā)器(10)的出口通過壓縮機(11)與冷凝器(12)的入口連接，冷凝器(12) 的出口通過膨脹閥(13)與蒸發(fā)器(10)的入口相連；高爐低溫循環(huán)水輸送管道(14)從 蒸發(fā)器(10)中穿過；鍋爐新水輸送管道(15)從冷凝器(12)中穿過。
熱泵機組各部分的作用如下蒸發(fā)器位于高爐循環(huán)軟水管道一側(cè)，用于吸收高爐循環(huán) 軟水中的熱量；冷凝器位于鍋爐補水管道一側(cè)，用于將吸收的熱量轉(zhuǎn)換給鍋爐新水；壓縮 機位于由蒸發(fā)器到冷凝器回路之間，用于壓縮和輸送低沸點工質(zhì)從低溫低壓處到高溫高壓 處；膨脹閥位于由冷凝器到蒸發(fā)器的回路之間，用于對循環(huán)工質(zhì)起到節(jié)流降壓的作用。
本實用新型的有益效果是，在己有的高爐循環(huán)水管道和鍋爐補新水管道上，僅需增設 熱泵機組及換熱裝置，不需要進行大的改造，熱泵機組可以提取高爐低溫循環(huán)水中的熱量， 將難以有效利用的高爐低溫循環(huán)水余熱置換出來，同時冷卻高爐循環(huán)水，并通過換熱裝置 預熱鍋爐新水，實現(xiàn)余熱回收，達到節(jié)能、減排的目的。

圖l本實用新型的系統(tǒng)示意圖。 圖2是本實用新型的熱泵裝置系統(tǒng)示意圖。
圖中1、高爐，2、高爐低溫循環(huán)水輸送管道3、閥門，4、冷卻塔，5、吸水池，6、 閥門，7、熱泵機組，8、軟水站，9、鍋爐，10、蒸發(fā)器，11、壓縮機，12、冷凝器，13、 膨脹閥，14、高爐低溫循環(huán)水輸送管道，15、鍋爐新水輸送管道。
具體實施方式

以下實施例是對本實用新型的進一步說明，但本實用新型并不局限于此。 實施例l:
回收高爐循環(huán)水余熱的設備，包括熱泵機組7、冷卻塔4、鍋爐9、吸水池5、控制閥 門二個；熱泵機組7的一個入口通過控制閥門6以及高爐低溫循環(huán)水輸送管道2與高爐1的出 口相連，其出口通過管道與吸水池5的入口相連，吸水池5的出口通過管道與高爐1的入口相 連；熱泵機組7的另一個入口通過管道與軟水站8相連，其出口通過管道與鍋爐9相連；冷卻塔4的入口通過控制閥門6以及高爐低溫循環(huán)水輸送管道2與高爐1的出口相連，冷卻塔4的出 口通過管道與吸水池5的入口相連。
回收高爐循環(huán)水余熱的設備，其各部分的作用如下
熱泵機組用于將高爐系統(tǒng)的40 5(TC的低溫循環(huán)軟水熱量置換出來，預熱鍋爐新水使其溫度提高到70 8(TC;預熱后得到的鍋爐新水輸入鍋爐系統(tǒng)；冷卻后的高爐循環(huán)軟水進 入吸水池，然后重新進入高爐循環(huán)水系統(tǒng)；
冷卻塔與熱泵機組平行，用于直接將高爐系統(tǒng)的40 5(TC的低溫軟循環(huán)水冷卻，得到的高爐循環(huán)軟水進入吸水池；
鍋爐位于熱泵機組之后，用于將預熱后的鍋爐新水生產(chǎn)蒸汽；
吸水池位于冷卻塔和熱泵機組之后，用于貯存冷卻后供高爐使用的循環(huán)軟水；
控制閥門二個，高爐和冷卻塔之間有控制閥門3;高爐和熱泵機組之間有控制閥門6，
用于控制流量。
熱泵機組為蒸汽壓縮式熱泵。熱泵機組由蒸發(fā)器IO，壓縮機ll，冷凝器12，膨脹閥13 依次經(jīng)管道連接而成；蒸發(fā)器10的出口通過壓縮機11與冷凝器12的入口連接，冷凝器12的 出口通過膨脹閥13與蒸發(fā)器10的入口相連；高爐低溫循環(huán)水輸送管道14從蒸發(fā)器10中穿過； 鍋爐新水輸送管道15從冷凝器12中穿過。
熱泵機組各部分的作用如下蒸發(fā)器位于高爐循環(huán)軟水管道一側(cè)，用于吸收高爐循環(huán)軟水中的熱量；冷凝器位于鍋爐補水管道一側(cè)，用于將吸收的熱量轉(zhuǎn)換給鍋爐新水；壓縮 機位于由蒸發(fā)器到冷凝器回路之間，用于壓縮和輸送低沸點工質(zhì)從低溫低壓處到高溫高壓 處；膨脹闊位于由冷凝器到蒸發(fā)器的回路之間，用于對循環(huán)工質(zhì)起到節(jié)流降壓的作用。
實施例2:
下面結(jié)合圖1對本實用新型的高爐循環(huán)水余熱回收方法作進一步說明。 如圖1所示，高爐循環(huán)冷卻水從高爐l通過管道2后，考慮到系統(tǒng)的可靠運行，分為兩路， 一路可由閥門3控制進入冷卻塔3進行冷卻后，直接輸送到吸水池5，重新進入高爐l 再循環(huán)使用，另一路則是由閥門6控制，進入蒸汽吸收式熱泵機組7，換熱后高爐循環(huán)水則 進入吸水池5，再進入高爐1的循環(huán)系統(tǒng)中使用，而鍋爐用新水從軟水站8通過管道輸送至 熱泵機組7吸收熱量預熱后，進入蒸汽鍋爐8。
圖2所示的是蒸汽壓縮式熱泵機組系統(tǒng)示意圖。蒸汽壓縮式熱泵主要由壓縮機11、蒸 發(fā)器10、冷凝器12和膨脹閥13組成，壓縮機起著壓縮和輸送循環(huán)工質(zhì)從低溫低壓處到高 溫高壓處的作用；蒸發(fā)器是輸出冷量的設備，它的作用是使經(jīng)膨脹閥流入的制冷劑液體蒸 發(fā)，以吸收被冷卻物體的熱量，達到制冷的目的；冷凝器是輸出熱量的設備，從蒸發(fā)器中 吸收的熱量連同壓縮機消耗功所轉(zhuǎn)化的熱量在冷凝器中被冷卻介質(zhì)帶走，達到制熱的目的； 膨脹閥對循環(huán)工質(zhì)起到節(jié)流降壓的作用，并調(diào)節(jié)進入蒸發(fā)器的循環(huán)工質(zhì)流量。蒸汽壓縮式熱泵機組中使用的循環(huán)工質(zhì)為低沸點工質(zhì)，低沸點工質(zhì)可以是四氟乙烷、 五氟乙烷、二氟甲烷、三氟甲垸、異丁烷、氯乙烷、正戊烷、異戊烷、環(huán)戊烷、氟利昂-11、 氟利昂-12中的一種，也可以是其中兩種或多種的混合物。使用哪種工質(zhì)不影響本實用新型 的有益效果。
高爐循環(huán)水14流經(jīng)蒸發(fā)器10，低沸點工質(zhì)流經(jīng)蒸發(fā)器時蒸發(fā)成低溫低壓蒸汽，從高爐 循環(huán)水14中吸收熱量，經(jīng)過壓縮機11壓縮后升溫升壓，達到所需溫度和壓力的蒸汽流入 冷凝器12，將從蒸發(fā)器中吸取的熱量和壓縮機耗功所提升出來的那部分熱量排出。放出的 熱量就傳遞給鍋爐新水15，使其溫位提高。蒸汽冷凝降溫后變成液相，流經(jīng)膨脹閥13膨脹 后，壓力繼續(xù)下降，低壓液相工質(zhì)重新流經(jīng)蒸發(fā)器10，并往復循環(huán)使得高爐低溫循環(huán)水余 熱連續(xù)不斷的被置換到鍋爐新水中，使其溫度得以提高，達到余熱利用的目的。
綜上所述，該高爐循環(huán)水余熱回收系統(tǒng)，通過利用蒸汽壓縮式熱泵機組系統(tǒng)可將40-50 X:高爐循環(huán)水熱量置換出來并提高溫位后，換熱到鍋爐新水中，使其溫度提高到70-8(TC， 起到預熱的目的。其換熱效率很高，蒸汽壓縮式熱泵的制熱系數(shù)為4,即消耗1KW電能可獲 得4KW的熱量，因此具有較好的經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求1. 一種應用熱泵技術回收高爐低溫循環(huán)水余熱的設備，包括熱泵機組(7)、冷卻塔(4)、鍋爐(9)一個、吸水池(5)、控制閥門二個；其特征是，熱泵機組(7)的一個入口通過控制閥門(6)以及高爐低溫循環(huán)水輸送管道(2)與高爐(1)的出口相連，其出口通過管道與吸水池(5)的入口相連，吸水池(5)的出口通過管道與高爐(1)的入口相連；熱泵機組(7)的另一個入口通過管道與軟水站(8)相連，其出口通過管道與鍋爐(9)相連；冷卻塔(4)的入口通過控制閥門(6)以及高爐低溫循環(huán)水輸送管道(2)與高爐(1)的出口相連，冷卻塔(4)的出口通過管道與吸水池(5)的入口相連。
2. 如權(quán)利要求l所述的應用熱泵技術回收高爐低溫循環(huán)水余熱的設備，其特征是，熱泵機 組為蒸汽壓縮式熱泵。
3. 如權(quán)利要求l所述的應用熱泵技術回收高爐低溫循環(huán)水余熱的設備，其特征是，熱泵機 組由蒸發(fā)器(10)，壓縮機(11)，冷凝器(12),膨脹閥(13)依次經(jīng)管道連接而成；蒸發(fā) 器(10)的出口通過壓縮機(11)與冷凝器(12)的入口連接，冷凝器(12)的出口通過 膨脹閥(13)與蒸發(fā)器(10)的入口相連；高爐低溫循環(huán)水輸送管道(14)從蒸發(fā)器(10) 中穿過；鍋爐新水輸送管道(15)從冷凝器(12)中穿過。
專利摘要本實用新型涉及一種應用熱泵技術回收高爐低溫循環(huán)水余熱的設備，包括熱泵機組(7)、冷卻塔(4)、鍋爐(9)、吸水池(5)、控制閥門二個；熱泵機組(7)的一個入口通過控制閥門(6)以及高爐低溫循環(huán)水輸送管道(2)與高爐(1)的出口相連，其出口通過管道與吸水池(5)的入口相連，吸水池(5)的出口通過管道與高爐(1)的入口相連；熱泵機組(7)的另一個入口通過管道與軟水站(8)相連，其出口通過管道與鍋爐(9)相連；冷卻塔(4)的入口通過控制閥門(6)以及高爐低溫循環(huán)水輸送管道(2)與高爐(1)的出口相連，冷卻塔(4)的出口通過管道與吸水池(5)的入口相連。不需要進行大的改造，即可將高爐低溫循環(huán)水余熱置換出來，應用到蒸汽鍋爐新水預熱上，達到節(jié)能、減排的目的。
文檔編號F24H4/02GK201129861SQ20072002872
公開日2008年10月8日 申請日期2007年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日
發(fā)明者劉智偉, 進 孫, 孫慶亮, 李燕青, 種振宇, 董曉春, 董杰吉, 閆志華 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司