本發明涉及一種換熱裝置，具體涉及一種箱體結構的高爐沖渣水換熱裝置。

背景技術：

2016年我國的生鐵產量達到7.01億噸，每噸生鐵產生約0.3-0.4噸的高爐渣，經循環水冷卻每噸渣產生約9-10噸沖渣水。高爐沖渣水平均溫度在70-90℃左右，約70億噸沖渣水具有大量的低溫余熱資源，但由于含高堿度、高硬度、絮狀物等特點，采用傳統的金屬換熱器存在腐蝕、結垢、堵塞等問題，造成余熱利用系統穩定性與經濟性較差。

技術實現要素：

本發明涉及一種箱體結構的高爐沖渣水換熱裝置，旨在提供一種結構合理、安全可靠并高效的高爐沖渣水換熱裝備。發明可以代替傳統金屬換熱器回收高爐沖渣水余熱資源，可以有效防止腐蝕結垢問題，提高設備運行穩定性與經濟性。

本發明涉及一種高爐沖渣水換熱裝置，其特征在于，包括箱體、隔板、沖渣水進口、沖渣水出口、二次水進口、二次水出口和換熱管束；箱體上設置有沖渣水進口、沖渣水出口、二次水進口和二次水出口；隔板設置在箱體內部，隔板將箱體內部空間分割成蛇形流道，換熱管束在箱體內部沿隔板呈蛇形布置，換熱管束的入口端連接于二次水進口，換熱管束的出口端連接于二次水出口；熱源沖渣水從沖渣水進口流入箱體，沿隔板所分割成的流道成蛇形流動，從對側沖渣水出口流出；二次水從二次水進口流入換熱管束，熱源沖渣水與二次水逆流流動，經換熱管束折流，完成強制對流換熱提升到所需溫度從二次水出口流出。

其中，二次水進口和二次水出口都設置在箱體同一側面，沖渣水進口和沖渣水出口分別設置在二次水進口、二次水出口所在的同一側面相鄰的兩個側面，沖渣水進口位于所述兩個側面中的一側面上，沖渣水出口位于所述兩個側面中的相對側面上，沖渣水進口位于箱體下端，沖渣水出口位于箱體上端。

其中，還包括箱體頂蓋，所述的箱體和頂蓋優選采用玻璃鋼材質，所述的頂蓋與箱體為可拆卸式設計。箱體和箱體頂蓋可拆卸式連接。

其中，還包括沖刷口、放氣孔和備用接口，其都設置在箱體頂蓋上。

其中，所述的隔板設置于箱體內部，對沖渣水進口的熱源沖渣水起導流作用，有效增大與換熱管束接觸時間，強化對流換熱強度；換熱管束沿隔板方向蛇形布置，與熱源水充分接觸換熱，提高換熱效率。

其中，所述的沖渣水進口與二次水出口布置于箱體同一側，沖渣水出口與二次水進口布置于箱體另一側，使換熱管束內二次水與熱源沖渣水逆流流動，增強對流換熱強度。

其中，還包括排污口，排污口優選為三個，其中一個排污口設置在箱體的一側面，該一側面與二次水進口和二次水出口所在的側面為相同側面，另外兩個排污口設置在箱體的另一側面上，另一側面與一個排污口所在的一側面相對；在箱體的橫截面上，所述的排污口呈三角形相對布置，有利于箱體各部位排污，有效減少箱體死角泥沙沉積，沖刷口布置于箱體頂蓋，與排污口配合沖洗箱體沉積物。

其中，所述的備用接口布置于頂蓋，作為觀察孔使用、或用于沖渣水進口或沖渣水出口位置不便時改為上側進出，或在多熱源條件下當作熱源流體進出口。

其中，所述的放氣孔設置在箱體頂蓋上，主要用于排氣，防止箱體內部超壓。

其中，所需溫度優先為55℃-60℃；其中，所述的隔板優選設置在箱體內部，三層隔板將箱體分割成四條流道，換熱管束沿隔板所分割成的流道成蛇形布置，延長渣水與換熱管束接觸時間，在箱體容積固定條件下，增大換熱面積，提高二次水出水溫度，有效提高余熱回收效率。

其中，所述的二次水進口、二次水出口布置在箱體同一側面，分別與換熱管束兩端連接。

其中，所述的渣水進口、渣水出口分別布置在二次水進出口所在面的相鄰側面，渣水進口位于箱體下端，渣水出口位于箱體上端，可使換熱箱體處于滿液狀態運行。

其中，所述的排污口布置于箱體相對兩側面，接近箱體底面，配合沖刷口可有效排除箱體各位置泥沙等沉積物，延長設備穩定運行時間及使用壽命。

其中，所述的箱體及頂蓋均為玻璃鋼材質，能有效防止高爐沖渣水的腐蝕、結垢問題。箱體及頂蓋均設有吊耳，用于設備安裝及移動的吊裝。

本發明所述的一種箱體結構的高爐沖渣水換熱裝置，箱體及頂蓋均為玻璃鋼材質，可同時有效防止高爐沖渣水中泥沙等不溶物質在換熱器表面的結垢問題及沖渣水腐蝕性問題。在箱體內部、側面和頂蓋適宜部位設置不同用途接口、隔板，最大化提高余熱回收效率的同時保證了設備的長期穩定運行。

通過本發明，解決了高爐沖渣水換熱腐蝕結垢的難題，在高效換熱的同時還顯著地提高換熱設備的穩定性，極大的降低了維護和運行成本，從而達到鋼鐵企業節能減排的目的，具有良好的環境效益和經濟效益。

附圖說明

圖1為箱體結構俯視圖；

圖2為箱體結構左視圖；

圖3為頂蓋結構圖；

圖4為箱體結構右視圖。

具體實施方式

如圖1-4所示，一種箱體結構的高爐沖渣水換熱裝置，包括箱體1、隔板2、沖渣水進口3、沖渣水出口4、二次水進口5、二次水出口6、排污口7、沖刷口8、放氣孔9、備用接口10。隔板2設置在箱體內部，換熱管束在箱體內部沿隔板呈蛇形布置，管束兩側分別接于二次水進口5、二次水出口6，沖渣水進口3、沖渣水出口4、二次水進口5、二次水出口6設置在箱體側面，排污口7、沖刷口8、放氣孔9、備用接口10設置在箱體頂蓋上。玻璃鋼材質具備一定耐壓能力，且可以有效防止腐蝕結垢問題，提高設備運行穩定性與經濟性。另外設備可常壓條件下穩定運行，還可實現敞口形式運行等條件工況。

如圖1-4所示，箱體結構的高爐沖渣水換熱裝置，包括箱體1、隔板2、沖渣水進口3、沖渣水出口4、二次水進口5、二次水出口6和換熱管束11；箱體1上設置有沖渣水進口3、沖渣水出口4、二次水進口5和二次水出口6；隔板2設置在箱體1內部，隔板2將箱體1內部空間分割成蛇形流道，換熱管束11在箱體1內部沿隔板2呈蛇形布置，換熱管束11的入口端連接于二次水進口5，換熱管束11的出口端連接于二次水出口6；熱源沖渣水從沖渣水進口3流入箱體1，沿隔板2所分割成的流道成蛇形流動，從對側沖渣水出口4流出；二次水從二次水進口5流入換熱管束11，熱源沖渣水與二次水逆流流動，經換熱管束11折流，完成強制對流換熱提升到所需溫度從二次水出口6流出。所需溫度優先為55℃-60℃。所述的隔板2設置于箱體內部，對沖渣水進口3的熱源沖渣水起導流作用，有效增大與換熱管束11接觸時間，強化對流換熱強度；換熱管束11沿隔板2方向蛇形布置，與熱源水充分接觸換熱，提高換熱效率。優選，三層隔板2將箱體分割成四條流道，換熱管束11沿隔板2所分割成的流道成蛇形布置，延長渣水與換熱管束接觸時間，在箱體容積固定條件下，增大換熱面積，提高二次水出水溫度，有效提高余熱回收效率。

優選箱體1上面開口的立方體結構，其具有前面、后面、左面、右面和底面，二次水進口5和二次水出口6都設置在箱體1同一側面，優選位于圖1所示的左面上，沖渣水進口3和沖渣水出口4分別設置在二次水進口5、二次水出口6所在的同一側面相鄰的兩個側面，優選位于圖1所示的前面和后面上；沖渣水進口3位于兩個側面的一側面上，優選位于圖1所示的前面上；沖渣水出口4位于所述兩個側面的相對側面上，優選位于圖1所示的后面上；沖渣水進口3位于箱體1下端，沖渣水出口4位于箱體1上端，如圖2所示。

其中，箱體結構的高爐沖渣水換熱裝置還包括箱體頂蓋12，如圖3所示，頂蓋12可拆卸式連接在箱體1的上面開口上；所述的箱體1和頂蓋12優選采用玻璃鋼材質，所述的頂蓋12與箱體1為可拆卸式設計。如圖3所示，還包括沖刷口8、放氣孔9和備用接口10，其都設置在箱體頂蓋12上。所述的備用接口10布置于頂蓋，作為觀察孔使用、或用于沖渣水進口3或沖渣水出口4位置不便時改為上側進出，或在多熱源條件下當作熱源流體進出口。所述的放氣孔9設置在箱體頂蓋上，主要用于排氣，防止箱體內部超壓。沖刷口8布置于箱體頂蓋，與排污口7配合沖洗箱體沉積物。

如圖2，所述的沖渣水進口3與二次水出口6布置于箱體同一側，優選該同一側為箱體前面所在的側；位于圖2的右側；沖渣水出口4與二次水進口5布置于箱體另一側，優選該另一側為箱體后面所在的側；位于圖2的左側；使換熱管束內二次水與熱源沖渣水逆流流動，增強對流換熱強度。

如圖2、4所示，還包括排污口7，排污口優選為三個，其中一個排污口7設置在箱體1的一側面，優選位于箱體的左面；該一側面與二次水進口5和二次水出口6所在的側面為相同側面，其中一個排污口7位于二次水進口5和二次水出口6中間，另外兩個排污口7設置在箱體1的另一側面上，另一側面與一個排污口7所在的一側面相對；優選位于箱體的右面；在箱體的橫截面上，所述的排污口7呈三角形相對布置，優選如圖1所示；有利于箱體1各部位排污，有效減少箱體死角泥沙沉積，沖刷口8布置于箱體頂蓋，與排污口7配合沖洗箱體沉積物。

熱源水從沖渣水進口3流入箱體1，沿隔板2所分割成的流道成蛇形流動，從對側沖渣水出口4流出；二次水從二次水進口5流入換熱管束，熱源水與二次水逆流流動，經管束折流，完成強制對流換熱提升到供熱或生活熱水所需溫度(55℃-60℃)從二次水出口6流出。供熱期結束或設備停機檢修時，首先關閉沖渣水進口3、沖渣水出口4、二次水進口5、二次水出口6，開啟排污口7放空箱體沖渣水，再開啟沖刷口8，采用高壓水槍清洗換熱管束間隙、隔板壁面、箱體壁面和角落等部位。沖刷口8布置于頂蓋中間部位，可覆蓋箱體全部范圍，和排污口7配合使用，可有效清潔換熱器運行造成的箱體泥沙等不溶物沉積、結垢，減小換熱管束外壁面的污垢熱阻，保持換熱器換熱系數不衰減，持續高效率運行。頂蓋設有備用接口10，可用于替換沖渣水進出口，或作為多熱源沖渣水進口使用，亦可作為觀察孔等用途。