CN101476714B - 一种多重供热余热锅炉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多重供热余热锅炉，在包括有汽包和设置于烟道式炉膛内的水汽化受热面和水加热受热面的余热锅炉中，在炉膛内增设了空气受热面，所述的空气受热面至少分成两段，一段插入在水汽化受热面和水加热受热面之间，形成低温空气受热面；另一段插入在水汽化受热面中间，形成高温空气受热面，两段空气受热面并联连接，将空气由鼓风机再经空气分配装置引入低温空气受热面和高温空气受热面加热而输出热风，使本余热锅炉既能通过水汽化受热面和水加热受热面对水加热产生蒸汽，又能通过低温空气受热面和高温空气受热面对空气加热产生热风，从而显著提高烟气余热的利用率。

Description

一种多重供热余热锅炉
技术领域
本发明属于工业余热回收设备领域，具体是涉及对烟道式余热锅炉技术的改进。
背景技术
余热锅炉是利用烟气的热量来产生蒸汽的设备。锅炉中，进行着烟气的放热过程和水的吸热汽化过程，热量从烟气转移到水中。热量的转移伴随着熵值的增加，导致热能的品质下降。一个理想的余热锅炉应该使得熵值的增加尽量的小。烟气的放热过程是气体的冷却过程，其放热的温度曲线是一条单调下降的曲线。水吸热产生蒸汽的过程是一个涉及物相改变的过程，其温度曲线是一条折线。该折线的起始段是单调上升的直线，代表水的升温，达到饱和温度后该折线转为水平线，代表饱和水的汽化过程。烟气放热和水升温汽化这两条温度曲线之间形成了一个传热温差最小的“转折点”，偏离此“转折点”之外，传热温差都是单调增大的。传热温差越大，熵值增加越多。因此，单纯产生蒸汽的余热锅炉具有高熵增，即低热转换效率的特质。此外，由于烟气放热温度曲线与水吸热汽化温度曲线不匹配，导致余热回收率低下。特别是对中低温烟气(比如350℃左右)，若只用来产生2MPa的饱和蒸汽，则余热回收率只能达到50％左右。
发明内容
本发明的目的是为解决上述现实技术问题而提出的一种多重供热余热锅炉。该锅炉除了能够产生蒸汽以外，同时还可以产生温度和流量可以根据需要进行调节的热空气，从而克服目前余热锅炉余热利用率低的弊端。
为实现上述目的，本发明对通常余热锅炉的结构进行了改进，在包括有汽包和设置于烟道式炉膛内的水汽化受热面和水加热受热面的余热锅炉中，在炉膛内增设了空气受热面，所述的空气受热面至少分成两段，一段插入在水汽化受热面和水加热受热面之间，形成低温空气受热面；另一段插入在水汽化受热面中间，形成高温空气受热面，两段空气受热面并联连接，将空气由鼓风机再经空气分配装置引入低温空气受热面和高温空气受热面加热而输出热风。从而使本余热锅炉既能通过水汽化受热面和水加热受热面对水加热产生蒸汽，又能通过低温空气受热面和高温空气受热面对空气加热产生热风。
在本发明中，通过所设置的空气分配装置可调节通过低温空气受热面和高温空气受热面这两段空气受热面的空气的比例，从而达到改变输出的热风温度的目的。
所述的高温空气受热面和低温空气受热面可以是烟管式受热面(即烟气从管内通过)，也可以是气管式受热面(即空气从管内通过)。
所述的空气分配装置可以有多种结构形式，一般可以使用两个联动的挡板阀，一个通往高温空气受热面，另一个通往低温空气受热面。当一个开大时，另一个则关小，这样改变通往高温空气受热面和低温空气受热面的空气流量的比例而尽量保持空气总流量不变。
本发明所提出的多重供热余热锅炉的技术方案，克服并改善只产生蒸汽的传统余热锅炉所存在的问题，也就是本多重供热余热锅炉除了产生蒸汽以外，同时还产生热风。由于空气的吸热曲线和烟气的放热曲线是相似的单调曲线，其换热温差可以保持一个合理的最小值，大大减少其换热过程的熵增值。因此，通过把空气的吸热过程和水吸热产生蒸汽过程在一个余热锅炉中合理组合，可以显著减少传热温差，从而减少余热锅炉传热过程的熵增值，同时还可提高整个余热锅炉的热能回收率。比如，上述350℃左右的烟气，除了用来产生相同数量的2Mpa的饱和蒸汽以外，如果还同时用来产生230℃左右热空气，则其余热利用率即可达到70％以上。
很多工业工艺过程产生大量余热，而同时又需要消耗蒸汽和热风。比如某些带余热发电的黑色金属矿烧结生产线就是这样，此时使用上述多重供热余热锅炉将可以显著提高能量利用率。
以下面的数据为例，说明利用本发明之后余热回收的高效：
某生产线生产时排放出40万Nm3/h、380℃余热烟气，而其生产工艺需要20万Nm3/h、230℃热风，剩余的余热用于产生2MPa的饱和蒸汽。常规的做法是用12万Nm3/h、380℃的余热烟气与8万Nm3/h空气混合成20万Nm3/h热风。剩余的28万Nm3/h、380℃余热烟气用于产生30t/h、2MPa的饱和蒸汽，其排烟温度约180℃。若采用我们发明的多重供热余热锅炉同时产生蒸汽和提供热风，则在提供20万Nm3/h的230℃热风的同时，还可以产生42t/h的2MPa的饱和蒸汽，排烟温度约100℃。余热蒸汽的产量比常规方式提高了40％。常规方式的余热回收率为66.7％，采用本发明的余热回收率则可达到73.4％，也就是比常规方式提高了约10％。
附图说明
图1是本发明的多重供热余热锅炉的结构示意图。
具体实施方式
下面的实施例中进一步说明本发明，但不应作为对本发明的范围的限制。
实施例
本发明实施例的结构如图1所示。该多重供热余热锅炉包括汽包1和设置于烟道式炉膛11内的水加热受热面6和水汽化受热面，通过水汽化受热面和水加热受热面对水加热产生蒸汽，其中水汽化受热面由高温汽化受热面2和低温汽化受热面4组成，汽包通过输入输出管道与水加热受热面和水汽化受热面连接，在高温汽化受热面2和低温汽化受热面4之间插入高温空气受热面3，在低温汽化受热面4和水加热受热面6之间插入低温空气受热面5，烟气自烟道式炉膛11的进口端输入后依次经过高温汽化受热面2、高温空气受热面3、低温汽化受热面4、低温空气受热面5、水加热受热面6后出锅炉进入锅炉引风机9，然后从烟囱10排出，空气经过鼓风机8增压后进入空气分配装置7后分成两路分别进入高温空气受热面3和低温空气受热面5，分别吸收烟气的热量成为高低温热风，在输出口混合后对外输出，以供使用。

Claims (2)

1.一种多重供热余热锅炉，包括汽包和设置于烟道式炉膛内的水汽化受热面和水加热受热面，通过水汽化受热面和水加热受热面对水加热产生蒸汽，其特征在于所述的水汽化受热面由高温汽化受热面(2)和低温汽化受热面(4)组成，炉膛内还设置有空气受热面，所述的空气受热面至少分成两段，一段插入在低温汽化受热面(4)和水加热受热面(6)之间，形成低温空气受热面；另一段插入在高温汽化受热面(2)和低温汽化受热面(4)之间，形成高温空气受热面，两段空气受热面并联连接，将空气由鼓风机再经空气分配装置引入低温空气受热面和高温空气受热面加热而输出热风。
2.根据权利要求1所述的多重供热余热锅炉，其特征在于所述的高温空气受热面和低温空气受热面是烟管式受热面或气管式受热面。
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