CN101571280B - 一种多压多进口发电余热锅炉 - Google Patents

一种多压多进口发电余热锅炉 Download PDF

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Abstract

一种多压多进口发电余热锅炉，属锅炉设备技术领域，用于解决中低品位废气余热回收率低的问题。其构成包括自上而下设置的高温室、中温室、低温室，三室连通，高温室上部设置高温热废气进口管路，中温室上部设置中温热废气进口管路，低温室上部设置低温热废气进口管路，在低温室下部还设有排废气出口管路，高温室的受热面设置为上部高压过热器、下部低压过热器，中温室的受热面设置为高压蒸发器，低温室的受热面设置自上而下为高压省煤器、低压蒸发器、低压省煤器、凝结水加热器。实现了废气余热按热量品位不同分区回收，最大限度地利用了中低品位余热资源，大大提高了余热回收利用率。适用于钢铁、化工、建材、石油等行业的废气余热回收发电系统。

Description

一种多压多进口发电余热锅炉
技术领域
本发明涉及一种发电型余热锅炉，特别是可同时回收不同品位余热的多压多进口发电余热锅炉，属锅炉设备技术领域。
背景技术
余热锅炉是设置在各类工艺流程中回收余热以提高整个装置热效率、减少一次能源消耗的节能设备，它对提高系统流程的质量和减轻污染物排放等起着十分重要的作用。余热锅炉热回收对象主要有烟道气体、固体余热交换后的排气等显热等，统称为废气余热。随着节能降耗标准的不断提高，企业余热回收工作不断深入，余热回收系统中的关键设备——余热锅炉的研究越来越受到重视。目前通用于钢铁、化工、建材、石油等行业的发电余热锅炉，以单压单进口为主，也有关于双压双进口的报道。事实上工业余热往往具有多品位特点，现有余热锅炉回收发电技术主要是针对高品位余热回收，大量中、低品位余热未能有效利用，这不仅是对大量可用能源的浪费，而且还会对环境造成热污染。因此，基于对于不同品位余热分梯次回收利用的要求，多压多进口发电余热锅炉必然会在该领域得到发展。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种实现废气余热按热量品位的不同分区回收的多压多进口发电余热锅炉。
本发明所称问题是由以下技术方案解决的：
一种多压多进口发电余热锅炉，其特别之处是：它为上窄下宽阶梯型立式结构，其构成包括自上而下设置的高温室、中温室、低温室，三室连通，高温室上部设置高温热废气进口管路，中温室上部设置中温热废气进口管路，低温室上部设置低温热废气进口管路，在低温室下部还设有排废气出口管路，所述高温室的受热面设置为上部高压过热器、下部低压过热器，所述中温室的受热面设置为高压蒸发器，所述低温室的受热面设置自上而下为高压省煤器、低压蒸发器、低压省煤器、凝结水加热器。
上述多压多进口发电余热锅炉，所述高温室还设有螺旋管圈水冷壁，所述螺旋管圈水冷壁沿高温室内壁三面水平、一面倾斜上升设置。
上述多压多进口发电余热锅炉，所述锅炉各室截面为正方形，其中，中温热废气进口管路和低温热废气进口管路分别为四个，它们分布在各室的顶角处，各管路出口端设有30°倾角的气流挡板。
上述多压多进口发电余热锅炉，所述高温室、中温室、低温室的截面积之比为1∶1.3∶1.5。
上述多压多进口发电余热锅炉，所述高温室、中温室、低温室衔接部位设有炉体膨胀节，所述热废气进出口处设有管路膨胀节。
本发明针对现有技术水平上存在的中低品位废气余热回收率低的问题，而设计的一种多压多进口发电型余热锅炉，此锅炉根据余热梯级利用的理论，以热功转换最大发电量为目标，对锅炉的本体结构特点和各受热面布置方式进行了创新设计，实现了废气余热按热量品位的不同分区回收，大大提高了余热的回收利用率。热力设计计算表明，将本发明锅炉用于以320m2烧结机烧结矿显热回收，可使余热锅炉配套的汽轮发电机组装机容量由单进口进汽的8.2MW提高到三进口进汽的10MW，有效地提高冷却机余热回收自产电量，最大限度地利用了中低品位的余热资源。本发明适用于钢铁、化工、建材、石油等行业的废气余热回收发电系统中。
附图说明
附图说明：
图1是本发明结构示意图；
图2螺旋管圈水冷壁展开示意图；
图3热废气管路布置示意图；
图4本发明余热锅炉内热废气走向图；
图5本发明用于烧结机烧结矿显热回收热力系统示意图。
附图中标号表示如下：1.余热锅炉；2.联箱；3.循环水泵；4.高压汽包；5.低压汽包；6.凝汽补汽式汽轮机；7.发电机；8.冷凝器；9.除氧器；10.高压给水泵；11.低压给水泵；12.凝结水泵；13.冷灰斗；14.排废气出口管路；15.凝结水加热器；16.低压省煤器；17.低压蒸发器；18.高压省煤器；19.低温热废气进口管路；20.高压蒸发器；21.中温热废气进口管路；22.气流挡板；23.低压过热器；24.炉体膨胀节；25.高压过热器；26.高温热废气进口管路；27.管路膨胀节；28.螺旋管圈水冷壁，29.冷却机；30.循环风机；31.补风口；32.放散口；33.主蒸汽管道；34.补汽管道。
具体实施方式
本发明是一种以能量梯级利用为理论基础、以热功转换最大发电量为目标的多压多进口余热发电锅炉。参看图1，本发明为上窄下宽阶梯型立式结构，其构成包括自上而下设置的高温室、中温室、低温室，三室连通，在各室上部分别设置高温热废气进口管路26、中温热废气进口管路21、低温热废气进口管路19，上述三室热废气进口管路分别将不同温度的热废气引入锅炉，在低温室下部还设有排废气出口管路14。高温室受热面设置为上部高压过热器25和下部的低压过热器23，高温室还设有螺旋管圈水冷壁28。参看图2，螺旋管圈水冷壁沿高温室内壁三面水平、一面倾斜上升设置，倾斜上升的角度取值范围为20~25°，该结构热废气以叉流方式同螺旋管圈水冷壁内水蒸气换热，比传统的垂直管水冷壁换热强度高，水动力稳定性好，同时螺旋管圈水冷壁也简化了炉墙结构。所述中温室受热面设置为高压蒸发器20，所述低温室受热面设置自上而下为高压省煤器18、低压蒸发器17、低压省煤器16、凝结水加热器15。所述各受热面管束的热废气侧加环形翅片，水侧为光管。螺旋管圈水冷壁、高压蒸发器和低压蒸发器受热面的汽水联箱2独立设置，形成多路独立水循环，确保锅炉水循环状态良好，保证锅炉受热面运行寿命。
参看图1、图3，本发明锅炉各室截面为正方形，多进口进气结构易使多股气流混合出现扰动，气流紊乱，产生热偏差，为了消除此影响，一方面热废气采用以一定倾斜角度环锅炉本体四周进入余热锅炉，即中温热废气进口管路和低温热废气进口管路分别为四个，它们分布在各室的顶角处，每个进口管路口设有调压风门，以调整进汽流量；另一方面在中温室、低温室各进气管路出口端设有30°倾角的气流挡板22，以调整气流方向，均衡流速，消除热偏差。上述措施，使余热锅炉内废气流速稳定，温度均匀，保证了高效换热。本发明余热锅炉的高温室、中温室、低温室截面积之比为1∶1.3∶1.5。由于余热锅炉本体衔接部位存在热膨胀问题，同样热废气管路上也存在膨胀问题，为解决此问题，各室衔接部位设有炉体膨胀节24，热废气进出口处设有管路膨胀节27。
参看图1、图4，本发明将三股温度不同的热废气，从余热锅炉的不同位置引入余热锅炉。从上部引入高温室的高温热废气I依次流经高压过热器25和低压过热器23放出热量后，与从中部引入的中温热废气II汇合，再流经高压蒸发器20放出热量后与从锅炉下部引入的低温热废气III混合，再依次流经高压省煤器18、低压蒸发器17、低压省煤器16和凝结水加热器15受热面释放出热量降温后的混合排气IV从余热锅炉的底部排出。本发明锅炉工作时，高温室的高压过热器25产生的过热蒸汽为主蒸汽，高温室低压过热器23产生的过热蒸汽为补汽，它们共同驱动凝汽补汽式汽轮机做功；低温室高压省煤器18出来的水进入高压汽包4，高压汽包4汇集高压省煤器18来水，并经高压蒸发器20和螺旋管圈水冷壁加热后，再进入高压汽包，汽水分离后，饱和蒸汽引出，去往高压过热器25；低压蒸发器17出来的汽水混合物进入低压汽包进行汽水分离，低压省煤器16出来的水进入低压汽包；低压汽包5汇集低压省煤器16来水，并经低压蒸发器17加热后，再进入低压汽包，汽水分离后，饱和蒸汽引出，去往低压过热器23。
以下以本发明用于320m2烧结机烧结矿显热(冷却机余热)回收热力系统为例，对本发明工作过程予以说明。参看图5，由冷却机29回收的470-500℃高温热废气经由高温区热废气进口管路26进入余热锅炉1的高温室，依次流经高压过热器25和低压过热器23放出热量后产生的温度430-460℃、压力为3.5-4MPa的中温中压过热蒸汽，以主蒸汽的形式经主蒸汽管道33进入凝汽补汽式汽轮机6，作为汽轮机主蒸汽；产生的温度280-320℃、压力为0.4-0.7MPa的低温低压过热蒸汽以补汽的形式经补汽管道34进入凝汽补汽式汽轮机6，然后共同驱动凝汽补汽式汽轮机发电；由冷却机29回收的400-420℃的中温热废气经中温区热废气进口管路21进入余热锅炉1的中温室，汇合高温室放热后下行的热废气流经高压蒸发器20；由冷却机29回收的250-290℃低温热废气经低温热废气进口管路19进入余热锅炉1的低温室，汇合中温室放热后下行的热废气依次流经高压省煤器18、低压蒸发器17、低压省煤器16和凝结水加热器15受热面，释放出热量降温后的混合排气从余热锅炉的底部的排废气出口管路14排出。
仍参看图5，发电型余热锅炉1的排废气管路14与冷却机29连通，废气管路上依次设有补风口31、放散口32和循环风机30。由发电型余热锅炉1排出的热废气部分经放散口32放散，并从环境空间补充定量冷风经补风口31和循环风机30进入冷却机29，用以冷却热烧结矿。
仍参看图5，凝汽补汽式汽轮机6中排出的乏汽通入冷凝器8，产生的冷凝水和外部补充水经凝结水泵12进入凝结水加热器15，升温后的凝结水经管路连通除氧器9，除氧器9水箱的水通过高压给水泵10和低压给水泵11分别给发电型余热锅炉1供水。
上述回收热力系统与使用传统单进口余热锅炉的回收热力系统相比，汽轮发电机组装机容量由8.2MW提高到10MW，有效地提高冷却机余热回收自产电量，最大限度地利用了部分中低品位的余热资源。

Claims (5)

1.一种多压多进口发电余热锅炉，其特征在于：它为上窄下宽阶梯型立式结构，其构成包括自上而下设置的高温室、中温室、低温室，三室连通，高温室上部设置高温热废气进口管路(26)，中温室上部设置中温热废气进口管路(21)，低温室上部设置低温热废气进口管路(19)，在低温室下部还设有排废气出口管路(14)，所述高温室的受热面设置为上部高压过热器(25)、下部低压过热器(23)，所述中温室的受热面设置为高压蒸发器(20)，所述低温室的受热面设置自上而下为高压省煤器(18)、低压蒸发器(17)、低压省煤器(16)、凝结水加热器(15)。
2.根据权利要求1所述的多压多进口发电余热锅炉，其特征在于：所述高温室还设有螺旋管圈水冷壁(28)，所述螺旋管圈水冷壁沿高温室内壁三面水平、一面倾斜上升设置。
3.根据权利要求2所述的多压多进口发电余热锅炉，其特征在于：所述锅炉各室截面为正方形，其中，中温热废气进口管路和低温热废气进口管路分别为四个，它们分布在各室的顶角处，各管路出口端设有30°倾角的气流挡板(22)。
4.根据权利要求1或2或3所述的多压多进口发电余热锅炉，其特征在于：所述高温室、中温室、低温室的截面积之比为1∶1.3∶1.5。
5.根据权利要求4所述的多压多进口发电余热锅炉，其特征在于：所述高温室、中温室、低温室衔接部位设有炉体膨胀节(24)，所述热废气进出口处设有管路膨胀节(27)。
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