CN102537918A - 蒸汽锅炉烟管余热回收利用装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种余热回收利用装置，尤其是一种蒸汽锅炉烟管余热回收利用装置。本发明提供了一种提高余热回收效率的蒸汽锅炉烟管余热回收利用装置，包括一级余热回收器和二级余热回收器；所述一级余热回收器的下部设置有一级进水口和一级烟气进口，其上部设置有一级烟气出口和一级蒸汽出口；所述二级余热回收器的上部设置有二级进水口和二级烟气出口，其下部设置有二级烟气进口和热水出口；所述一级烟气出口与所述二级烟气进口相连通，所述热水出口与所述一级进水口相连通。通过将水泵入到二级余热回收器，利用水有效地实现对烟管上部残余热量的吸收，将加热后的水通过一级余热回收器，进一步利用热水吸收烟管底部较高的热量，并直接产生蒸汽。

Description

蒸汽锅炉烟管余热回收利用装置及方法

技术领域

本发明涉及一种余热回收利用装置，尤其是一种蒸汽锅炉烟管余热回收利用装置。此外，本发明还涉及一种余热回收利用方法，尤其是一种蒸汽锅炉烟管余热回收利用方法。

背景技术

蒸汽锅炉是白酒蒸馏过程中的重要设备，同时也是主要的能源消耗设备。锅炉内燃气或煤炭所产生的热量，大部分传递与炉体，用于锅炉水的加热，但也有相当一部分热量从锅炉烟管中直接散失掉，经检测发现，锅炉烟管口温度高达300℃以上，具有相当大的热能，能够将液态水迅速汽化。随着全球能源的不断减少，节能降耗已经成为现代企业发展的起码要求。蒸汽锅炉烟管中具有较大的热能资源，具有重要利用价值。目前常用的余热回收器仅有一级，由于余热回收器需产生蒸汽用以回收能源，这样导致烟气的温度最多降到蒸汽的温度，而且在正常生产下，烟气本身具有一定的流速，基本无法降低到蒸汽的温度，这就导致烟气在排空时仍然具有较高的温度，浪费掉大量的热量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高余热回收效率的蒸汽锅炉烟管余热回收利用装置。

本发明解决其技术问题所采用的蒸汽锅炉烟管余热回收利用装置，包括一级余热回收器和二级余热回收器；所述一级余热回收器的下部设置有一级进水口和一级烟气进口，其上部设置有一级烟气出口和一级蒸汽出口；所述二级余热回收器的上部设置有二级进水口和二级烟气出口，其下部设置有二级烟气进口和热水出口；所述一级烟气出口与所述二级烟气进口相连通，所述热水出口与所述一级进水口相连通。

进一步的是，所述热水出口连接出水管，所述出水管分为两路管道，一路管道与所述一级进水口相连通，另一路管道为汽锅炉送水管道。

进一步的是，所述一级进水口与所述热水出口相连的管路上设置有水泵。

进一步的是，还包括回收蒸汽冷却水的冰桶，所述冰桶与所述二级进水口通过输水管道相连，所述输水管道上设置有循环水泵。

进一步的是，所述一级余热回收器的顶部设置有水封装置。

进一步的是，所述一级余热回收器的一级烟气进口上还设置有安全排空烟道。

本发明另一个要节约的技术问题是提供一种提高余热回收效率的蒸汽锅炉烟管余热回收利用方法。

本发明还提供了一种蒸汽锅炉烟管余热回收利用方法，在将蒸汽锅炉烟管余热回收利用装置的一级烟气进口与锅炉的排烟口连通后，通过下述步骤回收余热：

A、将水通过二级进水口加入到二级余热回收器中，利用烟气余热对二级余热回收器中的水加热；

B、待二级余热回收器中的水温达到设定值后，将加热后的水通过一级进水口加入到一级余热回收器中，利用烟气余热将一级余热回收器中的水加热为蒸汽；

C、持续运行A和B步骤，以持续回收余热。

进一步的是，在B步骤中，将加热后的水一部分加入到蒸汽锅炉中产生蒸汽，另一部分加入到一级余热回收器中产生蒸汽。

进一步的是，在B步骤产生的蒸汽经使用液化为水后通过冰桶回收，再通过冰桶中的液化水为A步骤中的二级余热回收器提供水。

进一步的是，所述冰桶中的水温为60～80℃，所述二级余热回收器中的水温设定值为90～100℃。

本发明的有益效果是：通过将水泵入到二级余热回收器，利用水有效地实现对烟管上部残余热量的吸收，同时对水进行了加热，加热后的水温可达到90℃～100℃，将加热后的水通过一级余热回收器，进一步利用热水吸收烟管底部较高的热量，并直接产生蒸汽，从而有效地实现对烟管底部残余热量的良好吸收，并且进入一级余热回收器的水温度较高，产生蒸汽的效率更高。以温度较低的水，从烟管的上部至下部加热，实现对真个烟管内残余热量的高效吸收，并且采用热水回锅炉体内和直接加热成蒸汽的方式，最终实现对烟管内残余热量的回收利用，从而降低了锅炉生产蒸汽所需的能源。同时可以将热水连接到锅炉内，从而实现对烟管上部残余热量的回收利用。并且，热水打入锅炉体内，对于稳定锅炉内蒸汽压具有重要的作用，很好地保障了正常生产用汽的需求，提高了生产效率。另外，通过将烟管余热回收利用与冰桶热水回收利用相结合，有效地实现对蒸汽热量的高效回收利用，从而使得锅炉内能源处于循环回收利用状态，大大降低锅炉的能源消耗。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图中零部件、部位及编号：一级余热回收器1、一级蒸汽出口101、一级烟气进口102、一级进水口103、一级烟气出口104、二级余热回收器2、二级进水口201、热水出口202、二级烟气进口203、二级烟气出口204、蒸汽锅炉3、锅炉进水口301、锅炉蒸汽出口302、冰桶4、水封装置5、安全排空烟道6、循环水泵7、水泵8。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括一级余热回收器1和二级余热回收器2；所述一级余热回收器1的下部设置有一级进水口103和一级烟气进口102，其上部设置有一级烟气出口104和一级蒸汽出口101；所述二级余热回收器2的上部设置有二级进水口201和二级烟气出口204，其下部设置有二级烟气进口203和热水出口202；所述一级烟气出口104与所述二级烟气进口203相连通，所述热水出口202与所述一级进水口103相连通。所述一级余热回收器1的顶部可设置有水封装置5。在使用时，一级余热回收器1的一级烟气进口102直接安装在蒸汽锅炉3的烟管，二级余热回收器2的二级烟气进口203则与一级余热回收器1的一级烟气出口104相连，即此时一级余热回收器1与二级余热回收器2串联。因此，烟气首先与一级余热回收器1中的水进行热交换，然后再与二级余热回收器2中的水进行热交换。介质水首先流入到二级余热回收器2中，经二级余热回收器2加热到设定温度后再流入到一级余热回收器1中，一级余热回收器1处烟气的温度就是蒸汽锅炉3出口处的温度，一般高达300℃以上，而二级余热回收器2处的烟气则以及和一级余热回收器1进行过热交换，因此温度较低。介质水首先进入到二级余热回收器2中，此时水温度较低，因此能够很好的吸收较低温度烟气的热量，从而使得排出的烟气温度较低，达到一定温度的水再流入到一级余热回收器1中，由于此处的烟气温度较高，此时就可以直接将水加热为水蒸汽，从而达到了余热的回收利用，由于进入一级余热回收器1中的水以及经过二级余热回收器2的加热，因此本身具有一定的温度，这就使得水的汽化效率增加，提高了蒸汽的产出。采用上述的两级余热回收，既能降低排出烟气的温度，也能提高产生水蒸汽的效率。二级余热回收器2可以为单一的余热回收器，也可以是多级的余热回收器组合，多级的余热回收器组合可以采用串联并联之类的方式为一级余热回收器1提供热水。

为了稳定蒸汽锅炉内的蒸汽内压和合理利用热水，如图1所述，所述热水出口202连接出水管，所述出水管分为两路管道，一路管道与所述一级进水口103相连通，另一路管道为蒸汽锅炉送水管道。通常，二级余热回收器2产生的热水量超过一级余热回收器2的蒸汽产量，因此多余部分的热水就可以通过管道供给蒸汽锅炉3，这样不仅更好的利用了能源，而且稳定了蒸汽锅炉3的内压，这是由于普通的蒸汽锅炉3供水均为温度较低的冷水，这些冷水在进入到蒸汽锅炉3中后必然会降低蒸汽锅炉3中的温度，此时的蒸汽产生量必然大幅减少，造成了蒸汽锅炉3中的蒸汽内压波动极大，而在采用本发明的结构后，可以直接将余热产生的热水加入到蒸汽锅炉3中，使得进入蒸汽锅炉3中的水具有一定的温度，可以有效的缓解蒸汽内压的波动，更好地保障了正常生产用汽的需求，提高了生产效率。

为了提高水输送效率，如图1所示，所述一级进水口103与所述热水出口202相连的管路上设置有水泵8。二级余热回收器2中的水直接通过水泵8加入到一级余热回收器1中，提高了水的输送效率。

为了有效形成水资源循环，如图1所示，还包括回收蒸汽冷却水的冰桶4，所述冰桶4与所述二级进水口201通过输水管道相连，所述输水管道上设置有循环水泵7。本发明产生的蒸汽经生产利用后其液化后的水由冰桶4收集，这些水本身具有一定的温度，此时再将这些水输送到二级余热回收器2中进行加热，最后由蒸汽锅炉3和一级余热回收器1加热为蒸汽，并以此循环，这样除去必然会浪费的水，其余的水资源都得到了循环利用，节约了水资源。

为了控制烟气的压力，如图1所示，所述一级余热回收器1的一级烟气进口102上还设置有安全排空烟道6。在烟气压力较大的情况下，可以利用安全排空烟道6辅助排出烟气，必然压力过大对一级余热回收器1和二级余热回收器2造成安全威胁。

本发明提供的方法在将蒸汽锅炉烟管余热回收利用装置的一级烟气进口102与锅炉的排烟口连通后，通过下述步骤回收余热：

A、将水通过二级进水口201加入到二级余热回收器2中，利用烟气余热对二级余热回收器2中的水加热；

B、待二级余热回收器2中的水温达到设定值后，通常为90～100℃，将加热后的水通过一级进水口103加入到一级余热回收器1中，采用水泵8作为动力源即可，利用烟气余热将一级余热回收器1中的水加热为蒸汽，蒸汽可通过管道输送到蒸汽锅炉3的蒸汽管道上，从而在生产中得到利用；

C、持续运行A和B步骤，以持续回收余热，即A和B步骤均是持续运行的，即在一级余热回收器1产生蒸汽时，二级余热回收器2仍然在产生热水，只是在同一批介质水上分先后。

本方法，将温度较低的水，从蒸汽锅炉3烟管的上部至下部加热，实现对真个烟管内残余热量的高效吸收，最终实现对烟管内残余热量的回收利用，从而降低了锅炉生产蒸汽所需的能源。

优选的方法是，在B步骤中，将加热后的水一部分加入到蒸汽锅炉3中产生蒸汽，另一部分加入到一级余热回收器1中产生蒸汽。实际上，一级余热回收器1并不足以消化掉二级余热回收器2产生的热水，此时，将一部分热水加入到蒸汽锅炉3中产生蒸汽，可以更好的回收能源，并且，这部分热水可以避免进入蒸汽锅炉3中的水温度过低，从而保证了蒸汽锅炉3中的蒸汽内压稳定，更好地保障了正常生产用汽的需求，提高了生产效率。

为了进行水循环，如图1所示，在B步骤产生的蒸汽经使用液化为水后通过冰桶4回收，再通过冰桶4中的液化水为A步骤中的二级余热回收器2提供水。在整个生产中，水是作为介质存在，即其通过吸收热量转化为水蒸汽，水蒸汽为后续生产提供能量后液化为水。液化后的水具有一定的温度，通常为60～80℃，作为优选的方案，此时就可以直接用冰桶4回收液化水，并用液化水输送到二级余热回收器2中加热，以此进行循环，液化水本身具有一定的温度，因此在二级余热回收器2的加热过程就会缩短，这样就提高了整体的加热效率，并且还减少了二级余热回收器2的水供应量，节约了水资源。

实施例一

采用上述的本发明方法有利于节能、节水，降低能源消耗，节约生产成本。以燃气锅炉为研究对象，采用本发明方法和普通蒸汽锅炉使用方法，后者作为对照，进行试验研究，研究本发明方法的节能、节水情况，本发明的方法采用最优方案，即前述所有方法的组合。结果如下表1：

表1  采用本发明方法锅炉的能耗、水耗情况

备注：1、对照为，没有安装烟管余热回收系统，以及无冰桶热水回收利用系统。

2、蒸汽压稳定评价，分为稳定、较为稳定、一般、不稳定等4个等级。

从表1中我们可以看出，采用本发明方法，节能降耗、节水效果比较明显。本发明方法对烟管余热回收利用后，每日消耗燃气410m3/日，而对照为540m3/日，比对照降低燃气消耗24.07％，同时本发明方法结合了冰桶4热水的回收利用，有效地将冷却热量回收以及冷却水资源回收利用，每日水消耗为35m3/日，比对照降低了水耗22.22％。并且，采用本发明方法，直接将热水回入到蒸汽锅炉3中，有效地避免了因补给冷水导致蒸汽锅炉3内蒸汽压下降的现象，从而很好地维持蒸汽锅炉3蒸汽压的稳定，保证了正常的蒸馏过程。因此，采用本发明方法，有利于使得蒸馏过程中的能源、水资源进行循环利用，大大降低了能源消耗和水资源消耗，为正常生产提供了良好的保障。

Claims (10)

1.蒸汽锅炉烟管余热回收利用装置，其特征在于：包括一级余热回收器(1)和二级余热回收器(2)；所述一级余热回收器(1)的下部设置有一级进水口(103)和一级烟气进口(102)，其上部设置有一级烟气出口(104)和一级蒸汽出口(101)；所述二级余热回收器(2)的上部设置有二级进水口(201)和二级烟气出口(204)，其下部设置有二级烟气进口(203)和热水出口(202)；所述一级烟气出口(104)与所述二级烟气进口(203)相连通，所述热水出口(202)与所述一级进水口(103)相连通。

2.如权利要求1所述的蒸汽锅炉烟管余热回收利用装置，其特征在于：所述热水出口(202)连接出水管，所述出水管分为两路管道，一路管道与所述一级进水口(103)相连通，另一路管道为蒸汽锅炉送水管道。

3.如权利要求2所述的蒸汽锅炉烟管余热回收利用装置，其特征在于：所述一级进水口(103)与所述热水出口(202)相连的管路上设置有水泵(8)。

4.如权利要求1所述的蒸汽锅炉烟管余热回收利用装置，其特征在于：还包括回收蒸汽冷却水的冰桶(4)，所述冰桶(4)与所述二级进水口(201)通过输水管道相连，所述输水管道上设置有循环水泵(7)。

5.如权利要求1所述的蒸汽锅炉烟管余热回收利用装置，其特征在于：所述一级余热回收器(1)的顶部设置有水封装置(5)。

6.如权利要求1至5任一权利要求所述的蒸汽锅炉烟管余热回收利用装置，其特征在于：所述一级余热回收器(1)的一级烟气进口(102)上还设置有安全排空烟道(6)。

7.采用如权利要求1所述蒸汽锅炉烟管余热回收利用装置的蒸汽锅炉烟管余热回收利用方法，其特征在于：在将蒸汽锅炉烟管余热回收利用装置的一级烟气进口(102)与锅炉的排烟口连通后，通过下述步骤回收余热：

A、将水通过二级进水口(201)加入到二级余热回收器(2)中，利用烟气余热对二级余热回收器(2)中的水加热；

B、待二级余热回收器(2)中的水温达到设定值后，将加热后的水通过一级进水口(103)加入到一级余热回收器(1)中，利用烟气余热将一级余热回收器(1)中的水加热为蒸汽；

C、持续运行A和B步骤，以持续回收余热。

8.如权利要求7所述的蒸汽锅炉烟管余热回收利用方法，其特征在于：在B步骤中，将加热后的水一部分加入到蒸汽锅炉(3)中产生蒸汽，另一部分加入到一级余热回收器(1)中产生蒸汽。

9.如权利要求7或8所述的蒸汽锅炉烟管余热回收利用方法，其特征在于：在B步骤产生的蒸汽经使用液化为水后通过冰桶(4)回收，再通过冰桶(4)中的液化水为A步骤中的二级余热回收器(2)提供水。

10.如权利要求9所述的蒸汽锅炉烟管余热回收利用方法，其特征在于：所述冰桶(4)中的水温为60～80℃，所述二级余热回收器(2)中的水温设定值为90～100℃。