CN103090539A - 双输出复合炉 - Google Patents

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Abstract

本发明一种双输出复合炉，包括炉膛和烟道，导热油吸热装置设置在炉膛内，在烟道内还设有热载体吸热装置，热载体吸热装置包括两个相互串联的热载体吸热对流段。本发明的双输出复合炉，充分利用锅炉内产生的热量，产生双输出，并降低排出烟气的温度，达到环保节能的目的。

Description

双输出复合炉
技术领域
本发明涉及有机热载体锅炉设备，特别涉及一种双输出复合炉。
背景技术
有机热载体炉20世纪30年代始于美国，由美国道生化学公司首创，习惯称为道生炉，俗称导热油锅炉。其是以煤、油、气为燃料，以导热油为循环介质供热的新型热能设备，采用高温循环泵强制导热油进行闭路循环，在将热能供用热设备后重新返回锅炉中加热的工艺流程，因其供热温度可精确控制，取代了原蒸汽锅炉供热。
由于外界的用热一般250℃左右或更高，使得有机热载体炉的排烟温度往往高于300℃以上；对于这部分300℃以上的烟气，除了直接排掉外，传统的热量回收方式一种为在原锅炉出口烟道上加装一火管锅炉来回收这部分烟气余热，火管锅炉就是烟气在火筒或烟管中流过，对火筒或烟管外水、汽或汽水混合物加热。火管锅炉又称锅壳式锅炉，基本结构是在大圆筒(锅壳)内装设小圆筒、管子(称谓“火管”)或其他形状的壳体(称谓“炉胆”)，火管与大圆筒隔绝并形成夹套，夹套中容水，而火管及炉胆充作燃烧室和烟道，容纳火焰或烟气，燃烧产生或烟气带来的热量经火管壁传给水。优点是水容量大，蓄热能力大，结构、安装和运行都比较简单。缺点是蒸发强度不高，产生的蒸汽压力低，锅壳及内部构件直接受热，工作条件变差，锅壳强度因各种开孔被削弱，工作条件变差。该种锅炉的特点为：烟气在管内流动而汽、水是在管外流动的锅炉。
另一种为加装一水管式的热水炉用来产生热水，这种锅炉结构多为管箱和蛇管结构。管式热水锅炉是借助循环泵的压头使锅水强迫流动，并将锅水直接加热。这种锅炉大都由直径较小的筒体(集箱)与管子组成，结构紧凑，体积小，节省钢材，加工简便，造价也较低廉。
对于上述两种加装烟气余热炉的方案，通常会在后面加装铸铁式省煤器来降低排烟温度，提高烟气余热利用效率。然而锅炉排放的烟气中含有酸性气体，烟温高时它们会以气态的形式流经锅炉各受热面直至到脱硫塔里被除去。当烟温低于某一温度时，它们会与烟气中的水蒸气结合成硫酸而腐蚀换热设备。低温腐蚀通常出现在空气预热器的冷端以及给水温度低的省煤器中。当受热面的温度低于烟气的露点时，烟气中的水蒸气和煤燃烧后所生成的三氧化硫(只是硫的燃料产物的很少一部分)结合成的硫酸会凝结在受热面上，严重腐蚀受热面。因此即使加装了省煤器来降低排烟温度，由于低温腐蚀的问题，省煤器的出口温度也较烟气的酸露点温度高出许多。但是，上述方案的排烟节能回收不彻底，不能充分利用锅炉所产生的热量，浪费能源。
中国专利CN102012096公开一种气液两相有机热载体锅炉，通过将导热油吸热气化后再加热锅炉外的给水系统，该锅炉既输出加热的导热油又输出加热的热水，基本实现了同时满足高品位热能和低品位热能的需求，但是它是用蒸汽态的导热油加热热水，将导热油加热到蒸汽态需要很高的温度，而且由于其自身的结构局限，并不能提高导热油的燃料利用率。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种充分利用锅炉内所产生热量的双输出复合炉，克服现有技术中存在的上述问题。
本发明一种双输出复合炉，包括炉膛和烟道，导热油吸热装置设置在炉膛内，在烟道内还设有热载体吸热装置，热载体吸热装置包括两个相互串联的热载体吸热对流段。
本发明所述导热油吸热装置的两端分别与设于炉膛外的导热油进口集箱、导热油出口集箱相连。
本发明在导热油进口集箱与导热油吸热装置之间还设有依次相连的低温导热油对流段和高温导热油对流段，低温导热油对流段和高温导热油对流段位于烟道内、热载体吸热装置的上游。
本发明所述烟道由上下交替设置的隔墙分成多个吸热腔，所述高温导热油对流段、低温导热油对流段、两个热载体吸热对流段分别位于不同的吸热腔内。
本发明所述热载体吸热装置的两端分别与设于烟道外的热载体进口集箱、热载体出口集箱相连。
本发明所述热载体吸热装置中设有导热油或水。
通过以上技术方案，本发明的双输出复合炉，通过在炉膛内按烟气流向依次设置导热油吸热装置和热载体吸热装置，通过热载体吸热装置吸收烟气余热来加热其内的热载体，充分利用锅炉内产生的热量，产生双输出，为用户带来更多的热能利用，并降低排出烟气的温度，达到环保节能的目的。
附图说明
图1为本发明双输出复合炉的具体结构图。
图中，1-炉膛；2-导热油吸热装置；3-炉体；4-导热油出口集箱；5-隔墙；6-高温导热油对流段；7-低温导热油对流段；8-导热油进口集箱；9-热载体出口集箱；10-热载体进口集箱；11-烟气排出装置；12、13-热载体吸热对流段。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种双输出复合炉，包括锅炉炉体3，锅炉炉体3内的炉膛1和烟道，炉膛内设有导热油吸热装置2，在烟道内还设有热载体吸热装置，热载体吸热装置包括两个相互串联的热载体吸热对流段12、13。本发明的双输出复合炉内按烟气流向依次设置有导热油装置和热载体吸热装置，把锅炉热量充分利用来依次加热导热油和热载体，降低排烟温度，实现环保节能；采用热载体来吸收烟道后部的烟气余热，可以有效避免烟道内各设备的酸露腐蚀。
导热油吸热装置2的两端分别与设于炉膛外的导热油进口集箱8、导热油出口集箱4相连。在导热油吸热装置2和导热油进口集箱8间还设有依次相连的低温导热油对流段7和高温导热油对流段6，低温导热油对流段7和高温导热油对流段6位于烟道内、热载体吸热装置的上游。
烟道由上下交替设置的隔墙5分成多个连通的吸热腔，高温导热油对流段6、低温导热油对流段7、两个热载体吸热对流段12、13分别位于不同的吸热腔内。
导热油加热系统中的导热油由导热油进口集箱8分配进入低温导热油对流段7、高温导热油对流段6，吸收一定热量后，再流进导热油吸热装置2，再由导热油出口集箱4流出供给热油使用设备。燃料在炉膛中燃烧，由于炉膛内设置导热油吸热装置2，燃烧产生的热量直接辐射给导热油吸热装置2内的导热油，使这部分高品位的热能传给导热油；随后烟气流经高温导热油对流段6、低温导热油对流段7加热温度较低的导热油，整个导热油加热系统中导热油的流向和烟气流向逆流换热，隔墙5使烟气均匀流经每一受热面。
本发明的烟气流经顺序为：导热油吸热装置2、高温导热油对流段6、低温导热油对流段7和热载体吸热装置；导热油流经顺序为导热油进口集箱8、低温导热油对流段7、高温导热油对流段6和导热油吸热装置2、导热油出口集箱；热载体流经顺序为热载体进口集箱10、热载体吸热对流段12、热载体吸热对流段13、热载体出口集箱9，热载体吸收低品位的烟气余热产生低品位热能，根据低品位热能需求的不同，排烟温度也会随之而变化；为了尽可能地提高锅炉效率降低排烟温度，这一部分设计时不同于高品位热油输出部分，此时设计采用热载体大温降、小流量的原则，且热载体吸热对流段12的进油温度不得低于烟气的酸露点温度。热载体加热装置内设有热水或热油等传热介质。
我们假设导热油的工作温度为T1，若燃料为普通II类烟煤的话，那么此时低温导热油对流段的出口烟温约为T1+60℃左右，此时若是单纯导热油炉直接排掉的话，必然造成很大的浪费；本发明的一种双输出复合炉，利用T1+60℃左右的烟气来加热热载体，假设烟气酸露点温度为T2，为保证后部的热载体吸热对流段不受酸露腐蚀，此时热载体吸热对流段与烟气接触的壁面温度应比T2高，留10℃的安全余量，同时烟气的温度与热载体吸热对流段的壁面温度应留有一定的传热温差，才能保证热载体吸热对流段布置的经济合理，因此此时的热载体吸热对流段排烟温度为T2+10℃的安全余量+约15℃的传热温差，记为T3，可以计算出锅炉系统的节能温降空间约为T1-T3+60℃，此时可以根据吸热量得多少选取一个热载体流量。

Claims (6)

1.一种双输出复合炉，包括炉膛(1)和烟道，导热油吸热装置(2)设置在炉膛内，其特征在于，在烟道内还设有热载体吸热装置，热载体吸热装置包括两个相互串联的热载体吸热对流段(12、13)。
2.根据权利要求1所述的双输出复合炉，其特征在于，所述导热油吸热装置的两端分别与设于炉膛外的导热油进口集箱(8)、导热油出口集箱(4)相连。
3.根据权利要求2所述的双输出复合炉，其特征在于，在导热油进口集箱(8)与导热油吸热装置(2)之间还设有依次相连的低温导热油对流段(7)和高温导热油对流段(6)，低温导热油对流段(7)和高温导热油对流段(6)位于烟道内、热载体吸热装置的上游。
4.根据权利要求3所述的双输出复合炉，其特征在于，所述烟道由上下交替设置的隔墙分成多个吸热腔，所述高温导热油对流段(6)、低温导热油对流段(7)、两个热载体吸热对流段(12、13)分别位于不同的吸热腔内。
5.根据权利要求1所述的双输出复合炉，其特征在于，所述热载体吸热装置的两端分别与设于烟道外的热载体进口集箱(10)、热载体出口集箱(9)相连。
6.根据权利要求1所述的双输出复合炉，其特征在于，所述热载体吸热装置中设有导热油或水。
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