CN103438427B - 燃气锅炉余热回收系统及回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气锅炉余热回收系统及回收方法，主烟道上并联旁路烟道，旁路烟道上依次串联旁路烟道蝶阀、锅炉省煤器、空气预热器、冷凝式换热器，旁路烟道与旁路烟囱相通，锅炉省煤器的换热管的进水口通过供水管道与水箱相连，换热管的出水口通过管路与锅炉相通，空气预热器的换热管的进气口通过管路与风机相通，出气口通过管路与锅炉助燃空气进气管相通，冷凝式换热器的换热管的进水口通过下降管与水箱相通，出水口通过上升管与水箱相通。本发明结构简单紧凑，体积小，将锅炉排烟温度降低至40-50℃，并将所回收热量全部用于锅炉系统，大大降低锅炉排烟温度，大幅提高了锅炉热效率至100%以上，达到大幅提高能源利用率的目的。

Description

燃气锅炉余热回收系统及回收方法

技术领域

本发明属于锅炉余热回收领域，特别是涉及一种燃气锅炉余热回收系统及回收方法。

背景技术

为改善城市的空气质量，使用清洁能源已是一种趋势，近年来，随着西气东输等大型管道输送工程的投运，天然气的消耗与日俱增。2000-2010年，中国天然气消耗量年均增长16%，2010年消耗量达1070亿立方米，中国已成为世界第四大天然气消费国。国际能源署预测，2030年中国天然气消耗量将达到约3310亿立方米，成为世界第二大天然气消费国，占世界消耗总量的7%。截止2012年底，我国的天然气消费市场已经扩展到30个省、市、区，天然气消费量超过10亿立方米的省、市、区达到20个，其中一半为国产天然气，一半则为进口管道天然气和液化天然气。

据有关资料统计，我国现有燃煤锅炉49万台，年消耗原煤6亿吨，占我国原煤消耗的20%，2010年燃煤工业锅炉SO2排放1000万吨，Nox排放200万吨，粉尘排放200万吨，废渣9000万吨，是我国仅次于发电的第二大燃煤污染源。面对哥本哈根会议我国政府做出的承诺和“十二五”规划指标的约束，光靠现有节能和环保技术对燃煤锅炉改造已经不能解决，可靠也可行的办法就是转换能源结构，用燃油气或新能源替代燃煤。目前，我国天然气消费主要集中在工业和生活消费两个领域，工业消费包括化工、工业燃料、发电等，占天然气消耗的80%，随着能源价格水平的不断攀升，研究天然气利用的节能技术势在必行，市场前景广阔。

天然气中含有大量氢元素，燃烧产生大量水蒸汽。每1Nm3天然气燃烧后可以产生1.55KG水蒸汽，具有可观的汽化潜热，大约为3700KJ,占天然气的低位发热量的10%左右。目前供暖用的天然气热水锅炉的排烟温度一般在200℃，而工业企业用于生产的燃气蒸汽锅炉一般在200-240℃，在此温度下，高温烟气也带走大量显热，一起形成较大的排烟损失，同时水蒸汽不能冷凝放出热量，随烟气排放，热量被白白浪费，锅炉热效率一般只能达到85%～92%（按天然气低位发热量计算）。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作简便、提高锅炉热效率、节约能源的燃气锅炉余热回收系统及回收方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种燃气锅炉余热回收系统，包括主烟道、主烟囱，主烟道一端与锅炉排烟口连接，另一端与主烟囱相通，还包括旁路烟道、锅炉省煤器、空气预热器、冷凝式换热器、旁路烟囱，主烟道上安装烟道蝶阀，烟道蝶阀前方的主烟道上并联旁路烟道，旁路烟道上依次串联旁路烟道蝶阀、锅炉省煤器、空气预热器、冷凝式换热器，旁路烟道与旁路烟囱相通，锅炉省煤器的换热管的进水口通过供水管道与水箱相连，供水管道上串联锅炉供水泵，换热管的出水口通过管路与锅炉相通，空气预热器的换热管的进气口通过管路与风机相通，出气口通过管路与锅炉助燃空气进气管相通，冷凝式换热器的换热管的进水口通过下降管与水箱相通，出水口通过上升管与水箱相通，上升管上串联循环水泵。

本发明燃气锅炉余热回收系统，其中所述冷凝式换热器的底部通过排污管与冷凝水箱连通，排污管上安装排污阀。

本发明燃气锅炉余热回收系统，其中所述供水管道上在锅炉供水泵的前方还依次串联除氧水泵、热力除氧器。

本发明燃气锅炉余热回收系统，其中所述锅炉省煤器采用H型鳍片管式省煤器。

本发明燃气锅炉余热回收系统，其中所述空气预热器采用热管式空预器。

本发明燃气锅炉余热回收系统，其中所述冷凝式换热器的换热管采用轧制铝翅片管。

本发明还提供了一种燃气锅炉余热回收方法，包括以下步骤：

（1）燃气锅炉排出的高温烟气经旁通烟道进入锅炉省煤器，同时水箱内的水在锅炉水泵作用下，被送至锅炉省煤器，高温烟气与水进行热交换后降温，被加热后的水进入锅炉内；

（2）一次降温后的烟气进入空气预热器内，同时在风机作用下，助燃空气进入空气预热器内，烟气与助燃空气进行热交换后再一次降温，被加热后的助燃空气进入锅炉助燃空气进气管，

（3）二次降温后的烟气进入冷凝式换热器内，同时水箱内的水进入冷凝式换热器内，烟气与水进行热交换后再一次降温，并产生冷凝水，低温烟气从旁路烟囱排出，被加热后的水在循环水泵作用下，送回至水箱内。

本发明燃气锅炉余热回收方法，其中步骤（3）中，所述冷凝水通过冷凝式换热器底部的排污管排至冷凝水箱内，处理后回收利用。

本发明燃气锅炉余热回收方法，其中步骤（1）中，所述水箱内的水在除氧水泵作用下，被送至热力除氧器内除氧后，在锅炉供水泵作用下，被送至锅炉省煤器。

本发明燃气锅炉余热回收系统及回收方法，结构简单紧凑，体积小，将烟气余热分为不同品位，通过将尾排烟气中不同品位的余热梯级利用，即增设锅炉省煤器回收高品位的余热，将锅炉进水温度提高30℃左右；增设空气预热器回收中等品位的余热，将助燃空气温度提高50℃左右；增设冷凝式换热器回收低品位的余热，将锅炉进水温度提高45℃左右，从而将锅炉排烟温度降低至40-50℃，并将所回收热量全部用于锅炉系统，大大降低锅炉排烟温度，大幅提高了锅炉热效率至100%以上，达到大幅提高能源利用率的目的。

下面结合附图对本发明的燃气锅炉余热回收系统及回收方法作进一步说明。

附图说明

图1为本发明燃气锅炉余热回收系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明燃气锅炉余热回收系统包括主烟道1、主烟囱2、旁路烟道3、锅炉省煤器4、空气预热器5、冷凝式换热器6、旁路烟囱7，主烟道1一端与锅炉排烟口连接，另一端与主烟囱2相通，主烟道1上安装烟道蝶阀11，烟道蝶阀11前方的主烟道1上并联旁路烟道3，旁路烟道3上依次串联旁路烟道蝶阀31、锅炉省煤器4、空气预热器5、冷凝式换热器6，旁路烟道3与旁路烟囱7相通。

锅炉省煤器4采用H型鳍片管式省煤器，锅炉省煤器4的换热管41的进水口通过供水管道42与水箱43相连，供水管道42上依次串联除氧水泵44、热力除氧器45、锅炉供水泵46，换热管41的出水口通过管路与燃气锅炉8相通。

空气预热器5采用热管式空预器，空气预热器5的换热管51的进气口通过管路与风机52相通，出气口通过管路与锅炉助燃空气进气管53相通。

冷凝式换热器6的换热管采用轧制铝翅片管，冷凝式换热器6的换热管61的进水口通过下降管62与水箱43相通，出水口通过上升管63与水箱43相通，上升管63上串联循环水泵64。冷凝式换热器6的底部通过排污管65与冷凝水箱66连通，排污管65上安装排污阀67。

本发明燃气锅炉余热回收方法，包括以下步骤：

（1）关闭主烟道1上的烟道蝶阀11，开启旁路烟道3上的旁路烟道蝶阀31，燃气锅炉8排出的200-240℃高温烟气经旁通烟道3进入锅炉省煤器4，同时水箱43内的水在除氧水泵44作用下，被送至热力除氧器45内除氧后，在锅炉供水泵46作用下，被送至锅炉省煤器4，高温烟气与水进行热交换后降温，被加热后的水进入锅炉8内；

（2）一次降温后的烟气进入空气预热器5内，同时在风机52作用下，助燃空气进入空气预热器5内，烟气与助燃空气进行热交换后再一次降温，被加热后的助燃空气进入锅炉助燃空气进气管53，

（3）二次降温后的烟气进入冷凝式换热器6内，同时水箱43内的水进入冷凝式换热器6内，烟气与水进行热交换后再一次降温，温度降至40-50℃，并产生冷凝水，低温烟气从旁路烟囱7排出，冷凝水可通过排污管65排至冷凝水箱66内，处理后回收利用，被加热后的水在循环水泵64作用下，送回至水箱43内，通过除氧水泵44，送入热力除氧器45内除氧后，进入锅炉省煤器4进一步加热后用作锅炉的供水。

本发明的燃气锅炉余热回收系统及回收方法具有以下优点：

1、将锅炉尾排烟气分为高、中、低不同品位，并将不同品位的烟气余热梯级利用，而回收的余热完全用于锅炉自身需要，大大降低锅炉排烟温度，锅炉热效率可达到103%以上；

2、采用组合式高效换热技术，将高温气—水、中温气—气、低温冷凝式气—水换热有机组合，实现高效换热；

3、主烟道和旁路烟道分别设置烟道蝶阀，便于切换；

4、高温段锅炉省煤器采用高效、低阻的H型鳍片管做换热元件，中温段空气预热器采用宇航高科技—热管换热，低温段冷凝式换热器采用轧制铝翅片管换热，整个系统换热效率高。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种燃气锅炉余热回收系统，包括主烟道、主烟囱，主烟道一端与锅炉排烟口连接，另一端与主烟囱相通，其特征在于：还包括旁路烟道、锅炉省煤器、空气预热器、冷凝式换热器、旁路烟囱，主烟道上安装烟道蝶阀，烟道蝶阀前方的主烟道上并联旁路烟道，旁路烟道上依次串联旁路烟道蝶阀、锅炉省煤器、空气预热器、冷凝式换热器，旁路烟道与旁路烟囱相通，锅炉省煤器的换热管的进水口通过供水管道与水箱相连，供水管道上串联锅炉供水泵，换热管的出水口通过管路与锅炉相通，空气预热器的换热管的进气口通过管路与风机相通，出气口通过管路与锅炉助燃空气进气管相通，冷凝式换热器的换热管的进水口通过下降管与水箱相通，出水口通过上升管与水箱相通，上升管上串联循环水泵。

2.根据权利要求1所述的燃气锅炉余热回收系统，其特征在于：所述冷凝式换热器的底部通过排污管与冷凝水箱连通，排污管上安装排污阀。

3.根据权利要求2所述的燃气锅炉余热回收系统，其特征在于：所述供水管道上在锅炉供水泵的前方还依次串联除氧水泵、热力除氧器。

4.根据权利要求3所述的燃气锅炉余热回收系统，其特征在于：所述锅炉省煤器采用H型鳍片管式省煤器。

5.根据权利要求4所述的燃气锅炉余热回收系统，其特征在于：所述空气预热器采用热管式空预器。

6.根据权利要求5所述的燃气锅炉余热回收系统，其特征在于：所述冷凝式换热器的换热管采用轧制铝翅片管。

7.一种燃气锅炉余热回收方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)燃气锅炉排出的高温烟气经旁通烟道进入锅炉省煤器，同时水箱内的水在锅炉供水泵作用下，被送至锅炉省煤器，高温烟气与水进行热交换后降温，被加热后的水进入锅炉内；

(2)一次降温后的烟气进入空气预热器内，同时在风机作用下，助燃空气进入空气预热器内，烟气与助燃空气进行热交换后再一次降温，被加热后的助燃空气进入锅炉助燃空气进气管，

(3)二次降温后的烟气进入冷凝式换热器内，同时水箱内的水进入冷凝式换热器内，烟气与水进行热交换后再一次降温，并产生冷凝水，低温烟气从旁路烟囱排出，被加热后的水在循环水泵作用下，送回至水箱内。

8.根据权利要求7所述的燃气锅炉余热回收方法，其特征在于：步骤(3)中，所述冷凝水通过冷凝式换热器底部的排污管排至冷凝水箱内，处理后回收利用。

9.根据权利要求8所述的燃气锅炉余热回收方法，其特征在于：步骤(1)中，所述水箱内的水在除氧水泵作用下，被送至热力除氧器内除氧后，在锅炉供水泵作用下，被送至锅炉省煤器。