CN104501198B - 导热油锅炉余热发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种导热油锅炉余热发电系统，其包括：炉体，炉体内设有用于加热导热油的炉膛；喷嘴，喷嘴设置在炉体的一侧端壁上，用于将燃料和助燃空气喷射到炉膛内燃烧放热；烟气管道，烟气管道连接于炉体的另一侧端壁上，用于将烟气从炉体烟气出口排出至烟囱；以及空气管路，空气管路连接于喷嘴，用于将助燃空气输送至喷嘴。其中，导热油锅炉余热发电系统进一步包括水汽循环发电回路，水汽循环发电回路包括设置在烟气管道中的蒸汽发生器以及通过管线与蒸汽发生器相连的蒸汽轮机。

Description

导热油锅炉余热发电系统

技术领域

本发明涉及一种余热发电系统，特别涉及一种锅炉烟气余热发电系统。

背景技术

面对日益严峻的环境问题和能源危机，全世界都在大力提倡节能减排，尤其是对于耗能和污染都较严重的工业窑炉相关产业，如何进行节能减排改造，已经成为本领域技术人员在设计该类设备时必须要考虑的因素。

以导热油锅炉为例，其烟气出口处的烟气温度通常会达到400摄氏度左右。如果将这些高温烟气直接排放到环境中，不但会造成能源浪费还会对环境造成一定程度的破坏。

如中国专利200820139475.9号公开的一种烟气余热回收发电装置,由加热系统、注油系统和发电系统组成；加热系统由导热油锅炉、过滤器、分油缸、上行循环泵、下行循环泵、集油缸、油液上行管道、油液下行管道组成；导热油锅炉经过旁通烟道与主烟道连通，旁通烟道内设置有烟气切换调节阀；注油系统与油液下行管道并联，注油系统由注油泵、膨胀槽、热油泵、热油储槽构成；发电系统由蒸发器、二次预热器、透平、发电机、一次预热器、冷凝器、工质循环泵组成，工质循环泵设置在工质液相管道上，油液下行管道、注油管道、工质气相管道上设置有控制阀门。然而，该烟气余热回收发电装置仅利用导热油锅炉的高温烟气将冷水加热成高温水后就直接将高温烟气排入大气，导热油锅炉的烟气余热并未得到充分回收利用，其发电系统还需要额外的余热锅炉将温水加热成水蒸汽以供汽轮机发电。

又如中国专利201020637079.6号公开的一种利用煅烧车间导热油炉余热的汽轮发电机组回热系统，包括汽轮发电机组，所述汽轮发电机组与凝汽器相连，凝汽器与凝水泵相连，凝水泵通过管网与烟气换热器相连，烟气换热器与除氧器相连，除氧器经给水泵与余热锅炉相连，余热锅炉与汽轮发电机组相连；同时烟气换热器还与导热油炉烟气系统相连。然而，该汽轮发电机组回热系统中的导热油锅炉的高温烟气是直接排入大气并未进行任何回收利用，其发电系统是利用导热油锅炉中的高温导热油将工质加热成蒸汽以供汽轮机发电。

因此，提供一种能够充分利用烟气余热、提高燃烧效率的导热油锅炉余热发电系统成为业内急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种导热油锅炉余热发电系统，其能够充分回收利用高温烟气余热发电并能够提高锅炉燃烧效率。

根据本发明的一个方面，提供一种导热油锅炉余热发电系统，其包括：炉体，炉体内设有用于加热导热油的炉膛；喷嘴，喷嘴设置在炉体的一侧端壁上，用于将燃料和助燃空气喷射到炉膛内燃烧放热；烟气管道，烟气管道连接于炉体的另一侧端壁上，用于将烟气从炉体烟气出口排出至烟囱；以及空气管路，空气管路连接于喷嘴，用于将助燃空气输送至喷嘴。其中，导热油锅炉余热发电系统进一步包括水汽循环发电回路，水汽循环发电回路包括设置在烟气管道中的蒸汽发生器以及通过管线与蒸汽发生器相连的蒸汽轮机。

优选地，水汽循环发电回路进一步包括设置在蒸汽轮机与蒸汽发生器之间的螺杆发电机，以及设置在螺杆发电机与蒸汽发生器之间的水泵。

可选择地，蒸汽发生器包括高温烟气入口、中温烟气出口、温水入口、高温水蒸汽出口，蒸汽发生器中产生的高温水蒸汽(300～400摄氏度，比如大约350摄氏度)从高温水蒸汽出口经由管线进入蒸汽轮机发电做功后变成低温水蒸汽(100～150摄氏度，比如大约120摄氏度)，低温水蒸汽经由管线进入螺杆发电机二次发电做功后变成温水(50～80摄氏度，比如大约60摄氏度)，温水经由管线从温水入口进入蒸汽发生器内与高温烟气换热变成高温水蒸汽。

可选择地，蒸汽发生器包括换热室、形成于换热室一侧的高温烟气室、形成于换热室另一侧的中温烟气室，蒸汽发生器的高温烟气入口形成于高温烟气室的端壁上，蒸汽发生器的中温烟气出口形成于中温烟气室的端壁上，蒸汽发生器的温水入口形成于换热室靠近中温烟气室一端的侧壁上，蒸汽发生器的高温水蒸汽出口形成于换热室靠近高温烟气室一端的侧壁上。

优选地，换热室包括若干个(比如3个或5个)平行布置的波纹管，烟气从高温烟气室分经波纹管流入低温烟气室，温水在波纹管的外部与流经波纹管的烟气换热。

更优选地，换热室还包括至少二个(比如3个)用于改变水汽流动方向以延长换热时间的挡板，挡板从换热室的一侧壁向另一侧壁延伸，并且与另一侧壁之间的距离大于等于波纹管的2～3倍管径。

可选择地，空气管路包括设置在烟气管道中的空气预热器，冷空气(室温空气，比如大约20摄氏度)从冷空气入口进入空气预热器内与中温烟气换热后变成预热空气(120～180摄氏度，比如大约150摄氏度)，预热空气经由空气管路输送至喷嘴用于助燃。

可选择地，空气预热器包括中温烟气入口、低温烟气出口、冷空气入口、预热空气出口。来自炉体烟气出口的高温烟气(350～450摄氏度，比如大约400摄氏度)经烟气管道从高温烟气入口进入蒸汽发生器内与温水换热后变成中温烟气(150～250摄氏度，比如大约200摄氏度)，中温烟气经烟气管道从中温烟气入口进入空气预热器内与冷空气换热后变成低温烟气(60～90摄氏度，比如大约80摄氏度)，排出至烟囱。

可选择地，空气预热器包括换热室和设置于换热室中的换热盘管，冷空气入口设置于换热盘管的一个端口，预热空气出口设置于换热盘管的另一个端口，中温烟气入口形成于换热室靠近预热空气出口一端的侧壁上，低温烟气出口形成于换热室靠近冷空气入口一端的侧壁上。

可选择地，空气管路沿着切向方向连接于喷嘴的侧壁，以使助燃空气与燃料旋转喷射至炉膛内，从而提高燃烧效率。

可选择地，蒸汽发生器可以设置成烟气在波纹管外部与流经波纹管的温水换热，即烟气与水的流路对调。

可选择地，空气预热器可以采用与蒸汽发生器相同的构造。

可选择地，该余热发电系统可以应用于其它锅炉的烟气余热发电，比如陶瓷窑炉。

本发明的有益效果是：(1)、采用空气预热器对空气预热，充分提高了导热油锅炉的燃料燃烧效率；(2)、采用蒸汽发生器、空气预热器进行二级烟气换热，充分提高了导热油锅炉的烟气余热回收率；(3)、采用蒸汽轮机、螺杆发电机进行二级发电，进一步提高了余热回收利用率。

附图说明

图1示出了本发明导热油锅炉余热发电系统的构造示意图。

具体实施方式

请参照图1，根据本发明的一种实施方式，导热油锅炉余热发电系统包括：炉体100、喷嘴120、烟气管道300、烟囱320、空气管路400、空气预热器420、水汽循环发电回路600、蒸汽发生器620、蒸汽轮机630、螺杆发电机650以及水泵660。

炉体100内设有用于加热导热油的炉膛(图未示)。喷嘴120设置在炉体100的一侧端壁上，用于将燃料和助燃空气喷射到炉膛内燃烧放热。

烟气管道300连接于炉体100的另一侧端壁上，用于将烟气从炉体烟气出口150排出至烟囱320。

空气管路400连接于喷嘴120，用于将助燃空气输送至喷嘴120与燃料一起喷射至炉膛内燃烧放热。在该非限制性实施方式中，空气管路400沿着切向方向连接于喷嘴120的侧壁，以使助燃空气与燃料旋转喷射至炉膛内，从而提高燃烧效率。

水汽循环发电回路600包括设置在烟气管道300中的蒸汽发生器620、通过管线与蒸汽发生器620相连的蒸汽轮机630、设置在蒸汽轮机630与蒸汽发生器620之间的螺杆发电机650、以及设置在螺杆发电机650与蒸汽发生器620之间的水泵660。

蒸汽发生器620包括高温烟气入口621、中温烟气出口622、温水入口625、高温水蒸汽出口626。蒸汽发生器620中产生的大约350摄氏度高温水蒸汽从高温水蒸汽出口626经由管线进入蒸汽轮机630发电做功后变成大约120摄氏度低温水蒸汽。低温水蒸汽经由管线进入螺杆发电机650二次发电做功后变成大约60摄氏度温水。温水在水泵660的作用下经由管线从温水入口625进入蒸汽发生器620内与高温烟气换热变成高温水蒸汽，开始下一循环。

在该非限制性实施方式中，蒸汽发生器620包括换热室(图未示)、形成于换热室一侧的高温烟气室(图未示)、形成于换热室另一侧的中温烟气室(图未示)，蒸汽发生器的高温烟气入口621形成于高温烟气室的端壁上，蒸汽发生器的中温烟气出口622形成于中温烟气室的端壁上，蒸汽发生器的温水入口625形成于换热室靠近中温烟气室一端的侧壁上，蒸汽发生器的高温水蒸汽出口626形成于换热室靠近高温烟气室一端的侧壁上。

具体地，换热室包括三个平行布置的波纹管，烟气从高温烟气室分经波纹管流入低温烟气室，温水在波纹管的外部与流经波纹管的烟气换热。换热室还包括二个用于改变水汽流动方向以延长换热时间的挡板，挡板从换热室的一侧壁向另一侧壁延伸，并且与另一侧壁之间的距离大于等于波纹管的2倍管径。

空气管路400包括设置在烟气管道300中的空气预热器420。空气预热器420包括中温烟气入口421、低温烟气出口422、冷空气入口425、预热空气出口426。大约20摄氏度冷空气从冷空气入口425进入空气预热器内与中温烟气换热后变成大约150摄氏度预热空气。预热空气经由空气管路输送至喷嘴120用于助燃。

在该非限制性实施方式中，空气预热器420包括换热室(图未示)和设置于换热室中的换热盘管(图未示)，冷空气入口425设置于换热盘管的一个端口，预热空气出口426设置于换热盘管的另一个端口，中温烟气入口421形成于换热室靠近预热空气出口426一端的侧壁上，低温烟气出口422形成于换热室靠近冷空气入口425一端的侧壁上。

工作时，来自炉体烟气出口150的大约400摄氏度高温烟气经烟气管道300从高温烟气入口621进入蒸汽发生器620内与温水换热后变成大约200摄氏度中温烟气，同时温水被加热成高温水蒸汽用于发电。来自中温烟气出口622的中温烟气经烟气管道从中温烟气入口421进入空气预热器420内与冷空气换热后变成大约80摄氏度低温烟气排出至烟囱320，同时冷空气被预热后用于助燃。

尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式，但要理解的是本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体结构，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。例如，蒸汽发生器可以设置成烟气在波纹管外部与流经波纹管的温水换热，即烟气与水的流路对调。此外，系统各处的温度或压力等参数可以根据具体使用条件在本发明所公开的范围内适当选取。

Claims (2)

1.一种导热油锅炉余热发电系统，包括：

炉体，所述炉体内设有用于加热导热油的炉膛；

喷嘴，所述喷嘴设置在所述炉体的一侧端壁上，用于将燃料和助燃空气喷射到所述炉膛内燃烧放热；

烟气管道，所述烟气管道连接于所述炉体的另一侧端壁上，用于将烟气从炉体烟气出口排出至烟囱；以及

空气管路，所述空气管路连接于所述喷嘴，用于将助燃空气输送至所述喷嘴；

其特征在于：

所述导热油锅炉余热发电系统进一步包括水汽循环发电回路，所述水汽循环发电回路包括设置在所述烟气管道中的蒸汽发生器、通过管线与所述蒸汽发生器相连的蒸汽轮机、以及设置在所述蒸汽轮机与所述蒸汽发生器之间的螺杆发电机；

所述蒸汽发生器包括高温烟气入口、中温烟气出口、温水入口、高温水蒸汽出口，所述蒸汽发生器中产生的高温水蒸汽从所述高温水蒸汽出口经由管线进入蒸汽轮机发电做功后变成低温水蒸汽，低温水蒸汽经由管线进入螺杆发电机二次发电做功后变成温水，温水经由管线从所述温水入口进入所述蒸汽发生器内与高温烟气换热变成高温水蒸汽；所述蒸汽发生器包括换热室、形成于所述换热室一侧的高温烟气室、形成于所述换热室另一侧的中温烟气室，所述蒸汽发生器的高温烟气入口形成于所述高温烟气室的端壁上，所述蒸汽发生器的中温烟气出口形成于所述中温烟气室的端壁上，所述蒸汽发生器的温水入口形成于所述换热室靠近所述中温烟气室一端的侧壁上，所述蒸汽发生器的高温水蒸汽出口形成于所述换热室靠近所述高温烟气室一端的侧壁上；

所述换热室包括若干个平行布置的波纹管，烟气从所述高温烟气室分经所述波纹管流入所述低温烟气室，温水在所述波纹管的外部与流经所述波纹管的烟气换热；所述换热室还包括至少二个用于改变水汽流动方向以延长换热时间的挡板，所述挡板从所述换热室的一侧壁向另一侧壁延伸，并且与另一侧壁之间的距离大于等于所述波纹管的2～3倍管径；

所述空气管路包括设置在所述烟气管道中的空气预热器，所述空气预热器包括中温烟气入口、低温烟气出口、冷空气入口、预热空气出口，冷空气从所述冷空气入口进入所述空气预热器内与中温烟气换热后变成预热空气，预热空气经由空气管路输送至所述喷嘴用于助燃；

来自所述炉体烟气出口的高温烟气经烟气管道从所述高温烟气入口进入所述蒸汽发生器内与温水换热后变成中温烟气，中温烟气经烟气管道从所述中温烟气入口进入所述空气预热器内与冷空气换热后变成低温烟气排出至烟囱；

所述空气预热器包括换热室和设置于所述换热室中的换热盘管，所述冷空气入口设置于所述换热盘管的一个端口，所述预热空气出口设置于所述换热盘管的另一个端口，所述中温烟气入口形成于所述换热室靠近所述预热空气出口一端的侧壁上，所述低温烟气出口形成于所述换热室靠近所述冷空气入口一端的侧壁上；

所述空气管路沿着切向方向连接于所述喷嘴的侧壁，以使助燃空气与燃料旋转喷射至所述炉膛内。

2.如权利要求1所述的导热油锅炉余热发电系统，其特征在于，所述水汽循环发电回路进一步包括设置在所述螺杆发电机与所述蒸汽发生器之间的水泵。