CN105570956A - 一种锅炉烟气余热循环供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锅炉烟气余热循环供热系统，其特征在于该供热系统包括进气管道、鼓风机、除尘装置、锅炉烟气余热加热箱、出气管道、冷水管道、烟囱、干燥装置、热水循环加热管道、热水箱、热水管道、催化加热装置和出水管道；所述鼓风机内设有催化剂，鼓风机的进气端连接进气管道，出气端与除尘装置的一端连接，所述锅炉烟气余热加热箱内设有曲形烟气加热管道，曲形烟气加热管道的一端与除尘装置的另一端连接，曲形烟气加热管道的另一端与出气管道的一端连接；锅炉烟气余热加热箱的进水口与冷水管道的一端连接，出水口与出水管道的一端连接；所述催化加热装置内设有催化箱，且在催化加热装置内，催化箱的外表面上环绕有热水循环加热管道。

Description

一种锅炉烟气余热循环供热系统

技术领域

本发明属于供热系统技术领域，尤其涉及一种锅炉烟气余热循环供热系统。

背景技术

火力发电厂的两大主要损失分别是冷源损失和排烟热损失。冷源损失直接影响到循环热效率的高低，对于普通发电机组而言，冷源损失决定于机组的设计参数。排烟热损失是电站锅炉各项热损失中最大的一项，现代电站锅炉的排烟热损失一般约为4％～8％。影响排烟热损失的一个重要因素是排烟温度。据统计，在火力发电厂中，锅炉的排烟热损失占锅炉总热损失的60％～70％。排烟温度每上升10℃，锅炉效率就下降0.6～1.0％，标准煤耗上升1.2～2.4g/(kW·h)，从而造成了电力用煤的巨大浪费。目前，排烟温度过高已成为影响锅炉效率的主要原因之一。为减轻低温腐蚀，锅炉的排烟温度一般设计在130～l50℃，但常常由于尾部受热面积灰、腐蚀、漏风和燃烧工况的影响，实际运行排烟温度高于设计值20℃以上。因此，降低排烟温度对于节约燃料、提高机组效率、降低污染具有重要的实际意义。

然而现有的回收装置会导致余热存在，且回收不全面、余热回收时存在大量的浪费现象，如ZSHH-A型热管余热回收器(气-水)，其下部是烟道，上部为水箱，中间有隔板，顶部有安全阀、压力表、温度表接口，水箱有进出水和排污口，其不足之处在于回收过程中只有水热的交换，对于烟气的中含有的部分未完全释放的热能没能够进行利用，从而导致热能的浪费，同时这个过程不能够实现二次回收，同时缺少对尾气的处理；RFHH-B型热管余热回收器(水-气)，其四周管箱、中间隔板将两侧通道隔开，热管为全翅片管，单根热管可更换，其不足之处在于单管不能够控制冷水的流速，而且水气交换过程中存在换热不充分，从而导致排出去的烟气中含有一部分热量，另外该余热回收的温度不能够随时随地的监控，只能够通过调节烟气的进出量来控制水温；南京宜热纵联科技有限公司的尾气回收系统的焚烧炉为缩放管式独特结构，火焰分布均匀，气流扰动剧烈，物料燃烧彻底，其不足之处在于该系统加热管道采用普通的单程曲线管道，烟气管道的进气温度较低，其燃料用量及回收蒸汽量较低，不能满足生产需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种锅炉烟气余热循环供热系统。该系统对现有设备进行改进，对烟气进行催化燃烧处理，对曲线管道转弯采用变截面设计，显著延长了换热时间，使热气与冷水能够充分进行热量交换，能源利用率高，换热温差高，显著提高了供热效果，避免了能源浪费，节约了成本，更加节能环保。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种锅炉烟气余热循环供热系统，其特征在于该供热系统包括进气管道、鼓风机、除尘装置、锅炉烟气余热加热箱、出气管道、冷水管道、烟囱、干燥装置、热水循环加热管道、热水箱、热水管道、催化加热装置和出水管道；所述鼓风机内设有催化剂，鼓风机的进气端连接进气管道，出气端与除尘装置的一端连接，所述锅炉烟气余热加热箱内设有曲形烟气加热管道，曲形烟气加热管道的一端与除尘装置的另一端连接，曲形烟气加热管道的另一端与出气管道的一端连接；锅炉烟气余热加热箱的进水口与冷水管道的一端连接，出水口与出水管道的一端连接；所述催化加热装置内设有催化箱，且在催化加热装置内，催化箱的外表面上环绕有热水循环加热管道；所述催化箱的底部与出气管道的另一端连接，催化箱的上部设有催化剂添加单元；所述热水循环加热管道为单程曲线管，在热水循环加热管道外侧设有翅片，热水循环加热管道内部采用丝网复合管芯，在热水循环加热管道的转弯处设置变截面管，热水循环加热管道的一端与出水管道的另一端连接，热水循环加热管道的另一端通过热水管道与设置在室内的热水箱的热水进入口连接，热水箱的冷水出口与冷水管道的另一端连接，在热水箱内部设有温度检测显示单元；所述干燥装置设置在催化加热装置的上方，干燥装置的下部通过排气管与催化加热装置的催化剂添加单元连接，干燥装置的上部与烟囱连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明利用鼓风机将火力发电厂内产生的烟气引入到除尘装置内进行除尘，除尘后的烟气在进入到锅炉烟气余热加热箱内将箱内的冷水进行加热，之后烟气进入到催化加热装置内的催化箱，与催化剂进行反应，去除烟气内的二氧化硫、一氧化氮等有害气体，然后由干燥装置对反应后的烟气进行干燥，最后由烟囱进行排放，整个过程采用锅炉烟气的余热和利用对烟气进行催化反应产生的热量两种方式对冷水进行加热，大大节约能源，换热温差高、供热效果好，还可以有效的去除烟气中的有害物质，净化烟气，保护环境。

2、本发明由冷水管道将热水箱引入到锅炉烟气余热加热箱内进行加热，加热后的水经出水管道进入到催化加热装置内热水循环加热管道，利用催化箱内催化反应产生的热量进行再次加热，最后由热水管道回到热水箱内供应热水，能够实现水循环加热，且热水箱中的热水可供生活热水使用，进一步节约能源。

3、本发明在锅炉烟气余热加热箱之前设有除尘装置，可将烟气中的灰尘杂质去除，避免灰尘杂质进入到曲形烟气加热管道内堵塞管道，进而提高曲形烟气加热管道的使用寿命，减少维修量，降低维修成本。

4、本发明采用曲形烟气加热管道采用曲形设计，加大烟气的加热面积，进而提高烟气余热的加热效率，避免能源的浪费。

5、本发明采用热水循环加热管道，加大水的面积，进一步提高催化反应产生热量的加热效果，进一步避免热量的丢失以及能源的浪费。

6、本发明的结构简单，各部件比较便宜，制造成本低，可以大规模广泛使用。

本发明直接利用现有的设备，并对现有设备进行改进，在鼓风机中设置催化剂，使烟气在鼓风机中再次催化燃烧，能够更充分的利用能量，提高能量利用率。其次，热水循环加热管道在管道转弯处采用变截面设计，增大了换热系数，能够在单位面积内增大换热量，同时曲线管道能够最大程度进行换热，显著延长换热时间，从而使得热气能够与冷水充分进行热量交换。本发明中热水循环加热管道及曲形烟气加热管道均采用镍基合金制成，如Ni(约70％)-Cu(约30％)合金，该合金在浓度80％以下、温度不高于50℃～100℃非充气的硫酸，浓度50％以下、温度100℃以下的HF酸，醋酸和苛性碱等介质中，耐蚀性好，能在酸性等恶劣条件下使用，具有较强的换热能力。另外，本发明的供热系统能够对回收的烟气进行再回收利用，使得废气达到排放的标准。

附图说明

图1是本发明锅炉烟气余热循环供热系统一种实施例的整体结构示意图。

图中：1-进气管道，2-鼓风机，3-除尘装置，4-曲形烟气加热管道，5-锅炉烟气余热加热箱，6-出气管道，7-冷水管道，8-催化剂添加单元，9-烟囱，10-干燥装置，11-催化箱，12-热水循环加热管道，13-热水箱，14-室内，15-温度检测显示单元，16-热水管道，17-催化加热装置，18-出水管道。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明做进一步详细描述，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。

本发明锅炉烟气余热循环供热系统(简称供热系统，参见图1)包括进气管道1、鼓风机2、除尘装置3、锅炉烟气余热加热箱5、出气管道6、冷水管道7、烟囱9、干燥装置10、热水循环加热管道12、热水箱13、热水管道16、催化加热装置17和出水管道18；所述鼓风机2内设有催化剂，鼓风机2的进气端连接进气管道1，出气端与除尘装置3的一端连接，所述锅炉烟气余热加热箱5内设有曲形烟气加热管道4，曲形烟气加热管道4的一端与除尘装置3的另一端连接，曲形烟气加热管道4的另一端与出气管道6的一端连接；锅炉烟气余热加热箱5的进水口与冷水管道7的一端连接，出水口与出水管道18的一端连接；所述催化加热装置17内设有催化箱11，且在催化加热装置17内，催化箱11的外表面上环绕有热水循环加热管道12；所述催化箱11的底部与出气管道6的另一端连接，催化箱11的上部设有催化剂添加单元8；所述热水循环加热管道12为单程曲线管，在热水循环加热管道12外侧设有翅片，热水循环加热管道12内部采用丝网复合管芯，在热水循环加热管道12的转弯处设置变截面管，热水循环加热管道12的一端与出水管道18的另一端连接，热水循环加热管道12的另一端通过热水管道16与设置在室内14的热水箱13的热水进入口连接，热水箱13的冷水出口与冷水管道7的另一端连接，在热水箱13内部设有温度检测显示单元15；所述干燥装置10设置在催化加热装置17的上方，干燥装置10的下部通过排气管与催化加热装置17的催化剂添加单元8连接，干燥装置的上部与烟囱9连接。

本发明的进一步特征在于所述变截面管的内部与转弯处连接的管道的相交面为65～75°的斜截面，能最大程度进行限流，还能够有效防止由于压强的增大导致变截面处出现局部膨胀的现象，通过改变传热面的形状，使流体的流动变得更加紊乱，破坏其边界流层，使得传热增强。热水循环加热管道12的内部采用丝网复合管芯，该丝网复合管芯内部均匀分布有开槽，能够更好地控制水的流速，从而增大了水与烟气的热交换速率，能够使曲形烟气加热管道4与热水循环加热管道12的换热温差控制在10℃左右，且不受季节的影响。

本发明的进一步特征在于所述鼓风机2内的催化剂为五氧化二钒、铂铑合金、铂钯合金或以铁为主的金属。催化箱11内的催化剂与鼓风机2内的催化剂相同。

本发明的进一步特征在于所述温度检测显示单元15采用红外热式传感器，该传感器有利于提高测温的灵敏度。

本发明的进一步特征在于所述除尘装置3采用双碱法脱硫技术的DTTW-2型的烟气除尘装置，除尘装置3内部设有过滤筛和干燥层，能够高效提高烟尘洗涤效率；干燥装置10内部从上至下依次设有石墨干燥层、精细过滤网和初步过滤网，石墨干燥层采用的是多孔疏密的石墨，精细过滤网采用的是双层金属网，初步过滤网采用的是活性炭过滤网，利用压缩机制冷的原理，将高温湿热的样品气体在热交换器内充分制冷，使其中湿热气体冷凝成液态，同时由蠕动泵(或其他方式)将冷凝液体排出，达到气液分离，极大地降低了被测样品气体中的含水量，保证相关设备的正常工作。

本发明的进一步特征在于所述烟囱9内设有多层金属网的固体颗粒吸收装置，所述金属网可以为铝箔网、不锈钢网或冲孔板复合网，金属网为波浪形，多层金属网在烟囱内从上至下按照孔径由粗到细依次排列，使废弃通过时多次改变流动方向，增大其效率。

本发明锅炉烟气余热循环供热系统的工作原理及使用方法是：热电厂或钢铁厂产生的废气，经过进气管道1进入，在鼓风机2处进行加热，鼓风机2内设有催化剂，能够加快催化反应，使废气中含有的固体含碳颗粒进行充分燃烧，充分燃烧后的废气(这里是炼铁或者是烧煤产生的废气)经过除尘装置3(采用双碱法脱硫技术的DTTW-2型的烟气除尘装置)进入锅炉烟气余热加热箱5中，并与冷水管道7中的冷水进行热量交换，此时，热水箱13内的温度检测显示单元15实时检测温度，当热水箱内的水温升高后为室内供暖；同时充分燃烧后的废气在锅炉烟气余热加热箱5内的曲形烟气加热管道4的另一端经过出气管道6进入催化箱11中，再次与热水循环加热管道12里的冷水进行热量交换，再次循环利用的废气通过排气管排入到干燥装置10中，进行废气除杂处理，然后通过烟囱9排入到空气中。

本发明利用鼓风机2将火力发电厂内产生的烟气引入到除尘装置3内进行除尘，除尘后的烟气在进入到锅炉烟气余热加热箱5内将锅炉烟气余热加热箱内的冷水进行加热，之后烟气进入到催化箱11中，通过催化剂添加单元8向催化箱11中添加催化剂，烟气与催化箱内的催化剂进行反应，去除烟气内的二氧化硫、一氧化氮等有害气体，然后由干燥装置10对反应后的烟气进行干燥，最后由烟囱9进行排放，整个过程采用锅炉烟气的余热和利用对烟气进行催化反应产生的热量两种方式对冷水进行加热，大大节约能源，换热温差高、供热效果好，还可以有效的去除烟气中的有害物质，净化烟气，保护环境；由冷水管道7将烟气引入到锅炉烟气余热加热箱5内进行加热，加热后的水经出水管道18进入到催化加热装置内的热水循环加热管道12，利用催化箱11内催化反应产生的热量进行再次加热，最后由热水管道16回到热水箱内供应热水，能够实现水循环加热，进一步节约能源；在锅炉烟气余热加热箱5之前设有除尘装置3，可将烟气中的灰尘杂质去除，避免灰尘杂质进入到曲形烟气加热管道内堵塞管道，进而提高曲形烟气加热管道的使用寿命，减少维修量，降低维修成本；烟气加热管道12采用曲形设计的单程曲线管，依据不同截面处热量的大小及流体压力的大小不同，使得管道内水的流速发生改变，显著提高管道的换热能力，转弯处变截面管的设置可以有效预防由于转弯处造成压力不均引起的换热问题，在保证换热效率的前提下，能够显著降低成本，且加大了烟气的加热面积，进而提高烟气余热的加热效率，有效避免了能源的浪费。

实施例1

本实施例锅炉烟气余热循环供热系统包括进气管道1、鼓风机2、除尘装置3、锅炉烟气余热加热箱5、出气管道6、冷水管道7、烟囱9、干燥装置10、热水循环加热管道12、热水箱13、热水管道16、催化加热装置17和出水管道18；所述鼓风机2内设有催化剂，鼓风机2的进气端连接进气管道1，出气端与除尘装置3的一端连接，所述锅炉烟气余热加热箱5内设有曲形烟气加热管道4，曲形烟气加热管道4的一端与除尘装置3的另一端连接，曲形烟气加热管道4的另一端与出气管道6的一端连接；锅炉烟气余热加热箱5的进水口与冷水管道7的一端连接，出水口与出水管道18的一端连接；所述催化加热装置17内设有催化箱11，且在催化加热装置17内，催化箱11的外表面上环绕有热水循环加热管道12；所述催化箱11的底部与出气管道6的另一端连接，催化箱11的上部设有催化剂添加单元8；所述热水循环加热管道12为单程曲线管，在热水循环加热管道12外侧设有翅片，热水循环加热管道12内部采用丝网复合管芯，在热水循环加热管道12的转弯处设置变截面管，热水循环加热管道12的一端与出水管道18的另一端连接，热水循环加热管道12的另一端通过热水管道16与设置在室内14的热水箱13的热水进入口连接，热水箱13的冷水出口与冷水管道7的另一端连接，在热水箱13内部设有温度检测显示单元15；所述干燥装置10设置在催化加热装置17的上方，干燥装置10的下部通过排气管与催化加热装置17的催化剂添加单元8连接，干燥装置的上部与烟囱9连接。

本实施例中鼓风机2内的催化剂为铂钯合金催化剂，除尘装置3采用双碱法脱硫技术的DTTW-2型的烟气除尘装置，除尘装置3内部设有过滤筛和干燥层，能够高效提高烟尘洗涤效率；干燥装置10内部从上至下依次设有石墨干燥层、精细过滤网和初步过滤网，石墨干燥层采用的是多孔疏密的石墨，精细过滤网采用的是双层金属网，初步过滤网采用的是活性炭过滤网。所述烟囱9内设有多层冲孔板复合网。

南京宜热纵联科技有限公司的尾气回收系统可节约燃料用量30％，回收蒸汽量比ZSHH-A型热管余热回收器(气-水)和RFHH-B型热管余热回收器(水-气)均高20％左右，而本实施例供热系统的换热效率为85％到90％之间，且能够节约能源50％以上，并且能够三次进行烟气余热再回收，使得在整个过程中，余热回收率达到60％左右，说明本实施例供热系统余热回收全面，且回收时能源利用率高，避免了余热的大量浪费问题，能够很好地满足工业生产需求，且成本较低，为企业带来更大的经济效益。

本发明涉及的干燥装置、除尘装置、吸收装置等均可通过商购获得。

本发明未述及之处均适用于现有技术。

利用本发明的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种锅炉烟气余热循环供热系统，其特征在于该供热系统包括进气管道、鼓风机、除尘装置、锅炉烟气余热加热箱、出气管道、冷水管道、烟囱、干燥装置、热水循环加热管道、热水箱、热水管道、催化加热装置和出水管道；所述鼓风机内设有催化剂，鼓风机的进气端连接进气管道，出气端与除尘装置的一端连接，所述锅炉烟气余热加热箱内设有曲形烟气加热管道，曲形烟气加热管道的一端与除尘装置的另一端连接，曲形烟气加热管道的另一端与出气管道的一端连接；锅炉烟气余热加热箱的进水口与冷水管道的一端连接，出水口与出水管道的一端连接；所述催化加热装置内设有催化箱，且在催化加热装置内，催化箱的外表面上环绕有热水循环加热管道；所述催化箱的底部与出气管道的另一端连接，催化箱的上部设有催化剂添加单元；所述热水循环加热管道为单程曲线管，在热水循环加热管道外侧设有翅片，热水循环加热管道内部采用丝网复合管芯，在热水循环加热管道的转弯处设置变截面管，热水循环加热管道的一端与出水管道的另一端连接，热水循环加热管道的另一端通过热水管道与设置在室内的热水箱的热水进入口连接，热水箱的冷水出口与冷水管道的另一端连接，在热水箱内部设有温度检测显示单元；所述干燥装置设置在催化加热装置的上方，干燥装置的下部通过排气管与催化加热装置的催化剂添加单元连接，干燥装置的上部与烟囱连接。

2.根据权利要求1所述的锅炉烟气余热循环供热系统，其特征在于所述变截面管的内部与转弯处连接的管道的相交面为65~75°的斜截面，所述丝网复合管芯内部均匀分布有开槽。

3.根据权利要求1所述的锅炉烟气余热循环供热系统，其特征在于所述鼓风机内的催化剂为五氧化二钒、铂铑合金或铂钯合金催化剂。

4.根据权利要求1所述的锅炉烟气余热循环供热系统，其特征在于所述温度检测显示单元采用红外热式传感器。

5.根据权利要求1所述的锅炉烟气余热循环供热系统，其特征在于所述除尘装置采用双碱法脱硫技术的DTTW-2型的烟气除尘装置，所述干燥装置内部从上至下依次设有石墨干燥层、精细过滤网和初步过滤网。

6.根据权利要求1所述的锅炉烟气余热循环供热系统，其特征在于所述烟囱内设有多层金属网的固体颗粒吸收装置。

7.根据权利要求6所述的锅炉烟气余热循环供热系统，其特征在于所述金属网为铝箔网、不锈钢网或冲孔板复合网。