CN106439860A - 一种酒精脱水蒸汽加热系统 - Google Patents

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Abstract

一种酒精脱水蒸汽加热系统，包括环氧乙烷加热炉、废乙醇罐、废蒸汽缓冲罐、工艺水加热器、排烟风机、空气预热器以及烟囱，工艺蒸汽管道连接烟道最顶端的换热器，辐射加热器连接工艺蒸汽输出管道，废乙醇通过废乙醇输送管道连接废乙醇罐，废乙醇罐通过废乙醇输送管道连接废液枪，废液枪设置于废液枪进口内，天燃气通过天然气管道连接燃烧机，燃机机设置于燃烧机进口内，烟道最顶端设置排烟风机，排烟风机通过排烟管道连接空气预热器，空气预热器通过排烟管道连接烟囱，排烟风机与空气预热器之间的排烟管道上另设一循环补风管道连接循环补风装置，空心预热器另设有一回用管道连接废汽混合分布器。

Description

一种酒精脱水蒸汽加热系统
技术领域
本发明涉及环氧乙烷项目中乙醇脱水反应器提供热源的加热系统。
背景技术
加热系统要保证提供的热量能满足装置生产的要求，同时废气、废液经过焚烧处理后要将其变为无害的物质，直接排入大气；系统设计和制造原则应符合以下的要求：
（1）认真贯彻有关政府的法令，严格执行国家有关环保、安全生产及工业卫生的各项法令法规，废弃物处理后必须达到国家相应地排放标准。
（2）技术和设备上要求先进可靠、经济合理；降低运行成本，注重物料循环利用和能量的回收，注重建设项目的循环经济和节能减排及与社会效益的有机均衡。
（3）充分利用工厂和公用工程设施，以节约投资，加快建设进度。
加热系统的技术难点：
（1）蒸汽加热器的出口温度要达到625℃，管内流体是气体，会造成换热管的壁温过高，降低设备的使用寿命；
（2）蒸汽进气温度为300℃，使排烟温度过高，降低了传热效率，如何降低排烟温度，减少运行成本。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种热传递效率高，使用寿命长，有效降低排烟温度，减少运行成本的环氧乙烷加热系统。
为实现本发明目的，提供了以下技术方案：一种酒精脱水蒸汽加热系统，其特征在于包括环氧乙烷加热炉、废乙醇罐、废蒸汽缓冲罐、工艺水加热器、排烟风机、空气预热器以及烟囱，环氧乙烷加热炉包括卧式炉体，炉体依次分为前段的燃烧室、中段的辐射加热室以及后段的对流加热室，燃烧室与辐射加热室以多孔蓄热墙分隔，辐射加热室内设置有辐射加热器，辐射加热器上置有蒸汽进、出口，对流加热室顶端设置有竖直向上的烟道，烟道上下间隔设置有若干个换热器，若干个换热器通过蒸汽管道顺次串接，最底端的换热器通过蒸汽管道连接辐射加热器，燃烧室前端设置有燃烧机进口，燃烧室侧壁近前端设置有废液枪进口、废蒸汽进口以及循环补风装置，废蒸汽进口设置有废蒸汽混合分布器，废蒸汽通过废蒸汽管道连接废蒸汽缓冲罐，废蒸汽缓冲罐通过废蒸汽管道连接废汽混合分布器，工艺蒸汽管道连接烟道最顶端的换热器，辐射加热器连接工艺蒸汽输出管道，废乙醇通过废乙醇输送管道连接废乙醇罐，废乙醇罐通过废乙醇输送管道连接废液枪，废液枪设置于废液枪进口内，天燃气通过天然气管道连接燃烧机，燃机机设置于燃烧机进口内，烟道最顶端设置排烟风机，排烟风机通过排烟管道连接空气预热器，空气预热器通过排烟管道连接烟囱，排烟风机与空气预热器之间的排烟管道上另设一循环补风管道连接循环补风装置，空心预热器另设有第一回用管道连接废汽混合分布器，第二回用管道连接燃烧机。
作为优选，空气预热器连接有助燃风机、补氧风机。
作为优选，循环补风装置包括围绕燃烧室侧壁并与之密封连接的热风循环管道、与热风循环管道切向设置的热风进气管，位于热风循环管道内的燃烧室侧壁上围绕圆心开设有补气孔，补气孔与燃烧室连通。
作为优选，废蒸汽混合分布器包括竖直筒体、与竖直筒体切向连接的热风进口、设置于竖直筒体中心的废蒸汽进管，废蒸汽进管伸入竖直筒体近底端，废蒸汽进管末端围绕圆心均匀布设有若干块扇形导向片。
作为优选，补气孔倾斜开设，与竖直方向倾斜角度为15度并沿燃烧室圆心旋转62.5度。
作为优选，扇形导向片的展开角度为60度，每块扇形导向片均顺时针旋转26度安装。
作为优选，辐射加热器采用U型管换热器，U型管换热器包括辐射加热室内的U型管束以及与U型管束连通的顶端管箱，管箱上开设有蒸汽进口和蒸汽出口，蒸汽进口与最底端的换热器连接，蒸汽出口连接工艺蒸汽输出管道。
作为优选，U型管束下方设置有使烟气从U型管束间穿过的导流档板。
作为优选，燃烧机前的天然气管道上设置有控制阀组，控制阀组包括调节阀、紧急切断阀、阻火器。
作为优选，废蒸汽混合分布器前的废蒸汽管道上设置有控制阀组，控制阀组包括调节阀、紧急切断阀、阻火器。
本发明有益效果：（1）根据热量衡算，加热蒸汽需要的热量，为了达到加热目的，设计采取强化对流传热的方法来保证总的传热效率，降低排出对流段的烟气温度，在采用新型的对流设备后可以将排烟温度从400℃降低到260℃，减少燃料量5%；
（2）为了有效的控制燃烧温度，在系统中采用调节补氧空气进行调节炉温，可以在不减少燃烧料的情况下，通过调节补氧空气量达到控制燃烧温度的目的，在不降低总传热效率的情况下，可以有效地控制燃烧温度；
（3）在低温条件会影响燃烧机的工作及燃烧效率，所以设计了利用烟道气加热助燃空气的方案，其一可以保证燃烧机在冬天正常运行，其二也可以节省燃料的消耗；采用热空气助燃和采用提供补氧空气的温度可以节省10%以上的燃料。
通过以上的措施，总的节能可以达到15~17%。
（4）废乙醇的焚烧，设计中采用双流体废液雾化器，可以有效地将废液焚烧彻底，废弃物的毁损破坏率可以达到99.99%。
附图说明
图1为本发明的系统示意图。
图2为图1中环氧乙烷加热炉的俯视图。
图3为图2的A-A剖视图。
图4为图2的B-B剖视图。
图5为图3的左视图。
图6为图2中废气混合器主视图。
图7为图6的俯视图。
图8为图6的仰视图。
图9为图6的扇形导向片示意图。
图10为图6的局部放大图。
图11为烟道连接管示意图。
图12为图3中蒸汽管道示意图。
具体实施方式
实施例1：一种酒精脱水蒸汽加热系统，包括环氧乙烷加热炉1、废乙醇罐10、废蒸汽缓冲罐11、工艺水加热器12、排烟风机13、空气预热器14以及烟囱15，环氧乙烷加热炉1依次分为前段的燃烧室1.1、中段的辐射加热室1.2以及后段的对流加热室1.3，燃烧室1.1为卧式圆形直筒，燃烧室1.1材质由外部Q235B的金属外壳以及内部钢玉料浇注而成，辐射加热室1.2以及对流加热室1.3材质由外部Q235B金属外壳以及内部陶瓷纤维棉块组合而成。燃烧室1.1近后端设置有两个凸环1.1.1，凸环1.1.1为耐火材料制成，使燃烧室1.1后端形成缩放式结构。燃烧室1.1与辐射加热室1.2以陶瓷料多孔蓄热墙1.4分隔，辐射加热室1.2内设置有辐射加热器2，辐射加热器2采用U型管换热器，U型管换热器包括辐射加热室1.2内的U型管束2.1以及与U型管束2.1连通的顶端管箱2.2，管箱2.2上开设有蒸汽进口2.2.1和蒸汽出口2.2.2，对流加热室1.3顶端设置有竖直向上的烟道3，烟道3由A、B、C、D，4层拼接而成，每层烟道3上设置有一换热器4。A层烟道3上的换热器4材质316、B层烟道3上的换热器4材质321、C层烟道3上的换热器4材质304、D层烟道3上的换热器4材质304，上下两层烟道3间设置有烟道连接管5，烟道连接管5包括筒体5.1、筒体5.1上的膨胀节5.2、膨胀节5.2内侧的衬板5.3以及陶瓷纤维内衬5.4。4个换热器4通过蒸汽管道6顺次串接，管箱2.2的蒸汽进口2.2.1与最底端的换热器4连接。燃烧室1.1前端设置有燃烧机进口1.1.2，燃烧室1.1侧壁近前端设置有废液枪进口、废蒸汽进口1.1.3、火焰观察口、仪表插入口（温度检测口、负压检测口）以及循环补风装置7，循环补风装置7分布在燃烧室1.1前端向后1500mm的位置，循环补风装置7包括围绕燃烧室1.1侧壁并与之密封连接的热风循环管道7.1、与热风循环管道7.1切向设置的热风进气管7.2，位于热风循环管道7.1内的燃烧室1.1侧壁上围绕圆心开设有补气孔7.3，补气孔7.3倾斜开设，与竖直方向倾斜角度为15度并沿燃烧室1.1圆心旋转62.5度，补气孔7.3与燃烧室1.1连通。废蒸汽进口1.1.3设置于循环补风装置7后侧并设置有废蒸汽混合分布器8，废蒸汽混合分布器8包括竖直筒体8.1、与竖直筒体8.1切向连接的热风进口8.2、设置于竖直筒体8.1中心的废蒸汽进管8.3，废蒸汽进管8.3伸入竖直筒体8.1近底端，废蒸汽进管8.3末端围绕圆心均匀布设有8块扇形导向片8.4。扇形导向片8.4的展开角度为60度，每块扇形导向片8.1均顺时针旋转26度安装。U型管束2.1下方设置有使烟气从U型管束2.1间穿过的导流档板9。对流加热室1.3末端底部设置有倾斜35°的流道挡板1.3.1。蒸汽管道6为弯管结构，管体上设置有膨胀节6.1。废蒸汽通过废蒸汽管道16连接废蒸汽缓冲罐11，废蒸汽缓冲罐11通过废蒸汽管道16连接废汽混合分布器8，工艺蒸汽管道17连接烟道3最顶端的D层烟道3上的换热器4，蒸汽出口2.2.2连接工艺蒸汽输出管道18，废乙醇通过废乙醇输送管道19连接废乙醇罐10，废乙醇罐10通过废乙醇输送管道19连接废液枪20，废液枪20设置于废液枪进口内，天燃气通过天然气管道21连接燃烧机22，燃机机22设置于燃烧机进口1.1.2内，烟道3最顶端设置排烟风机13，排烟风机13通过排烟管道23连接空气预热器14，空气预热器14通过排烟管道23连接烟囱15，排烟风机13与空气预热器14之间的排烟管道23上另设一循环补风管道24连接循环补风装置7，循环补风管道24上设置有烟气循环风机29，空心预热器14另设有第一回用管道25连接废汽混合分布器8，第二回用管道30连接燃烧机22。空气预热器14连接有助燃风机26、补氧风机27。燃烧机22前的天然气管道21上设置有控制阀组28，控制阀组28包括调节阀、紧急切断阀、阻火器。废蒸汽混合分布器8前的废蒸汽管道8.3上设置有控制阀组28，控制阀组28包括调节阀、紧急切断阀、阻火器。
天然气通过管路输送到燃烧器，点火由燃烧器自动点火系统点燃，使炉内温度缓慢升高，当控制柜上的炉温显示仪显示900℃时，常温的补氧空气由补氧风机送入环氧乙烷加热炉，来自乙醇脱水加热分离罐来的废气通过缓冲罐稳压后由管路上的调节阀、紧急切断阀、阻火器、 送入废汽混合分布器与补氧空气混合后切向直接由喷嘴引入炉体。乙醇进料汽化器来的废液进入废液罐，通过废液泵输送，在管路输送到燃烧室前须设有调节阀、紧急切断阀、阻火器、采用双流体废液雾化器喷嘴，由氮气雾化后进入燃烧炉内。废气、废液在炉内被加热到1100℃以上进行热分解，废弃物的毁损破坏率可以达到99.99%。
炉内温度通过控制循环烟气量进行调节。高温烟气首先通过辐射加热器2再经过对流加热室1.3的换热器与水蒸汽换热，温度降到400℃左右进入软水加热器，加热软水后的烟气降温260℃一部分有循环风机切入燃烧室前段，继续降温到260℃左右后进入空气换热器，换热器通过助燃风机、补氧风机空气与烟气换热，助燃热空气与补氧热空气进入燃烧器和燃烧室，空气换热器后降温到180℃左右经排烟风机加压排入大气。
工艺水蒸气经过与烟气热辐射和对流换热，加热到625℃离开加热器，供脱水反应器使用，工艺水蒸气出口温度是通过调节燃料气量进行控制。软水从165℃加热到185℃后供给用户，助燃空气加热到150℃以上供给燃烧器和直接进入加热炉作为废弃物焚烧的补充氧气使用。

Claims (10)

1.一种酒精脱水蒸汽加热系统，其特征在于包括环氧乙烷加热炉、废乙醇罐、废蒸汽缓冲罐、工艺水加热器、排烟风机、空气预热器以及烟囱，环氧乙烷加热炉包括卧式炉体，炉体依次分为前段的燃烧室、中段的辐射加热室以及后段的对流加热室，燃烧室与辐射加热室以多孔蓄热墙分隔，辐射加热室内设置有辐射加热器，辐射加热器上置有蒸汽进、出口，对流加热室顶端设置有竖直向上的烟道，烟道上下间隔设置有若干个换热器，若干个换热器通过蒸汽管道顺次串接，最底端的换热器通过蒸汽管道连接辐射加热器，燃烧室前端设置有燃烧机进口，燃烧室侧壁近前端设置有废液枪进口、废蒸汽进口以及循环补风装置，废蒸汽进口设置有废蒸汽混合分布器，废蒸汽通过废蒸汽管道连接废蒸汽缓冲罐，废蒸汽缓冲罐通过废蒸汽管道连接废汽混合分布器，工艺蒸汽管道连接烟道最顶端的换热器，辐射加热器连接工艺蒸汽输出管道，废乙醇通过废乙醇输送管道连接废乙醇罐，废乙醇罐通过废乙醇输送管道连接废液枪，废液枪设置于废液枪进口内，天燃气通过天然气管道连接燃烧机，燃机机设置于燃烧机进口内，烟道最顶端设置排烟风机，排烟风机通过排烟管道连接空气预热器，空气预热器通过排烟管道连接烟囱，排烟风机与空气预热器之间的排烟管道上另设一循环补风管道连接循环补风装置，空心预热器另设有第一回用管道连接废汽混合分布器，第二回用管道连接燃烧机。
2.根据权利要求1所述的一种酒精脱水蒸汽加热系统，其特征在于空气预热器连接有助燃风机、补氧风机。
3.根据权利要求1所述的一种酒精脱水蒸汽加热系统，其特征在于循环补风装置包括围绕燃烧室侧壁并与之密封连接的热风循环管道、与热风循环管道切向设置的热风进气管，位于热风循环管道内的燃烧室侧壁上围绕圆心开设有补气孔，补气孔与燃烧室连通。
4.根据权利要求1所述的一种酒精脱水蒸汽加热系统，其特征在于废蒸汽混合分布器包括竖直筒体、与竖直筒体切向连接的热风进口、设置于竖直筒体中心的废蒸汽进管，废蒸汽进管伸入竖直筒体近底端，废蒸汽进管末端围绕圆心均匀布设有若干块扇形导向片。
5.根据权利要求3所述的一种酒精脱水蒸汽加热系统，其特征在于补气孔倾斜开设，与竖直方向倾斜角度为15度并沿燃烧室圆心旋转62.5度。
6.根据权利要求4所述的一种酒精脱水蒸汽加热系统，其特征在于扇形导向片的展开角度为60度，每块扇形导向片均顺时针旋转26度安装。
7.根据权利要求1所述的一种酒精脱水蒸汽加热系统，其特征在于辐射加热器采用U型管换热器，U型管换热器包括辐射加热室内的U型管束以及与U型管束连通的顶端管箱，管箱上开设有蒸汽进口和蒸汽出口，蒸汽进口与最底端的换热器连接，蒸汽出口连接工艺蒸汽输出管道。
8.根据权利要求7所述的一种环氧乙烷脱水蒸汽加热炉，其特征在于U型管束下方设置有使烟气从U型管束间穿过的导流档板。
9.根据权利要求1所述的一种酒精脱水蒸汽加热系统，其特征在于燃烧机前的天然气管道上设置有控制阀组，控制阀组包括调节阀、紧急切断阀、阻火器。
10.根据权利要求1所述的一种酒精脱水蒸汽加热系统，其特征在于废蒸汽混合分布器前的废蒸汽管道上设置有控制阀组，控制阀组包括调节阀、紧急切断阀、阻火器。
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