CN107023852A - 变容‑映射‑热媒烟气/空气换热装置 - Google Patents

变容‑映射‑热媒烟气/空气换热装置 Download PDF

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    • F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/06—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of coolers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L2900/00—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
    • F23L2900/15043—Preheating combustion air by heat recovery means located in the chimney, e.g. for home heating devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Abstract

本发明涉及一种余热回收装置，特别是在工业锅炉、电站锅炉、冶金加热炉等大量烟气排放工况下广泛使用的变容‑映射‑热媒烟气/空气换热装置。它包括有：锅炉，省煤器，空预器，除尘器，烟囱，送风机，引风机，烟气‑热媒换热器，热媒‑空气加热器，循环泵，储媒罐。热媒在循环泵的作用下，将从烟气侧烟气‑热媒换热器吸收的热量送给空气侧的热媒‑空气换热器，分层布置的两套换热器，形成映射关系，变频调节的循环泵，可以调节换热流量。

Description

变容-映射-热媒烟气/空气换热装置
技术领域
本发明涉及一种余热回收装置，特别是在工业锅炉、电站锅炉、冶金加热炉等大量烟气排放工况下广泛使用的变容-映射-热媒烟气/空气换热装置。
背景技术
传统的锅炉烟气余热回收装置，一般都是在锅炉尾部烟气管道中布设管式空气换热器，这种换热器间壁式，烟气在管组外部(壳程)流动，被加热介质冷空气在管内(管程)流动，为了减少风阻，必须保证管组有足够的流通截面，流通截面越大，管组越小，换热面积也越大，当然换热效果也越好，但其占地体积和重量也极其庞大，安装和施工也十分困难，同时其宏观散热面积也大，最后得到的实际换热效率仅仅在25％以下，烟气余热大量浪费。同时，这种固有的换热方式，其流通介质的流量无法调节，难以适应负荷变化。这种装置目前在大量运行着，保有量十分巨大，迫切需要补充和完善。
为弥补上述缺陷，进一步节约燃料资源，提高能源使用效率，高性能换热器出现了。
发明内容
本发明涉及一种余热回收装置，特别是在工业锅炉、电站锅炉、冶金加热炉等大量烟气排放工况下广泛使用的变容-映射-热媒烟气/空气换热装置。
全国电站锅炉有几千台，工业锅炉有80万台，其消耗燃煤量每年达几十亿吨，十分巨大，煤炭等燃料资源尤其珍贵，必须想尽一切办法提高煤炭等燃料的使用效率。
解决这一问题的途径是：要减少化学需热量，即减少耗煤(燃料)量，必须提高锅炉的燃烧效率，提高锅炉物理输热量。
附图说明
附图是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明作进一步详述：
附图为本发明的工艺流程图。
本发明的工艺原理如下：
参照附图所示，变容-映射-热媒烟气/空气换热装置，包括有：1锅炉，2省煤器，3空预器，4除尘器，5烟囱，6送风机，7引风机，8烟气-热媒换热器，9热媒-空气加热器，10循环泵，11储媒罐。
各部件位置关系如下：
由1锅炉、2省煤器、3空预器、4除尘器、5烟囱、6送风机、7引风机组成基本的锅炉系统。
在1锅炉和6送风机之间布置9热媒-空气换热器，在4除尘器与7引风机之间布置8烟气-热媒换热器。将8烟气-热媒换热器和9热媒-空气换热器分别沿各自气体流动方向层叠组合，两者层数相同，8烟气-热媒换热器的热媒在自身的层与层之间不联通，相互隔绝，9热媒-空气换热器的热媒也在自身的层与层之间也不联通，也相互隔绝。如图中示例所列，两者均为四块组成，分属于两件设备上的四个区域遥相呼应，并一一对称，对称方式如下：烟气由高温区到低温区，分别对应空气的高温区到低温区，以块为单位，块-块对应，就形成映射关系。
将被分割的分属于8烟气-热媒换热器和9热媒-空气换热器的四个区块组成四个组，每组由热媒管路连接相应的10循环泵和相应的11储媒罐，并通过回流管路形成单一闭合回路，这样，在8烟气-热媒换热器和9热媒-空气换热器之间就组成了四组独立的循环热媒通道。
工作过程如下：
首先将吸热介质热媒分别注入四个11热媒储罐，并开启四个10循环泵。
热媒吸热过程：热媒吸热过程也就是烟气放热过程，布置在锅炉烟道尾部中的8烟气-热媒换热器完成烟气热量回收，并放热给热媒，再通过10循环泵将热量带走。
热媒放热过程：热媒放热过程也就是空气吸热过程，布置在空气通道中的9热媒-空气换热器将10循环泵送来的热量放热给空气，在6送风机的压头作用下将高温空气送给锅炉燃烧使用。
在10循环泵的作用下，将热媒从9热媒-空气换热器侧送往8烟气-热媒换热器侧，并循环往复，图例中，四组循环泵组成四个独立回路，将8烟气-热媒换热器和9热媒-空气换热器的一一对应设计的各个区块对应换热，形成映射换热。
这样做的好处是：
1.换热器本体采用模块式组合，其中任一个单元损坏，系统仍可正常工作，且很容易更换；
2.独到之处是：采用映射式换热方式，即冷端对冷端，热端对热端，保证以最大温压换热，换热效率大幅提高，彻底摒弃传统的间壁式串流换热器；
3.本装置布置在锅炉尾部除尘器后部，可以将100℃左右水平的低温烟气余热进行回收，而不需要庞大的设备体积，并大幅减少烟气带水量，节约水资源；
4.将烟气热量回收后送给锅炉燃烧助燃空气，可有效解决原空气预热器冷端低温腐蚀问题；
5.更为独到的是：由于大型电站锅炉烟道出口与鼓风机进口位置相距较远，本换热器换热过程采用热媒中储，热媒为液态，可以泵送到任意位置，从根本上解决了热量传输途径问题；
6.采用热媒作为中间热载体，由于其常温密度均远远大于气体，这样就可以将其流动截面做到很小而不增大流阻，从而减小了换热器设备体积；
7.从根本上解决了传统换热器无法回收低温热源的技术问题；
8.装置适应能力强，可以任意布设，不受安装空间限制，即便热端与冷端相距甚远也没有关系；
9.以变频器对循环泵流量进行调节，可以根据夏季和冬季，以及负荷变动较大的情况下，对换热容量进行适时调整；
10.本装置占地小，安装、运输方便，拆卸维护简单。

Claims (7)

1.变容-映射-热媒烟气/空气换热装置，包括有：包括有：(1)锅炉，(2)省煤器，(3)空预器，(4)除尘器，(5)烟囱，(6)送风机，(7)引风机，(8)烟气-热媒换热器，(9)热媒-空气加热器，(10)循环泵，(11)储媒罐。
2.根据权利要求1所述的变容-映射-热媒烟气/空气换热装置，其特征是(9)热媒-空气换热器布置在(6)送风机和(1)锅炉流道之间。
3.根据权利要求1所述的变容-映射-热媒烟气/空气换热装置，其特征是(8)烟气-热媒换热器布置在(4)除尘器与(7)引风机流道之间。
4.根据权利要求1所述的变容-映射-热媒烟气/空气换热装置，其特征是(8)烟气-热媒换热器与(9)热媒-空气换热器都各自采用层叠布置，两者层数相同，(8)烟气-热媒换热器的热媒在自身的层与层之间不联通，相互隔绝，(9)热媒-空气换热器的热媒在自身的层与层之间也不联通，也相互隔绝。
5.根据权利要求1所述的变容-映射-热媒烟气/空气换热装置，其特征是(8)烟气-热媒换热器与(9)热媒-空气换热器两者之间的通流方式是按照烟气降温方向与空气升温方向形成一一对应的映射换热关系，即烟气高温端对应空气高温端，烟气低温端对应空气低温端。
6.根据权利要求1变容-映射-热媒烟气/空气换热装置，其特征是在(8)烟气-热媒换热器与(9)热媒-空气换热器的两者的对应层之间均由专设的流通管路、专用的(10)循环泵和专用的(11)热媒储罐连接起来，形成独立回路，(10)循环泵的数量和(11)热媒储罐数量与换热器的层数相对应。
7.根据权利要求1所述的变容-映射-热媒烟气/空气换热装置，其特征是通过对(10)循环泵的转速进行变频调节，实现对(8)烟气-热媒换热器与(9)热媒-空气换热器的热媒流量控制，实现变容换热，以适应机组负荷变化。
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