CN107355800A - 一种含尘烟气余热回收锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烟气余热回收技术领域，具体公开了一种含尘烟气余热回收锅炉，包括炉体，所述炉体前后壁内还上下贯通设置有多个前隔墙和后隔墙，所述前隔墙和后隔墙将炉体划分成沉降室、初段换热室、中段换热室、末段换热室，还包括换热机构，所述换热机构固定在炉体内部；所述换热机构包括输气管道、上锅筒、对流管束、下锅筒，所述输气管道与上锅筒连通。本发明能根据温降合理设置每个流道烟气流速，使烟气按照相对平稳的速度流经各换热部件，确保烟气充分换热。

Description

一种含尘烟气余热回收锅炉

技术领域

本发明涉及烟气余热回收技术领域，具体涉及一种含尘烟气余热回收锅炉。

背景技术

事实上，节能是一个国家能够可持续发展的关键因素之一，如果我们还坚持传统的能源利用方式，不能使资源有效的循环利用，就会使社会的整个资源环境加剧恶化，并且造成能源的快速枯竭。据可靠资料，我国工业能源的消耗在总体成本中占有最多的份额，而能源的有效使用率仅仅只有三成左右，成本支出比欧洲发达国家高出很多，所以考虑到经济效益，节能设备的推广是势在必行的一大举措。能源的短缺是目前全世界都面临的一项严重考验，在这样一个大背景下谋求发展，开发新新能源是一个方面，更重要的是在节约能源上下足功夫。目前，国内余热节能锅炉的设计和开发正受到广泛关注，随着社会的发展，人们会越来越发现节能设备是一个必然趋势。

目前，国家提倡大力发展余热利用，节能减排，对保护能源，提高人类生存环境的质量都起到积极的作用。在余热锅炉设计中，如何合理的划分温度区段，是合理布置余热锅炉受热面，以及最大限度利用余热的基础。在给定余热锅炉入口烟温条件下，对排烟温度的要求有两种情况，一种是限制排烟温度，要求排烟温度在合理的范围内；另一种是不限制排烟温度，要求最大限度的利用余热。无论哪种情况，对于中，低温余热利用而言，窄点温差直接影响着余热锅炉的蒸发量以及受热面的布置。窄点温差也称节点温差，是换热过程中蒸发器出口烟气和被加热的饱和水汽之间的最小温差。随着窄点温差的变化，余热锅炉的相对换热总面积，相对蒸发量，相对排烟温度也随之发生变化。当窄点温差减小时，余热锅炉的排烟温度会下降，烟气余热回收量会增加，蒸汽产量也会随之增加，即对应着高的余热锅炉热效率，但平均传热温差会随之减小，必将增加余热锅炉的换热面积，制造成本增加，因此，在选择窄点温差时，应注意经济技术比较的合理性。由于排烟温度受传热，环境，用户等种种条件的限制，在锅炉蒸发量的计算过程中，有两种计算蒸发量方法，即按排烟温度计算蒸发量和按窄点计算蒸发量。按窄点计算蒸发量就是选用经济条件下的最小窄点温差，其得出的蒸发量是锅炉经济条件下的最大蒸发量，由此得出排烟温度是经济条件下的最低排烟温度，因此，利用窄点计算锅炉蒸发量和排烟温度是比较可靠的，比较准确的，最经济的。当窄点温差减小时，由于余热锅炉换热面积的增加幅度较大，锅炉的投资费用就会增大很多；但当窄点温差取的比设计点值大时，总投资费用和单位热回收费用的减小程度却要缓和一些。从投资费用以及余热利用效率最佳的角度考虑，必然存在一个如何合理的选择余热锅炉窄点温差的问题，窄点温差是确定余热锅炉换热面积，蒸发量，排烟温度的重要依据。为此，我们在设计余热锅炉时首要就要考虑窄点温差，确定合理窄点温差，是保证经济技术比较合理的前提，目前，窄点温差的一般范围为10～20℃，最低可达7℃。

现有技术的余热锅炉，多采用一个贯通的烟气通道与集箱内的水管进行热交换，从而达到热回收的目的；但在实际使用过程中，单个烟气通道的截面是固定的，无法按照烟气流程及温降情况而改变，容易造成设备前部由于烟尘过重、烟速过高而严重磨损；而设备后部又因烟速过低，传热系数降低，受热面传热不佳，浪费尾部受热面金属耗量，达不到理想的热回收效果。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的余热锅炉无法对锅炉内部的含尘烟气流速进行有效控制，导致设备前部由于烟尘过重、烟速过高而严重磨损；而设备后部又因烟速过低，传热系数降低，受热面传热不佳，浪费尾部受热面金属耗量，达不到理想的热回收效果的问题，提供一种含尘烟气余热回收锅炉，能根据温降合理设置每个流道的烟气流速，提高传热系数，使烟气按照相对平稳的速度流经各换热部件，确保高温烟气在烟道充分换热。

本发明采用的技术方案如下：

一种含尘烟气余热回收锅炉，包括用于形成换热空间的炉体，所述炉体的前端开设有烟气进口，炉体的后端开设有烟气出口，

所述炉体前后壁内还上下贯通设置有多个前隔墙和后隔墙，所述前隔墙和后隔墙交错布置形成“S型流道”，所述前隔墙和后隔墙将炉体按烟气流动路径依次划分成沉降室、初段换热室、中段换热室、末段换热室，所述初段换热室、中段换热室、末段换热室的纵向长度依次减小；

还包括用于与高温烟气进行热交换的换热机构，所述换热机构固定在炉体内部；所述换热机构包括输气管道、上锅筒、对流管束、下锅筒，所述输气管道与上锅筒连通，所述上锅筒固定在炉体上部，所述下锅筒固定在炉体下部，所述对流管束平行连通在上锅筒和下锅筒之间；

所述对流管束包括按烟气流动路径依次布置的凝渣管束、上升管束、动态管束、下降管束，所述凝渣管束竖直布置于沉降室，所述上升管束竖直布置于初段换热室，所述动态管束竖直布置于中段换热室，所述下降管束竖直布置于末段换热室。

作为优选，所述凝渣管束之间的管距大于其他对流管束的管距。

作为优选，所述炉体的下方或上方设有用于人工进入检修的检查孔。

作为优选，所述炉体底部还固定有用于安装下锅筒的鞍式支座。

作为优选，所述凝渣管束外还设置有一层防冲蚀保护层。

作为优选，所述烟气出口外侧还连通有铸铁省煤器。

作为优选，所述铸铁省煤器的外侧还连接有布袋除尘器。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、传统的余热回收锅炉，多采用一个贯通的烟气通道与集箱内的水管进行热交换，单个烟气通道的截面是固定的，无法按照烟气流程及温降情况而改变，容易造成设备前部由于烟尘过重、烟速过高而严重磨损；而设备后部又因烟速过低，传热系数降低，受热面传热不佳，浪费尾部受热面金属耗量，达不到理想的热回收效果。本发明的含尘烟气余热回收锅炉，通过将烟气通道分隔成多个腔室，使烟气按“S型流道”依次通过，由于各个腔室的截面是由大变小的，前部温度较高的气体通过截面较大的初段换热室时流速相对较慢，让换热更加充分，大部分热量在初段换热室完成换热，并通过上升管束将水蒸气输送到输气管道内；高温气体继续进入到中段换热室，由于温度有所降低，为了保障换热量，将中段换热室的截面长度缩短，从而提高气体在本腔室的流速，保障换热效率；同理，末段换热室的截面长度进一步缩短，使较低温度的气体流速加快，充分回收热量。

2、现有的余热回收锅炉，一般是单锅筒配合双集箱的结构，所有的水都需要从单锅筒供应，而在实际使用时，蒸汽的产量随烟气量的波动而变化，一旦烟气量过大，单锅筒容易出现供水短缺，无法满足工艺连续性用水的需求。本发明采用双锅筒上下并排布置，并通过明确分区的上升管、下降管及动态管来进行热交换，能保障在热交换过程中的供水连续性，持续输出蒸汽，提高本装置稳定性。

3、传统的对流管是直接排布在装置内部的，因余热烟气随工艺过程流量和温度波动大，故下降管和上升管在随工况变化，因集箱流通截面有限，无法满足工质变化，水流程存在安全隐患，容易造成汽塞，爆管等问题。本装置通过将对流管束进行分区，在前端温度较高的初段换热室，全部设置成上升管束，水流从下锅筒往上锅筒流动，直接在高温作用下变成水蒸气，进入到输气管道，而位于温度范围波动较大的中段换热室，将管道设置成动态管束，当本腔室的气体温度高时，部分动态管束将向上输送，供应蒸汽，而当温度较低时，则往下输水，回收气体的热量到下锅筒内，使本装置换热过程更加安全，高效。

4、在使用过程中，含尘烟气在炉体内沉积，长时间堆积容易影响本装置的换热效率。传统的清理方法是用工具从间隙中清理，这种清理方式效率慢，且清理不彻底。为了彻底清理堆积的灰尘，本装置在炉体的下方或上方设有用于人工进入检修的检查孔，在需要清理时，打开检修孔，人工进入内部对一些死角进行清理，保障本装置的工作稳定性。

5、下锅筒底部为圆柱状，不容易固定，本装置设计了鞍式支座，能更加牢固的安装下锅筒，简化安装流程。

6、由于含渣烟气刚进入本装置时，烟气的初速度较高，对凝渣管束造成的冲击力较强，长期使用，容易导致凝渣管束被冲蚀破坏；为了提高凝渣管束的使用寿命，本装置在凝渣管束外设置了一层防冲蚀保护层，提高凝渣管束的抗冲蚀破坏力。

7、为了进一步降低对环境的影响，本装置在烟气出口依次连接了铸铁省煤器和布袋除尘器，对热交换后的烟气进一步净化，使本装置更加环保。

附图说明

图1是本发明含尘烟气余热回收锅炉的结构图；

图2是本发明含尘烟气余热回收锅炉的平面图；

图3是本发明含尘烟气余热回收锅炉的侧面剖切图；

图中标记：1-炉体；2-烟气进口；3-烟气出口；4-前隔墙；5-后隔墙；6-沉降室；7-初段换热室；8-中段换热室；9-末段换热室；10-换热机构；10.1-输气管道；10.2-上锅筒；10.3-对流管束；10.3.1-凝渣管束；10.3.2-上升管束；10.3.3-动态管束；10.3.4-下降管束；10.4-下锅筒；11-检查孔；12-鞍式支座。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1、图2对本发明作详细说明。

实施例1，一种含尘烟气余热回收锅炉，包括用于形成换热空间的炉体1，炉体1的外形尺寸为：长X宽X高(8720mmx3660mmx4500mm)，所述炉体1的前端开设有烟气进口2，烟气进口2控制烟气进口的温度≥900℃，炉体1的后端开设有烟气出口3，烟气出口3控制的烟气出口温度≤250℃。

所述炉体1前后壁内还上下贯通设置有多个前隔墙4和后隔墙5，进一步的，本实施例的前隔墙4为一段，后隔墙5为2段，所述前隔墙4和后隔墙5交错布置形成“S型流道”，所述前隔墙4和后隔墙5将炉体1按烟气流动路径依次划分成沉降室6、初段换热室7、中段换热室8、末段换热室9，所述初段换热室7、中段换热室8、末段换热室9的纵向长度依次减小；

进一步的，本实施例还包括用于与高温烟气进行热交换的换热机构10，所述换热机构10固定在炉体1内部；所述换热机构10包括输气管道10.1、上锅筒10.2、对流管束10.3、下锅筒10.4，输气管道10.1平行安装在上锅筒10.2上部，输气管道10.1通过阀门与上锅筒10.2连通，所述上锅筒10.2固定在炉体1上部，所述下锅筒10.4固定在炉体1下部，所述对流管束10.3平行连通在上锅筒10.2和下锅筒10.4之间；所有对流管束10.3的表面积总和≥175m²。

所述对流管束10.3包括按烟气流动路径依次布置的凝渣管束10.3.1、上升管束10.3.2、动态管束10.3.3、下降管束10.3.4，所述凝渣管束10.3.1竖直布置于沉降室6，所述上升管束10.3.2竖直布置于初段换热室7，所述动态管束10.3.3竖直布置于中段换热室8，所述下降管束10.3.4竖直布置于末段换热室9。

本实施例在工作时，将含尘烟气从烟气进口2输入到本装置，大量的烟尘在沉降室6内，经过凝渣管束10.3.1，并在重力的作用下沉积在沉降室6的底部，同时，凝渣管束10.3.1内的水流往上运行，当高温含尘烟气经过凝渣管束10.3.1时，一部分热量与其交换，转化成蒸汽输送到输气管道10.1内；往前运动的气体，经过炉体1和前隔墙4、后隔墙5的阻挡，被强制按“S”型轨迹运行，并依次进入到初段换热室7、中段换热室8、末段换热室9；进行初段换热时，除尘后的高温烟气与上升管束10.3.2进行热交换，将液体汽化再往上输送，而在中段换热时，由于温度处于液体汽化的临界位置，部分管道的运行表现为动态的，故将此段换热管设置成动态的，当温度超过临界温度时，大部分作为上升管道使用，而当低于临界温度时，则作为下降管道使用，解决了传统的换热管在温度波动大时容易爆管的问题；而当气体进入到末段换热室9时，由于温度已经无法使管道内水气化，但是为了进一步回收热量，将此段管道设计成下降管束10.3.4，将热量吸收后，输送到下锅筒10.4，从而形成一个完整的水循环路线，有效解决了传统热回收锅炉缺水的问题。

实施例2，本实施在实施例1的基础上，作了以下优化：本实施例的凝渣管束10.3.1之间的管距大于其他对流管束10.3的管距。由于含尘烟气刚进入到本装置时，具有大量的灰尘，为了保障管束之间的间隙不被堵塞，故将本实施例的凝渣管束10.3.1间距拉稀，从而保障气体有效通过，避免堵塞，而除尘后的烟气则进入到后续热交换处理流程。

实施例3，本实施在实施例1的基础上，作了以下优化：本实施例的炉体1的下方或上方设有用于人工进入检修的检查孔11。检查孔11的尺寸为800mmx1000mm。在使用过程中，含尘烟气在炉体内沉积，长时间堆积容易影响本装置的换热效率。传统的清理方法是用工具从间隙中清理，这种清理方式效率慢，且清理不彻底。为了彻底清理堆积的灰尘，本装置在炉体的下方或上方设有用于人工进入检修的检查孔，在需要清理时，打开检修孔，人工进入内部对一些死角进行清理，保障本装置的工作稳定性。

实施例4，本实施在实施例1的基础上，作了以下优化：本实施例的炉体1底部还固定有用于安装下锅筒的鞍式支座12。

实施例5，本实施在实施例1的基础上，作了以下优化：本实施例的凝渣管束10.3.1外还设置有一层防冲蚀保护层。由于含渣烟气刚进入本装置时，烟气的初速度较高，对凝渣管束造成的冲击力较强，长期使用，容易导致凝渣管束被冲蚀破坏；为了提高凝渣管束的使用寿命，本装置在凝渣管束外设置了一层防冲蚀保护层，提高凝渣管束的抗冲蚀破坏力。

实施例6，本实施在实施例1-5任一的基础上，作了以下优化：本实施例的烟气出口3外侧还连通有铸铁省煤器。进一步的，铸铁省煤器的外侧还连接有布袋除尘器。对热交换后的烟气进一步净化，使本装置更加环保。

如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种含尘烟气余热回收锅炉，包括用于形成换热空间的炉体(1)，所述炉体(1)的前端开设有烟气进口(2)，炉体(1)的后端开设有烟气出口(3)，其特征在于：

所述炉体(1)前后壁内还上下贯通设置有多个前隔墙(4)和后隔墙(5)，所述前隔墙(4)和后隔墙(5)交错布置形成“S型流道”，所述前隔墙(4)和后隔墙(5)将炉体(1)按烟气流动路径依次划分成沉降室(6)、初段换热室(7)、中段换热室(8)、末段换热室(9)，所述初段换热室(7)、中段换热室(8)、末段换热室(9)的纵向长度依次减小。

2.如权利要求1所述的含尘烟气余热回收锅炉，其特征在于：还包括用于与高温烟气进行热交换的换热机构(10)，所述换热机构(10)固定在炉体(1)内部；所述换热机构(10)包括输气管道(10.1)、上锅筒(10.2)、对流管束(10.3)、下锅筒(10.4)，所述输气管道(10.1)与上锅筒(10.2)连通，所述上锅筒(10.2)固定在炉体(1)上部，所述下锅筒(10.4)固定在炉体(1)下部，所述对流管束(10.3)平行连通在上锅筒(10.2)和下锅筒(10.4)之间。

3.如权利要求1所述的含尘烟气余热回收锅炉，其特征在于：所述对流管束(10.3)包括按烟气流动路径依次布置的凝渣管束(10.3.1)、上升管束(10.3.2)、动态管束(10.3.3)、下降管束(10.3.4)，所述凝渣管束(10.3.1)竖直布置于沉降室(6)，所述上升管束(10.3.2)竖直布置于初段换热室(7)，所述动态管束(10.3.3)竖直布置于中段换热室(8)，所述下降管束(10.3.4)竖直布置于末段换热室(9)。

4.如权利要求1所述的含尘烟气余热回收锅炉，其特征在于：所述凝渣管束(10.3.1)之间的管距大于其他对流管束(10.3)的管距。

5.如权利要求1所述的含尘烟气余热回收锅炉，其特征在于：所述炉体(1)的下方或上方设有用于人工进入检修的检查孔(11)。

6.如权利要求1所述的含尘烟气余热回收锅炉，其特征在于：所述炉体(1)底部还固定有用于安装下锅筒的鞍式支座(12)。

7.如权利要求1所述的含尘烟气余热回收锅炉，其特征在于：所述凝渣管束(10.3.1)外还设置有一层防冲蚀保护层。

8.如权利要求1-7任一所述的含尘烟气余热回收锅炉，其特征在于：所述烟气出口(3)外侧还连通有铸铁省煤器。

9.如权利要求8所述的含尘烟气余热回收锅炉，其特征在于：所述铸铁省煤器的外侧还连接有布袋除尘器。