CN109404886B - 一种饱和蒸汽高效过热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种饱和蒸汽高效过热系统，包括蒸汽过热器(1)、烟气混合室(2)、烟气发生炉(3)、烟道(4)和空气预热器(5)，烟气发生炉(3)为套筒式结构，烟气发生炉(3)含有相对独立的内燃烧腔和外腔室，该内燃烧腔与外腔室之间设有隔热层，该内燃烧腔的出口与外腔室的出口在烟气发生炉(3)的末端相通，该外腔室的出口端与烟气混合室(2)的入口连接。该饱和蒸汽高效过热系统能够将工业生产过程中副产品煤气和蒸汽得到高效回用，利用煤气燃烧产生的高温烟气提升余热饱和蒸汽品质，使其转变为过热蒸汽后供真空精炼、过热蒸汽发电、过热蒸汽管网、其它高品质蒸汽用户使用。
Description
技术领域
本发明涉及余热回收技术领域，具体的是一种饱和蒸汽高效过热系统。
背景技术
钢铁工业是国民经济的重要基础产业，也是技术、资金、资源、能源密集型产业。近些年来我国钢铁企业的余热余能资源回收利用水平取得了较大提高。注重了能源结构的优化，特别是低品质能源利用技术开发；注重了过程能源的高效利用，特别是工艺过程的优化；注重了余热余能回收的投入，特别是余热余能回收技术及装备的开发等，但相比于国外先进技术还相差甚远。
冶金工业生产过程中产生大量余热蒸汽资源品质低下，得不到广泛应用而白白排放掉，既浪费热能资源，又浪费水资源，还造成环境污染。为了提高企业的经济效益，达到节能、减排、降耗的目的，如何更加有效的利用余热蒸汽资源成为节能关注的重点。目前，科研工作者们研究以燃气燃烧产生高温烟气加热饱和蒸汽的方式，提高余热蒸汽品质供高品质蒸汽用户使用，实现二次能源循环再利用。从现有技术应用来看，能够有效提高低品质蒸汽的利用率，但是系统存在热效率低、过热设备寿命短、能耗指标高、占地面积大、初投资高等缺点。
发明内容
为了提高余热回收的效率。本发明提供了一种饱和蒸汽高效过热系统，该饱和蒸汽高效过热系统能够将工业生产过程中副产品煤气和蒸汽得到高效回用，利用煤气燃烧产生的高温烟气提升余热饱和蒸汽品质，使其转变为过热蒸汽后供真空精炼、过热蒸汽发电、过热蒸汽管网、其它高品质蒸汽用户使用。
本发明解决其技术问题所采用的技术发明是：一种饱和蒸汽高效过热系统，包括蒸汽过热器、烟气混合室、烟气发生炉、烟道和空气预热器，烟气发生炉为套筒式结构，烟气发生炉含有相对独立的内燃烧腔和外腔室，该内燃烧腔与外腔室之间设有隔热层，该内燃烧腔的出口和外腔室的出口在烟气发生炉的末端相通，该外腔室的出口端与烟气混合室的入口连接，烟气混合室的出口与蒸汽过热器的烟气入口连接，蒸汽过热器的烟气出口与烟道的入口连接，烟道的出口与空气预热器的烟气入口连接，烟道通过烟气再循环管道与所述外腔室连接，该内燃烧腔连接有燃烧器，空气预热器的助燃空气出口与燃烧器的助燃空气入口连接。
所述饱和蒸汽高效过热系统还包括依次连接的蒸汽蓄热器和蒸汽滤洁器，蒸汽滤洁器的出口通过蒸汽输送管线与蒸汽过热器的蒸汽入口连接，蒸汽过热器的蒸汽出口外连接有过热蒸汽输送管线。
烟气混合室上设有防爆装置，防爆装置连接有副烟囱。
空气预热器的烟气出口外连接有主烟囱。
烟气再循环管道上设有冷风输入管线和循环风机，冷风输入管线上设有冷风调节阀门。
空气预热器的助燃空气入口外连接有助燃空气供应管线，助燃空气供应管线上设有助燃风机和助燃风调节阀门。
燃烧器还含有点火燃料入口和主燃料入口，该点火燃料入口外连接有点火燃料供应管线，该主燃料入口外连接有主燃料供应管线。
点火燃料供应管线上设有速关阀。
主燃料供应管线上设有调节阀组和速关阀。
该调节阀组含有两个并联设置的主燃料调节阀。
本发明的有益效果是：本发明在利用企业工艺生产过程中产生的副产品煤气，经燃烧产生高温烟气将另一副产品余热饱和蒸汽品质提升，并供应其它工艺生产用汽需要的同时，采用烟气再循环外加空气预热器的方式将排烟热损失降到最低限度，从根本上提高系统的热效率。通过在煤气管道上增设调节阀组实现热负荷大波动运行的需要，从而实现连续或间断供汽的要求。采用特殊结构的烟气发生炉，减小系统占地和投资成本。采用微正压燃烧方式烟气发生炉，无需设置引风机，从而降低电耗。采用PLC机电一体化控制系统，实现无人值守，降低人力成本。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明所述饱和蒸汽高效过热系统的示意图。
1、蒸汽过热器；2、烟气混合室；3、烟气发生炉；4、烟道；5、空气预热器；6、烟气再循环管道；7、燃烧器；8、蒸汽蓄热器；9、蒸汽滤洁器；10、过热蒸汽输送管线；11、防爆装置；12、副烟囱；13、主烟囱；14、冷风输入管线；15、循环风机；16、冷风调节阀门；17、助燃空气供应管线；18、助燃风机；19、助燃风调节阀门；20、点火燃料供应管线；21、主燃料供应管线；22、速关阀；23、主燃料调节阀；24、调节阀组；
31、内燃烧腔；32、外腔室。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种饱和蒸汽高效过热系统，包括蒸汽过热器1、烟气混合室2、烟气发生炉3、烟道4和空气预热器5，烟气发生炉3为套筒式结构，烟气发生炉3含有相对独立的内燃烧腔31和外腔室32，该内燃烧腔与外腔室之间设有隔热层，该内燃烧腔的出口与外腔室的出口在烟气发生炉3的末端相通，该内燃烧腔31内的介质与外腔室32内的介质在烟气发生炉3末端相遇并混合，外腔室32的出口端与烟气混合室2的入口连接，烟气混合室2的出口与蒸汽过热器1的烟气入口连接，蒸汽过热器1的烟气出口与烟道4的入口连接，烟道4的出口与空气预热器5的烟气入口连接，烟道4通过烟气再循环管道6与所述外腔室32连接，该内燃烧腔31连接有燃烧器7，空气预热器5的助燃空气出口与燃烧器7的助燃空气入口对应连接，如图1所示。
在本实施例中，所述饱和蒸汽高效过热系统还包括依次连接的蒸汽蓄热器8和蒸汽滤洁器9，蒸汽蓄热器8的出口与蒸汽滤洁器9的入口连通，蒸汽蓄热器8和蒸汽滤洁器9之间设有蒸汽调节阀组24，蒸汽滤洁器9的出口通过蒸汽输送管线与蒸汽过热器1的蒸汽入口连接，蒸汽过热器1的蒸汽出口外连接有过热蒸汽输送管线10。
在本实施例中，烟气混合室2上设有防爆装置11，防爆装置11连接有副烟囱12。空气预热器5的烟气出口外连接有主烟囱13。烟气再循环管道6上设有冷风输入管线14和循环风机15，冷风输入管线14上设有冷风调节阀门16。室外的冷空气可以通过冷风输入管线14进入烟气再循环管道6。
在本实施例中，空气预热器5的助燃空气入口外连接有助燃空气供应管线17，助燃空气供应管线17上设有助燃风机18和助燃风调节阀门19。燃烧器7位于烟气发生炉3的首端，燃烧器7还含有点火燃料入口和主燃料入口，该点火燃料入口外连接有点火燃料供应管线20，该主燃料入口外连接有主燃料供应管线21。
在本实施例中，点火燃料供应管线20上设有速关阀22。主燃料供应管线21上设有调节阀组和速关阀22。该调节阀组含有两个并联设置的主燃料调节阀23，如图1所示。
在本发明中，蒸汽滤洁器9的作用在于提高饱和蒸汽的洁净程度，降低蒸汽过热器1及管道金属材料的腐蚀和结垢，从而延长设备及管道的使用寿命。
在本发明中，烟气发生炉3含有相对独立的内燃烧腔31(可以称为内胆)和外腔室32(形状为环形空间)，如图1所示，内燃烧腔31套设于外腔室32内，烟气发生炉3相比于常规耐火材料砌筑的炉子而言，其具有使用寿命延长、热震性好，重量轻、体积小等优点。烟气发生炉3的末端与烟气混合室2的入口连接。
在本发明中，烟气发生炉3与蒸汽过热器1之间设置烟气混合室2，使得高温烟气与再循环烟气充分混合，防止高温烟气进入蒸汽过热器1而使其烧损，确保蒸汽过热器1及之后设备使用寿命延长。烟气混合室2上设有防爆装置11，防止燃气爆燃引起炉膛压力过高达到泄压的目的，确保烟气系统安全运行和使用寿命。
在本发明中，将蒸汽过热器1后低温烟气通过循环风机15加压引入烟气发生炉3的燃烧器侧，使低温烟气在烟气发生炉3的外腔室32中旋流到烟气发生炉3的末端，并与燃烧室流出的高温烟气进入烟气混合室2中充分混合，调节蒸汽过热器1的入口烟温。此种调温方式相比于现有技术，冷空气调温降低了排烟热损失，提高了系统热效率。
在本发明中，设置冷风调节阀门16，防止燃控系统故障造成循环风机15的入口烟气超温导致风机烧损，同时混合室超温造成蒸汽过热器烧损。
在本发明中，设置空气预热器5，利用助燃空气和蒸汽过热器1的排烟尾气热交换，降低排烟温度，降低排烟热损失，提高系统热效率。
在本发明中，采用来自不同热值的两路煤气(点火燃料供应管线20和主燃料供应管线21)，一路高热值煤气作为点火燃料，一路低热值煤气作为主燃料，实现企业低热值煤气有效利用，节约高热值煤气。主燃料管道上设有并列的两道调节阀组，实现燃烧热负荷大范围波动的需要。
在本发明中，烟气发生炉3采用微正压燃烧方式，无需设置引风机，从而降低电耗。
在本发明中，可以间断和连续供汽，采用PLC机电一体化控制系统，实现无人值守的要求。
下面介绍本发明所述饱和蒸汽高效过热系统的工作过程。
蒸汽蓄热器8供出的饱和蒸汽经调节阀组24调压后以稳定的压力流入蒸汽滤洁器9，低压蒸汽经蒸汽滤洁器9脱水、脱盐、除垢后以洁净的蒸汽流入蒸汽过热器1，在蒸汽过热器1内低压饱和蒸汽与烟气进行热交换，换热后合格的过热蒸汽通过过热蒸汽输送管线10外供给用户使用；煤气与空气混合物在烟气发生炉3绝热燃烧室(即内燃烧腔31)内燃烧，产生的高温烟气(约1000℃)与循环风机15鼓入的低温烟气(≤250℃)混合进入烟气混合室2后充分混合(达到600℃)，充分混合后的中温烟气流入蒸汽过热器1与洁净的饱和蒸汽换热，换热后的低温烟气(≤250℃)流入空气预热器5与助燃风机18鼓入空气热交换，换热后的烟气(约150℃)由主烟囱13排入大气。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。
Claims (8)
1.一种饱和蒸汽高效过热系统，其特征在于，所述饱和蒸汽高效过热系统包括蒸汽过热器(1)、烟气混合室(2)、烟气发生炉(3)、烟道(4)和空气预热器(5)，烟气发生炉(3)为套筒式结构，烟气发生炉(3)含有相对独立的内燃烧腔和外腔室，该内燃烧腔与外腔室之间设有隔热层，该内燃烧腔的出口与外腔室的出口在烟气发生炉(3)的末端相通，该外腔室的出口端与烟气混合室(2)的入口连接，烟气混合室(2)的出口与蒸汽过热器(1)的烟气入口连接，蒸汽过热器(1)的烟气出口与烟道(4)的入口连接，烟道(4)的出口与空气预热器(5)的烟气入口连接，烟道(4)通过烟气再循环管道(6)与所述外腔室连接，该内燃烧腔连接有燃烧器(7)，空气预热器(5)的助燃空气出口与燃烧器(7)的助燃空气入口连接；
烟气再循环管道(6)上设有冷风输入管线(14)和循环风机(15)，冷风输入管线(14)上设有冷风调节阀门(16)；冷风输入管线(14)的出口端位于烟气再循环管道(6)的入口端和循环风机(15)之间；
燃烧器(7)还含有点火燃料入口和主燃料入口，该点火燃料入口外连接有点火燃料供应管线(20)，该主燃料入口外连接有主燃料供应管线(21)。
2.根据权利要求1所述的饱和蒸汽高效过热系统，其特征在于，所述饱和蒸汽高效过热系统还包括依次连接的蒸汽蓄热器(8)和蒸汽滤洁器(9)，蒸汽滤洁器(9)的出口通过蒸汽输送管线与蒸汽过热器(1)的蒸汽入口连接，蒸汽过热器(1)的蒸汽出口外连接有过热蒸汽输送管线(10)。
3.根据权利要求1所述的饱和蒸汽高效过热系统，其特征在于，烟气混合室(2)上设有防爆装置(11)，防爆装置(11)连接有副烟囱(12)。
4.根据权利要求1所述的饱和蒸汽高效过热系统，其特征在于，空气预热器(5)的烟气出口外连接有主烟囱(13)。
5.根据权利要求1所述的饱和蒸汽高效过热系统，其特征在于，空气预热器(5)的助燃空气入口外连接有助燃空气供应管线(17)，助燃空气供应管线(17)上设有助燃风机(18)和助燃风调节阀门(19)。
6.根据权利要求1所述的饱和蒸汽高效过热系统，其特征在于，点火燃料供应管线(20)上设有速关阀(22)。
7.根据权利要求1所述的饱和蒸汽高效过热系统，其特征在于，主燃料供应管线(21)上设有调节阀组和速关阀(22)。
8.根据权利要求7所述的饱和蒸汽高效过热系统，其特征在于，该调节阀组含有两个并联设置的主燃料调节阀(23)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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