CN112629270B - 一种低温余热发电aqc锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温余热发电AQC锅炉,包括炉体和设在炉体内部和外部的:中压蒸发器进口集箱Ⅰ、中压蒸发器出口集箱Ⅰ、中压蒸发器管束Ⅰ、中压蒸发器管束Ⅱ、中压蒸发器进口集箱Ⅱ、中压蒸发器出口集箱Ⅱ、中压省煤器进口集箱、中压省煤器出口集箱、中压省煤器管束、中压蒸发器进口集箱管箱和中压蒸发器出口集箱管箱。本发明降低锅炉出口烟气温度及入口与出口压差等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种低温余热发电AQC锅炉。
背景技术
水泥纯低温余热发电技术是指在新型干法水泥熟料生产线生产过程中,通过窑头AQC锅炉,将水泥生产过程中排出的大量低品位废气余热进行热交换回收,产生过热蒸汽推动汽轮机,实现热能向机械能转换,从而带动发电机发出电能。
窑头AQC锅炉是水泥纯低温余热发电技术的关键设备,现有窑头AQC锅炉出口烟气温度在170℃左右,AQC锅炉的入口与出口压差在1000Pa左右。造成以上的情况,主要是有:
(1)蒸发器的排列方式是采用倾斜管排形式,既占用锅炉的空间,使得锅炉的热交换面积不够;
(2)管束鳍片螺距较小,鳍片高度较高(蒸发器管子的螺距6.35mm、鳍片高24mm,过热器、省煤器、热水段管子螺距6.35mm、高21mm),相邻管子翅片空隙仅有11mm,造成管束积灰结皮严重,从而影响换热效率,造成锅炉出口烟气温度较高(170℃);
(3)主蒸汽压力应为2.29MPa,而实际运行仅有1.7MPa左右,致使蒸发器在1.7MPa时换热面积不足;
(5)蒸发器管子的排列方式是采用倾斜管排形式,烟气流速大,造成热交换时间短;从而影响锅炉的换热效率;
(6)中压蒸发器集箱都是安装在锅炉里面,占用了锅炉的热交换空间,而且给中压蒸发器的维修造成了很大的困难。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术缺陷,而提供一种低温余热发电AQC锅炉。
为了实现上述本发明的目的,采取如下技术方案:
一种低温余热发电AQC锅炉,包括炉体、低压过热器进口集箱、低压过热器出口集箱、低压过热器管束、低压蒸发器进口集箱、低压蒸发器出口集箱、低压蒸发器管束、热水段进口集箱、热水段出口集箱、热水段管束;所述热水段管束、热水段出口集箱、低压蒸发器进口集箱、低压蒸发器管束、低压蒸发器出口集箱、低压过热器进口集箱、低压过热器管束、低压过热器出口集箱依次由炉体的底部往上安装;所述热水段管束的一端连接热水段进口集箱,其另一端连接热水段出口集箱;所述低压蒸发器管束的一端连接低压蒸发器进口集箱,其另一端连接低压蒸发器出口集箱;
所述低压过热器管束的一端连接低压过热器进口集箱,其另一端连接低压过热器出口集箱;包括炉体和设在炉体内部和外部的:中压蒸发器管束Ⅰ、中压蒸发器管束Ⅱ、中压省煤器进口集箱、中压省煤器出口集箱、中压省煤器管束、中压蒸发器进口集箱Ⅰ、中压蒸发器出口集箱Ⅰ、中压蒸发器管束Ⅰ、中压蒸发器管束Ⅱ、中压蒸发器进口集箱Ⅱ、中压蒸发器出口集箱Ⅱ、中压省煤器进口集箱、中压省煤器出口集箱、中压省煤器管束、中压蒸发器进口集箱管箱、中压蒸发器出口集箱管箱;
所述炉体由下往上依次布置热水段管束、低压蒸发器管束、低压过热器管束、中压省煤器进口集箱、中压省煤器管束、中压省煤器出口集箱、中压蒸发器管束Ⅱ、中压蒸发器管束Ⅰ;所述中压省煤器管束的一端与中压省煤器进口集箱连接,其另一端与中压省煤器出口集箱连接;所述中压蒸发器管束Ⅱ、中压蒸发器管束Ⅰ与炉体底部平行直排设置;所述中压蒸发器管束Ⅰ的一端与设置于炉体一侧外部的中压蒸发器进口集箱Ⅰ连接,其另一端与设于炉体另一侧外部的中压蒸发器出口集箱Ⅰ连接;所述中压蒸发器管束Ⅱ的一端与设于炉体一侧外部的中压蒸发器进口集箱Ⅱ连接,其另一端与设于炉体另一侧外部的中压蒸发器出口集箱Ⅱ连接;所述中压蒸发器出口集箱Ⅰ、中压蒸发器出口集箱Ⅱ置于炉体同一侧,并同置于中压蒸发器出口集箱管箱内;所述中压蒸发器进口集箱Ⅰ、中压蒸发器进口集箱Ⅱ置于炉体同一侧,并同置于中压蒸发器进口集箱管箱。
工作原理:
中压蒸发器管束Ⅱ、中压蒸发器管束Ⅰ直排于炉体;降低烟气流速,烟气所含热量被较大充分热交换利用;
中压蒸发器管束Ⅰ、中压蒸发器管束Ⅱ均设有中压蒸发器进口集箱、中压蒸发器出口集箱,中压蒸发器进口集箱、中压蒸发器出口集箱外置于炉体侧面;增大锅炉的热交换空间,进而得到增大通风面积、提高热媒在管子的流速、提高热交换效率等;因此,实现降低AQC锅炉出口烟气温度及入口与出口压差的目的。
作为技术方案的进一步改进,所述中压蒸发器管束Ⅱ呈蛇形管。
作为技术方案的进一步改进,所述中压蒸发器管束Ⅰ呈蛇形管。
作为技术方案的进一步改进,所述中压蒸发器管束Ⅰ、中压蒸发器管束Ⅱ中每根管上均螺旋布置有蒸发器螺旋鳍片,所述蒸发器螺旋鳍片的规格为螺距8mm、高18mm、厚1.2mm。
作为技术方案的进一步改进,相邻两蒸发器螺旋鳍片的竖向和/或横向间距为36mm。
作为技术方案的进一步改进,所述中压省煤器管束中每根管上均螺旋布置有中压省煤器螺旋鳍片,该中压省煤器螺旋鳍片的规格为螺距8mm、高16mm、厚1.2mm。增加通风面积,减少灰堵,提高热交换效率。
作为技术方案的进一步改进,相邻两中压省煤器螺旋鳍片的竖向和/或横向间距为26mm。间距增大,利于快速通风,降低粉尘吸附于省煤器旋鳍片,避免灰堵。
本发明相对于现有技术所具有的进步:
1.本发明解决了AQC锅炉出口烟气温度过高及AQC锅炉的入口与出口压差过大的问题,较大降低AQC锅炉经常灰堵事故,减少清灰成本,减少员工的劳动强度和人工成本;经本发明改造后的AQC锅炉出口烟气温度在100~120℃左右(改造前170℃左右),AQC锅炉的入口与出口压差在300Pa左右(改造前1000Pa左右),平均的发电量在4642KW/h(改造前3136KW/h),改造后每小时增加发电量1482KWh,每天时增加发电量35568KWh,每年增加收入551.3万元(35568KWh×310天/年×0.5元/KWh)。
2.本发明将原安装于炉体内的中压蒸发器进口、出口集箱移至锅炉外面安装,能节省炉体的热交换空间,提高锅炉热交换效率;后续中压蒸发器进口、出口集箱维修可以在锅体外面进行,可以大大降低维修的安全风险和减少维修时间。
3.本发明的中压蒸发器管束I、中压蒸发器管束II呈直排并行于炉体底部安装,即将原来倾斜式安装的中压中压蒸发器管束更换为直排式安装;且多增加一组中压蒸发器管束,中压蒸发器管束蛇形结构,增加换热面积。
4.本发明将锅炉的主蒸汽压力2.29MPa,降低为1.7~1.9MPa,并同时增加一组中压蒸发器管束I;进而能利于增加换热面积,进而提高AQC锅炉蒸发量。
5.本发明将蒸发器螺旋鳍片和中压省煤器螺旋鳍片的规格进行更改;增加通风面积,减少灰堵,提高了热交换效率。
6.本发明的中压蒸发器管束Ⅱ、中压蒸发器管束Ⅰ其内管道呈错排方式;可以降低热风在锅炉内的流速,延长热交换时间,提高锅炉热交换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为经本发明改造后的低温余热发电AQC锅炉的各段热面布置的结构示意图;
图2为现有低温余热发电AQC锅炉的结构示意图;
图3为蒸发器结构改造前后对比的其中一种结构示意图;
图4为省煤器改造前后对比的其中一种结构示意图;
图5为AQC锅炉改造后运行工况在线图;
图6为AQC锅炉改造前运行工况在线图;
图中各部件名称及序号:3-中压蒸发器管束Ⅰ,301-中压蒸发器进口集箱Ⅰ,302-中压蒸发器出口集箱Ⅰ,4-中压蒸发器管束Ⅱ,401-中压蒸发器进口集箱Ⅱ,402-中压蒸发器出口集箱Ⅱ,5-中压省煤器进口集箱,6-中压省煤器出口集箱,7-中压省煤器管束,8-低压过热器进口集箱,9-低压过热器出口集箱,10-低压过热器管束,11-低压蒸发器进口集箱,12-低压蒸发器出口集箱,13-低压蒸发器管束,14-热水段进口集箱,15-热水段出口集箱,16-热水段管束,17-中压蒸发器进口集箱管箱,18-中压蒸发器出口集箱管箱,19-炉体。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本申请中的技术方案,下面将结合附图和实施例来对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例,基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。
实施例1:
如图1、3、4所示,一种低温余热发电AQC锅炉,包括炉体19和设在炉体19内部和外部的:中压蒸发器进口集箱Ⅰ301、中压蒸发器出口集箱Ⅰ302、中压蒸发器管束Ⅰ3、中压蒸发器管束Ⅱ4、中压蒸发器进口集箱Ⅱ401、中压蒸发器出口集箱Ⅱ402、中压省煤器进口集箱5、中压省煤器出口集箱6、中压省煤器管束7、中压蒸发器进口集箱管箱17、中压蒸发器出口集箱管箱18;所述炉体19由下往上依次布置热水段管束16、低压蒸发器管束13、低压过热器管束10、中压省煤器进口集箱5、中压省煤器管束7、中压省煤器出口集箱6、中压蒸发器管束Ⅱ4、中压蒸发器管束Ⅰ3;所述中压省煤器管束7的一端与中压省煤器进口集箱5连接,其另一端与中压省煤器出口集箱6连接;
所述中压蒸发器管束Ⅱ4、中压蒸发器管束Ⅰ3与炉体19底部平行直排设置;所述中压蒸发器管束Ⅰ3的一端与设置于炉体19一侧外部的中压蒸发器进口集箱Ⅰ301连接,其另一端与设于炉体19另一侧外部的中压蒸发器出口集箱Ⅰ302连接;所述中压蒸发器管束Ⅱ4的一端与设于炉体19一侧外部的中压蒸发器进口集箱Ⅱ401连接,其另一端与设于炉体19另一侧外部的中压蒸发器出口集箱Ⅱ402连接;
所述中压蒸发器出口集箱Ⅰ302、中压蒸发器出口集箱Ⅱ402置于炉体19同一侧,并同置于中压蒸发器出口集箱管箱18内;所述中压蒸发器进口集箱Ⅰ301、中压蒸发器进口集箱Ⅱ401置于炉体19同一侧,并同置于中压蒸发器进口集箱管箱17。
所述中压蒸发器进口集箱管箱17能便于对中压蒸发器进口集箱Ⅰ301、中压蒸发器进口集箱Ⅱ401检查维修。
所述中压蒸发器出口集箱管箱18能便于对中压蒸发器出口集箱Ⅰ302、中压蒸发器出口集箱Ⅱ402进行检查维修。
所述炉体19上还设有低压过热器进口集箱8、低压过热器出口集箱9、低压过热器管束10、低压蒸发器进口集箱11、低压蒸发器出口集箱12、低压蒸发器管束13、热水段进口集箱14、热水段出口集箱15、热水段管束16;低压过热器进口集箱8连接低压过热器管束10的一端,低压过热器管束10的另一端与低压过热器出口集箱9连接;热水段管束16并行炉体19底部,热水段管束16的一端与热水段进口集箱14连接,热水段管束16的另一端与热水段出口集箱15连接。
中压蒸发器进口集箱I301、中压蒸发器管束I3、中压蒸发器出口集箱I302组成中压蒸发器I。
中压蒸发器进口集箱II401、中压蒸发器管束II4、中压蒸发器出口集箱II402组成中压蒸发器II。
中压省煤器进口集箱5、中压省煤器管束7、中压蒸发器出口集箱6组成中压省煤器。
低压过热器进口集箱8、低压过热器管束10、低压过热器出口集箱9组成低压过热器。
低压蒸发器进口集箱11、低压蒸发器管束13、低压蒸发器出口集箱12组成低压蒸发器。
热水段进口集箱14、热水段管束16、热水段出口集箱15组成热水段。
炉体19内烟气冲上依次进入中压蒸发器I、中压蒸发器II、低压过热器、低压蒸发器、热水段。
具体的工作方式:
中压蒸发器管束Ⅱ4、中压蒸发器管束Ⅰ3与炉体19底部平行直排设置;
中压蒸发器管束Ⅰ3匹配连接有中压蒸发器进口集箱Ⅰ301、中压蒸发器出口集箱Ⅰ302;
中压蒸发器管束Ⅱ4匹配连接有中压蒸发器进口集箱Ⅱ401、中压蒸发器出口集箱Ⅱ402;
所述中压蒸发器进口集箱Ⅰ301、中压蒸发器出口集箱Ⅰ302、中压蒸发器进口集箱Ⅱ401、中压蒸发器出口集箱Ⅱ402均设置于炉体1的外侧面;节省炉体内的空间,进而得到增大通风面积、提高热媒在管子的流速、提高热交换效率等;因此,实现降低AQC锅炉出口烟气温度及入口与出口压差的目的。
实施例2:
与实施例1相比,区别之处在于:给出了中压蒸发器管束Ⅱ的一种结构形式。
所述中压蒸发器管束Ⅱ4呈蛇形管。
实施例3:
与实施例1相比,区别之处在于:给出了中压蒸发器管束Ⅰ的一种结构形式。
所述中压蒸发器管束Ⅰ3呈蛇形管。
实施例4:
与实施例1-3任一相比,区别之处在于:增加安装有蒸发器螺旋鳍片。
所述中压蒸发器管束Ⅰ3、中压蒸发器管束Ⅱ4中每根管上均螺旋布置有蒸发器螺旋鳍片,所述蒸发器螺旋鳍片的规格为螺距8mm、高18mm、厚1.2mm。原来的螺距6.35mm、高24mm、厚1.2mm。更改后,增大螺距,降低高度。进而实现蒸发器螺旋鳍片的通风面积增加,提高通风速率,避免拥堵,降低粉尘沉积,从而能提高热交换效率。
实施例5:
与实施例4相比,区别之处在于:相邻两蒸发器螺旋鳍片的竖向间距为36mm。
将蒸发器螺旋鳍片改造后,增大相邻两螺旋鳍片的间距。
实施例6:
与实施例4相比,区别之处在于:相邻两蒸发器螺旋鳍片的横向间距为36mm。
将蒸发器螺旋鳍片改造后,增大相邻两螺旋鳍片的间距。
实施例7:
与实施例4相比,区别之处在于:相邻两蒸发器螺旋鳍片的竖向和横向间距均为36mm。
将蒸发器螺旋鳍片改造后,增大相邻两螺旋鳍片的间距。
实施例8:
实施例9:
实施例10:
与实施例1-7任一相比,区别之处在于:所述中压省煤器管束7中每根管上均螺旋布置有中压省煤器螺旋鳍片,该中压省煤器螺旋鳍片的规格为螺距8mm、高16mm、厚1.2mm。中压省煤器螺旋鳍片原来的螺距6.35mm、高18mm、厚1.2mm,经更改后,增大螺距,增高高度,以此达到增加通风面积,进而提高通风速率,避免拥堵,降低粉尘沉积,从而能提高热交换效率。
实施例11:
与实施例8相比,区别之处在于:相邻两中压省煤器螺旋鳍片的竖向和/或横向间距为26mm。增加通风面积,减少灰堵,提高了热交换效率。
实施例12:
与实施例8相比,区别之处在于:相邻两中压省煤器螺旋鳍片的横向间距为26mm。增加通风面积,减少灰堵,提高了热交换效率。
实施例13:
与实施例8相比,区别之处在于:相邻两中压省煤器螺旋鳍片的竖向和横向间距均为26mm。增加通风面积,减少灰堵,提高了热交换效率。
实施例14:
上述实施例的低温余热发电AQC锅炉相对应的改造方法包括:
(1)中压蒸发器,拆除原中压蒸发器,将原来的倾斜管排蒸发器制造成蛇形管中压蒸发器;
(2)主蒸汽压力,将锅炉的主蒸汽压力2.29MPa,降低为1.7~1.9MPa,并同时增加一组蒸发器;
(3)中压蒸发器集箱,将安装于锅炉内的中压蒸发器集箱移至锅炉外面安装;
(4)蒸发器排列方式,将原蒸发器的直排方式更改为错排方式;
(5)螺旋鳍片,将蒸发器螺旋鳍片和中压省煤器螺旋鳍片的规格进行更改;
(6)螺旋鳍片管,将蒸发器螺旋鳍片管和中压省煤器螺旋鳍片管的规格进行更改;
应用实施例:
广西柳州某水泥厂采用本发明的实施例7用于生产试验。
试验结果如下:
(1)改变原蒸发器的排列方式,由直排变成错排,可以降低热风在锅炉内的流速,延长热交换时间,提高锅炉热交换效率。(见下表)
改造后各级中压蒸发器烟气流速对照表:
(2)改造后的热力计算,工况一:进口烟气参数:380℃,给水温度:40℃
(3)改造后的热力计算,工况二:进口烟气参数:420℃,给水温度:60℃
(4)AQC锅炉改造前后参数对照表
本发明AQC锅炉改造专利很好的解决了以上问题,改造后锅炉出口烟气温度在100~120℃左右(改造前170℃左右),AQC锅炉的入口与出口压差在300Pa左右(改造前1000Pa左右),平均的发电量在4642KW/h(改造前3136KW/h),改造后每小时增加发电量1482KWh,每天时增加发电量35568KWh,每年增加收入551.3万元(35568KWh×310天/年×0.5元/KWh)
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种低温余热发电AQC锅炉,包括炉体(19)、低压过热器进口集箱(8)、低压过热器出口集箱(9)、低压过热器管束(10)、低压蒸发器进口集箱(11)、低压蒸发器出口集箱(12)、低压蒸发器管束(13)、热水段进口集箱(14)、热水段出口集箱(15)、热水段管束(16);
所述热水段管束(16)、热水段出口集箱(15)、低压蒸发器进口集箱(11)、低压蒸发器管束(13)、低压蒸发器出口集箱(12)、低压过热器进口集箱(8)、低压过热器管束(10)、低压过热器出口集箱(9)依次由炉体(19)的底部往上安装;
所述热水段管束(16)的一端连接热水段进口集箱(14),其另一端连接热水段出口集箱(15);
所述低压蒸发器管束(13)的一端连接低压蒸发器进口集箱(11),其另一端连接低压蒸发器出口集箱(12);
所述低压过热器管束(10)的一端连接低压过热器进口集箱(8),其另一端连接低压过热器出口集箱(9);
其特征在于,还包括设在炉体(19)内部的中压蒸发器管束Ⅰ(3)、中压蒸发器管束Ⅱ(4)、中压省煤器进口集箱(5)、中压省煤器出口集箱(6)、中压省煤器管束(7);以及设在炉体(19)外部的:中压蒸发器进口集箱Ⅰ(301)、中压蒸发器出口集箱Ⅰ(302)、中压蒸发器进口集箱Ⅱ(401)、中压蒸发器出口集箱Ⅱ(402)、中压蒸发器进口集箱管箱(17)、中压蒸发器出口集箱管箱(18);
所述炉体(19)由下往上依次布置中压省煤器进口集箱(5)、中压省煤器管束(7)、中压省煤器出口集箱(6)、中压蒸发器管束Ⅱ(4)、中压蒸发器管束Ⅰ(3);
所述中压省煤器管束(7)的一端与中压省煤器进口集箱(5)连接,其另一端与中压省煤器出口集箱(6)连接;
所述中压蒸发器管束Ⅱ(4)、中压蒸发器管束Ⅰ(3)与炉体(19)底部平行直排设置;
所述中压蒸发器管束Ⅰ(3)的一端与设置于炉体(19)一侧外部的中压蒸发器进口集箱Ⅰ(301)连接,其另一端与设于炉体(19)另一侧外部的中压蒸发器出口集箱Ⅰ(302)连接;所述中压蒸发器管束Ⅰ(3)呈蛇形管;
所述中压蒸发器管束Ⅱ(4)的一端与设于炉体(19)一侧外部的中压蒸发器进口集箱Ⅱ(401)连接,其另一端与设于炉体(19)另一侧外部的中压蒸发器出口集箱Ⅱ(402)连接;所述中压蒸发器管束Ⅱ(4)呈蛇形管;
所述中压蒸发器出口集箱Ⅰ(302)、中压蒸发器出口集箱Ⅱ(402)置于炉体(19)同一侧,并同置于中压蒸发器出口集箱管箱(18)内;
所述中压蒸发器进口集箱Ⅰ(301)、中压蒸发器进口集箱Ⅱ(401)置于炉体(19)同一侧,并同置于中压蒸发器进口集箱管箱(17);
其中,所述中压蒸发器管束Ⅰ(3)、中压蒸发器管束Ⅱ(4)的管其外直径规格均为φ38;所述中压蒸发器管束Ⅰ(3)、中压蒸发器管束Ⅱ(4)中每根管上均螺旋布置有蒸发器螺旋鳍片,所述蒸发器螺旋鳍片的规格为螺距8mm、高18mm、厚1.2mm;相邻两蒸发器螺旋鳍片的竖向和/或横向间距为36mm;
所述中压省煤器管束(7)中每根管均螺旋布置有中压省煤器螺旋鳍片,该中压省煤器螺旋鳍片的规格为螺距8mm、高16mm、厚1.2mm;
相邻两中压省煤器螺旋鳍片的竖向和/或横向间距为26mm;
所述中压省煤器管束(7)的管其外直径规格为φ32。
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