CN114543067A - 改进空气流道提高热能利用率的煤改气站 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改进空气流道提高热能利用率的煤改气站，包括钢结构主体以天燃气燃烧装置、锅炉燃料供应装置、锅炉给水装置和压缩空气供应装置，燃气燃烧装置包括固定于钢结构主体的设置有全膜式水冷壁结构的天燃气锅炉，锅炉燃料供应装置连接天燃气锅炉的燃气供应接口，天燃气锅炉的蒸汽排出接口连接原燃煤锅炉发电站的锅炉主蒸汽装置；天燃气锅炉与原燃煤锅炉发电站的竖井相邻设置，竖井内沿垂直方向间隔设置有多向热交换水箱，本发明易于实施，保留原燃煤锅炉发电站的多项基建及辅助装置，改造成本低，建设速度快，同时提高热能利用率，同时提高热能利用率，更加节能环保，运行过程无污染烟气排放，对自然环境零污染。
Description
技术领域
本发明涉及煤改气站的技术改进技术领域，尤其是涉及改进空气流道提高热能利用率的煤改气站。
背景技术
随着技术的发展，企业对环保和节能的要求越来越严格，目前，造纸企业开始弃用传统的燃煤锅炉发电站，改用使用天然气发电的燃气发电锅炉，一般的施工方式是直接新建全新的燃气发电锅炉，这需要拆除原有的燃煤锅炉发电站，基建时间非常长，改造成本非常高。在降低成本的同时提高建设速度，造纸企业原有的燃煤锅炉发电站是可以通过改造并转变成燃气发电锅炉的，俗称煤改气站，如何提高煤改气站的热能利用率是煤改气站中的一个重要技术，因此有必要予以改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供改进空气流道提高热能利用率的煤改气站，改造成本低，建设速度快，提高热能利用率。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：改进空气流道提高热能利用率的煤改气站，包括钢结构主体以及分别安装于钢结构主体的天燃气燃烧装置、锅炉燃料供应装置、锅炉给水装置和压缩空气供应装置，天燃气燃烧装置包括固定于钢结构主体的设置有全膜式水冷壁结构的天燃气锅炉，锅炉燃料供应装置连接天燃气锅炉的燃气供应接口，天燃气锅炉的蒸汽排出接口连接原燃煤锅炉发电站的锅炉主蒸汽装置；
天燃气锅炉与原燃煤锅炉发电站的竖井相邻设置，天燃气锅炉的废气排放接口通过废气排放管道连接竖井的下部接口，设置在竖井的中上部的排气口连接原燃煤锅炉发电站的锅炉燃烧烟气排放装置，锅炉燃烧烟气排放装置的烟气排气口连接原燃煤锅炉发电站的烟囱；
竖井内沿垂直方向间隔设置有多向热交换水箱，多向热交换水箱的内腔均设置成全密封的热交换腔；
多向热交换水箱焊接固定有多个竖直贯穿个多向热交换水箱的供废气向上穿过热交换腔的废气热交换管，多向热交换水箱焊接固定有多个横向贯穿多向热交换水箱的供高压空气横向穿过热交换腔的高压空气升温管，热交换腔内的废气热交换管与高压空气升温管纵横交错设置；
多向热交换水箱的顶部设置有进水接口、底部设置有出水接口，进水接口和出水接口分别连通热交换腔；
竖井的中上部安装有冷水给水管、下部安装有温水给水管，冷水给水管的进水端连接原燃煤锅炉发电站的锅炉给水装置、出水端连接进水接口，温水给水管的进水端连接出水接口、出水端连接天燃气锅炉的给水接口；
压缩空气供应装置包括高压风机和风机管道，风机管道的第一端连接高压风机、第二端连接天燃气锅炉的助燃剂供应接口，风机管道的中段穿过竖井，各高压空气升温管分别串联接入在风机管道中。
进一步的技术方案中，同一个所述多向热交换水箱的各所述高压空气升温管的第一侧分别并联于一个进气接口，同一个多向热交换水箱的各所述高压空气升温管的第二侧分别并联于一个出气接口，同一个多向热交换水箱的进气接口和出气接口分别串联接入在所风机管道中。
进一步的技术方案中，所述竖井内沿垂直方向间隔设置有多个所述多向热交换水箱，
所述冷水给水管连接竖井内最上方的多向热交换水箱的进水接口，冷水给水管从竖井的中上部逆向延伸到竖井的下部并顺次串联各多向热交换水箱的进水接口和出水接口，竖井最下方的多向热交换水箱的出水接口连接所述温水给水管；
所述风机管道从竖井的中上部逆向延伸到竖井的下部并顺次串联各多向热交换水箱的进气接口和出气接口。
进一步的技术方案中，所述多向热交换水箱焊接固定有多个横向贯穿多向热交换水箱的供天燃气横向穿过热交换腔的天燃气升温管，天燃气升温管设置在热交换腔的上部，天燃气升温管与高压空气升温管平行设置，天燃气升温管的第一侧设置有燃气进口、第二侧设置有燃气出口；
所述锅炉燃料供应装置包括天燃气大型储存罐、减压阀、天燃气缓存罐、控制阀、高压送气管和低压送气管，天燃气大型储存罐通过高压送气管连接天燃气缓存罐，天燃气缓存罐通过高压送气管连接减压阀，减压阀连接控制阀，控制阀通过低压送气管连接天燃气升温管的燃气进口，天燃气升温管的燃气出口连接所述燃气供应接口。
进一步的技术方案中，各所述多向热交换水箱的所述天燃气升温管顺次串联成一天燃气升温管组，天燃气升温管组通过所述低压送气管串联接入在所述控制阀和所述燃气供应接口之间。
进一步的技术方案中，所述废气热交换管的内壁面和外壁面分别密布有间隔设置的鳍片。
进一步的技术方案中，位于所述废气热交换管的内壁面的所述鳍片与废气热交换管的内壁面之间具有一弧形的开口，开口朝向下，开口的角度小于30度。
进一步的技术方案中，所述废气热交换管由四个钢板焊接固定而成，每个钢板的内表面和外表面分别焊接固定有多个所述鳍片；废气热交换管的横向截面形状为方形，废气热交换管的上端部凸出在所述多向热交换水箱的上方，废气热交换管的下端部焊接固定有一废气纳入斗，废气纳入斗设置在多向热交换水箱的下方，废气纳入斗的横向截面的面积自上到下逐渐变大，各所述鳍片相对废气热交换管的轴向方向倾斜设置，各鳍片的外端均朝向下。
本发明和现有技术相比所具有的优点是：本发明易于实施，保留并利用原燃煤锅炉发电站的多项基建及辅助装置，改造成本低，建设速度快，同时提高热能利用率，更加节能环保，运行过程无污染烟气排放，对自然环境零污染。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中CC截面的截面图。
图3是本发明的多向热交换水箱的结构示意图。
图中标记：
1钢结构主体
2天燃气锅炉
3竖井
4多向热交换水箱
5热交换腔
6高压空气升温管
7废气热交换管
8进水接口
9出水接口
10高压风机
11风机管道
12进气接口
13出气接口
14天燃气升温管
15天燃气缓存罐
16鳍片
17废气纳入斗
18低压送气管
19燃气供应接口。
具体实施方式
改进空气流道提高热能利用率的煤改气站，图1至3所示，包括钢结构主体1以及分别安装于钢结构主体1的天燃气燃烧装置、锅炉燃料供应装置、锅炉给水装置和压缩空气供应装置，天燃气燃烧装置包括固定于钢结构主体1的设置有全膜式水冷壁结构的天燃气锅炉2，锅炉燃料供应装置连接天燃气锅炉2的燃气供应接口19，天燃气锅炉2的蒸汽排出接口连接原燃煤锅炉发电站的锅炉主蒸汽装置。
煤改气站还包括锅炉排污装置、锅炉点火及熄火保护装置、DCS操作控制装置、工业水供应装置、除盐水供应装置、消防水供应装置、锅炉汽水加药装置、氮气装置和疏放水装置等，例如：
锅炉排污装置，煤改气站新增1台连续排污扩容器，连续排污扩容器扩容后的蒸汽接入锅炉主蒸汽装置的除氧水箱，用于除氧水的加热；品质较差的凝结水排入原有的定期排污扩容器，与锅炉本体及其他疏放水一起扩容后，蒸汽由排汽管引接至一定高度后，排入大气，凝结水则排入定期排污坑。
工业水供应装置，新增一台工业水泵，新增的工业水泵与原有电站的化水车间的工业水泵的出口母管对接。
除盐水供应装置，新增一台除盐水泵，新增的除盐水泵与原有电站的化水车间的除盐水泵的出口母管对接。
消防水供应装置，设置消防水供应管，新增的消防水供应管与原有电站的消防水母管对接。
锅炉汽水加药装置，增加一台加药泵，新增的加药泵与原有电站的加药泵的出口母管对接。
氮气装置，新增一个氮气储罐和管道，新增的氮气储罐单独连接天燃气锅炉2，供天燃气锅炉2单独使用。
疏放水装置，疏放水装置接入新增的疏水扩容器和疏水箱，另增加两台疏水泵，新增的两台疏水泵连接天燃气锅炉2的底部的上水装置和原除氧器。
具体的，天燃气锅炉2与原燃煤锅炉发电站的竖井3相邻设置，天燃气锅炉2的废气排放接口通过废气排放管道连接竖井3的下部接口，设置在竖井3的中上部的排气口连接原燃煤锅炉发电站的锅炉燃烧烟气排放装置，锅炉燃烧烟气排放装置的烟气排气口连接原燃煤锅炉发电站的烟囱；
竖井3内沿垂直方向间隔设置有多向热交换水箱4，多向热交换水箱4的内腔均设置成全密封的热交换腔5；
多向热交换水箱4焊接固定有多个竖直贯穿个多向热交换水箱4的供废气向上穿过热交换腔5的废气热交换管7，多向热交换水箱4焊接固定有多个横向贯穿多向热交换水箱4的供高压空气横向穿过热交换腔5的高压空气升温管6，热交换腔5内的废气热交换管7与高压空气升温管6纵横交错设置；多向热交换水箱4的顶部设置有进水接口8、底部设置有出水接口9，进水接口8和出水接口9分别连通热交换腔5；竖井3的中上部安装有冷水给水管、下部安装有温水给水管，冷水给水管的进水端连接原燃煤锅炉发电站的锅炉给水装置、出水端连接进水接口8，温水给水管的进水端连接出水接口9、出水端连接天燃气锅炉2的给水接口；压缩空气供应装置包括高压风机10和风机管道11，风机管道11的第一端连接高压风机10、第二端连接天燃气锅炉2的助燃剂供应接口，风机管道11的中段穿过竖井3，各高压空气升温管6分别串联接入在风机管道11中。
同一个多向热交换水箱4的各高压空气升温管6的第一侧分别并联于一个进气接口12，同一个多向热交换水箱4的各高压空气升温管6的第二侧分别并联于一个出气接口13，同一个多向热交换水箱4的进气接口12和出气接口13分别串联接入在所风机管道11中。
竖井3内沿垂直方向间隔设置有多个多向热交换水箱4，冷水给水管连接竖井3内最上方的多向热交换水箱4的进水接口8，冷水给水管从竖井3的中上部逆向延伸到竖井3的下部并顺次串联各多向热交换水箱4的进水接口8和出水接口9，竖井3最下方的多向热交换水箱4的出水接口9连接温水给水管；风机管道11从竖井3的中上部逆向延伸到竖井3的下部并顺次串联各多向热交换水箱4的进气接口12和出气接口13。
多向热交换水箱4焊接固定有多个横向贯穿多向热交换水箱4的供天燃气横向穿过热交换腔5的天燃气升温管14，天燃气升温管14与高压空气升温管6平行设置，天燃气升温管14的第一侧设置有燃气进口、第二侧设置有燃气出口。天燃气升温管14设置在热交换腔5的上部，天燃气的温度较低，天燃气升温管14的温度最最低，天燃气升温管14周转的水的温度也相对偏低，因此，将天燃气升温管14设置在上部有利于提升废气的热转移效率。
通过废气热交换管7将废气中的热能传导至热交换腔5内的水中，再通过热交换腔5内的水将热能传导至高压空气升温管6和锅炉主蒸汽装置，通过多向热交换水箱4同时提升供应给锅炉主蒸汽装置的水的温度、供应给天燃气锅炉2的高压空气的温度和天燃气的温度，实现水、空气和燃气同时升温，提高热能利用率。
锅炉燃料供应装置包括天燃气大型储存罐、减压阀、天燃气缓存罐15、控制阀、高压送气管和低压送气管18，天燃气大型储存罐通过高压送气管连接天燃气缓存罐15，天燃气缓存罐15通过高压送气管连接减压阀，减压阀连接控制阀，控制阀通过低压送气管18连接天燃气升温管14的燃气进口，天燃气升温管14的燃气出口连接燃气供应接口19。较佳的，各多向热交换水箱4的天燃气升温管14顺次串联成一天燃气升温管14组，天燃气升温管14组通过低压送气管18串联接入在控制阀和燃气供应接口19之间，储存在天燃气大型储存罐中的天燃气为液态，天燃气天减压过程中都需要吸热，目前经由低压送气管18输送直达的天燃气锅炉2的天燃气一般属于气液混合状，天燃气的温度还是非常低的，本发明利用竖井中的多向热交换水箱4提升天燃气升温管14的温度，进而提升的天燃气的温度，将天燃气的温度提升至10-20℃，完全隔离的天燃气在安全的温度范围内，经过升温的天燃气与经过升温度高压空气是在天燃气锅炉2的喷嘴处混合后燃烧，十分安全，进而提高天燃气在天燃气锅炉2的燃烧效率，提升天燃气的热燃烧效率。
废气热交换管7的内壁面和外壁面分别密布有间隔设置的鳍片16。利用鳍片16提高热传导速度，提高热交换效率。其中，位于废气热交换管7的内壁面的鳍片16与废气热交换管7的内壁面之间具有一弧形的开口，开口朝向下，开口的角度小于30度，各鳍片16相对废气热交换管7的轴向方向倾斜设置，各鳍片16的外端均朝向下，有利于提升废气热交换管7对废气的热吸收速度。废气热交换管7由四个钢板焊接固定而成，每个钢板的内表面和外表面分别焊接固定有多个鳍片16，废气热交换管7便于加工成型；废气热交换管7的横向截面形状为方形，废气热交换管7的上端部凸出在多向热交换水箱4的上方，废气热交换管7的下端部焊接固定有一废气纳入斗17，废气纳入斗17设置在多向热交换水箱4的下方，废气纳入斗17的横向截面的面积自上到下逐渐变大，废气到达废气纳入斗17后，先行聚集在废气纳入斗17处再向上进入废气热交换管7，废气纳入斗17聚集满废气会形成一个高温高压区，高温高压区在一定程度阻缓在后的废气向上穿过废气热交换管7，这可以减缓废气通过废气热交换管7的穿行速度，提升换交换效率。
Claims (8)
1.改进空气流道提高热能利用率的煤改气站，包括钢结构主体(1)以及分别安装于钢结构主体(1)的天燃气燃烧装置、锅炉燃料供应装置、锅炉给水装置和压缩空气供应装置，其特征在于：天燃气燃烧装置包括固定于钢结构主体(1)的设置有全膜式水冷壁结构的天燃气锅炉(2)，锅炉燃料供应装置连接天燃气锅炉(2)的燃气供应接口(19)，天燃气锅炉(2)的蒸汽排出接口连接原燃煤锅炉发电站的锅炉主蒸汽装置；
天燃气锅炉(2)与原燃煤锅炉发电站的竖井(3)相邻设置，天燃气锅炉(2)的废气排放接口通过废气排放管道连接竖井(3)的下部接口，设置在竖井(3)的中上部的排气口连接原燃煤锅炉发电站的锅炉燃烧烟气排放装置，锅炉燃烧烟气排放装置的烟气排气口连接原燃煤锅炉发电站的烟囱；
竖井(3)内沿垂直方向间隔设置有多向热交换水箱(4)，多向热交换水箱(4)的内腔均设置成全密封的热交换腔(5)；
多向热交换水箱(4)焊接固定有多个竖直贯穿个多向热交换水箱(4)的供废气向上穿过热交换腔(5)的废气热交换管(7)，多向热交换水箱(4)焊接固定有多个横向贯穿多向热交换水箱(4)的供高压空气横向穿过热交换腔(5)的高压空气升温管(6)，热交换腔(5)内的废气热交换管(7)与高压空气升温管(6)纵横交错设置；
多向热交换水箱(4)的顶部设置有进水接口(8)、底部设置有出水接口(9)，进水接口(8)和出水接口(9)分别连通热交换腔(5)；
竖井(3)的中上部安装有冷水给水管、下部安装有温水给水管，冷水给水管的进水端连接原燃煤锅炉发电站的锅炉给水装置、出水端连接进水接口(8)，温水给水管的进水端连接出水接口(9)、出水端连接天燃气锅炉(2)的给水接口；
压缩空气供应装置包括高压风机(10)和风机管道(11)，风机管道(11)的第一端连接高压风机(10)、第二端连接天燃气锅炉(2)的助燃剂供应接口，风机管道(11)的中段穿过竖井(3)，各高压空气升温管(6)分别串联接入在风机管道(11)中。
2.根据权利要求1所述的改进空气流道提高热能利用率的煤改气站，其特征在于：同一个所述多向热交换水箱(4)的各所述高压空气升温管(6)的第一侧分别并联于一个进气接口(12)，同一个多向热交换水箱(4)的各所述高压空气升温管(6)的第二侧分别并联于一个出气接口(13)，同一个多向热交换水箱(4)的进气接口(12)和出气接口(13)分别串联接入在所风机管道(11)中。
3.根据权利要求2所述的改进空气流道提高热能利用率的煤改气站，其特征在于：所述竖井(3)内沿垂直方向间隔设置有多个所述多向热交换水箱(4)，
所述冷水给水管连接竖井(3)内最上方的多向热交换水箱(4)的进水接口(8)，冷水给水管从竖井(3)的中上部逆向延伸到竖井(3)的下部并顺次串联各多向热交换水箱(4)的进水接口(8)和出水接口(9)，竖井(3)最下方的多向热交换水箱(4)的出水接口(9)连接所述温水给水管；
所述风机管道(11)从竖井(3)的中上部逆向延伸到竖井(3)的下部并顺次串联各多向热交换水箱(4)的进气接口(12)和出气接口(13)。
4.根据权利要求3所述的改进空气流道提高热能利用率的煤改气站，其特征在于：所述多向热交换水箱(4)焊接固定有多个横向贯穿多向热交换水箱(4)的供天燃气横向穿过热交换腔(5)的天燃气升温管(14)，天燃气升温管(14)设置在热交换腔(5)的上部，天燃气升温管(14)与高压空气升温管(6)平行设置，天燃气升温管(14)的第一侧设置有燃气进口、第二侧设置有燃气出口；
所述锅炉燃料供应装置包括天燃气大型储存罐、减压阀、天燃气缓存罐(15)、控制阀、高压送气管和低压送气管(18)，天燃气大型储存罐通过高压送气管连接天燃气缓存罐(15)，天燃气缓存罐(15)通过高压送气管连接减压阀，减压阀连接控制阀，控制阀通过低压送气管(18)连接天燃气升温管(14)的燃气进口，天燃气升温管(14)的燃气出口连接所述燃气供应接口(19)。
5.根据权利要求4所述的改进空气流道提高热能利用率的煤改气站，其特征在于：各所述多向热交换水箱(4)的所述天燃气升温管(14)顺次串联成一天燃气升温管(14)组，天燃气升温管(14)组通过所述低压送气管(18)串联接入在所述控制阀和所述燃气供应接口(19)之间。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的改进空气流道提高热能利用率的煤改气站，其特征在于：所述废气热交换管(7)的内壁面和外壁面分别密布有间隔设置的鳍片(16)。
7.根据权利要求6所述的改进空气流道提高热能利用率的煤改气站，其特征在于：位于所述废气热交换管(7)的内壁面的所述鳍片(16)与废气热交换管(7)的内壁面之间具有一弧形的开口，开口朝向下，开口的角度小于30度。
8.根据权利要求6所述的改进空气流道提高热能利用率的煤改气站，其特征在于：所述废气热交换管(7)由四个钢板焊接固定而成，每个钢板的内表面和外表面分别焊接固定有多个所述鳍片(16)；废气热交换管(7)的横向截面形状为方形，废气热交换管(7)的上端部凸出在所述多向热交换水箱(4)的上方，废气热交换管(7)的下端部焊接固定有一废气纳入斗，废气纳入斗(17)设置在多向热交换水箱(4)的下方，废气纳入斗(17)的横向截面的面积自上到下逐渐变大，各所述鳍片(16)相对废气热交换管(7)的轴向方向倾斜设置，各鳍片(16)的外端均朝向下。
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