CN114811619B - 一种用于燃烧黄磷尾气的蒸汽锅炉系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于燃烧黄磷尾气的蒸汽锅炉系统及其方法，其包括依次连接的黄磷燃烧区、第一辐射传热区、第二辐射传热区、变截面连接烟道、第一蒸发器、过热器、第二蒸发器、余热蒸汽锅炉、引风机；其包括以下步骤：步骤S1：当检测到的第一烟气压力和第二烟气压力大于预设烟气压力值时，调节引风机以第一转速运行；步骤S2：当检测到的第一烟气压力和第二烟气压力小于预设烟气压力值时，调节引风机以第四转速运行；步骤S3：当检测到的第一烟气压力或第二烟气压力大于预设烟气压力值时，调节引风机以第二转速运行；步骤S4：当检测到的第一烟气压力或第二烟气压力小于预设烟气压力值时，调节引风机以第三转速运行；其中，转速关系：第一转速＞第二转速＞第三转速＞第四转速。本发明能够提高烟气的换热充分性，从而提高黄磷尾气热值利用率。

Description

一种用于燃烧黄磷尾气的蒸汽锅炉系统的控制方法
技术领域
本发明涉及黄磷尾气再利用、黄磷尾气锅炉系统技术领域，具体涉及一种用于燃烧黄磷尾气的蒸汽锅炉系统及其控制方法。
背景技术
黄磷尾气具有较高的热值，发热值在10-11.5MJ/Nm3，是十分优良的燃料。在黄磷尾气综合利用研究中，除了制作化工产品，将黄磷尾气除尘、净化后用作锅炉的动力燃料，已成为黄磷尾气资源化研究的热点。
现有技术CN203099789U公开了一种支持多燃料燃烧的黄磷尾气锅炉，涉及黄磷尾气锅炉领域，包括燃烧器、锅炉本体、余热回收器以及旋风除尘器，所述燃烧器设有黄磷尾气燃烧管路和天然气燃烧管路，所述锅炉本体包括换热室，换热室包括炉膛，炉膛的侧部设有一进料口，炉膛的底部有固定式水冷炉排。所述支持多燃料燃烧的黄磷尾气锅炉，其复合利用率高，保证了生产的正常运行，缩短了锅炉的投资期，提高了热利用效率，降低了粉尘排放量，减轻了烟气对环境的污染。现有技术CN203203010U公开了一种黄磷尾气燃烧用锅炉，该黄磷尾气燃烧用锅炉采用了优化的结构布置，优化了锅炉各部件，使用了新的内壁材料涂层，从而实现燃黄磷尾气锅炉的安全稳定运行，延长了锅炉的使用寿命，达到对黄磷尾气有效利用的目的。现有技术CN205843417U公开了一种用于黄磷尾气燃烧锅炉的辐射换热器，其具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损的优点；同时，当部分换热结构出现故障时能够快速进行检修、更换。但现有的锅炉装置仍然存在热值利用率较低的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于燃烧黄磷尾气的蒸汽锅炉系统及其控制方法，其通过调控第一烟气压力、第二烟气压力及引风机的转速，以调节/控制第一辐射传热区、第二辐射传热区的蓄压（增大压力）效果，从而提高烟气与第一辐射传热区和第二辐射传热区的换热充分性，从而提高黄磷尾气热值利用率；以保障后续扩散涡流烟气流与第一蒸发器和/或过热器的换热充分性，从而提高黄磷尾气热值利用率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为 ：
一种用于燃烧黄磷尾气的蒸汽锅炉系统的控制方法，蒸汽锅炉系统包括黄磷燃烧区（1）、第一辐射传热区（2）、第二辐射传热区（3）、第一蒸发器（4）、过热器（5）、第二蒸发器（6）、余热蒸汽锅炉（7）、燃烧机（8），黄磷燃烧区、第一辐射传热区、第二辐射传热区依次连接设置，第一蒸发器、过热器、第二蒸发器依次连接设置，第二辐射传热区与第一蒸发器之间连接有变截面连接烟道（12），第二蒸发器的出口端通过蒸汽锅炉连接管（71）连接有余热蒸汽锅炉（7），余热蒸汽锅炉的出口端连接有引风机（74），黄磷燃烧区的左端/进口端设置有燃烧机，黄磷燃烧区的第一壳体内壁设置有埋管，第一辐射传热区的第一壳体内壁设置有第一膜式水冷壁，第二辐射传热区的第一壳体内壁设置有第二膜式水冷壁，第一蒸发器的第二壳体内设置有第一管束，过热器的第二壳体内设置有蛇形管，第二蒸发器的第二壳体内设置有第二管束，第一锅筒设置于第一壳体的外壁，第一集筒设置于第一壳体的下部内壁，第二集筒设置于第一壳体的上部内壁，第二锅筒设置于第二壳体的外壁，第三集筒设置于第二壳体的下部内壁，各锅筒与各集筒之间通过管道、阀连接，余热蒸汽锅炉包括锅炉本体、第三锅筒，锅炉本体的外壁设置有第三锅筒，锅炉本体的出口端通过管道连接有引风机，引风机（74）为变频离心风机；
其特征在于：黄磷燃烧区与第一辐射传热区之间设置有第一花格墙（9），第一辐射传热区与第二辐射传热区之间设置有第二花格墙（10），第二辐射传热区与变截面连接烟道（12）之间设置有第三花格墙（11），变截面连接烟道包括依次连接的渐缩段、平直段、渐扩段；第一辐射传热区（2）内设置有第一压力传感器，第一压力传感器用于检测第一烟气压力，第二辐射传热区（3）内设置有第二压力传感器，第二压力传感器用于检测第二烟气压力；其包括以下步骤：
步骤S1：当检测到的第一烟气压力和第二烟气压力大于预设烟气压力值时，调节引风机（74）以第一转速运行，提高转速；
步骤S2：当检测到的第一烟气压力和第二烟气压力小于预设烟气压力值时，调节引风机（74）以第四转速运行，降低转速；
步骤S3：当检测到的第一烟气压力或第二烟气压力大于预设烟气压力值时，调节引风机（74）以第二转速运行；
步骤S4：当检测到的第一烟气压力或第二烟气压力小于预设烟气压力值时，调节引风机（74）以第三转速运行；
其中，转速关系：第一转速＞第二转速＞第三转速＞第四转速。
进一步地，还包括：步骤S3-1：当检测到的第一烟气压力大于预设值时，而第二烟气压力等于预设值时，调节引风机（74）以第二转速区间的下区间转速运行；
步骤S3-2：当检测到的第一烟气压力等于预设值时，而第二烟气压力大于预设值时，调节引风机（74）以第二转速区间的上区间转速运行。
进一步地，还包括：步骤S4-1：当检测到的第一烟气压力小于预设值时，而第二烟气压力等于预设值时，调节引风机（74）以第三转速区间的上区间转速运行；
步骤S4-2：当检测到的第一烟气压力等于预设值时，而第二烟气压力小于预设值时，调节引风机（74）以第三转速区间的下区间转速运行。
进一步地，其特征在于，所述第一花格墙（9）、第二花格墙（10）、第三花格墙（11）的通流面积不等，且通流面积关系：第一花格墙＞第二花格墙＞第三花格墙。
进一步地，其特征在于，所述平直段的内壁面设置有第一导流板（121），多个第一导流板沿平直段的周向分布，渐扩段的内壁面设置有第二导流板（122），多个第二导流板沿渐扩段的周向分布，第一导流板的内径尺寸等于第二导流板的最小内径尺寸。
进一步地，其特征在于，所述第一导流板（121）与变截面连接烟道（12）的轴向/轴线平行设置，第二导流板（122）相对于变截面连接烟道的轴线倾斜设置。
本发明的一种用于燃烧黄磷尾气的蒸汽锅炉系统及其控制方法，由于通流面积第一花格墙＞第二花格墙＞第三花格墙，在烟气进入变截面连接烟道前能够起到很好的蓄压（增大压力）作用，能够提高烟气与第一辐射传热区和/或第二辐射传热区的换热充分性；在烟气经过变截面连接烟道时，通过第一导流板、第二导流板的设计，能够形成高效的扩散涡流烟气流，扩散涡流烟气流具有充分的混合涡流性，能够提高扩散涡流烟气流与第一蒸发器和/或过热器的换热充分性，从而提高黄磷尾气热值利用率。
本发明的一种用于燃烧黄磷尾气的蒸汽锅炉系统的控制方法，其通过调控第一烟气压力、第二烟气压力及引风机的转速，以调节/控制第一辐射传热区、第二辐射传热区的蓄压（增大压力）效果，从而提高烟气与第一辐射传热区和第二辐射传热区的换热充分性，从而提高黄磷尾气热值利用率；以保障后续扩散涡流烟气流与第一蒸发器和/或过热器的换热充分性，从而提高黄磷尾气热值利用率。
附图说明
图1为本发明燃烧黄磷尾气蒸汽锅炉系统结构俯视图；
图2为本发明燃烧黄磷尾气蒸汽锅炉系统结构主视图；
图3为本发明燃烧黄磷尾气蒸汽锅炉系统结构侧视图；
图4为本发明余热蒸汽锅炉结构示意图；
图5为本发明变截面道结构图；
图6为本发明控制原理流程图；
图7为本发明控制原理流程图。
图中：黄磷燃烧区1、第一辐射传热区2、第二辐射传热区3、第一蒸发器4、过热器5、第二蒸发器6、余热蒸汽锅炉7、燃烧机8、第一花格墙/栅格墙9、第二花格墙/栅格墙10、第三花格墙11、变截面连接烟道12、埋管101、第一膜式水冷壁21、第一锅筒22、第一集筒/集箱23、第二集筒 24、第二锅筒25、第三集筒26、第二膜式水冷壁31、第一管束41、蛇形管51、第二管束61、蒸汽锅炉连接管71、锅炉本体72、第三锅筒73、引风机74、第一导流板121、第二导流板122。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1-5示，一种用于燃烧黄磷尾气的蒸汽锅炉系统，其包括黄磷燃烧区1、第一辐射传热区2、第二辐射传热区3、第一蒸发器4、过热器5、第二蒸发器6、余热蒸汽锅炉7、燃烧机8，黄磷燃烧区1、第一辐射传热区2、第二辐射传热区3依次连接设置，第一蒸发器4、过热器5、第二蒸发器6依次连接设置，第二辐射传热区3与第一蒸发器4之间连接有变截面连接烟道12，第二蒸发器6的出口端通过蒸汽锅炉连接管71连接有余热蒸汽锅炉7，余热蒸汽锅炉7的出口端连接有引风机74，黄磷燃烧区1的左端/进口端设置有燃烧机8，黄磷燃烧区1的第一壳体内壁设置有埋管101，第一辐射传热区2的第一壳体内壁设置有第一膜式水冷壁21，第二辐射传热区3的第一壳体内壁设置有第二膜式水冷壁31，第一蒸发器4的第二壳体内设置有第一管束41，过热器5的第二壳体内设置有蛇形管51，第二蒸发器6的第二壳体内设置有第二管束61，第一锅筒22设置于第一壳体的外壁（壁内或壁面上），第一集筒23设置于第一壳体的下部内壁（壁内或壁面上），第二集筒24设置于第一壳体的上部内壁，第二锅筒25设置于第二壳体的外壁，第三集筒26设置于第二壳体的下部内壁，各锅筒与各集筒之间通过管道、阀连接，余热蒸汽锅炉7包括锅炉本体72、第三锅筒73，锅炉本体72的外壁设置有第三锅筒73，锅炉本体72的出口端通过管道连接有引风机74，引风机74为变频离心风机，其特征在于：黄磷燃烧区1与第一辐射传热区2之间设置有第一花格墙9，第一辐射传热区2与第二辐射传热区3之间设置有第二花格墙10，第二辐射传热区3与变截面连接烟道12之间设置有第三花格墙11，变截面连接烟道12包括依次连接的渐缩段、平直段、渐扩段；第一辐射传热区2内设置有第一压力传感器，第一压力传感器用于检测第一烟气压力，第二辐射传热区3内设置有第二压力传感器，第二压力传感器用于检测第二烟气压力。
进一步地，第一花格墙9、第二花格墙10、第三花格墙11的通流面积不等，且通流面积关系：第一花格墙9＞第二花格墙10＞第三花格墙11。
进一步地，平直段的内壁面设置有第一导流板121，多个第一导流板121沿平直段的周向分布，渐扩段的内壁面设置有第二导流板122，多个第二导流板122沿渐扩段的周向分布，第一导流板121的内径尺寸等于第二导流板122的最小内径尺寸。
第一导流板121与变截面连接烟道12的轴向/轴线平行设置，第二导流板122相对于变截面连接烟道12的轴线倾斜设置。
本发明的一种用于燃烧黄磷尾气的蒸汽锅炉系统，烟气依次经过第一壳体（黄磷燃烧区1、第一辐射传热区2、第二辐射传热区3）、变截面连接烟道12、第二壳体（第一蒸发器4、过热器5、第二蒸发器6）、余热蒸汽锅炉7、引风机74，由于通流面积第一花格墙9＞第二花格墙10＞第三花格墙11，在烟气进入变截面连接烟道12前能够起到很好的蓄压（增大压力）作用，能够提高烟气与第一辐射传热区2和/或第二辐射传热区3的换热充分性，从而提高黄磷尾气热值利用率；在烟气经过变截面连接烟道12时，通过第一导流板121、第二导流板122的设计，能够形成高效的扩散涡流烟气流，扩散涡流烟气流具有充分的混合涡流性，能够提高扩散涡流烟气流与第一蒸发器4和/或过热器5的换热充分性，从而提高黄磷尾气热值利用率。
如图6-7示，一种用于燃烧黄磷尾气的蒸汽锅炉系统的控制方法，其包括以下步骤：
步骤S1：当检测到的第一烟气压力和第二烟气压力大于预设烟气压力值时，调节引风机74以第一转速运行，提高转速；
步骤S2：当检测到的第一烟气压力和第二烟气压力小于预设烟气压力值时，调节引风机74以第四转速运行，降低转速；
步骤S3：当检测到的第一烟气压力或第二烟气压力大于预设烟气压力值时，调节引风机74以第二转速运行；
步骤S4：当检测到的第一烟气压力或第二烟气压力小于预设烟气压力值时，调节引风机74以第三转速运行；
其中，转速关系：第一转速＞第二转速＞第三转速＞第四转速。
步骤S3-1：当检测到的第一烟气压力大于预设值时，而第二烟气压力等于预设值时，调节引风机74以第二转速区间的下区间转速运行；
步骤S3-2：当检测到的第一烟气压力等于预设值时，而第二烟气压力大于预设值时，调节引风机74以第二转速区间的上区间转速运行；
步骤S4-1：当检测到的第一烟气压力小于预设值时，而第二烟气压力等于预设值时，调节引风机74以第三转速区间的上区间转速运行；
步骤S4-2：当检测到的第一烟气压力等于预设值时，而第二烟气压力小于预设值时，调节引风机74以第三转速区间的下区间转速运行。
本发明的一种用于燃烧黄磷尾气的蒸汽锅炉系统的控制方法，其通过调控第一烟气压力、第二烟气压力及引风机74的转速，以调节/控制第一辐射传热区2、第二辐射传热区3的蓄压（增大压力）效果，从而提高烟气与第一辐射传热区2和第二辐射传热区3的换热充分性，从而提高黄磷尾气热值利用率；以保障后续扩散涡流烟气流与第一蒸发器和/或过热器的换热充分性，从而提高黄磷尾气热值利用率。
本发明的一种燃烧黄磷尾气过热蒸汽锅炉系统，由于通流面积第一花格墙＞第二花格墙＞第三花格墙，在烟气进入变截面连接烟道前能够起到很好的蓄压（增大压力）作用，能够提高烟气与第一辐射传热区和/或第二辐射传热区的换热充分性；在烟气经过变截面连接烟道时，通过第一导流板、第二导流板的设计，能够形成高效的扩散涡流烟气流，扩散涡流烟气流具有充分的混合涡流性，能够提高扩散涡流烟气流与第一蒸发器和/或过热器的换热充分性，从而提高黄磷尾气热值利用率。
本发明的一种用于燃烧黄磷尾气的蒸汽锅炉系统的控制方法，其通过调控第一烟气压力、第二烟气压力及引风机的转速，以调节/控制第一辐射传热区、第二辐射传热区的蓄压（增大压力）效果，从而提高烟气与第一辐射传热区和第二辐射传热区的换热充分性，从而提高黄磷尾气热值利用率；以保障后续扩散涡流烟气流与第一蒸发器和/或过热器的换热充分性，从而提高黄磷尾气热值利用率。
上述实施方式是对本发明的说明，不是对本发明的限定，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种用于燃烧黄磷尾气的蒸汽锅炉系统的控制方法，蒸汽锅炉系统包括黄磷燃烧区(1)、第一辐射传热区(2)、第二辐射传热区(3)、第一蒸发器(4)、过热器(5)、第二蒸发器(6)、余热蒸汽锅炉(7)、燃烧机(8)，黄磷燃烧区、第一辐射传热区、第二辐射传热区依次连接设置，第一蒸发器、过热器、第二蒸发器依次连接设置，第二辐射传热区与第一蒸发器之间连接有变截面连接烟道(12)，第二蒸发器的出口端通过蒸汽锅炉连接管(71)连接有余热蒸汽锅炉(7)，余热蒸汽锅炉的出口端连接有引风机(74)，黄磷燃烧区的左端/进口端设置有燃烧机，黄磷燃烧区的第一壳体内壁设置有埋管，第一辐射传热区的第一壳体内壁设置有第一膜式水冷壁，第二辐射传热区的第一壳体内壁设置有第二膜式水冷壁，第一蒸发器的第二壳体内设置有第一管束，过热器的第二壳体内设置有蛇形管，第二蒸发器的第二壳体内设置有第二管束，第一锅筒设置于第一壳体的外壁，第一集筒设置于第一壳体的下部内壁，第二集筒设置于第一壳体的上部内壁，第二锅筒设置于第二壳体的外壁，第三集筒设置于第二壳体的下部内壁，各锅筒与各集筒之间通过管道、阀连接，余热蒸汽锅炉包括锅炉本体、第三锅筒，锅炉本体的外壁设置有第三锅筒，锅炉本体的出口端通过管道连接有引风机，引风机(74)为变频离心风机；
其特征在于：黄磷燃烧区与第一辐射传热区之间设置有第一花格墙(9)，第一辐射传热区与第二辐射传热区之间设置有第二花格墙(10)，第二辐射传热区与变截面连接烟道(12)之间设置有第三花格墙(11)，变截面连接烟道包括依次连接的渐缩段、平直段、渐扩段；第一辐射传热区(2)内设置有第一压力传感器，第一压力传感器用于检测第一烟气压力，第二辐射传热区(3)内设置有第二压力传感器，第二压力传感器用于检测第二烟气压力；其包括以下步骤：
步骤S1：当检测到的第一烟气压力和第二烟气压力大于预设烟气压力值时，调节引风机(74)以第一转速运行，提高转速；
步骤S2：当检测到的第一烟气压力和第二烟气压力小于预设烟气压力值时，调节引风机(74)以第四转速运行，降低转速；
步骤S3：当检测到的第一烟气压力或第二烟气压力大于预设烟气压力值时，调节引风机(74)以第二转速运行；
步骤S4：当检测到的第一烟气压力或第二烟气压力小于预设烟气压力值时，调节引风机(74)以第三转速运行；
其中，转速关系：第一转速＞第二转速＞第三转速＞第四转速；
还包括：
步骤S3-1：当检测到的第一烟气压力大于预设值时，而第二烟气压力等于预设值时，调节引风机(74)以第二转速区间的下区间转速运行；
步骤S3-2：当检测到的第一烟气压力等于预设值时，而第二烟气压力大于预设值时，调节引风机(74)以第二转速区间的上区间转速运行；
还包括：
步骤S4-1：当检测到的第一烟气压力小于预设值时，而第二烟气压力等于预设值时，调节引风机(74)以第三转速区间的上区间转速运行；
步骤S4-2：当检测到的第一烟气压力等于预设值时，而第二烟气压力小于预设值时，调节引风机(74)以第三转速区间的下区间转速运行。
2.如权利要求1所述的一种用于燃烧黄磷尾气的蒸汽锅炉系统的控制方法，其特征在于，所述第一花格墙(9)、第二花格墙(10)、第三花格墙(11)的通流面积不等，且通流面积关系：第一花格墙＞第二花格墙＞第三花格墙。
3.如权利要求2所述的一种用于燃烧黄磷尾气的蒸汽锅炉系统的控制方法，其特征在于，所述平直段的内壁面设置有第一导流板(121)，多个第一导流板沿平直段的周向分布，渐扩段的内壁面设置有第二导流板(122)，多个第二导流板沿渐扩段的周向分布，第一导流板的内径尺寸等于第二导流板的最小内径尺寸。
4.如权利要求3所述的一种用于燃烧黄磷尾气的蒸汽锅炉系统的控制方法，其特征在于，所述第一导流板(121)与变截面连接烟道(12)的轴向/轴线平行设置，第二导流板(122)相对于变截面连接烟道的轴线倾斜设置。
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