CN117232273B - 一种基于低温区排烟技术的循环热风系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化工生产技术领域，其目的在于提供了一种基于低温区排烟技术的循环热风系统，基于回转反应炉各加热段所需的加热温度及温压的不同，在回转反应炉尾端回风口设置电动风门，以最低工艺温度为目标值建立PI D自动调节闭环回路，以获得系统排烟温度的最低值，并在此处设置排烟口，循环系统多余的烟气经排烟系统排出，排烟系统包括排烟电动阀、排烟管道、余热回收换热器、排烟风机及烟囱。本发明的优势在于采用该技术后的热风循环系统，其排烟温度可以降低100℃以上，从而减少热风循环系统中的热量排出损失，显著提高了系统热效率，同时也减少了余热回收管道设备的投资成本。
Description
技术领域
本发明属于化工生产技术领域，适用于需循环加热的夹套式回转反应炉，具体涉及一种基于低温区排烟技术的循环热风系统。
背景技术
在化工行业中，采用外热式回转反应炉生产装置的场所，需采用以循环风机驱动的循环热风加热方式。燃料不断燃烧产生高温烟气混入循环热风系统，获得较高的烟气温度后进入回转反应炉，释放热能后再回到循环风机入口侧参与再循环。其中不断产生多余烟气需要排出，现行业内普遍的做法是将排烟口设置在靠近循环风机出口的正压区域以利于排烟顺畅，但由于该区域是各处循环回风汇合后的总工况，其烟气温度是各处回风温度的加权平均值，通常情况下要比循环回风系统中最低温度区域高出100℃以上，因此带来的问题是排烟损失大，系统热利用率低，对后续的余热回收设备投资大，且影响使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于低温区排烟技术的循环热风系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于低温区排烟技术的循环热风系统，包括相互连通的燃烧炉、回转反应炉和余热回收装置，所述回转反应炉上设置有若干个H回风口和R进风口，若干个H回风口均与回风管道相连通，回风管道通过排烟管道和循环管道分别与余热回收装置和燃烧炉相连通；
所述余热回收装置包括两个输出口，其中一个输出口与烟囱相连通，另一个输出口通过助燃管道与燃烧炉上的燃烧器相连通，燃烧炉的输出端通过进风管道与R进风口相连通；
所述排烟管道的输入端与排烟口相连接，排烟口位于靠近回转反应炉出渣口位置的回风管道上；
所述排烟口处的温度为循环热风系统中的温度最低点，其运行工况为负压状态。
所述余热回收装置包括并联的空气预热器和水换热器，空气预热器和水换热器的两端均分别与排烟管道和烟囱相连接，空气预热器上的空气出口端与助燃管道相连接。
所述余热回收装置与烟囱之间的管道上设置有排烟风机。
所述排烟风机的转速作为被调节设备执行参数，排烟口处的负压作为调节过程测量值，以预设定的压力值作为调节目标值，建立PID自动调节闭环回路，实现排烟口所在区域的负压稳定。
所述排烟管道中设置有电动阀，用于调节烟气流量。
所述循环管道上设置有循环风机，所述排烟口位于循环风机的入口侧。
所述H回风口和R进风口上均设置有电动风门和温度传感器。
所述排烟口处对应的H回风口中的电动风门的开度作为被调节部件，排烟口处的温度作为调节过程测量值，以预设定的排烟温度作为目标值，建立PID自动调节回路，实现排烟口所在区域的温度稳定。
所述烟囱的排烟温度为60℃～100℃。
还包括与排烟风机、电动阀、电动风门和温度传感器相连接的控制柜，控制柜自动锁定目标值进行运行，用于建立稳定的运行工况。
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)本发明采取的最低温度区域排烟温度比常规方式排烟温度低100℃以上，可直接提高系统热效率5％以上；
2)本发明中产生的多余烟气从循环风机入口侧排出，直接减轻了循环风机的负荷，改善了系统的的运行工况，节省电耗，同时有益于全套供热系统运行的安全运行水平；
3)本发明的排烟出口温度水平大大降低，使余热回收装置的负荷减轻，对余热回收装置材质和规格要求降低，直接减少设备投资，节省占地面积；
4)本发明工艺简单，实用可靠，可直接应用于现行用户节能技术改造，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。
附图说明
图1为本发明实施例的控制原理图。
图2为本发明实施例的温度控制原理图。
图3为本发明实施例的负压控制原理图。
图4为现有同类系统的典型运行模式示意图。
图5为采用常规工艺和本发明工艺的热力平衡计算数据对照图。
附图序号及名称：循环风机1、燃烧炉2、进风管道3、回风管道4、R进风口5、H回风口6、回转反应炉7、余热回收装置8、排烟风机9、a为常规排烟引出位置、b为排烟口。
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、完整的描述，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
为更好地理解本发明，特作以下说明：
现有技术中，利用回转反应炉依靠循环热风加热的工艺特点，以萤石硫酸法生产氟化氢为例，回转反应炉的长度都在40米左右，都是分段分区域分别配置热风进口和出口，以达到系统稳定生产要求。在前段由于物料刚进入反应炉需要快速加热而提升物料温度至化学反应所需的温度水平，因此要保持一定的温压，所以回风温度会相对较高；在回转反应炉中段物料需要不断吸收热量来维持充分的化学反应也需要一个较高的温度水平，因此回风温度也会较高；而在回转反应炉尾部，属于尾渣排放区域，在该区域物料的大部分化学反应已经完成，且物料已经达到了一定温度水平，只需少量热量使残留物料完成化学反应，为避免尾渣带走过多热量，所以需要较低的温度水平，因此该处回风温度较低，通常要低150℃左右。
实施例
如图1-3所示，本发明提供了一种基于低温区排烟技术的循环热风系统，包括燃烧炉2、回转反应炉7和余热回收装置8，回转反应炉7上设置有若干个H回风口6和R进风口5，若干个H回风口6均与回风管道4相连通，回风管道4通过排烟管道和循环管道分别与余热回收装置8和燃烧炉2相连通；余热回收装置8包括两个输出口，其中一个输出口通过排烟风机与烟囱相连通，另一个输出口通过助燃管道与燃烧炉2上的燃烧器相连通，燃烧炉2的输出端通过进风管道与R进风口5相连通。
本发明基于回转反应炉7上各加热段所需的加热温度及温压的不同，利用外热式回转反应炉7的上述特性，在循环热风系统的温度最低处设置排烟口，排烟口位于回转反应炉7尾部靠近出渣口的位置上，能够将循环热风系统产生的多余烟气排出，从而最大限度地减少热损耗。
若干个H回风口6和R进风口5上均设置有电动风门和温度传感器，以满足回转反应炉7分区段供热要求，并随时获取运行状态参数；排烟口处对应的H回风口6中的电动风门H4的开度作为被调节部件，排烟口处的温度T4作为调节过程测量值，以预设定的排烟温度作为目标值，建立PID自动调节回路，获得了稳定的最低排烟温度，同时也保证了尾渣所带走的热量在预定范围内。
余热回收装置8包括并联的空气预热器和水换热器，空气预热器和水换热器的两端均分别与排烟管道和烟囱相连接，余热回收装置8与烟囱之间的管道上设置有排烟风机，空气预热器上的空气出口端与助燃管道相连接；空气预热器回收的热量通过助燃风机和助燃管道再次进入到循环热风系统中，直接提高系统热效率，但水换热器回收的热量对系统热能利用没有直接作用。本发明采用空气预热器和水换热器并联的方式，通过设置在排烟管道中的电动阀对烟气流量进行调节，能够优先满足助燃空气预热，且保证了最终排烟温度控制在60℃～100℃。
循环热风系统的推动力来自循环风机1产生的压差，该排烟口设置在循环风机1的入口侧，其正常运行状态下为负压运行工况；本发明通过在余热回收装置8和烟囱之间设置排烟风机，以排烟口处的压力P4为目标值，与排烟风机联锁建立PID调节闭环回路，从而顺利排出烟气的同时，不会破坏回转反应炉7夹套内应该保持的负压烟气工况。
循环热风系统还包括与排烟风机、电动阀、电动风门和温度传感器相连接的控制柜，控制柜自动锁定预设目标值进行运行，用于建立稳定的运行工况。
试验例
以某化工生产企业年产3万吨氟化氢生产线为例，采用外热式回转反应炉循环热风加热的方式生产(燃料为天然气)，常规排放工艺条件下满负荷运行工艺参数如下：
1、余热回收后助燃空气温度：265℃
2、燃料消耗量(天然气)：563.6Nm2/h
3、排烟温度：244℃
4、有效热利用量：425.8×104Kca l/h
5、热风系统总效率90.28％
图4为该系统运行的实时云端数据：该实时画面代表了当前同类系统的典型运行模式，其排烟引出区域设置在循环风机出口与燃烧炉之间，排烟处温度为440.5℃，此时回风口H1-H4对应的回风温度分别为T1＝394.5℃，T2＝410.5℃，T3＝476.5℃，T4＝354.5℃。排出的烟气经助燃空气预热器后下降至209.3℃，虽然该用户增设了热水换热器进行了余热回收利用，使最终排烟温度为82.6℃，但该部分余热没有直接回收到本循环热风系统中，不能提供该装置热利用率。
该系统回风的管道流程是H1-H4的四处回风汇合到一个总管道后进入循环风机入口，因此设置于循环风机出口处的排烟口温度442.5℃，为H1-H4的混合回风温度。此时整个回风系统中温度最低为T4＝354.5℃，该处位于回转反应炉尾段最后一个回风口H4处，正常生产过程中在该段炉内化学反应已完成，属物料残留释放及尾渣降温排出阶段，因此吸热较少，相应回风温度低。
本发明要解决的问题是将循环热风系统的排烟区域由常规位置440.5℃处更改到回风系统温度水平最低处即H4处，同时又不能影响该区域正常工况，这就是要维持该处的既定工艺温度和负压状态，为此本发明给出的解决方案是利用H4处设置的电动风门，以此既定工艺温度(本实例中354.5℃)为目标值建立PID闭环调节回路，始终保持该区域最低排烟温度稳定。在余热回收设备后，烟囱前增加排烟风机，且该风机电机为变频调速，以回风出口H4处的检测负压值为目标值，建立PID闭环调节回路，从而确保系统顺畅排烟。
按本发明技术方案，按前述年产3万吨生产线为例，实施关键技术参数(详见附图4)：
1、经空气预热器后助燃空气温度：265℃
2、天然气耗量：536.2Nm2/h
3、有效热利用量：425.8×104Kca l/h
4、排烟温度：135℃
5、热风系统总热效率94.6％
对比可见同产能同工艺条件下实施本发明技术措施后，热风系统总体热效率提升4.32％，大大减少了排烟损失，每小时可以节省天然气27.4Nm2/h，年节省燃料(天然气)：7200×27.4＝197280Nm2/年，节约燃料成本197280×3.50＝690480元。
由此可见，本发明的优势在于采用该技术后的热风循环系统，其排烟温度可以降低100℃以上，进而能够减少热风循环系统中的热量排出损失，显著提高了热风循环系统的热效率，同时本发明具有实施无难度且工艺简单、实用可靠的技术效果，可直接应用于现行用户节能技术改造，能够有效减少余热回收管道设备的投资成本。
Claims (6)
1.一种基于低温区排烟技术的循环热风系统，包括相互连通的燃烧炉（2）、回转反应炉（7）和余热回收装置（8），其特征在于：所述回转反应炉（7）上设置有若干个H回风口（6）和R进风口（5），若干个H回风口（6）均与回风管道（4）相连通，回风管道（4）通过排烟管道和循环管道分别与余热回收装置（8）和燃烧炉（2）相连通；
所述余热回收装置（8）包括两个输出口，其中一个输出口与烟囱相连通，另一个输出口通过助燃管道与燃烧炉（2）上的燃烧器相连通，燃烧炉（2）的输出端通过进风管道与R进风口（5）相连通；
所述排烟管道的输入端与排烟口相连接，排烟口位于靠近回转反应炉（7）出渣口位置的回风管道（4）上；
所述排烟口处的温度为循环热风系统中的温度最低点，其运行工况为负压状态；
所述余热回收装置（8）与烟囱之间的管道上设置有排烟风机；
所述排烟风机的转速作为被调节设备执行参数，排烟口处的负压作为调节过程测量值，以预设定的压力值作为调节目标值，建立PID自动调节闭环回路，实现排烟口所在区域的负压稳定；
所述H回风口（6）和R进风口（5）上均设置有电动风门和温度传感器；
所述排烟口处对应的H回风口（6）中的电动风门的开度作为被调节部件，排烟口处的温度作为调节过程测量值，以预设定的排烟温度作为目标值，建立PID自动调节回路，实现排烟口所在区域的温度稳定。
2.根据权利要求1所述的一种基于低温区排烟技术的循环热风系统，其特征在于：所述余热回收装置（8）包括并联的空气预热器和水换热器，空气预热器和水换热器的两端均分别与排烟管道和烟囱相连接，空气预热器上的空气出口端与助燃管道相连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于低温区排烟技术的循环热风系统，其特征在于：所述排烟管道中设置有电动阀，用于调节烟气流量。
4.根据权利要求1所述的一种基于低温区排烟技术的循环热风系统，其特征在于：所述循环管道上设置有循环风机（1），所述排烟口位于循环风机（1）的入口侧。
5.根据权利要求1所述的一种基于低温区排烟技术的循环热风系统，其特征在于：所述烟囱的排烟温度为60℃～100℃。
6.根据权利要求3所述的一种基于低温区排烟技术的循环热风系统，其特征在于：还包括与排烟风机、电动阀、电动风门和温度传感器相连接的控制柜，控制柜自动锁定目标值进行运行，用于建立稳定的运行工况。
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| CN105910450A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-08-31 | 中冶华天工程技术有限公司 | 烧结环冷机废气余热回收利用系统 |
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