CN203642148U - 饱和蒸汽组合锅炉 - Google Patents

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卢海刚
任惠军
孙交成
陈志刚
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FangKuai Boiler Co., Ltd.
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Abstract

饱和蒸汽组合锅炉,包括炉膛前设置的燃烧器、炉膛内燃料燃烧的炉胆、锅炉锅壳、设置在炉膛上面的流管束、连接流管束端部以及炉膛末端的回燃室,其特征在于:所述内置换热器型饱和蒸汽锅壳式组合锅炉至少包括两台锅炉,其中包括常用锅炉和备用锅炉,两种锅炉均配备有节能器和冷凝器,所述备用锅炉还设置有换热器,常用锅炉蒸汽旁通管出口与备用锅炉的换热器换热蒸汽入口相连。利用该组合锅炉可使备用锅炉内水温的提升到90℃左右,备用锅炉开启后,能够在很短时间内快速地使炉水沸腾,制造出饱和蒸汽,同时可降低烟气中的水分。

Description

饱和蒸汽组合锅炉
技术领域
[0001]饱和蒸汽组合锅炉,特别涉及饱和蒸汽组合锅炉领域,属于锅炉领域。
背景技术
[0002] 长期以来,作为制热设备的锅炉,主要使用煤炭能源进行制热。由于燃煤锅炉会产生大量的烟气,会污染空气,同时,经过燃烧的炉渣也是一种环境污染物。
[0003] 近些年来,我国发现并开采了大量的天然气,建立了西气东输的大型工程,同时,引进了国外的天然气、燃油等管道,提供了较为丰富油气资源。
[0004] 随着环保意识的提高,科学技术的不断进步,再加上油气型燃料具有易于输送和使用的便利性,对环境污染极小,发热值高的特点。用油气替代煤炭,是提高城市环境质量的新途径。
[0005] 以燃油和燃气作为燃料的锅炉设备开始投放市场,并得到了推广应用,使用清洁能源锅炉已经成为一种趋势。一些地区和行业开始限制建设燃煤供热锅炉,从而使用天然气、燃油锅炉。但是,对于蒸汽锅炉而言,锅炉的能源消耗相对大,由于设备内装置受到高温过热的影响,会出现不同程度的故障,一旦出现故障就需要停机、这势必会影响正常的生产。
[0006] 利用燃气和燃油的锅炉,排放的烟气具有相当高的温度15(T250°C,其内含有水蒸气约15%~19%(容积成份),是烟气热量的主要携带者。一方面,排放到大气中会增加C02、S02、NOx等引起气候变暖,另外,烟道中的烟道气体本身温度就在15(T250°C左右,对气候变暖具有很大的影响。
[0007] 如果将锅炉的排烟温度降到足够低的水平,那么烟气中水蒸汽就会凝结而放出汽化潜热,使烟气中的汽化潜热得以回收。
[0008] 冷凝式锅炉除了可以吸收烟气中的潜在热量外,由于水蒸气冷凝过程中,冷凝水可以吸收一部分有害气体,降低了污染物的排放,有利于环保。
[0009] 传统的锅炉存在着烟气热能转换能力低,温度不能降到理想的程度,并且维修频度高、整体效率低下、寿命短等问题,如何能够克服这些问题,是锅炉需要解决的问题。
[0010] 另外,在实际中,往往锅炉产出的蒸汽量和客户端使用的蒸汽量不是完全匹配,也有时在不同时段客户的蒸汽使用量与锅炉的蒸汽产量不匹配,会出现要么蒸汽量剩余,要么客户端的蒸汽量不足。对于消耗的能量大、花费的时间长的锅炉而言,如果不能及时使用或被排放掉,都是一种非常浪费的现象。相反,为了减少浪费,如果在客户不使用蒸汽时停运锅炉,一旦客户需要,难以及时提供蒸汽,因为从冷水开始加热,需要花费一定时间提升水温,达到蒸发状态,需要一定的时间和能源。在这种状况下,要么就长期运行锅炉,满足客户端的需求,客户不用蒸汽时,将剩余的蒸汽排放掉;要么停机等客户使用时,再运行锅炉。但是,锅炉的频繁升温或降温,这本身就是一种浪费,对设备的寿命也有一定影响,并会带来运行中的不稳定。如何能解决这种困境,是热力部门所面临的难题。发明内容
[0011] 本实用新型解决的技术问题针对一般锅炉制造蒸汽时间长、能耗大、锅炉产出的蒸汽量和客户端使用汽量在不同时段不能完全匹配,带来蒸汽浪费,成本过高、整体效率低的问题,其目的是提供一种既不浪费能源,又能满足客户端所需蒸汽量的饱和蒸汽组合锅炉。
[0012] 本实用新型采取的技术方案:饱和蒸汽组合锅炉,包括炉膛前设置的燃烧器、炉膛内燃料燃烧的炉胆、锅炉锅壳、设置在炉膛上面的流管束、连接流管束端部以及炉膛末端的回燃室、位于锅炉前上部的前炉烟箱、位于锅炉顶部的烟道,其特征在于:所述饱和蒸汽组合锅炉至少包括两台锅炉,其中包括常用锅炉和备用锅炉,两种锅炉均配备有节能器和冷凝器,所述备用锅炉除设置有节能器和冷凝器外,还设置有换热器,常用锅炉蒸汽旁通管出口与备用锅炉的换热器换热蒸汽入口相连,所述节能器的管程一端与软水箱相连,另一端与锅炉内部相连。所述凝结器的管程两端与软水箱相连,对软水箱内的水进行循环加热。所述节能器由肋片管组成,肋片管为高频焊接加工而成,节能器的壳程一端与对流受热面相连,另一端与冷凝器的壳程相连,节能器的管程一端与锅炉内部相连,另一端与软水箱相连。所述冷凝器的受热面由高频焊翅片管组成。
[0013] 该饱和蒸汽组合锅炉具有的积极效果是:利用该组合锅炉可使备用锅炉内水温的提升到90°C左右,备用锅炉开启后,能够在很短时间内快速地使炉水沸腾,制造出饱和蒸汽,同时可降低烟气中的水分含量,降低烟气中的有害气体,解决因时间段用汽量不同带来的能源浪费、减少炉内装置的故障率,保证正常生产,降低能源消耗,延长锅炉的使用寿命。
附图说明
[0014] 图1为传统的干背式两回程锅壳式锅炉侧面剖面示意图。
[0015] 图2为饱和蒸汽组合锅炉侧面剖面示意图。
[0016] 图3为三台饱和蒸汽组合锅炉的正面示意图。
[0017] 图4为组装在备用锅炉底部的换热器剖面示意图。
具体实施方式
[0018] 图1为传统的干背式两回程锅壳式锅炉侧面剖面示意图。以下参照图1就传统锅炉的蒸汽制造流程进行说明。
[0019] 图1是传统的干背式两回程锅壳式锅炉。图中100:回燃室、101:前烟箱、102:烟箱、103:燃烧器接口、104:炉膛、105:波形炉胆、106:对流管束。
[0020] 以下是传统锅炉中的蒸汽制造过程。连接在燃烧器接口 103上的燃烧器将燃气或燃油点燃,在炉膛104中燃烧,为了防止炉胆受热膨胀,一般设计成能够缓解热膨胀的波形炉胆105,燃烧后的烟气经过回燃室100进入对流管束106,经往返流动的烟气,将锅炉中的水加热变为蒸汽(或热水)送出客户端,产生的少量烟气从烟道排出。
[0021] 如上所述,由于传统锅炉在生产中消耗的能量大、花费时间长,同时,这种锅炉难以满足客户端在不同时间段用汽量不同带来的能源浪费或用气量少时关闭部分锅炉的问题。以下参照图2、图3、图4就本实用新型技术方案解决这种问题的具体实施方案进行说明。[0022] 图2为饱和蒸汽组合锅炉侧面剖面示意图。其中100:回燃室、101:前烟箱、104:炉膛、105:波形炉胆、106:对流管束、108:燃烧器、109:换热器、206:烟道、208:节能器、207:冷凝器。
[0023] 图3为三台饱和蒸汽组合锅炉的正面示意图。其中,A:常用锅炉、B和C:备用锅炉、301A:饱和蒸汽出口、300A:饱和蒸汽进口。
[0024] 图4组装在备用锅炉底部的换热器剖面图。其中,501:换热蒸汽出口、502:换热蒸汽入口、503:管箱、504:换热管、505:支撑座、
[0025] 以下参照图2、图3、图4就饱和蒸汽组合锅炉的蒸汽制造过程进行说明。
[0026] 所述饱和蒸汽组合锅炉至少是包括两台锅炉,其中至少要常用锅炉和备用锅炉台。在本实施例中,设置了一台常用锅炉A,两台备用锅炉B和C。在实际使用过程中,至少要设置常用锅炉和备用锅炉。相互间的饱和蒸汽相互连接在一起,所述锅炉都设置有冷凝器207、节能器208。
[0027] 饱和蒸汽组合锅炉中烟气的流动过程如下:首先燃烧器108点燃燃料,燃料在炉膛104中得到充分燃烧,火焰和烟气在回燃室100中向上折转90°,进入对流管束106,烟气从对流管束106出来后,进入烟道箱101上方设置的节能器208、再经过烟道206中设置的冷凝器207,最后,从烟囱排出。为了防止炉胆受热膨胀,设计成了波形炉胆105,为了保证安全,炉膛104后设置了防爆门。备用锅炉的底部设置了换热器109。
[0028] 以下是利用饱和蒸汽加热备用锅炉水的具体过程:所述备用锅炉水温的提升过程参照图4说明,图4是组装在备用锅炉底部的换热器剖面图。它是由换热蒸汽入口 502管、管箱503、换热管504换热器、支撑座505以及换热蒸汽出口 501管构成。所述换热器109设置在备用锅炉B和备用锅炉C的底部。所述常用锅炉主蒸汽口设置有旁通管道,从常用锅炉饱和蒸汽出口 301A出来的饱和蒸汽送往用户,通过旁通管道送至备用锅炉B和备用锅炉C底部设置的换热器109的换热蒸汽入口 502处、饱和蒸汽进入设置在管箱503内的换热管504,并在换热管504沿程与锅水进行充分换热,从换热蒸汽出口 501送出。经加热的备用锅炉中的水保持在90° C左右,一旦需要开启备用锅炉,就会马上达到饱和状态。同样按照与常用锅炉A相同的方式,在备用锅炉B和备用锅炉C中形成饱和蒸汽,向客户端送气。
[0029] 利用烟气加热冷却水、净化烟气的过程如下:锅炉顶部烟道中设置的凝结器207,送入冷凝器207的水管入口的是冷却软水,它是利用水泵抽到冷凝器207中,冷却水在冷凝器207中的螺旋翅片管内,与进入烟道中弥漫于螺旋翅片管外的高温烟气进行换热,冷却水温度得到提升,在此期间,烟气中的水分利用结露原因,烟气中的水分在露点温度变成水,升温后的管程冷却水返回到软水箱高温水侧。
[0030] 利用烟气提高水温的过程如下:利用冷凝器207提升的冷却水水温,再次利用水泵从软水箱高温侧送到节能器208中,在节能器208中,翅片管中的温水再次在壳程中利用烟气温度热交换,使温度升高后,管程出口端出来的高温水送到锅炉中。
[0031] 所述冷凝器207不仅降低了排烟温度,同时也排除了水箱内水的部分氧气,提高了锅炉寿命;节约锅炉启动过程中所需燃料,以I吨蒸汽锅炉为例,燃气消耗量为70.91Nm3/h,则每台锅炉每次启动可节约5X70.91=354.55 Nm3/h燃料。
[0032] 该饱和蒸汽组合锅炉是在冷凝器207中、充分利用了烟道中的烟气余热和冷凝器207中的冷却水,发挥了冷凝作用,净化了烟气中的有害气体,去除了烟气中的水分;在节能器208中,利用了烟气中的余热提升了水温,节约了能耗,在备用锅炉中,利用了换热器109,提升并保持了备用锅炉B和备用锅炉C中的水温,能够在较短时间内实现了蒸汽制作。
[0033] 对于StXh-1的蒸汽锅炉,加装冷凝式热交换器前设计效率按低位发热量计算h=88.01%,使用冷凝式热交换器后不同负荷下排烟热损失的减少及锅炉热效率的提高在6%以上(见表4)。安装冷凝式热交换器后,该炉每天实际节约的天然气约650 m3,每m3天然气价格约2.35元,则一天节约1500多元,一年按运行360天计算,则每年节省天然气约540000 m3,折合人民币约55万元左右。两级换热器的成本费、安装调试费及维护费用总共大约25万元。投资回收期约为5个月。
[0034] 烟气冷凝的另一作用是减少NOx的排放。其原因是一方面冷凝式锅炉热效率的提高,减少了燃料的消耗,降低了总排放量;另一方面冷凝液对NOx的吸收,又进一步减少了排放,
[0035]
Figure CN203642148UD00061
[0036] 锅炉热效率提高:1NM3天燃气燃烧生产理论烟气量约10.3 NM3 (大约12.5KG)。以过量空气系数1.3为例,产生烟气14 NM3 (大约16.6KG)。取烟气温度200°C降低至70°C,放出物理显热约1600KJ,水蒸汽冷凝率取50%,放出汽化潜热约1850 KJ,总计放热3450 KJ,约是天然气低位发热量的10%。若取80%烟气进入热能回收装置,可以提高热能利用率8%以上,节省天然气燃料近10%。

Claims (5)

1.饱和蒸汽组合锅炉,包括炉膛前设置的燃烧器、炉膛内燃料燃烧的炉胆、锅炉锅壳、设置在炉膛上面的流管束、连接流管束端部以及炉膛末端的回燃室、位于锅炉前上部的前炉烟箱、位于锅炉顶部的烟道,其特征在于:所述饱和蒸汽组合锅炉至少包括两台锅炉,其中包括常用锅炉和备用锅炉,两种锅炉均配备有节能器和冷凝器,所述备用锅炉除设置有节能器和冷凝器外,还设置有换热器,常用锅炉蒸汽旁通管出口与备用锅炉的换热器换热蒸汽入口相连。
2.根据权利要求1所述饱和蒸汽组合锅炉,其特征在于:所述节能器的管程一端与软水箱相连,另一端与锅炉内部相连。
3.根据权利要求1所述的饱和蒸汽组合锅炉,其特征在于:所述冷凝器的管程两端与软水箱相连,对软水箱内的水进行循环加热。
4.根据权利要求1所述的饱和蒸汽组合锅炉,其特征在于:所述节能器由肋片管组成,肋片管为高频焊接加工而成,节能器的壳程一端与对流受热面相连,另一端与冷凝器的壳程相连,节能器的管程一端与锅炉内部相连,另一端与软水箱相连。
5.根据权利要求1所述的饱和蒸汽组合锅炉,其特征在于:所述冷凝器的受热面由高频焊翅片管组成。
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