CN204176674U - 热载体炉双预热余热节能系统 - Google Patents

热载体炉双预热余热节能系统 Download PDF

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苏晓键
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Abstract

本实用新型公开一种热载体炉双预热余热节能系统，包括：设有炉膛的炉体、布置于炉膛内用于加热导热油的换热盘管、设置在炉体的上端壁上用于将天然气和助燃空气喷射到炉膛内燃烧放热的喷嘴、一端连接于炉体的烟气出口而另一端连接于烟囱的烟气管道。其中，该系统进一步在烟气管道中依次设置第一换热器和第二换热器，来自空气源的空气流经第一换热器被预热后通过管线输送至喷嘴的助燃空气入口，来自天然气源的天然气流经第二换热器被预热后通过管线输送至喷嘴的天然气入口。该系统采用双预热模式既提高了烟气余热利用率又提高了天然气燃烧效率。

Description

热载体炉双预热余热节能系统
技术领域
本实用新型涉及一种锅炉余热利用系统，特别涉及一种导热油锅炉余热利用系统。
背景技术
面对日益严峻的环境问题和能源危机，全世界都在大力提倡节能减排，尤其是对于耗能和污染都较严重的工业窑炉相关产业，如何进行节能减排改造，已经成为本领域技术人员在设计该类设备时必须要考虑的因素。
以导热油锅炉(热载体炉)为例，其烟气出口处的烟气温度通常会达到350摄氏度左右。如果将这些高温烟气直接排放到环境中，不但会造成能源浪费还会对环境造成一定程度的破坏。
如中国专利200420027889.4号公开的一种带蒸汽发生器的有机热载体炉尾气余热回收装置，其包括与炉体连接的烟道和装在烟道中的空气预热器，空气预热器引风机，与烟道出口端连接的烟囱，在炉体与空气预热器之间的前段烟道上安装由壳体、汽包、管板、传热管组成的蒸汽发生器，蒸汽发生器的传热管中密封有传热工质，传热管下部位于壳体中，上部通过管板伸入汽包中，蒸汽发生器的壳体装在烟道中。排出有机热载体炉的高温烟气先经蒸汽发生器回收余热，再经空气预热器进一步回收余热。然而，该余热回收装置未揭示或建议如何利用烟气余热对燃料预热。
又如中国专利201120203096.3号公开的一种热载体炉热量循环利用装置，它包括导热油锅炉、油泵和反应釜，所述导热油锅炉的烟道上设置有换热器，所述换热器的液体进口与油泵的出口相连，所述换热器的液体出口与导热油锅炉的导热油入口相连，所述导热油锅炉的导热油出口与反应釜加热装置相连。该热载体炉热量循环利用装置利用烟气余热对导热油进行预热，导热油预热后再进入导热油锅炉加热。然而，该热量循环利用装置未揭示或建议如何利用烟气余热对燃料和空气进行预热。
再如中国专利申请201110199088.0号公开的一种燃油燃气有机热载体炉，具有筒体和盘管，所述筒体是横截面为方形的箱体，所述盘管是由若干直线状单体管连接而成且整体横截面为方形的方箱形盘管，该燃油燃气有机热载体炉的燃烧室辐射段采用方箱形盘管结构，通过弯制钢管焊接组装而成，而且对流段采用若干段蛇形对流管结构，并将空气预热器集成于锅炉本体内部。然而，该余热回收装置未揭示或建议如何利用烟气余热对燃料预热。
因此，提供一种能够充分利用烟气余热、提高燃烧效率的热载体炉双预热余热节能系统成为业内急需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种热载体炉双预热余热节能系统，该系统采用双预热模式，既提高了烟气余热利用率又提高了天然气燃烧效率。
根据本实用新型的方案，提供一种热载体炉双预热余热节能系统，其包括：设有炉膛的炉体、布置于炉膛内用于加热导热油的换热盘管、设置在炉体的上端壁上用于将天然气和助燃空气喷射到炉膛内燃烧放热的喷嘴、一端连接于炉体的烟气出口而另一端连接于烟囱的烟气管道。其中，该系统进一步在烟气管道中依次设置第一换热器和第二换热器，来自空气源的空气流经第一换热器被预热后通过管线输送至喷嘴的助燃空气入口，来自天然气源的天然气流经第二换热器被预热后通过管线输送至喷嘴的天然气入口。
可选择地，第一换热器可以包括外壳、将外壳内部空间分隔为逆向平行的烟气流路和空气流路的中隔板、以及穿设在中隔板中的若干热管，其中，若干热管的蒸发端延伸于烟气流路中，若干热管的冷凝端延伸于空气流路中。
可选择地，第二换热器可以包括外壳、将外壳内部空间分隔为逆向平行的烟气流路和天然气流路的中隔板、以及穿设在中隔板中的若干热管，其中，若干热管的蒸发端延伸于烟气流路中，若干热管的冷凝端延伸于天然气流路中。
可选择地，第一换热器或第二换热器可以为表面式换热器。所谓表面式换热器是指温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。
优选地，换热盘管可以在炉膛内布置成包括内套筒和外套筒的双套筒状，内套筒的顶端连接于炉体的上端壁，内套筒的底端与炉体的下端壁间隔开，外套筒的顶端与炉体的上端壁间隔开，外套筒的底端连接于炉体的下端壁。从而，炉膛内的烟气由内套筒的中央区域流入内套筒与外套筒之间的区域，再流入外套筒与炉体内壁之间的区域，最后通过设置于炉体底部的烟气出口流入烟气管道。
可选择地，喷嘴包括天然气入口以及助燃空气入口，天然气入口设置于喷嘴的顶壁，助燃空气入口设置于喷嘴的侧壁。
优选地，助燃空气入口可以沿着切向设置于喷嘴的侧壁，以使助燃空气和天然气的混合物以旋流方式喷射至炉膛内。
可选择地，炉体可以为立式的圆筒状。
可选择地，炉体的烟气出口可以设置于圆筒状侧壁的底部。
其中，来自空气源(比如风机或进气管道)的20摄氏度左右的室温空气，经第一换热器预热后温度上升为250～280摄氏度，优选地为260摄氏度左右。
其中，来自天然气源(比如燃气罐或者燃气管道)的20摄氏度左右的室温天然气，经第二换热器预热后温度上升为100～150摄氏度，优选地为120摄氏度左右。
其中，炉体底部的烟气出口处的烟气温度一般为300～400摄氏度，比如350摄氏度左右。经过第一换热器后的烟气温度为130～170摄氏度，比如150摄氏度左右。经过第二换热器后的烟气温度为100～130摄氏度，比如120摄氏度左右。
可选择地，第一/第二换热器的热管内的工质可以选择液态钠、钾、萘、水或氨等工质。优选地，第一换热器的热管内的工质为萘，第二换热器的热管内的工质为水。
本实用新型的有益效果是：(1)、采用第一换热器和第二换热器对空气和天然气进行双预热，充分提高了热载体炉的燃料燃烧效率；(2)、采用第一换热器和第二换热器进行二级换热，充分提高了热载体炉的烟气余热回收率；(3)、换热盘管在炉膛内布置成双套筒状，充分提高了热载体炉的导热油换热效率。
附图说明
图1示出了本实用新型热载体炉双预热余热节能系统的示意图。
具体实施方式
请参照图1，根据本实用新型的一种实施方式，热载体炉双预热余热节能系统包括：炉体100、换热盘管200、喷嘴300、烟气管道400、第一换热器500、第二换热器600以及烟囱700。
其中，炉体100内设有炉膛120。换热盘管200布置于炉膛120内用于将导热油送入炉膛内加热。喷嘴300设置在炉体100的上端壁上用于将天然气和助燃空气喷射到炉膛内燃烧放热。烟气管道400一端连接于炉体100的烟气出口140而另一端连接于烟囱700。
其中，第一换热器500及第二换热器600间隔布置在烟气管道400中，且位于炉体100的烟气出口140与烟囱700之间。第一换热器500包括烟气入口501、烟气出口502、空气入口503和空气出口504。来自空气源的空气通过空气入口503进入第一换热器500内与通过烟气入口501进入第一换热器500内的高温烟气换热，被预热的空气通过空气出口504输送至喷嘴300的助燃空气入口301，经过一级换热的烟气通过烟气出口502流向第二换热器600。第二换热器600包括烟气入口601、烟气出口602、天然气入口603和天然气出口604。来自天然气源的天然气通过天然气入口603进入第二换热器600内与通过烟气入口601进入第二换热器600内的烟气换热，被预热的天然气通过天然气出口604输送至喷嘴300的天然气入口302，经过二级换热的烟气通过烟气出口602流向烟囱700。
作为一种非限制性实施方式，第一换热器500包括外壳、将外壳内部空间分隔为逆向平行的烟气流路和空气流路的中隔板、以及穿设在中隔板中的若干热管，其中，若干热管的蒸发端延伸于烟气流路中，若干热管的冷凝端延伸于空气流路中。同样，第二换热器600包括外壳、将外壳内部空间分隔为逆向平行的烟气流路和天然气流路的中隔板、以及穿设在中隔板中的若干热管，其中，若干热管的蒸发端延伸于烟气流路中，若干热管的冷凝端延伸于天然气流路中。
作为另一种非限制性实施方式，换热盘管200在炉膛内布置成包括内套筒210和外套筒220的双套筒状。内套筒210的顶端连接于炉体的上端壁，内套筒210的底端与炉体的下端壁间隔开。外套筒220的顶端与炉体的上端壁间隔开，外套筒220的底端连接于炉体的下端壁。从而，炉膛120内的烟气由内套筒210的中央区域流入内套筒210与外套筒220之间的区域，再流入外套筒220与炉体100内壁之间的区域，最后通过设置于炉体底部的烟气出口140流入烟气管道400。
根据本实用新型的节能系统，炉体底部的烟气出口140处的烟气温度一般为350摄氏度左右。经过第一换热器后的烟气温度为150摄氏度左右。经过第二换热器后的烟气温度为120摄氏度左右。来自空气源(比如风机)的20摄氏度左右的室温空气，经第一换热器预热后温度上升为260摄氏度左右。来自天然气源(比如燃气管道)的20摄氏度左右的室温天然气，经第二换热器预热后温度上升为120摄氏度左右。从而，该系统在节能利用了烟气余热的同时，充分提高了燃烧效率。
尽管在此已详细描述本实用新型的优选实施方式，但要理解的是本实用新型并不局限于这里详细描述和示出的具体结构，在不偏离本实用新型的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。例如，第一或第二换热器采用诸如表面换热器之类的其它类型换热器，或者，换热盘管在炉膛内布置成三层或更多层套筒状。此外，系统各处的温度或压力等参数可以根据具体使用条件在本实用新型所公开的范围内适当选取。

Claims (10)

1.一种热载体炉双预热余热节能系统，包括：设有炉膛的炉体、布置于所述炉膛内用于加热导热油的换热盘管、设置在所述炉体的上端壁上用于将天然气和助燃空气喷射到所述炉膛内燃烧放热的喷嘴、一端连接于所述炉体的烟气出口而另一端连接于烟囱的烟气管道，其特征在于：进一步在所述烟气管道中依次设置第一换热器和第二换热器，来自空气源的空气流经所述第一换热器被预热后通过管线输送至所述喷嘴的助燃空气入口，来自天然气源的天然气流经所述第二换热器被预热后通过管线输送至所述喷嘴的天然气入口。
2.如权利要求1所述的热载体炉双预热余热节能系统，其特征在于，所述第一换热器包括外壳、将所述外壳内部空间分隔为逆向平行的烟气流路和空气流路的中隔板、以及穿设在所述中隔板中的若干热管，其中，所述若干热管的蒸发端延伸于所述烟气流路中，所述若干热管的冷凝端延伸于所述空气流路中。
3.如权利要求1所述的热载体炉双预热余热节能系统，其特征在于，所述第二换热器包括外壳、将所述外壳内部空间分隔为逆向平行的烟气流路和天然气流路的中隔板、以及穿设在所述中隔板中的若干热管，其中，所述若干热管的蒸发端延伸于所述烟气流路中，所述若干热管的冷凝端延伸于所述天然气流路中。
4.如权利要求1所述的热载体炉双预热余热节能系统，其特征在于，所述第一换热器或第二换热器为表面式换热器。
5.如权利要求1所述的热载体炉双预热余热节能系统，其特征在于，所述换热盘管在所述炉膛内布置成包括内套筒和外套筒的双套筒状，所述内套筒的顶端连接于所述炉体的上端壁，所述内套筒的底端与所述炉体的下端壁间隔开，所述外套筒的顶端与所述炉体的上端壁间隔开，所述外套筒的底端连接于所述炉体的下端壁。
6.如权利要求1-5中任一项所述的热载体炉双预热余热节能系统，其特征在于，所述喷嘴包括天然气入口以及助燃空气入口，所述天然气入口设置于所述喷嘴的顶壁，所述助燃空气入口设置于所述喷嘴的侧壁。
7.如权利要求6所述的热载体炉双预热余热节能系统，其特征在于，所述助燃空气入口沿着切向设置于所述喷嘴的侧壁。
8.如权利要求7所述的热载体炉双预热余热节能系统，其特征在于，所述炉体为立式。
9.如权利要求8所述的热载体炉双预热余热节能系统，其特征在于，所述炉体为圆筒状。
10.如权利要求9所述的热载体炉双预热余热节能系统，其特征在于，所述炉体的烟气出口设置于侧壁的底部。
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