CN206310470U - 高低温分体式省煤器余热回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高低温分体式省煤器余热回收装置，属于加热炉余热回收领域。所述装置包括：余热锅炉设备，以及锅炉给水预热设备。通过将在余热锅炉中降温处理后的高温烟气通入锅炉给水预热设备，与锅炉给水进行热交换，对锅炉给水进行预热处理，之后排出温度再次降低的烟气，预热处理后的锅炉给水则进入余热锅炉设备与高温烟气进行热交换产出蒸汽，从而提高了余热回收过程的回收热量及蒸汽产量。与常规型余热回收装置相比本实用新型所提供的余热回收装置产出蒸汽总量可提升8％‑12％，并且加热炉的热效率可从91％提高到93％以上。

Description

高低温分体式省煤器余热回收装置

技术领域

本实用新型涉及加热炉余热回收领域，特别涉及一种高低温分体式省煤器余热回收装置。

背景技术

加热炉，尤其是管式加热炉是化工领域中最为核心的设备之一。通常加热炉的加热处理均在辐射段完成，在加热过程中会产生大量的高温烟气。因此为了提高加热炉整体的热效率，减少能源消耗，采用余热回收技术重新利用加热炉的辐射段中的高温烟气所携带的热量。所以如何更好更高效地利用辐射段中的高温烟气所携带的热量，成为加热炉余热回收技术的重要议题。

现有技术中加热炉的余热回收通过设置在加热炉对流段的余热锅炉实现，采用常规型的余热回收装置时，一般将高温烟气通入余热锅炉中与设置在余热锅炉中盘管内的水或气体等其他工艺介质进行热交换，产生蒸汽，热交换后的烟气排出，由此实现了高温烟气中热量的回收。一般而言，余热锅炉从上至下分别设置省煤段、上蒸发段、蒸汽过热段以及下蒸发段。通常，为避免常规型余热回收技术中余热锅炉出现露点腐蚀，省煤段进水温度控制在120℃左右，同时由于需要保持一定的末端传热温差，余热锅炉的排烟温度设计在160℃以上。

在利用常规型余热回收装置回收余热时，技术人员发现加热炉的热效率低于91％，且很难进一步提高。因此在常规型余热回收装置的基础上进行了改进，改进型余热回收装置增加了包含空气预热器的空气预热装置来进一步回收烟气余热：在余热锅炉中与其他工艺介质热交换后的烟气进入空气预热装置，与空气预热器中的空气再次热交换，之后排出；与烟气热交换后的空气通入辐射室起到助燃效果。改进型余热回收装置的排烟温度可降低到130℃以下，加热炉的热效率可达到93％以上，但是余热回收过程的蒸汽产量减少了8％。

在实现本实用新型的过程中，设计人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术中不论是常规型余热回收装置还是改进型余热回收装置都无法同时保证加热炉较高的热效率以及余热回收过程中较高的蒸汽产量。

实用新型内容

为了解决现有技术不能同时保证加热炉较高的热效率以及余热回收过程中较高的蒸汽产量的问题，本实用新型实施例提供了一种高低温分体式省煤器余热回收装置。所述技术方案如下：

一种高低温分体式省煤器余热回收装置，所述余热回收装置包括：余热锅炉设备，锅炉给水预热设备；

所述余热锅炉设备包括：余热锅炉和位于余热锅炉外部的汽包；

所述余热锅炉包括：

位于所述余热锅炉的顶部的第一出口；

位于所述第一出口下方的省煤段，所述省煤段的一侧通过锅炉给水泵连接锅炉给水，所述省煤段的另一侧与所述汽包相连；

紧邻所述省煤段并位于所述省煤段下方的上蒸发段，所述上蒸发段的一侧与所述汽包相连；

与所述蒸发段的另一侧相连且位于所述上蒸发段的下方的下蒸发段；以及

位于所述上蒸发段的下方的，同时位于下蒸发段的上方的蒸汽过热段，所述蒸汽过热段的一侧与所述汽包相连，所述蒸汽过热段的另一侧与所述余热锅炉的第二出口相连；

所述下蒸发段位于所述余热锅炉的底部，所述下蒸发段的不与所述上蒸发段相连的一侧通过循环水泵与所述汽包相接；

所述锅炉给水预热设备包括：

低温省煤器，所述低温省煤器通过所述锅炉给水泵与锅炉给水相连，且所述低温省煤器还与所述余热锅炉中的所述省煤段相连；并且所述低温省煤器还连接有热烟道和独立烟囱；

所述余热锅炉设备中的所述第一出口与所述锅炉给水预热设备中的所述热烟道相连。

优选地，在所述低温式省煤器与所述独立烟囱之间加设烟气引风机。

优选地，在所述锅炉给水通过所述锅炉给水泵与所述省煤段的连接中设置有第一调节阀；在所述第一调节阀前后分别设置进低温省煤器的第一隔断阀和出低温省煤器的第二隔断阀。

优选地，所述汽包中排出的循环水通过所述循环水泵可与通过所述锅炉给水泵的所述锅炉给水汇合，在所述循环水和所述锅炉给水的连接中设置有第二调节阀。

优选地，在所述第一出口与所述热烟道的连接中加设第三隔断阀。

优选地，在所述余热锅炉的所述第一出口与所述独立烟囱的连接中加设第四隔断阀。

优选地，在所述低温省煤器与所述烟气引风机之间设置第三调节阀。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在余热锅炉中与其他工艺介质热交换后的烟气再进入锅炉给水预热装置，与低温省煤器中的锅炉给水热交换之后再排出，所述锅炉给水在预热处理后进入所述余热锅炉的所述省煤段，以此实现了烟气余热的回收。本实用新型实施例所提供的技术方案，利用在余热锅炉中与其他工艺介质热交换后的烟气与所述锅炉给水再次进行热交换，一方面降低了所述烟气的温度，最终排烟温度可降到130℃以下，加热炉的热效率提高到93％以上；另一方面升高了所述省煤段的进水温度，有助于产生更多的蒸汽，与常规余热回收技术相比，本实用新型实施例所提供的技术方案中余热回收过程的蒸汽产量提高了8％-12％。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是利用本实用新型实施例所提供的高低温分体式省煤器余热回收装置进行余热回收的工艺流程图；

附图中的标记分别为：

Ⅰ锅炉给水；Ⅱ循环水；Ⅲ饱和蒸汽；Ⅳ过热蒸汽；Ⅴ高温烟气；Ⅵ冷烟气；

1辐射室；2下蒸发段；3上蒸发段；4蒸汽过热段；5省煤段；6高温省煤器；7汽包；8循环水泵；9锅炉给水泵；10低温省煤器；11热烟道；12烟气引风机；13A第一出口；13B第二出口；14A第一调节阀；14B第二调节阀；14C第三调节阀；14D第四调节阀；15A第一隔断阀；15B第二隔断阀；15C第三隔断阀；15D第四隔断阀；16独立烟囱。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，本实用新型实施例提供了一种高低温分体式省煤器余热回收装置，该装置包括：余热锅炉设备和锅炉给水预热设备。

余热锅炉设备包括：余热锅炉和位于余热锅炉外部的汽包7。

余热锅炉包括：

位于余热锅炉的顶部的第一出口13A；位于第一出口13A下方的省煤段5，省煤段5的一侧通过锅炉给水泵9连接锅炉给水Ⅰ，省煤段5的另一侧与汽包7相连；紧邻省煤段5并位于省煤段5下方的上蒸发段3，上蒸发段3的一侧与汽包7相连；与蒸发段3的另一侧相连且位于上蒸发段3的下方的下蒸发段2；以及位于上蒸发段3的下方的，同时位于下蒸发段2的上方的蒸汽过热段4，蒸汽过热段4的一侧与汽包7相连，蒸汽过热段4的另一侧与余热锅炉的第二出口13B相连；下蒸发段2位于余热锅炉的底部，下蒸发段2的不与上蒸发段3相连的一侧通过循环水泵8与汽包7相接。

具体地，余热锅炉和汽包7的结构与现有技术中使用的余热锅炉一致，不做特殊限定。

更具体地，在余热锅炉的下蒸发段2、上蒸发段3以及蒸汽过热段4中设置用于通入与高温烟气Ⅴ进行热交换的循环水及蒸汽盘管，在省煤段5中设置高温省煤器6。

更具体地，汽包7用于分离水和饱和蒸汽Ⅲ，从汽包7中分离并排出的水为循环水Ⅱ。

更具体地，在省煤段5中，锅炉给水Ⅰ进入高温省煤器6与高温烟气Ⅴ进行热交换。与高温烟气Ⅴ热交换后的锅炉给水进入汽包7。高温省煤器6中热交换后的锅炉给水并未达到饱和状态，而是在汽包7内与蒸发段产生的饱和蒸汽进行汽水换热并达到饱和状态，此过程中部分饱和蒸汽被冷凝为饱和水；汽包7中的饱和水作为循环水Ⅱ进入下蒸发段2以及与下蒸发段2相连的上蒸发段3，与高温烟气Ⅴ热交换，并产生饱和蒸汽Ⅲ。从上蒸发段3排出的热交换后的循环水Ⅱ进入汽包7进行汽、水分离，分离出的循环水Ⅱ再次进入下蒸发段2，不断循环至余热锅炉停止运行。汽包7分离出的所述饱和蒸汽Ⅲ进入所述蒸汽过热段4与高温烟气Ⅴ热交换，在蒸汽过热段4中热交换后的饱和蒸汽Ⅲ转化为过热蒸汽Ⅳ，过热蒸汽Ⅳ排出余热锅炉。在余热锅炉中与锅炉给水、循环水Ⅱ以及饱和蒸汽Ⅲ热交换后的高温烟气Ⅴ温度降低，并由第一出口13A排出。

锅炉给水预热设备包括：

低温省煤器10，低温省煤器10通过锅炉给水泵9与锅炉给水Ⅰ相连，且低温省煤器10还与余热锅炉中的省煤段5相连；并且低温省煤器10还连接有热烟道11和独立烟囱13。

余热锅炉设备中的第一出口13A与锅炉给水预热设备中的热烟道11相连。

锅炉给水预热设备进行锅炉给水预热循环，具体地，本实施例不对低温省煤器10的种类做具体限定，更具体地，本实施例中采用的低温省煤器10为落地式省煤器。并且本实施例中低温省煤器10中的换热管采用特殊抗低温露点腐蚀材料制成，防止低温换热时低温省煤器10中的换热管出现露点腐蚀。

更具体地，锅炉给水在所述锅炉给水泵9的作用下进入低温省煤器10，降温后的烟气由与余热锅炉的第一出口13A连接的热烟道11进入低温省煤器10。在锅炉给水与降温后的烟气热交换后：锅炉给水被预热，水温升高，并排出低温省煤器进入余热锅炉的所述高温省煤器6中；降温后的烟气被再次降温转化为冷烟气，冷烟气排入独立烟囱并放空。

在低温式省煤器10与独立烟囱16之间加设烟气引风机12。

具体地，本实施例不对烟气引风机12的类型做具体限定，更具体地，在烟气引风机12的作用下，低温省煤器10中的与锅炉给水热交换的烟气质量流速可达到6kg/(m²·s)，提升了低温省煤器10中的传热系数。并且烟气的线速度可达8m/s以上，自上向下流动，因此能够有效防止低温省煤器10中积灰积露。

在锅炉给水Ⅰ通过锅炉给水泵9与省煤段5的连接中设置有第一调节阀14A；在第一调节阀14A的前后分别设置了进低温省煤器的第一隔断阀15A和出低温省煤器的第二隔断阀15B。

汽包7中排出的循环水Ⅱ通过循环水泵8可与通过锅炉给水泵9的锅炉给水Ⅰ汇合，在循环水Ⅱ和锅炉给水Ⅰ的连接中设置有第二调节阀14B。

在第一出口13A与热烟道11的连接中加设第三隔断阀15C。在余热锅炉的第一出口13A与独立烟囱16的连接中加设第四隔断阀15D。

在低温省煤器10与烟气引风机12之间设置第三调节阀14C。

具体地，紧邻所述第一出口13A，并在第一出口13A的上方还设置有第四调节阀14D，第一至第四调节阀(14A-14D)以及第一至第四隔断阀(15A-15D)便于整体余热回收装置的操控。

更具体地，当余热回收装置工作时，关闭第一调节阀14A，打开第一隔断阀15A和第二隔断阀15B，使得锅炉给水先进入所述低温省煤器10进行预热处理；关闭所述第二调节阀14B，使得循环水Ⅱ仅进入下蒸发段，而不与锅炉给水汇合；关闭第四隔断阀15D并开启第三隔断阀15C，使得由余热锅炉排出的烟气直接进入低温省煤器10；开启第三调节阀14C，使低温省煤器10中的烟气快速通过，转变为冷烟气并排入独立烟囱16。

更具体地，当锅炉给水预热设备发生故障需要检修时，首先关闭第三隔断阀15C，同时开启第四隔断阀15D，使得从降温后的烟气直接从第一出口13A排入独立烟囱16并放空；其次关闭第三调节阀14C，第一隔断阀15A和第二隔断阀15B，并开启第一调节阀14A，使锅炉给水Ⅰ直接进入高温省煤器6，开启第二调节阀14B，余热锅炉按照常规型余热回收方法使用。

以下将对上述高低温分体式省煤器余热回收装置的使用方法进行详细说明：

步骤1、高温烟气降温处理，即从辐射室1出来的高温烟气Ⅴ进入余热锅炉与锅炉给水Ⅰ、循环水Ⅱ以及饱和蒸汽Ⅲ进行热交换，得到降温处理后的烟气；

步骤2、锅炉给水预热处理，即在低温省煤器10处利用降温处理后的烟气与锅炉给水Ⅰ进行热交换，实现对锅炉给水Ⅰ的预热处理；

步骤3、蒸汽产出过程，即将预热处理后的锅炉给水Ⅰ进入余热锅炉，与高温烟气Ⅴ进行热交换，产出蒸汽。

具体地，利用该余热回收装置的余热回收方法为循环技术方案，更具体地，当该装置正常运作时，步骤1、高温烟气的降温处理与步骤3、蒸汽产出过程同步进行。

步骤1高温烟气Ⅴ降温处理具体包括：

高温烟气Ⅴ在余热锅炉中自下而上依次经历下蒸发段2、蒸汽过热段4、上蒸发段3以及省煤段5，之后经所述余热锅炉的第一出口13A排出。

更具体地，第一出口13A处的降温处理后的烟气的温度为180℃-220℃。

第一出口13A处的排烟温度为180℃-220℃，因此完全避免了所述省煤段的设备出现露点腐蚀的情况。

锅炉给水预热处理包括：

锅炉给水Ⅰ进入低温省煤器10，与降温处理后的烟气进行热交换。

与锅炉给水Ⅰ热交换之后的高温烟气Ⅴ转变为冷烟气Ⅵ，冷烟气Ⅵ在低温省煤器10的排气口处的温度为130℃以下。

预热处理前的锅炉给水Ⅰ的温度为100℃-108℃，预热处理后的锅炉给水Ⅰ的温度升至150℃以上，并且预热处理后的锅炉给水Ⅰ进入余热锅炉的所述省煤段5，与出辐射室1的高温烟气Ⅴ进行热交换。

具体地，利用降温后的烟气对锅炉给水Ⅰ进行预热处理，热交换后最终排烟温度在130℃以下，加热炉的热效率从91％提高到93％以上。

对锅炉给水Ⅰ进行预热处理，提高高温省煤器6入口处的锅炉给水Ⅰ的温度，因此相应提高第一出口13A处的排烟温度至180℃-220℃左右，完全避免了在省煤段5中的设备出现露点腐蚀。

蒸汽产出过程具体包括：

预热处理后的锅炉给水Ⅰ进入省煤段5中的高温省煤器6，与出辐射室1的高温烟气Ⅴ进行热交换并进入汽包7。

高温省煤器6中热交换后的锅炉给水并未达到饱和状态，而是在汽包7内与蒸发段产生的饱和蒸汽Ⅲ进行汽水换热后达到饱和状态，此过程中部分饱和蒸汽Ⅲ被冷凝为饱和水。

汽包7内的饱和水作为循环水Ⅱ通过循环水泵8进入下蒸发段2，在下蒸发段2以及上蒸发段3中循环水Ⅱ与出辐射室1的高温烟气Ⅴ热交换，并且在下蒸发段2以及上蒸发段3内产生部分饱和蒸汽Ⅲ并进入汽包7；

汽包7将在下蒸发段2以及上蒸发段3中与高温烟气Ⅴ热交换后的循环水Ⅱ，以及在热交换过程中产生的饱和蒸汽Ⅲ分离；

分离后的循环水Ⅱ再次进入下蒸发段2循环利用，分离后的饱和蒸汽Ⅲ进入蒸汽过热段4，与出辐射室1的高温烟气Ⅴ热交换转化为过热蒸汽Ⅳ，过热蒸汽Ⅳ通过第二出口2排出。

更具体地，与常规型余热回收装置相比，本实用新型实施例提供的余热回收装置将蒸汽产量提升了8％-12％，适用于全厂蒸汽短缺的新建或改造项目。

通过在余热锅炉中热交换后的烟气再进入锅炉给水预热装置，与低温省煤器中的锅炉给水热交换之后再排出，锅炉给水在预热处理后进入余热锅炉的省煤段，以此实现了烟气余热的回收。本实用新型实施例所提供的技术方案，利用在余热锅炉中进行热交换后的烟气与锅炉给水再次进行热交换，一方面降低了最终排放烟气的温度，最终排烟温度可降到130℃以下，加热炉的热效率提高到93％以上；另一方面升高了省煤段的进水温度，有助于产生更多的蒸汽，与常规余热回收技术相比，本实用新型实施例所提供的技术方案中余热回收过程的蒸汽产量提高8％-12％。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高低温分体式省煤器余热回收装置，其特征在于，所述余热回收装置包括：余热锅炉设备，锅炉给水预热设备；

所述余热锅炉设备包括：余热锅炉和位于余热锅炉外部的汽包(7)；

所述余热锅炉包括：

位于所述余热锅炉的顶部的第一出口(13A)；

位于所述第一出口(13A)下方的省煤段(5)，所述省煤段(5)的一侧通过锅炉给水泵(9)连接锅炉给水(Ⅰ)，所述省煤段(5)的另一侧与所述汽包(7)相连；

紧邻所述省煤段(5)并位于所述省煤段(5)下方的上蒸发段(3)，所述上蒸发段(3)的一侧与所述汽包(7)相连；

与所述蒸发段(3)的另一侧相连且位于所述上蒸发段(3)的下方的下蒸发段(2)；以及

位于所述上蒸发段(3)的下方的，同时位于下蒸发段(2)的上方的蒸汽过热段(4)，所述蒸汽过热段(4)的一侧与所述汽包(7)相连，所述蒸汽过热段(4)的另一侧与所述余热锅炉的第二出口(13B)相连；

所述下蒸发段(2)位于所述余热锅炉的底部，所述下蒸发段(2)的不与所述上蒸发段(3)相连的一侧通过循环水泵(8)与所述汽包(7)相接；

所述锅炉给水预热设备包括：

低温省煤器(10)，所述低温省煤器(10)通过所述锅炉给水泵(9)与锅炉给水(Ⅰ)相连，且所述低温省煤器(10)还与所述余热锅炉中的所述省煤段(5)相连；并且所述低温省煤器(10)还连接有热烟道(11)和独立烟囱(16)；

所述余热锅炉设备中的所述第一出口(13A)与所述锅炉给水预热设备中的所述热烟道(11)相连。

2.根据权利要求1所述的高低温分体式省煤器余热回收装置，其特征在于，在所述低温式省煤器(10)与所述独立烟囱(16)之间加设烟气引风机(12)。

3.根据权利要求1所述的高低温分体式省煤器余热回收装置，其特征在于，在所述锅炉给水(Ⅰ)通过所述锅炉给水泵(9)与所述省煤段(5)的连接中设置有第一调节阀(14A)；在所述第一调节阀(14A)前后分别设置进低温省煤器的第一隔断阀(15A)和出低温省煤器的第二隔断阀(15B)。

4.根据权利要求1所述的高低温分体式省煤器余热回收装置，其特征在于，所述汽包(7)中排出的循环水(Ⅱ)通过所述循环水泵(8)可与通过所述锅炉给水泵(9)的所述锅炉给水(Ⅰ)汇合，在所述循环水(Ⅱ)和所述锅炉给水(Ⅰ)的连接中设置有第二调节阀(14B)。

5.根据权利要求1所述的高低温分体式省煤器余热回收装置，其特征在于，在所述第一出口(13A)与所述热烟道(11)的连接中加设第三隔断阀(15C)。

6.根据权利要求1所述的高低温分体式省煤器余热回收装置，其特征在于，在所述余热锅炉的所述第一出口(13A)与所述独立烟囱(16)的连接中加设第四隔断阀(15D)。

7.根据权利要求2所述的高低温分体式省煤器余热回收装置，其特征在于，在所述低温省煤器(10)与所述烟气引风机(12)之间设置第三调节阀(14C)。