CN208751298U - 一种低温烟气余热自动补燃装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种低温烟气余热自动补燃装置，包括补燃炉、送风管、高炉煤气管、焦炉煤气管、主燃烧器、辅助燃烧器、烟气管、控制系统，主燃烧器及辅助燃烧器分设于补燃炉下部，主燃烧器在补燃炉外通过进气口分别与送风管、高炉煤气管连接，辅助燃烧器与焦炉煤气管连接，补燃炉顶部通过补热管与烟气管连通，补燃炉上部或补热管设置与控制系统连接的一氧化碳检测器，烟气管在与补热管连接的后端设置与控制系统连接的测温元件及主流量计，送风管设置与控制系统连接的调节阀Ⅰ，高炉煤气管设置与控制系统连接的调节阀Ⅱ，焦炉煤气管设置与控制系统连接的调节阀Ⅲ。本实用新型具有补燃温度和风量自动控制、炉内压力稳定、环境污染小、能耗低的特点。

Description

一种低温烟气余热自动补燃装置

技术领域

本实用新型属于余热发电技术领域，具体涉及一种结构简单可靠、补燃温度和风量自动控制、炉内压力稳定、环境污染小、能耗低的低温烟气余热自动补燃装置。

背景技术

低温余热发电技术是指利用生产过程中各种用能设备及产品排放或携带出的有回收价值的多余中低温废蒸汽、烟气等中所含的低品位热量，通过将前述传统的低品位废弃热能转换为电能的技术。随着环保要求的提高和企业成本压力的增大，低温余热发电技术和设备能很好地解决环境问题，并能提高能源利用率，有效地增加企业的经济效益和社会效益，因此目前广泛应用于冶金、石油、水泥、化工等重工业，以及造纸、食品、制药、建材等轻工业中。

在钢铁企业中，烧结工序能耗仅次于炼铁工序，节能潜力很大。而在水泥企业中，焙烧工序的能耗更是占据整个生产过程中的大头。因此，通过将钢铁企业中的烧结工序或水泥企业中的焙烧工序中的低温烟气余热资源转变为电力，不仅不产生额外的废气、废渣、粉尘和其它有害气体，而且还能够有效提高烧结工序或焙烧工序的能源利用效率，从而促进钢铁企业或水泥企业的实现节能降耗目标。

但是，由于烧结工序或焙烧工序工况经常变动，导致余热发电的余热锅炉不能在额定负荷下运行。当烧结或焙烧负荷较低时，由于烟气温度偏低，余热锅炉无法达到核定负荷，效率降低，甚至无法正常运行，导致余热热源的连续性和稳定性难以得到保障。而且余热发电机组若经常无法在满负荷下运行，偏离了最佳设计工况运行，不仅降低了发电机组运行效率，并使得发电机组安全运行无法得到保障，且降低了发电机组及其他发电设备的使用寿命。为了提高余热锅炉的稳定性，使余热锅炉在烟气温度较低时也能正常运行，现有技术中一般在余热发电系统中增设补燃装置，以提高锅炉入口的烟气温度来增加发电能力。但是，现有采用内补燃的方法虽然能在一定程度上缓解热风温度波动带来的影响，但却存在诸如补燃终了温度和进入余热锅炉的热风总量难以控制、炉内压力波动大、补燃量小等一系列的问题。也有采用在热源与余热锅炉间并联补燃炉的方式，但也存在诸如需要人工调节而导致自动化程度低、炉内压力不稳定、补燃炉关闭后进入余热锅炉的烟气温度仍过高时无法调节等问题，导致余热发电系统安全隐患大、余热资源的利用率和发电效率较低。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题及不足，提供了一种结构简单可靠、补燃温度和风量自动控制、炉内压力稳定、环境污染小、能耗低的低温烟气余热自动补燃装置。

本实用新型是这样实现的：包括补燃炉、送风管、高炉煤气管、焦炉煤气管、主燃烧器、辅助燃烧器、烟气管、控制系统，所述主燃烧器及辅助燃烧器分别设置于补燃炉下部，所述主燃烧器在补燃炉外部通过进气口分别与送风管、高炉煤气管连接，所述辅助燃烧器在补燃炉外部与焦炉煤气管连接，所述补燃炉顶部通过补热管与烟气管连通，所述补燃炉上部或补热管设置与控制系统连接的一氧化碳检测器，所述烟气管在与补热管连接的后端设置与控制系统连接的测温元件及主流量计，所述送风管设置与控制系统连接的调节阀Ⅰ，所述高炉煤气管设置与控制系统连接的调节阀Ⅱ，所述焦炉煤气管设置与控制系统连接的调节阀Ⅲ。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本实用新型通过控制系统来获取一氧化碳检测器的数据，并分别控制调节阀Ⅰ、调节阀Ⅱ及调节阀Ⅲ的开度，使得燃气和送风管输出的助燃气体比例更加合理，从而保证燃气的充分燃烧，既能提高燃气的利用率，而且也能有效减少NOx的生成和排放，也能够避免进入余热锅炉的烟气中可燃气体超标而带来的危险。

2、本实用新型通过控制系统获取测温元件及主流量计的数据，从而根据余热锅炉的入口温度和流量，控制调节阀Ⅰ、调节阀Ⅱ及调节阀Ⅲ的开度，自动调节高炉煤气及焦炉煤气的输入量和送风量，从而保证进入余热锅炉的烟气热值的稳定，既能有利于发电机组运行效率的提高，又能降低了发电机组及其他发电设备的故障频率。

3、本实用新型在烟气管前端设置进风管及与控制系统连接的放散阀，在进风管后端通过调节阀Ⅳ连接与控制系统连接的冷风机，从而能在调节阀Ⅱ及调节阀Ⅲ开度达到最小（保持火焰不灭），而进入余热锅炉的烟气热值仍高于所需时，可控制放散阀打开排出一部分多余烟气来减低烟气热值；在烟气热值过高而流量过低时，可控制调节阀Ⅳ的开度并启动冷风机吸入空气来降低烟气温度并提高其流量，从而保证发电机组的高效、稳定、可靠运行。

4、本实用新型在补燃炉上部设置有压力变送器，可自动调节炉内压力在运行的范围，从而保证炉内压力的稳定。

5、本实用新型通过辅助燃烧器和主燃烧器的位置设置，既能使燃气与助燃气体充分混合，从而提高燃烧效率；而且也能打乱补燃炉内的热气分布，使得补燃炉内温度均匀。

因此，本实用新型具有结构简单可靠、补燃温度和风量自动控制、炉内压力稳定、环境污染小、能耗低的特点。

附图说明

图1为本实用新型之原理结构示意图；

图中：1-补燃炉，2-送风管，2A-调节阀Ⅰ，3-高炉煤气管，3A-调节阀Ⅱ，4-焦炉煤气管，4A-调节阀Ⅲ，5-主燃烧器，6-辅助燃烧器，7-烟气管，8-补热管，9-一氧化碳检测器，10-测温元件，11-主流量计，12-放散阀，13-进风管，13A-调节阀Ⅳ，14-冷风机，15-火焰检测器，16-压力变送器，17-余热锅炉。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型包括补燃炉1、送风管2、高炉煤气管3、焦炉煤气管4、主燃烧器5、辅助燃烧器6、烟气管7、控制系统，所述主燃烧器5及辅助燃烧器6分别设置于补燃炉1下部，所述主燃烧器5在补燃炉1外部通过进气口分别与送风管2、高炉煤气管3连接，所述辅助燃烧器6在补燃炉1外部与焦炉煤气管4连接，所述补燃炉1顶部通过补热管8与烟气管7连通，所述补燃炉1上部或补热管8设置与控制系统连接的一氧化碳检测器9，所述烟气管7在与补热管8连接的后端设置与控制系统连接的测温元件10及主流量计11，所述送风管2设置与控制系统连接的调节阀Ⅰ，所述高炉煤气管3设置与控制系统连接的调节阀Ⅱ，所述焦炉煤气管4设置与控制系统连接的调节阀Ⅲ。

所述烟气管7在与补热管8连接的前端设置与控制系统连接的放散阀12。

所述烟气管7在与补热管8连接的前端设置进风管13，所述进风管13的后端通过调节阀Ⅳ连接冷风机14，所述调节阀Ⅳ及冷风机14与控制系统连接。

所述补燃炉1设置与控制系统连接的火焰检测器15。

所述火焰检测器15为紫外火焰探测器。

所述测温元件10为热电偶。

所述补燃炉1上部设置有压力变送器16。

所述主燃烧器5内在进气口与燃烧口之间设置有板式整流栅。

所述送风管2通过热风机与低温烟气或空气连通。

所述送风管2还通过调节阀Ⅴ与氧气供气管连通。

所述主燃烧器5垂直于补燃炉1侧壁，所述辅助燃烧器6倾斜设置于主燃烧器5的下端或侧端，所述辅助燃烧器6的燃烧口指向主燃烧器5的燃烧口。

所述补燃炉1内在主燃烧器5与辅助燃烧器6的燃烧口之间设置有点火装置。

本实用新型工作原理及工作过程：

本实用新型通过控制系统来获取一氧化碳检测器的数据，并分别控制调节阀Ⅰ、调节阀Ⅱ及调节阀Ⅲ的开度，使得燃气和送风管输出的助燃气体比例更加合理，从而保证燃气的充分燃烧，既能提高燃气的利用率，而且也能有效减少NOx的生成和排放，也能够避免进入余热锅炉的烟气中可燃气体超标而带来的危险；通过控制系统获取测温元件及主流量计数据，根据余热锅炉的入口烟气温度和流量，控制调节阀Ⅰ、调节阀Ⅱ及调节阀Ⅲ的开度，自动调节高炉煤气及焦炉煤气的输入量和送风量，从而保证进入余热锅炉的烟气热值的稳定，既能有利于发电机组运行效率的提高，又能降低了发电机组及其他发电设备的故障频率。进一步，在烟气管前端设置进风管及与控制系统连接的放散阀，在进风管后端通过调节阀Ⅳ连接与控制系统连接的冷风机，从而能在调节阀Ⅱ及调节阀Ⅲ开度达到最小（保持火焰不灭），而进入余热锅炉的烟气热值仍高于所需时，可控制放散阀打开排出一部分多余烟气来减低烟气热值；在烟气热值过高而流量过低时，可控制调节阀Ⅳ的开度并启动冷风机吸入空气来降低烟气温度并提高其流量，从而保证发电机组的高效、稳定、可靠运行。进一步，在补燃炉上部设置有压力变送器，可自动调节炉内压力在运行的范围，从而保证炉内压力的稳定。进一步，送风管通过热风机与低温烟气或空气连通，可有效提高送风效率，而且低温烟气作为助燃气体可以提高燃烧热值，从而减低能耗；送风管还通过调节阀Ⅴ与氧气供气管连通，可以弥补低温烟气中氧含量变化较大，易导致燃气燃烧不稳定的问题。进一步，通过辅助燃烧器和主燃烧器的位置设置，既能使燃气与助燃气体充分混合，从而提高燃烧效率；而且也能打乱补燃炉内的热气分布，使得补燃炉内温度均匀。更进一步，通过点火装置的特殊设置，既能够保证打火的可靠性，而且通过一个点火装置就能实现双燃烧器的打火，简化了结构。综上所述，本实用新型具有结构简单可靠、补燃温度和风量自动控制、炉内压力稳定、环境污染小、能耗低的特点。

如图1所示，当补燃炉1内的主燃烧器5点火成功（辅助燃烧器6作为长明火），高炉煤气正常燃烧，控制系统检测一氧化碳检测器9、热电偶10及主流量计11的数据，根据烟气管7的余热锅炉入口一侧烟气温度及流量、一氧化碳浓度，控制调节阀Ⅰ、调节阀Ⅱ及调节阀Ⅲ的开度，自动调节高炉煤气和/或焦炉煤气的输入量以及助燃气体的风量：当进入余热锅炉17的烟气温度、流量低于所需要时，加大高炉煤气调节阀Ⅱ和/或焦炉煤气调节阀Ⅲ以及助燃气体调节阀Ⅰ的开度；当进入余热锅炉17的烟气温度、流量高于于所需要时，减小调节阀Ⅱ和/或调节阀Ⅲ以及调节阀Ⅰ的开度。当高炉煤气调节阀Ⅱ和焦炉煤气调节阀Ⅲ的开度达到最小（保持火焰不灭）时，而此时烟气管7在余热锅炉17入口一侧的烟气温度及流量仍高于所需时，控制系统打开烟气管7上的放散阀12，排出部分多余的烟气；在烟气温度较高而流量不足时，控制系统打开进风管13连接的调节阀Ⅳ及冷风机14，利用冷风机14吸入空气来降低热风温度和补充流量。

Claims (10)

1.一种低温烟气余热自动补燃装置，其特征在于包括补燃炉（1）、送风管（2）、高炉煤气管（3）、焦炉煤气管（4）、主燃烧器（5）、辅助燃烧器（6）、烟气管（7）、控制系统，所述主燃烧器（5）及辅助燃烧器（6）分别设置于补燃炉（1）下部，所述主燃烧器（5）在补燃炉（1）外部通过进气口分别与送风管（2）、高炉煤气管（3）连接，所述辅助燃烧器（6）在补燃炉（1）外部与焦炉煤气管（4）连接，所述补燃炉（1）顶部通过补热管（8）与烟气管（7）连通，所述补燃炉（1）上部或补热管（8）设置与控制系统连接的一氧化碳检测器（9），所述烟气管（7）在与补热管（8）连接的后端设置与控制系统连接的测温元件（10）及主流量计（11），所述送风管（2）设置与控制系统连接的调节阀Ⅰ，所述高炉煤气管（3）设置与控制系统连接的调节阀Ⅱ，所述焦炉煤气管（4）设置与控制系统连接的调节阀Ⅲ。

2.根据权利要求1所述低温烟气余热自动补燃装置，其特征在于所述烟气管（7）在与补热管（8）连接的前端设置与控制系统连接的放散阀（12）。

3.根据权利要求2所述低温烟气余热自动补燃装置，其特征在于所述烟气管（7）在与补热管（8）连接的前端设置进风管（13），所述进风管（13）的后端通过调节阀Ⅳ连接冷风机（14），所述调节阀Ⅳ及冷风机（14）与控制系统连接。

4.根据权利要求1所述低温烟气余热自动补燃装置，其特征在于所述补燃炉（1）设置与控制系统连接的火焰检测器（15）。

5.根据权利要求1所述低温烟气余热自动补燃装置，其特征在于所述补燃炉（1）上部设置有压力变送器（16）。

6.根据权利要求1所述低温烟气余热自动补燃装置，其特征在于所述主燃烧器（5）内在进气口与燃烧口之间设置有板式整流栅。

7.根据权利要求1所述低温烟气余热自动补燃装置，其特征在于所述送风管（2）通过热风机与低温烟气或空气连通。

8.根据权利要求7所述低温烟气余热自动补燃装置，其特征在于所述送风管（2）还通过调节阀Ⅴ与氧气供气管连通。

9.根据权利要求1所述低温烟气余热自动补燃装置，其特征在于所述主燃烧器（5）垂直于补燃炉（1）侧壁，所述辅助燃烧器（6）倾斜设置于主燃烧器（5）的下端或侧端，所述辅助燃烧器（6）的燃烧口指向主燃烧器（5）的燃烧口。

10.根据权利要求9所述低温烟气余热自动补燃装置，其特征在于所述补燃炉（1）内在主燃烧器（5）与辅助燃烧器（6）的燃烧口之间设置有点火装置。