CN209196894U - 一种多燃料低氮有机热载体炉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多燃料低氮有机热载体炉装置，包括燃烧器、炉膛，燃烧器的燃料进口连接至少两个燃料管道，燃烧器的火焰出口连接炉膛的进口，炉膛内安装炉膛盘管，炉膛盘管的长径比为1.8～2.2，炉膛盘管通过导热油管连接至炉膛的导热油进口和导热油出口；导热油出口设有第一温度变送器，导热油进口连接第二温度变送器，每个燃料管道均设有一组调节阀，第一温度变送器和第二温度变送器将温度信号通过模拟量输入模块输入至可编程控制器，可编程控制器将接收到的温度信号输送至DCS控制端，DCS控制端将调节阀开度的控制信号输送至可编程控制器，可编程控制器通过模拟量输出模块控制每个燃料管道上调节阀的开度。

Description

一种多燃料低氮有机热载体炉装置

技术领域

本实用新型涉及有机热载体炉，特别涉及一种多燃料低氮有机热载体炉装置。

背景技术

有机热载体炉，是导热油炉的常用名，俗称导热油锅炉，官方名称为热油炉。其是以煤、油、气为燃料，以导热油为循环介质供热的新型热能设备，采用高温循环泵强制导热油进行闭路循环，在将热能供用热设备后重新返回锅炉中加热的工艺流程。由于它具有高温(320℃以上)低压(0.3～0.5MPa)的优点，且其供热温度可精确控制，因此可取代原蒸汽锅炉供热。同时该设备不需要水处理设备并且无蒸汽锅炉的跑、冒、滴、漏等热损失，所以其一次性投资省，运行费用低，是一种安全、高效、节能的供热设备。

随着环保整治力度的不断增大，烟气排放要求越来越严格，为了使烟气排放达标，有机热载体炉采用低氮燃料(如天然气、煤气、甲烷、氢气等)，对于低氮燃料的需求在逐步增加，通常情况下，有机热载体炉仅采用一种低氮燃料，而采用单一低氮燃料会导致在一段时间内有低氮燃料的断供风险，在管道燃气资源丰富的企业，为应对燃料断供的风险，多种燃料有机热载体炉成了化解风险的最好保障。

实用新型内容

若采用多种燃料对有机热载体炉进行燃烧，无法完全利用燃烧火焰，从而导致部分能量损失，增加燃料的消耗；其次，不同燃料配比会燃烧产生不同热量，简单将不同燃料进行混合燃烧会导致导热油无法达到特定值，从而降低导热油的换热效率。

为了解决现有技术的不足，本实用新型的目的之一是提供一种多燃料低氮有机热载体炉装置，能够解决有机热载体炉燃料单一容易断供的风险。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种多燃料低氮有机热载体炉装置，包括燃烧器、炉膛、多燃料控制单元，所述燃烧器的燃料进口连接至少两个燃料管道，所述燃烧器的火焰出口连接炉膛的进口，所述炉膛内安装炉膛盘管，炉膛盘管的长径比为1.8～2.2，炉膛盘管通过导热油管连接至炉膛的导热油进口和导热油出口；

所述多燃料控制单元包括DCS控制端、可编程控制器、第一温度变送器、第二温度变送器、模拟量输入模块、模拟量输出模块，导热油出口设有第一温度变送器，导热油进口连接第二温度变送器，每个燃料管道均设有调节阀，第一温度变送器和第二温度变送器分别将检测的导热油出口和导热油进口的温度信号通过模拟量输入模块输入至可编程控制器，可编程控制器将接收到的温度信号输送至DCS控制端，DCS控制端将调节阀开度的控制信号输送至可编程控制器，可编程控制器通过模拟量输出模块控制每个燃料管道上调节阀的开度。

原有机热载体炉采用单一燃料时，炉膛盘管的长径比为3.2～3.8，当采用多种燃料共同时，燃烧火焰半径变大，若仍以原来的炉膛盘管换热，无法与火焰的外焰接触，导致能量损失，本实用新型将长径比缩小，即增加了盘管的直径，减少盘管的长度，从而使得盘管能够接触多种燃料的燃烧火焰外焰，从而增加了能量的利用率，降低能耗。其次，本实用新型通过多燃料控制单元检测导热油的输入输出温度，从而控制多种燃料的燃烧比例，从而控制导热油的输出温度，从而防止后续工艺的换热器的换热温度产生波动，进而维持工业生产的稳定运行。

优选的，所述多燃料控制单元包括触摸屏，所述触摸屏与可编程控制器连接。

优选的，每个燃料管道的进口均设有燃料缓冲罐，每个燃料缓冲罐内均设有压力变送器，每个压力变送器分别将检测的每个燃料缓冲罐的压力信号通过模拟量输入模块输入至可编程控制器，可编程控制器将接收到的压力信号输送至DCS控制端，DCS控制端将调节阀开关的控制信号输送至可编程控制器，可编程控制器通过模拟量输出模块控制每个燃料管道上调节阀的开关。

优选的，所述炉膛盘管由辐射盘管和对流盘管组成。

优选的，所述炉膛开设观火孔，观火孔安装观火玻璃。

进一步优选的，所述观火孔上方设有灭火孔，所述灭火孔通过管道连接惰性气体源。

优选的，炉膛出气口设有烟道,方便烟气的排出。

进一步优选的，烟道设有空气预热器，空气预热器的烟气进口和烟气出口均设置在烟道内，空气预热器的空气出口通过助燃风通道连接至燃烧器的空气进口。

更进一步优选的，所述空气预热器为立式结构的空气预热器。

进一步优选的，烟道设有脱硝设备。填充相应催化剂用来减少氮氧化物排放，进一步降低低氮燃料中氮氧化物的排放。

进一步优选的，烟道出口连接烟囱。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型增大盘管直径可适应多燃料混合燃烧及多种单独燃烧。

2、本实用新型燃料控制单元实现热载炉燃料自动选择、比例调控。

3、本实用新型燃料控制单元可自动检测不同燃料缓冲罐压力，压力不足时自动切换燃料，防止意外停炉，造成损失。

4、本实用新型脱硝设备能够进一步降低低氮燃料中氮氧化物的排放。

5、本实用新型空气预热器采用立式结构，节约空间，与助燃风通道配合使用可降低烟气排放温度，减少NOx排放同时提高助燃风温度提高燃烧效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型装置的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本实用新型的控制流程示意图；

图4为本实用新型的控制逻辑示意图；

其中，1.燃烧器，2.观火孔，3.炉膛，4.烟道，5.脱硝设备，6.空气预热器，7.烟囱，8.助燃风通道，9.第一温度变送器，10.第二温度变送器，11.燃料一调节阀，12.燃料二调节阀，13.模拟量输入模块，14.可编程控制器，15.模拟量输出模块，16.触摸屏，17.DCS控制端。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本申请中炉膛为卧式结构。

本申请所述的脱硝设备为能够实现脱硝的设备，例如脱硝反应器、SCR脱硝反应器等。

本申请所述的长径比为盘管的长度和盘管的直径比，其中，盘管是指呈螺旋状的管道结构，盘管的直径是指螺旋结构的直径，盘管的长度是指螺旋结构的长度。

本申请所述的DCS控制端为是分布式控制系统的英文缩写(Distributed ControlSystem)，在国内自控行业又称之为集散控制系统；是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统。

本申请所述的可编程控制器简称PC或PLC是一种数字运算操作的电子系统，专门在工业环境下应用而设计。它采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入(I)和输出(O)接口，控制各种类型的机械设备或生产过程，例如：西门子S7-300等。

本申请所述的第一温度变送器、第二温度变送器均为采用热电偶或热电阻作为测温元件，从测温元件输出信号送到变送器模块，经过稳压滤波、运算放大、非线性校正、V/I转换、恒流及反向保护等电路处理后，转换成与温度成线性关系的4～20mA电流信号0-5V/0-10V电压信号，RS485数字信号输出，例如：PT100等。

本申请所述的模拟量输入模块、模拟量输出模块均为现有已知的控制电路。

本申请所述的调节阀为又名控制阀，在工业自动化过程控制领域中，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变介质流量的控制元件，例如：E1HPMV等。

本申请所述的压力变送器为一种将压力转换成电动信号进行远传的元件，例如：EJA110A等。

本申请所述惰性气体是指能够隔绝氧气，防止燃料燃烧的气体，例如氮气、氦气、氩气等。所述惰性气体源是指成有惰性气体的设备，如氮气瓶、氦气瓶、氩气瓶等。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在有机热载体炉燃料单一容易断供的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种多燃料低氮有机热载体炉装置。

本申请的一种典型实施方式，提供了一种多燃料低氮有机热载体炉装置，包括燃烧器、炉膛、多燃料控制单元，所述燃烧器的燃料进口连接至少两个燃料管道，所述燃烧器的火焰出口连接炉膛的进口，所述炉膛内安装炉膛盘管，炉膛盘管的长径比为1.8～2.2，炉膛盘管通过导热油管连接至炉膛的导热油进口和导热油出口；

所述多燃料控制单元包括DCS控制端、可编程控制器、第一温度变送器、第二温度变送器、模拟量输入模块、模拟量输出模块，导热油出口设有第一温度变送器，导热油进口连接第二温度变送器，每个燃料管道均设有调节阀，第一温度变送器和第二温度变送器分别将检测的导热油出口和导热油进口的温度信号通过模拟量输入模块输入至可编程控制器，可编程控制器将接收到的温度信号输送至DCS控制端，DCS控制端将调节阀开度的控制信号输送至可编程控制器，可编程控制器通过模拟量输出模块控制每个燃料管道上调节阀的开度。

原有机热载体炉采用单一燃料时，炉膛盘管的长径比为3.2～3.8，当采用多种燃料共同时，燃烧火焰半径变大，若仍以原来的炉膛盘管换热，无法与火焰的外焰接触，导致能量损失，本申请将长径比缩小，即增加了盘管的直径，减少盘管的长度，从而使得盘管能够接触多种燃料的燃烧火焰外焰，从而增加了能量的利用率，降低能耗。其次，本申请通过多燃料控制单元检测导热油的输入输出温度，从而控制多种燃料的燃烧比例，从而控制导热油的输出温度，从而防止后续工艺的换热器的换热温度产生波动，进而维持工业生产的稳定运行。

为了方便操作者的操作，本申请所述多燃料控制单元包括触摸屏，所述触摸屏与可编程控制器连接。

为了实现装置自动选择燃料，本申请每个燃料管道的进口均设有燃料缓冲罐，每个燃料缓冲罐内均设有压力变送器，每个压力变送器分别将检测的每个燃料缓冲罐的压力信号通过模拟量输入模块输入至可编程控制器，可编程控制器将接收到的压力信号输送至DCS控制端，DCS控制端将调节阀开关的控制信号输送至可编程控制器，可编程控制器通过模拟量输出模块控制每个燃料管道上调节阀的开关。

本申请中所述炉膛盘管由辐射盘管和对流盘管组成。

本申请中所述炉膛开设观火孔，观火孔安装观火玻璃。所述观火孔上方设有灭火孔，所述灭火孔通过管道连接惰性气体源。

为了方便装置烟气的排出，本申请炉膛出气口设有烟道。

由于燃烧器需要添加空气进行助燃，若直接将空气加入至燃烧器，空气在升高温度的过程中需要吸收热量，为了降低能耗，本申请烟道设有空气预热器，空气预热器的烟气进口和烟气出口均设置在烟道内，空气预热器的空气出口通过助燃风通道连接至燃烧器的空气进口。

为了节约装置的空间，本申请所述空气预热器为立式结构的空气预热器。

为了进一步降低低氮燃料中氮氧化物的排放，本申请烟道设有脱硝设备。填充相应催化剂用来减少氮氧化物排放，

本申请的烟道出口连接烟囱。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。

一种多燃料低氮有机热载体炉装置，包括主体结构和多燃料控制单元。

主体结构，如图1～2所示，包括燃烧器1、观火孔2、炉膛3、烟道4、脱硝装置5、空气预热器6、烟囱7、助燃风通道8。炉膛3安装在锅炉筒体内，燃烧器1固定在锅炉筒体上，炉膛3和锅炉筒体上均设有观火孔2和惰性气体灭火孔，脱硝设备5、空气预热器6、烟囱7通过烟道4依次连接，助燃风通道8与燃烧器1和空气预热器6进行连接。炉膛3安装辐射盘管和对流盘管，辐射盘管和对流盘管的直径为1.7米，辐射盘管和对流盘管总长度为3.47米。

多燃料控制单元，如图3～4所示，第一温度变送器9、第二温度变送器10、燃料比例调节阀11、燃料二调节阀12、模拟量输入模块13、可编程控制器14、模拟量输出模块15、触摸屏16、DCS控制端17。第一温度变送器9连接锅炉筒体上的导热油出口，第二温度变送器10连接锅炉筒体上的导热油进口。

所述第一温度变送器9和第二温度变送器10收集导热油的温度信号并传出，由模拟量输入模块13接收，传入可编程控制器14。可编程控制器14根据导热油设定温度与实际温度作比较及所用不同燃料热值在DCS控制端中的PID进行逻辑计算，根据逻辑计算经模拟量输出模块15发出4～20mA模拟量信号，控制燃料一调节阀11与燃料二调节阀12开度，控制燃料供应，保证导热油的温度。逻辑运算过程见图4。

由可编程控制器14发出命令信号，经模拟量输出模块15发出，控制燃料一调节阀11与燃料二调节阀12，控制燃料供应，保证导热油的温度。

DCS控制端17还可以实现燃气调节阀开度的远程调控，实现多种燃料比例混合燃烧。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多燃料低氮有机热载体炉装置，其特征是，包括燃烧器、炉膛、多燃料控制单元，所述燃烧器的燃料进口连接至少两个燃料管道，所述燃烧器的火焰出口连接炉膛的进口，所述炉膛内安装炉膛盘管，炉膛盘管的长径比为1.8～2.2，炉膛盘管通过导热油管连接至炉膛的导热油进口和导热油出口；

所述多燃料控制单元包括DCS控制端、可编程控制器、第一温度变送器、第二温度变送器、模拟量输入模块、模拟量输出模块，导热油出口设有第一温度变送器，导热油进口连接第二温度变送器，每个燃料管道均设有调节阀，第一温度变送器和第二温度变送器分别将检测的导热油出口和导热油进口的温度信号通过模拟量输入模块输入至可编程控制器，可编程控制器将接收到的温度信号输送至DCS控制端，DCS控制端将调节阀开度的控制信号输送至可编程控制器，可编程控制器通过模拟量输出模块控制每个燃料管道上调节阀的开度。

2.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述多燃料控制单元包括触摸屏，所述触摸屏与可编程控制器连接。

3.如权利要求1所述的装置，其特征是，每个燃料管道的进口均设有燃料缓冲罐，每个燃料缓冲罐内均设有压力变送器，每个压力变送器分别将检测的每个燃料缓冲罐的压力信号通过模拟量输入模块输入至可编程控制器，可编程控制器将接收到的压力信号输送至DCS控制端，DCS控制端将调节阀开关的控制信号输送至可编程控制器，可编程控制器通过模拟量输出模块控制每个燃料管道上调节阀的开关。

4.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述炉膛盘管由辐射盘管和对流盘管组成。

5.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述炉膛开设观火孔，观火孔安装观火玻璃。

6.如权利要求5所述的装置，其特征是，所述观火孔上方设有灭火孔，所述灭火孔通过管道连接惰性气体源。

7.如权利要求1所述的装置，其特征是，炉膛出气口设有烟道。

8.如权利要求7所述的装置，其特征是，烟道设有空气预热器，空气预热器的烟气进口和烟气出口均设置在烟道内，空气预热器的空气出口通过助燃风通道连接至燃烧器的空气进口。

9.如权利要求8所述的装置，其特征是，所述空气预热器为立式结构的空气预热器。

10.如权利要求7所述的装置，其特征是，烟道设有脱硝设备。