CN212179606U - 一种煅烧余热锅炉热量回收利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煅烧余热锅炉热量回收利用系统，包括SCR系统、省煤器、与所述省煤器连接的热管换热器；所述热管换热器通过与锅炉连接的给水管路接收热水、并将热水输送至省煤器的光管内以提高省煤器管壁温度至高于露点腐蚀温度；所述热管换热器连通有吹灰器；该系统具有控制系统和检测系统。本实用新型的系统热管换热器进行低温给水加热升温，有效避免自身以及省煤器的管壁温度低造成的硫露点腐蚀；利用控制系统和检测系统有效控制热罐烟气热量吸收，控制烟气温度和热管管壁温度在硫露点温度以上，避免热管腐蚀和因温度低造成的快速结垢堵塞，提高系统寿命。

Description

一种煅烧余热锅炉热量回收利用系统

技术领域

本实用新型涉及铝用炭素阳极生产余热发电锅炉生产设备技术领域，尤其涉及一种炭素煅烧炉高温烟气排放的余热锅炉烟气热量防腐蚀回收利用系统。

背景技术

目前，铝用阳极生产煅烧工段普遍将煅烧高温烟气进行余热利用，即将石油焦在煅烧过程中产生的高温烟气通过余热锅炉进行收集利用进行发电或供热，大幅提高能源节约和降低污染排放。但因石油焦硫含量影响，排放烟气中SO2、SO3较高，在余热锅炉进行余热利用过程中省煤器存在露点腐蚀严重，对余热锅炉换热系统长期稳定运行形成严重影响。

在实际生产过程中由于余热锅炉给水温度低于烟气中硫的露点温度，造成给水换热器(省煤器)管壁温度低于实际排烟温度，在管壁上形成腐蚀，即使采用ND钢材质管材使用寿命仍不能超过两年。

另外由于SNCR和SCR在余热锅炉烟气系统的同时工作，形成不同程度的氨逃逸，逃逸的氨气与烟气中的SO2生成NH4HSO4结合烟气中的飞灰一同粘附在给水换热器管壁表面造成换热效果下降和给水温度降低，达不到硫露点温度以上的给水进入下一级给水换热器(省煤器)继续形成换热器管壁硫露点腐蚀形成恶性循环。同时造成锅炉排烟温度升高造成锅炉效率下降和后续脱硫工序烟温超标(＞180℃)。

石油焦灰分中主要元素为铁、硅、钙、铝、钠和镁，还有少量的钒、镍、钛和铬等，其中钠、钙、镁等碱金属或碱土金属多以无机盐或环烷酸盐等形式存在，而镍、钒多以飘零化合物形态存在，以飘零化合物形态存在镍、钒不易脱除，因此石油焦中含量较高。钒在燃烧过程中形成V2O5，其对SO2的氧有很强的催化作用，同时锅炉烟道中的SCR系统催化剂也能将烟气中的SO2不断氧化成SO3，气相的SO3与烟气中蒸汽相的水发生反应，生成了蒸汽相的硫酸，该反应与温度有关在烟气到达换热器的冷端之前已经基本完成。烟气的露点是由烟气中的硫酸浓度和含水量决定的一般在120－140℃之间。

煅烧炉余热发电系统一般均设计为大气式热力除氧器，在煅烧烟气高硫余热锅炉实际运行中给水温度在100℃左右，且部分特殊负荷工况因除氧器加热蒸汽不能保证造成给水温度更低，造成上述露点腐蚀工况长期存在。

综上所述业内虽采用ND钢材质管材和热管换热器进行有针对性应对，但不能满足运行效率和使用寿命及运行控制综合要求。在实际生产运行过程中不断出现低温段换热效率不能保证、余热锅炉排烟温度超标影响后续工艺设备正常运行或余热锅炉自带换热设备因腐蚀造成寿命低的实际问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种实现给水加热和烟气余热利用、防止煅烧余热锅炉腐蚀、堵塞、有效提高系统使用寿命的煅烧余热锅炉热量回收利用系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型的一种煅烧余热锅炉热量回收利用系统，该系统包括SCR 系统和省煤器，该系统还包括：

与所述省煤器连接的热管换热器；

所述热管换热器通过与锅炉连接的给水管路接收热水、并将热水输送至省煤器的光管内以提高省煤器管壁温度至高于露点腐蚀温度；

所述热管换热器连通有吹灰器；

该系统具有控制系统和检测系统。

进一步的，所述热管换热器分为两级，分别为一级热管换热器和二级热管换热器；

所述热管换热器两级之间通过调节管路连通，且所述调节管路上安装有电动调节阀；

所述一级热管换热器的出水温度范围为85℃至125℃；

所述二级热管换热器的出水温度范围为115℃至150℃。

进一步的，所述控制系统选用外部锅炉的PLC控制系统或DCS控制系统。

进一步的，所述检测系统分为温度检测系统和压差监测系统。

进一步的，所述温度检测系统包括多个烟气和给水温度检测器；

多个所述烟气和给水温度检测器分别布置于所述一级热管换热器侧、二级热管换热器侧、以及一级热管换热器和二级热管换热器之间。

进一步的，所述吹灰器通过管路与所述热管换热器连通；

所述吹灰器的输出端延伸至所述热管换热器内、并对热管换热器内的管壁吹扫作业。

进一步的，所述压差监测系统分别布置于所述一级热管换热器侧、二级热管换热器侧、以及一级热管换热器和二级热管换热器之间。

进一步的，所述省煤器的光管选用ND钢管。

进一步的，所述吹灰器为蒸汽吹灰器，该吹灰器通过蒸汽管路与锅炉连通以接收锅炉的高温蒸汽。

在上述技术方案中，本实用新型提供的一种煅烧余热锅炉热量回收利用系统，具有以下有益效果：

本实用新型的系统热管换热器进行低温给水加热升温，有效避免自身以及省煤器的管壁温度低造成的硫露点腐蚀；利用控制系统和检测系统有效控制热罐烟气热量吸收，控制烟气温度和热管管壁温度在硫露点温度以上，避免热管腐蚀和因温度低造成的快速结垢堵塞，提高系统寿命。

本实用新型的系统由自动程度和执行机构自行完成，只需要运行监控人员对数据和运行状况进行监控，简化了工作人员的工作，降低工作强度。

本实用新型的系统有效缓解硫酸氢铵、飞灰等因换热管壁温低造成的粘附和堵塞，提高预热锅炉运行效率，降低停运检修频率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种竖直炉道焙烧炉铝用碳阳极卸载装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、SCR系统；2、省煤器；3、热管换热器；4、吹灰器；5、电动调节阀； 6、压差监测系统；7、烟气和给水温度检测器；8、给水管路；9、蒸汽管路。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

参见图1所示；

本实用新型的一种煅烧余热锅炉热量回收利用系统，该系统包括SCR 系统1和省煤器2，该系统还包括：

与省煤器2连接的热管换热器3；

热管换热器3通过与锅炉连接的给水管路8接收热水、并将热水输送至省煤器2的光管内以提高省煤器2管壁温度至高于露点腐蚀温度；

热管换热器3连通有吹灰器4；

该系统具有控制系统和检测系统。

具体的，本实施例公开了一种煅烧余热锅炉热量回收利用的系统，该系统主要包括热管换热器3、省煤器2、吹灰器4；其中，为了能够避免省煤器2的光管因温度低而结垢，本实施例设计了热管换热器3，该热管换热器3通过给水管路8传输水并形成为热水以热传导的方式避免热管换热器3内部管路自身以及省煤器2的光管因低温结垢的发生。并在控制系统和检测系统的共同作用下，有效控制温度，让管壁温度始终处于高于硫露点温度以上，避免腐蚀的发生。

省煤器2是安装于锅炉尾部烟道下部用于回收所排烟的余热的一种装置，将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面，由于它吸收高温烟气的热量，降低了烟气的排烟温度，节省了能源，提高了效率，所以称之为省煤器2。

优选的，本实施例中热管换热器3分为两级，分别为一级热管换热器和二级热管换热器；

热管换热器3两级之间通过调节管路连通，且调节管路上安装有电动调节阀5；

一级热管换热器的出水温度范围为85℃至125℃；

二级热管换热器的出水温度范围为115℃至150℃。

根据工艺要求，本实施例的热管换热器3设计为两级结构，其中，通过控制系统控制，并在上述电动调节阀5的调节作用下，让一级热管换热器的出水温度控制在85℃至125℃范围内，二级热管换热器的出水温度控制在115℃至150℃范围内。

优选的，上述的控制系统选用外部锅炉的PLC控制系统或DCS控制系统。本实施例公开的系统其控制系统可以与锅炉的系统共用，而现有的锅炉的控制系统主要以PLC控制系统或DCS控制系统为主，控制时，在控制系统内事先设定好工艺参数等，以便实现自动化控制和调节。

优选的，本实施例中检测系统分为温度检测系统和压差监测系统6。

更为具体的是：

温度检测系统包括多个烟气和给水温度检测器7；

多个烟气和给水温度检测器7分别布置于一级热管换热器侧、二级热管换热器侧、以及一级热管换热器和二级热管换热器之间。

本实施例公开的烟气和给水温度检测器7根据上述的布置位置，能够独立检测该处的温度数据，并与控制系统通信，以便让控制系统根据采集的温度数据，其中该温度数据包括给水流量和温度，以及锅炉出口的烟气温度。

优选的，上述的吹灰器4通过管路与热管换热器3连通；

吹灰器4的输出端延伸至热管换热器3内、并对热管换热器3内的管壁吹扫作业。

其中，压差监测系统6分别布置于一级热管换热器侧、二级热管换热器侧、以及一级热管换热器和二级热管换热器之间。

本实施例的控制系统能够根据给水流量、温度、锅炉出口烟气温度和热管换热器3前后压差值判断系统运行状态，通过调整给水通流方式和投入吹灰器4已达到降低减缓腐蚀、提高换热效率和有效处理热管换热器3 堵塞的理想运行状态。

本实施例的热管换热器3前后压差监测根据运行周期延长出现的积灰和结构情况和设定值，控制蒸汽吹灰器的运行，必要时认为干预，但不用将锅炉和后续的环保系统全部停运。

优选的，本实施例中省煤器2的光管选用ND钢管。

在上述技术方案中，本实用新型提供的一种煅烧余热锅炉热量回收利用系统，具有以下有益效果：

本实用新型的系统热管换热器3进行低温给水加热升温，有效避免自身以及省煤器2的管壁温度低造成的硫露点腐蚀；利用控制系统和检测系统有效控制热罐烟气热量吸收，控制烟气温度和热管管壁温度在硫露点温度以上，避免热管腐蚀和因温度低造成的快速结垢堵塞，提高系统寿命。

本实用新型的系统由自动程度和执行机构自行完成，只需要运行监控人员对数据和运行状况进行监控，简化了工作人员的工作，降低工作强度。

本实用新型的系统有效缓解硫酸氢铵、飞灰等因换热管壁温低造成的粘附和堵塞，提高预热锅炉运行效率，降低停运检修频率。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (9)

1.一种煅烧余热锅炉热量回收利用系统，该系统包括SCR系统(1)和省煤器(2)，其特征在于，该系统还包括：

与所述省煤器(2)连接的热管换热器(3)；

所述热管换热器(3)通过与锅炉连接的给水管路(8)接收热水、并将热水输送至省煤器(2)的光管内以提高省煤器(2)管壁温度至高于露点腐蚀温度；

所述热管换热器(3)连通有吹灰器(4)；

该系统具有控制系统和检测系统。

2.根据权利要求1所述的一种煅烧余热锅炉热量回收利用系统，其特征在于，所述热管换热器(3)分为两级，分别为一级热管换热器和二级热管换热器；

所述热管换热器(3)两级之间通过调节管路连通，且所述调节管路上安装有电动调节阀(5)；

所述一级热管换热器的出水温度范围为85℃至125℃；

所述二级热管换热器的出水温度范围为115℃至150℃。

3.根据权利要求1所述的一种煅烧余热锅炉热量回收利用系统，其特征在于，所述控制系统选用外部锅炉的PLC控制系统或DCS控制系统。

4.根据权利要求2所述的一种煅烧余热锅炉热量回收利用系统，其特征在于，所述检测系统分为温度检测系统和压差监测系统(6)。

5.根据权利要求4所述的一种煅烧余热锅炉热量回收利用系统，其特征在于，所述温度检测系统包括多个烟气和给水温度检测器(7)；

多个所述烟气和给水温度检测器(7)分别布置于所述一级热管换热器侧、二级热管换热器侧、以及一级热管换热器和二级热管换热器之间。

6.根据权利要求4所述的一种煅烧余热锅炉热量回收利用系统，其特征在于，所述吹灰器(4)通过管路与所述热管换热器(3)连通；

所述吹灰器(4)的输出端延伸至所述热管换热器(3)内、并对热管换热器(3)内的管壁吹扫作业。

7.根据权利要求6所述的一种煅烧余热锅炉热量回收利用系统，其特征在于，所述压差监测系统(6)分别布置于所述一级热管换热器侧、二级热管换热器侧、以及一级热管换热器和二级热管换热器之间。

8.根据权利要求1所述的一种煅烧余热锅炉热量回收利用系统，其特征在于，所述省煤器(2)的光管选用ND钢管。

9.根据权利要求6所述的一种煅烧余热锅炉热量回收利用系统，其特征在于，所述吹灰器(4)为蒸汽吹灰器，该吹灰器(4)通过蒸汽管路(9)与锅炉连通以接收锅炉的高温蒸汽。

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