CN215175186U - 氧化还原反应炉高温烟气换热系统 - Google Patents

氧化还原反应炉高温烟气换热系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种氧化还原反应炉高温烟气换热系统，包括炉体及设置于其上的空气换热组件、水换热组件，其中所述空气换热组件包括空气换热器及连通于其两端的高温烟气管，所述空气换热器内设置有空气换热管路，所述空气换热管路连通有空气进管、空气出管，所述空气出管上设置有引风机，所述引风机的电机连接有变频控制器；所述水换热组件包括余热蒸汽锅炉；所述炉体包括燃烧室、脱硝室、与脱硝室连通的换热腔I。本换热系统结构布局合理，由于设备集成度较高，占地面积小、土建投资少，可实现能源的充分利用。

Description

氧化还原反应炉高温烟气换热系统
技术领域
本实用新型涉及炭化料生产领域，具体涉及一种氧化还原反应炉高温烟气换热系统。
背景技术
活性炭是多种工业及环保行业的重要材料，市场需求量与日俱增，特别以果壳、煤质为原料的活性炭更为紧俏。生产煤质活性炭的主要过程是将原料在一定温度下进行炭化和活化，使其达到规定理化指标。
目前，我司生产活性炭主要采用卧式回转炭化炉。物料在进入炭化炉后，初始阶段由焚烧炉内焚烧产生升温烟气，经过输送管路进入炭化炉内后对物料加热，原料中的煤质物料受热后产生荒煤气，荒煤气通过输送管路、引风机被输送至焚烧炉内，经焚烧后产生高温烟气再通过烟气输送管路全部通入炭化炉内，至此焚烧机构完全启动。
不过，焚烧炉工作时，其焚烧所产生的高温烟气温度较高，不能直接送入炭化炉中，须通过必要的换热机构进行热交换，结合管道中途消耗的热量，使得高温烟气的温度降至700摄氏度左右，随后才能进入炭化炉，为其内物料提供炭化反应所需热量。
现有的焚烧炉所设置的换热机构，存在以下问题：
1、换热机构独立设置于焚烧炉一侧，使得焚烧炉换热效率较低，无法满足炭化炉对温度的要求，且设备占地面积大，集成度低；
2、换热机构需通过高温输送管道安装在焚烧炉、炭化炉之间，存在高温输送管道过长、热损失大的缺陷；
3、换热机构往往仅设置有空气换热组件，换热后的热空气直接排空处理，能源利用率低，造成大量热能的浪费。
发明内容
针对上述问题，本实用新型提供一种氧化还原反应炉高温烟气换热系统。本申请的焚烧炉上设置有空气换热器与余热蒸汽锅炉，可通过风冷、水冷两种换热方式对高温烟气进行充分且高效的换热利用，使换热后高温烟气符合通入炭化炉的温度区间要求，同时换热后产生的高温蒸汽、热空气还可分别用于炭化料的加热及原料预氧化，使本系统资源利用率更高。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：
氧化还原反应炉高温烟气换热系统，包括炉体及设置于其上的空气换热组件、水换热组件，其中
所述空气换热组件包括空气换热器及连通于其两端的高温烟气管，所述空气换热器内设置有空气换热管路，所述空气换热管路连通有空气进管、空气出管，所述空气出管上设置有引风机，所述引风机的电机连接有变频控制器；
所述水换热组件包括余热蒸汽锅炉，所述余热蒸汽锅炉包括锅炉本体、连通于其上方的进水管、蒸汽管及连通于其下方的若干组水换热管路；
所述炉体包括燃烧室、脱硝室、与脱硝室连通的换热腔I，所述的若干组水换热管路即安装于换热腔I内。
进一步地，所述空气换热器内部腔体形成换热腔II，所述空气换热管路呈曲折迂回状布置于其内，以增大换热面积。
进一步地，所述空气换热器呈卧式安装于所述燃烧室正上方。
进一步地，所述余热蒸汽锅炉呈卧式安装于所述换热腔I正上方，所述换热腔I上方开设有高温烟气出口与高温烟气管相连，下方开设有高温烟气进口与脱硝室连通。
进一步地，所述余热蒸汽锅炉的锅炉本体上设置有安全阀，蒸汽管上设置有电磁阀。
进一步地，所述炉体侧下方开设有荒煤气进口，所述燃烧室包括第一燃烧室、第二燃烧室，所述荒煤气进口与第一燃烧室连通。
进一步地，所述第一燃烧室、第二燃烧室、脱硝室之间通过由填充料砌筑成的隔热墙阻隔，且其间通过烟气管连通。
进一步地，所述炉体外壁由红砖砌筑而成，其内壁由黏土质耐火砖砌筑而成。
进一步地，所述炉体的最上端外壁设置有保温材料层。
进一步地，所述脱硝室内安装有环形脱硝喷雾装置。
本实用新型带来的有益效果有：
本申请的换热系统包括余热蒸汽锅炉、空气换热器：
余热蒸汽锅炉通过水冷换热的方式使高温烟气初步降温后通入空气换热器，锅炉内的软水因受热产生蒸汽，蒸汽经由蒸汽管排出后，通过分气缸、汽水分离器等部件进行汽水分离，再将脱水的蒸汽送入炭化炉内与高温烟气一同为物料提供热量；
空气换热器通过风冷换热的方式使高温烟气再次降温，降温后的高温烟气可直接通入炭化炉内用作物料加热，而经换热后的热空气可用于对原料进行预氧化干燥，提高物料炭化率；
同时，空气换热器的空气出管设置有引风机及变频控制功能，通过变频控制适时调整引风机的引风量，可实现空气换热器换热量的适时调整，该设计可用来调节进入炭化炉的烟气温度，调温误差±10℃，实现烟气温度的精准控温；
本换热系统结构布局合理，由于设备集成度较高，占地面积小、土建投资少，可实现能源的充分利用。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明，
图1为本申请的氧化还原反应炉高温烟气换热系统的结构侧视图；
图2为本申请的氧化还原反应炉高温烟气换热系统的结构俯视图；
图3为空气换热器连接结构示意图。
图中：
炉体1，荒煤气进口10，第一燃烧室11，第二燃烧室12，脱硝室13，空气换热组件2，空气换热器21，高温烟气管22，空气进管23，空气出管24，引风机25，变频控制器26，水换热组件3，锅炉本体31，进水管32，蒸汽管33，水换热管路34，安全阀35，环形脱硝喷雾装置4。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”、“连通”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接；可以是直接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
参照图1～3，氧化还原反应炉高温烟气换热系统，包括炉体1及设置于其上的空气换热组件2、水换热组件3，其中
空气换热组件2包括空气换热器21及连通于其两端的高温烟气管22，空气换热器21呈卧式安装于燃烧室的正上方，右侧的高温烟气管22与换热腔I连通。参照图2，空气换热器21内设置有空气换热管路，空气换热管路连通有空气进管23、空气出管24；空气进管23可连通至室外大气，空气出管24上设置有引风机25，引风机25的电机连接有变频控制器26，空气出管24可连通至原料源，如此设置有以下优势：
1、通过变频控制器26，可以适时调整引风机25的引风量，进而适时调整空气换热器21的换热量，该设计用来调节进入炭化炉的烟气温度，实现烟气温度的精准控温，实测调温误差±10℃；
2、通过将空气出管24延伸至炭化原料源，如原料储罐、原料输送组件(皮带机等)，可以对待炭化物料进行预氧化干燥，该设计可有效提高物料炭化率。
为增大本空气换热器21的换热面积，布置于换热腔II内的空气换热管路可设计为曲折迂回状，当然也可设计为并行的多组换热管路，以增加换热面积、提高换热效率。
水换热组件3包括余热蒸汽锅炉，余热蒸汽锅炉包括锅炉本体31、连通于其上方的进水管32、蒸汽管33及连通于其下方的多组并行设置的水换热管路34。余热蒸汽锅炉呈卧式安装于换热腔I的正上方，换热腔I上方开设的高温烟气出口与高温烟气管22相连，下方开设有高温烟气进口与脱硝室13连通；
余热蒸汽锅炉的锅炉本体31上设置有安全阀35、压力表等安全组件；
蒸汽管33上设置有电磁阀。
余热蒸汽锅炉主要作用在于，使高温烟气初步热交换降温后再通入空气换热器21，进行二次热交换降温，以使高温烟气符合通入炭化炉内时的温度区间要求；
锅炉内的软水受热产生蒸汽后，蒸汽经由蒸汽管33排出，蒸汽管33上可设计必要的分气缸、汽水分离器等已知部件完成汽水分离，随后将脱水蒸汽一并送入炭化炉内，与降温后的高温烟气一同为物料炭化提供热量。
本换热系统结构设计布局合理，由于集成度较高，占地面积小、土建投资少，还可实现能源的充分利用。
在本实施例中，炉体1包括燃烧室、脱硝室13、与脱硝室13连通的换热腔I，上述的多组水换热管路34即安装于换热腔I内，空气换热器21内部腔体则形成换热腔II。
炉体1的侧下方开设有荒煤气进口10，上述的燃烧室包括第一燃烧室11、第二燃烧室12，荒煤气进口10与第一燃烧室11连通。
为提高荒煤气燃烧效果，第一燃烧室11、第二燃烧室12、脱硝室13之间通过由填充料砌筑成的隔热墙阻隔，且其间通过烟气管连通。
为提高反应炉的结构稳定性与耐用性，炉体1外壁由红砖砌筑而成，其内壁由黏土质耐火砖砌筑而成；炉体1的最上端外壁设置有保温材料层，即空气换热器21下方炉壁设计有保温材料层。
脱硝室13内安装有环形脱硝喷雾装置4，即环形脱硝喷雾管路；其设置方式参照图2，环形脱硝喷雾装置4采用现有的SNCR法烟气脱硝装置。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (10)

1.氧化还原反应炉高温烟气换热系统，其特征在于：包括炉体及设置于其上的空气换热组件、水换热组件，其中
所述空气换热组件包括空气换热器及连通于其两端的高温烟气管，所述空气换热器内设置有空气换热管路，所述空气换热管路连通有空气进管、空气出管，所述空气出管上设置有引风机，所述引风机的电机连接有变频控制器；
所述水换热组件包括余热蒸汽锅炉，所述余热蒸汽锅炉包括锅炉本体、连通于其上方的进水管、蒸汽管及连通于其下方的若干组水换热管路；
所述炉体包括燃烧室、脱硝室、与脱硝室连通的换热腔I，所述的若干组水换热管路即安装于换热腔I内。
2.根据权利要求1所述的氧化还原反应炉高温烟气换热系统，其特征在于：所述空气换热器内部腔体形成换热腔II，所述空气换热管路呈曲折迂回状布置于其内。
3.根据权利要求1所述的氧化还原反应炉高温烟气换热系统，其特征在于：所述空气换热器呈卧式安装于所述燃烧室正上方。
4.根据权利要求1所述的氧化还原反应炉高温烟气换热系统，其特征在于：所述余热蒸汽锅炉呈卧式安装于所述换热腔I正上方，所述换热腔I上方开设有高温烟气出口与高温烟气管相连，下方开设有高温烟气进口与脱硝室连通。
5.根据权利要求1所述的氧化还原反应炉高温烟气换热系统，其特征在于：所述余热蒸汽锅炉的锅炉本体上设置有安全阀，蒸汽管上设置有电磁阀。
6.根据权利要求1所述的氧化还原反应炉高温烟气换热系统，其特征在于：所述炉体侧下方开设有荒煤气进口，所述燃烧室包括第一燃烧室、第二燃烧室，所述荒煤气进口与第一燃烧室连通。
7.根据权利要求6所述的氧化还原反应炉高温烟气换热系统，其特征在于：所述第一燃烧室、第二燃烧室、脱硝室之间通过由填充料砌筑成的隔热墙阻隔，且其间通过烟气管连通。
8.根据权利要求1所述的氧化还原反应炉高温烟气换热系统，其特征在于：所述炉体外壁由红砖砌筑而成，其内壁由黏土质耐火砖砌筑而成。
9.根据权利要求8所述的氧化还原反应炉高温烟气换热系统，其特征在于：所述炉体的最上端外壁设置有保温材料层。
10.根据权利要求1所述的氧化还原反应炉高温烟气换热系统，其特征在于：所述脱硝室内安装有环形脱硝喷雾装置。
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