CN215259779U - 一种烟气发生器及高效烟气再循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种烟气发生器及高效烟气再循环系统，烟气发生器包括内筒、外筒、进风管和燃料枪，内筒上设有若干由其外侧贯穿至其内腔的混风通道，进风管上设有与之连通的助燃风进口，进风管与内筒相连，燃料枪设置在进风管内且其前端伸入内筒中，外筒嵌套在内筒上，外筒一端与内筒密封连接，外筒另一端与进风管密封连接，外筒上设有与之连通的再循环烟气进口。本实用新型的高效烟气再循环系统可以从烟气管路末端截取部分烟气，通过再循环风机导入烟气发生器进行燃烧，使燃烧变得更加充分，提高燃料的利用率，同时，再循环烟气导入烟气发生器的过程中，将经过内筒与外筒之间的夹层，使内筒冷却，从而保护烟气发生器的内筒，延长设备使用寿命。

Description

一种烟气发生器及高效烟气再循环系统

技术领域

本实用新型涉及锅炉供热技术领域，尤其涉及一种烟气发生器及高效烟气再循环系统。

背景技术

传统的锅炉供热系统一般包括窑炉、燃烧器、燃料管路、助燃风管路、烟气管路、烟囱，燃烧器主要分为燃煤、燃油和燃气三种，其大致运行过程如下：燃料管路和助燃风管路分别将燃料和助燃风导入燃烧器混合后充分燃烧，产生的高温烟气加热窑炉，随后烟气通过烟气管路导入烟囱排放。上述运行过程中，导入烟囱的烟气中往往含有一些燃烧不完全的物质，也就是说，混合燃料在燃烧器中未充分燃烧，能量利用效率不高。此外，制作燃烧器所用耐热钢材料的耐热性有所限制，而燃烧器内的温度较高，如此一来，燃烧器的使用寿命较短，需要频繁更换，增加了生产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对已有的技术现状，提供一种烟气发生器及高效烟气再循环系统，本实用新型的高效烟气再循环系统可以从烟气管路末端截取部分烟气，通过再循环风机导入烟气发生器进行燃烧，使燃烧变得更加充分，提高燃料的利用率，同时，再循环烟气导入烟气发生器的过程中，将经过内筒与外筒之间的夹层，使内筒冷却，从而保护烟气发生器的内筒，延长设备使用寿命。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种烟气发生器及高效烟气再循环系统，其中，烟气发生器包括内筒、外筒、进风管和燃料枪，所述内筒中内衬设有耐高温浇筑料，内筒上设有若干由其外侧贯穿至其内腔的混风通道，所述进风管上设有与之连通的助燃风进口，进风管与内筒相连，所述燃料枪设置在进风管内且其前端伸入内筒中，所述外筒嵌套在内筒上，外筒一端与内筒密封连接，外筒另一端与进风管密封连接，外筒上设有与之连通的再循环烟气进口。

进一步的，内筒上所设混风通道沿内筒轴向分为若干组，每组混风通道中，混风通道沿内筒周向均匀分布且每一混风通道的延长线均非指向内筒对应处圆周的圆心，使再循环烟气经过内筒与外筒之间的夹层后，呈顺时针或逆时针涡旋进入内筒中。

进一步的，所述进风管与内筒相连一端设有稳燃罩，稳燃罩中周向均匀设有若干叶片，使助燃风呈顺时针或逆时针涡旋进入内筒中，进而使助燃风与燃料充分混合，每组混风通道所形成的涡旋方向与稳燃罩所形成的涡旋方向相反。

进一步的，所述耐高温浇筑料分为两层，其内侧为抗热震刚玉耐磨浇注料，其外侧为轻质保温浇注料。

其中，高效烟气再循环系统包括窑炉、烟气发生器、燃料管路、助燃风管路、烟气管路、烟囱和第一再循环烟气管路，每一窑炉上均设有烟气发生器，燃气管路与各个窑炉上所设烟气发生器中的燃料枪均连通，助燃风管路与各个窑炉上所设烟气发生器的助燃风通道连通，各个窑炉通过生产线总烟道串联连通后通过烟气管路与烟囱连通，烟气管路上设有若干换热器，助燃风管路经过其一换热器，第一再循环燃气管路一端与烟气管路上位于最后一级换热器与烟囱之间的部分相连，第一再循环燃气管路另一端与各个窑炉上所设烟气发生器的再循环烟气通道均连通。

进一步的，还包括第二再循环烟气管路，第二再循环烟气管路一端与烟气管路上位于最后一级换热器与烟囱之间的部分相连，第二再循环烟气管路另一端与烟气管路上位于其中一级换热器之前的部分相连。

进一步的，所述烟气管路与生产线总烟道相连一端设有氧含量分析仪，通过氧含量分析仪检测烟气中的含氧量，进而调整助燃风风量与再循环烟气气量的比例。

本实用新型的有益效果为：

1、相比于传统的锅炉供热系统，本实用新型的高效烟气再循环系统可以从烟气管路上位于最后一级换热器与烟囱之间的部分截取部分烟气，通过再循环风机导入烟气发生器进行燃烧，使燃烧变得更加充分，提高燃料的利用率；

2、相比于传统的锅炉供热系统，本实用新型的高效烟气再循环系统可以从烟气管路上位于最后一级换热器与烟囱之间的部分截取部分烟气，导入烟气管路上位于其中一级换热器之前的部分，可以降低该换热器入口处烟气的温度，一方面对换热器有一定的保护作用，另一方面也能再次回收该股烟气的热量，使得热量的损失更小；

3、相比于传统的燃烧器，本实用新型的烟气发生器增加了外筒，再循环烟气导入烟气发生器的过程中，将经过内筒与外筒之间的夹层，使内筒冷却，从而保护烟气发生器的内筒，延长设备使用寿命；

4、再循环烟气经过内筒与外筒之间的夹层后，将以一定的夹角进入内筒的燃烧区域，即呈顺时针或逆时针涡旋进入内筒中，与火焰的混合更加均匀。

附图说明

附图1为本实用新型烟气发生器的结构示意图；

附图2为本实用新型内筒的截面结构示意图；

附图3为本实用新型高效烟气再循环系统的结构示意图。

标注说明：1、内筒，2、外筒，3、进风管，4、燃料枪，5、再循环烟气进口，6、助燃风进口，7、耐高温浇筑料，8、混风通道，9、稳燃罩，10、烟气发生器，11、窑炉，12、燃料管路，13、助燃风管路，13-1、送风机，14、生产线总烟道，15、烟气管路，15-1、第一级换热器，15-2、第二级换热器，15-3、第三级换热器，15-4、引风机，15-5、氧含量分析仪，16、烟囱，17、第一再循环烟气管路，17-1、再循环风机，18、第二再循环烟气管路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

请参阅图3所示，某公司预备建设两条高猛酸钾生产线，每条生产线上包含6台窑炉，即固碱锅，设计采用天然气作为点火和稳燃的燃料，现对该生产线的锅炉供热系统进行设计，形成一种包括窑炉11、烟气发生器10、燃料管路 12、助燃风管路13、烟气管路15、烟囱16和第一再循环烟气管路17的高效烟气再循环系统。

请参阅图1所示，其中，烟气发生器包括内筒1、外筒2、进风管3和燃料枪4。内筒1为天然气燃烧区域，采用奥氏体耐热钢(16Cr25Ni20Si2)制作，内筒1中内衬设有耐高温浇筑料7，内筒1上设有若干由其外侧贯穿至其内腔的混风通道8。进风管3上设有与之连通的助燃风进口6，进风管3与内筒1相连。燃料枪4设置在进风管3内且其前端伸入内筒1中。外筒2嵌套在内筒1上，外筒2一端与内筒1密封连接，外筒2另一端与进风管3密封连接，外筒2上设有与之连通的再循环烟气进口5。

系统尾部的再循环烟气经再循环烟气进口5导入内筒1与外筒2之间的夹层，继而经内筒1上的混风通道8导入内筒1中再次燃烧，以上过程中，低温再循环烟气可以冷却内筒1并通过混合降低天然气燃烧的烟温。需要特别指出的是，受到耐热钢材料的限制，烟气发生器出口的烟温必须小于1200℃，且在烟气发生器运行的过程中，必须保证外筒1内再循环烟气的流通量，以防烟气发生器被烧毁。

作为优选的，耐高温浇筑料7分为两层，其内侧为抗热震刚玉耐磨浇注料 7-2，其外侧为轻质保温浇注料7-1，使耐高温浇筑料7兼具抗震性能和保温性能。

请参阅图2所示，上述技术方案中，内筒1上所设混风通道8沿内筒1轴向分为若干组，每组混风通道8中，混风通道8沿内筒1周向均匀分布且每一混风通道8的延长线均非指向内筒1对应处圆周的圆心，使再循环烟气经过内筒1与外筒2之间的夹层后，呈顺时针或逆时针涡旋进入内筒1中，与火焰混合的效果较佳。

更进一步的，所述进风管3与内筒1相连一端设有稳燃罩9，稳燃罩9中周向均匀设有若干叶片，使助燃风呈顺时针或逆时针涡旋进入内筒1中，进而使助燃风与燃料充分混合，每组混风通道8所形成的涡旋方向与稳燃罩9所形成的涡旋方向相反，与火焰混合的效果更佳。

请参阅图3所示，每条生产线上高效烟气再循环系统的烟气管路15上设有第一级换热器15-1、第二级换热器15-2和第三级换热器15-3，第一级换热器15-1 用于加热外来空气，其进口处的烟气温度应控制在450℃以内，换热进口处的空气为0.6MPa，25℃，250Nm3/h，换热出口处的空气为350℃；第三级换热器15-3 用于加热天然气的助燃风，其进口处的烟气温度应控制在260℃左右，换热进口处的空气为25℃，3500Nm3/h，换热出口处的热风为150℃左右。

高效烟气再循环系统的连接结构如下：

每一窑炉11上均设有烟气发生器10，燃气管路12与各个窑炉11上所设烟气发生器10中的燃料枪4均连通，助燃风管路13与各个窑炉11上所设烟气发生器10的助燃风通道6连通，各个窑炉11通过生产线总烟道14串联连通后通过烟气管路15与烟囱16连通。

烟气管路15上设有引风机15-4，引风机15-4用于将生产线总烟道14中的烟气导入烟囱16。助燃风管路13上设有送风机13-1，送风机13-1用于将助燃风导入烟气发生器10，助燃风管路13经过第二级换热器，使助燃风被加热，形成热风。

第一再循环燃气管路17一端与烟气管路15上第三级换热器15-3与烟囱16 之间的部分相连，第一再循环燃气管路17另一端与各个窑炉11上所设烟气发生器10的再循环烟气通道5均连通，第一再循环烟气管路17上设有再循环风机17-1，再循环风机17-1将烟气管路15尾部的低温烟气导入烟气发生器10。

作为其中一个实施例，还包括第二再循环烟气管路18，第二再循环烟气管路18一端与烟气管路15上位于第三级换热器15-3与烟囱16之间的部分相连，第二再循环烟气管路15另一端与烟气管路15上位于第一级换热器15-1与生产线总烟道14之间的部分相连。

上述技术方案中，所述烟气管路15与生产线总烟道14相连一端设有氧含量分析仪15-5，通过氧含量分析仪15-5检测烟气中的含氧量，进而调整助燃风风量与再循环烟气气量的比例。每条管路上均设有压力测点和温度测点，通过管路上的调节挡板门对各测点的压力、温度进行调节。

具体的，该高效烟气再循环系统的运行过程如下：

天然气通过燃料枪4送入内筒1中燃烧，周向布置设有旋流热风，供给天然气完全燃烧；从内筒1外侧导入旋流再循环烟气，随着再循环烟气的混入，天然气燃烧所产生高温烟气的温度逐渐减低，至内筒1出口处降至1200℃。

从烟气发生器10导出具有一定温度的高温烟气直接冲刷固碱锅，将其加热，同时蒸煮固碱锅内的氢氧化钾溶液，高温烟气与固碱锅换热之后的烟气温度降至600℃左右，进入生产线总烟道14。

生产线总烟道14中的烟气随着通过第二再循环烟气管路18所掺混再循环烟气的加入，温度进一步降低，将其控制450℃以下后进入第一级换热器15-1。在第一级换热器15-1中，将外来的250Nm3/h的常温、0.6MPa空气加热至 300～350℃，而后烟气进入第二级换热器15-2。第二级换热器15-2出口处的烟温降至250～270℃，此时烟气进入第三级换热器15-3(即天然气燃烧所需空气的预热器)，将冷风加热至150℃。经过三级换热器后的烟气通过引风机15-4送入烟囱16。

在烟气管路15上位于第三级换热器15-3与烟囱16之间的部分设置第一再循环烟气管路17和第二再循环烟气管路18，将低温烟气分别送至烟气发生器 10和第一级换热器15-1进口处。

按照上述系统，高锰酸钾生产供热方案说明如下：

1.1、燃料选取的天然气成分计算如下表：

1.2完全燃烧计算

1.3实际燃烧工况计算

单个固碱锅配置55Nm³/h烟气发生器10，按照烟气发生器10出口的烟温为 1200℃考虑(实际运行控制温度＜1200℃)，以下计算结果为一条生产线 (6x55Nm³/h天然气)的燃烧工况，烟气发生器10和第一级换热器15-1进口处所掺混的介质均采用系统尾部的再循环烟气。

本实用新型的优点如下：

1、相比于传统的锅炉供热系统，本实用新型的高效烟气再循环系统可以从烟气管路15上位于最后一级换热器与烟囱16之间的部分截取部分烟气，通过再循环风机17-1导入烟气发生器10进行燃烧，使燃烧变得更加充分，提高燃料的利用率；

2、相比于传统的锅炉供热系统，本实用新型的高效烟气再循环系统可以从烟气管路上位于最后一级换热器与烟囱16之间的部分截取部分烟气，导入烟气管路15上位于其中一级换热器之前的部分，可以降低该换热器入口处烟气的温度，一方面对换热器有一定的保护作用，另一方面也能再次回收该股烟气的热量，使得热量的损失更小；

3、相比于传统的燃烧器，本实用新型的烟气发生器10增加了外筒2，再循环烟气导入烟气发生器10的过程中，将经过内筒1与外筒2之间的夹层，使内筒1冷却，从而保护烟气发生器10的内筒1，延长设备使用寿命；

4、再循环烟气经过内筒1与外筒2之间的夹层后，将以一定的夹角进入内筒1的燃烧区域，即呈顺时针或逆时针涡旋进入内筒1中，与火焰的混合更加均匀。

当然，以上仅为本实用新型较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的使用范围，故，凡是在本实用新型原理上做等效改变均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种烟气发生器，其特征在于：包括内筒、外筒、进风管和燃料枪，所述内筒中内衬设有耐高温浇筑料，内筒上设有若干由其外侧贯穿至其内腔的混风通道，所述进风管上设有与之连通的助燃风进口，进风管与内筒相连，所述燃料枪设置在进风管内且其前端伸入内筒中，所述外筒嵌套在内筒上，外筒一端与内筒密封连接，外筒另一端与进风管密封连接，外筒上设有与之连通的再循环烟气进口。

2.根据权利要求1所述的一种烟气发生器，其特征在于：内筒上所设混风通道沿内筒轴向分为若干组，每组混风通道中，混风通道沿内筒周向均匀分布且每一混风通道的延长线均非指向内筒对应处圆周的圆心，使再循环烟气经过内筒与外筒之间的夹层后，呈顺时针或逆时针涡旋进入内筒中。

3.根据权利要求2所述的一种烟气发生器，其特征在于：所述进风管与内筒相连一端设有稳燃罩，稳燃罩中周向均匀设有若干叶片，使助燃风呈顺时针或逆时针涡旋进入内筒中，进而使助燃风与燃料充分混合，每组混风通道所形成的涡旋方向与稳燃罩所形成的涡旋方向相反。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种烟气发生器，其特征在于：所述耐高温浇筑料分为两层，其内侧为抗热震刚玉耐磨浇注料，其外侧为轻质保温浇注料。

5.一种高效烟气再循环系统，其特征在于：包括窑炉、根据权利要求1-4任意一项所述的烟气发生器、燃料管路、助燃风管路、烟气管路、烟囱和第一再循环烟气管路，每一窑炉上均设有烟气发生器，燃气管路与各个窑炉上所设烟气发生器中的燃料枪均连通，助燃风管路与各个窑炉上所设烟气发生器的助燃风通道连通，各个窑炉通过生产线总烟道串联连通后通过烟气管路与烟囱连通，烟气管路上设有若干换热器，助燃风管路经过其一换热器，第一再循环燃气管路一端与烟气管路上位于最后一级换热器与烟囱之间的部分相连，第一再循环燃气管路另一端与各个窑炉上所设烟气发生器的再循环烟气通道均连通。

6.根据权利要求5所述的一种高效烟气再循环系统，其特征在于：还包括第二再循环烟气管路，第二再循环烟气管路一端与烟气管路上位于最后一级换热器与烟囱之间的部分相连，第二再循环烟气管路另一端与烟气管路上位于其中一级换热器之前的部分相连。

7.根据权利要求5至6任意一项所述的一种高效烟气再循环系统，其特征在于：所述烟气管路与生产线总烟道相连一端设有氧含量分析仪，通过氧含量分析仪检测烟气中的含氧量，进而调整助燃风风量与再循环烟气气量的比例。

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