DE112011105040T5 - System for heating heat transfer oil using boiler waste heat - Google Patents
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Abstract
Ein System zum Erhitzen von Wärmeübertragungsöl, das Boilerabgaswärme nutzt, umfasst einen Vorwärmer (3) und einen Luftvorerhitzer (4), die entlang der Richtung der Dampfströmung in dem Abgaskanal (1) angeordnet sind, und umfasst ferner einen Wärmeübertragungsölerhitzer (2) der vor dem Vorwärmer (3) in dem Abgaskanal (1) angeordnet ist, wobei der Wärmeübertragungsölerhitzer (2) durch ein Zirkulationsrohr mit einer Wärme nutzenden Vorrichtung (19) verbunden ist und wobei eine Umlaufpumpe (12) an dem Zirkulationsrohr angeordnet ist. Das System der vorliegenden Erfindung zum Erhitzen von Wärmeübertragungsöl, das Boilerabgaswärme nutzt, nutzt Abgaswärme aus, reduziert die Abgastemperatur des Boilers, nutzt recycelte Wärme, um einen Wärmeträger zu erhitzen, und kann in zahlreichen Industrien verwendet werden.A system for heating heat transfer oil that utilizes boiler exhaust heat includes a preheater (3) and an air preheater (4) disposed along the direction of vapor flow in the exhaust passage (1), and further includes a heat transfer oil heater (2) in front of Preheater (3) is arranged in the exhaust passage (1), wherein the heat transfer oil heater (2) is connected by a circulation pipe with a heat-using device (19) and wherein a circulation pump (12) is arranged on the circulation pipe. The system of the present invention for heating heat transfer oil that utilizes boiler exhaust heat utilizes exhaust heat, reduces the exhaust temperature of the boiler, uses recycled heat to heat a heat transfer medium, and can be used in many industries.
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft die Absorption und Verwendung von Abwärme aus Boilerabgasen und insbesondere ein Heizsystem für Wärmeübertragungsöl, das Boilerabgase verwendet.The invention relates to the absorption and use of waste heat from boiler exhaust gases, and more particularly to a heat transfer oil heating system using boiler exhaust gases.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Öfen mit organischen Wärmeträgern entstanden bei der Dow Chemical Company in Amerika ungefähr 1930, so dass sie auch Dowthermöfen genannt werden, was eine ganze Reihe von Produkten umfasst. Ein Ofen mit organischem Wärmeträger nutzt einen organischen Wärmeträger als Medium zum Übertragen der Wärmeenergie. Die Wärmeenergie, die durch die Kraftstoffverbrennung erzeugt wird, wird auf den organischen Wärmeträger durch Erhitzen von Ofenoberflächen übertragen, um den organische Wärmeträger auf eine bestimmte Temperatur zu erhitzen. Danach wird der organische Wärmeträger durch Verwendung einer Umlaufölpumpe zu einer Wärme verbrauchenden Vorrichtung gebracht, um es dem organischen Wärmeträger zu ermöglichen, die Wärmeenergie abzugeben. Anschließend wird der organische Wärmeträger mit niedriger Temperatur zu dem Ofen zurückgeführt und erneut erhitzt. Diese Vorgänge werden wiederholt, um das Ziel des Bereitstellens der Wärme für die Wärmeverbrauchsvorrichtung unter Verwendung des organischen Wärmeträgers zu realisieren. Der Ofen mit organischem Wärmeträger weist die folgenden Eigenschaften auf, die nicht durch andere Öfen ersetzt werden können: 1. eine hohe Temperatur des Wärmeträgers kann bei einem relativ geringen Druck erzielt werden; 2. die flüssige Phase wird zur Bereitstellung von Wärme ohne durch Kondensation verursachten Wärmeverlust zirkuliert, so das das Wärmeversorgungssystem eine hohe Wärmeeffizienz aufweist; 3. der Ofen mit organischem Wärmeträger ist geeignet, die Anforderungen einer präzisen Arbeitstemperatur des Wärmenutzungssystems aufgrund einer bequemen Betriebssteuerung und einheitlicher Wärmeübertragung zu erfüllen. Deshalb wird der Ofen mit organischem Wärmeträger vielfach in der Petroleum-, Chemie-, Textil-, Druck- und Färbe-, Gummi-, Leder-, Nahrungs-, Holzverarbeitungs- und vielen anderen Industrien angewendet. Dabei ist es wie oben beschrieben so, dass der Wärmeträger mit einer relativ hohen Temperatur bei einem relativ niedrigen Arbeitsdruck verwendet wird, wobei die Temperatur eines solchen Wärmeträgers zwischen 200 und 300°C oder viel höher ist.Organic heat-transfer furnaces originated at the Dow Chemical Company in America around 1930, so they are also called Dowthero furnaces, which includes a whole range of products. An oven with organic heat carrier uses an organic heat carrier as a medium for transferring the heat energy. The heat energy generated by the fuel combustion is transferred to the organic heat carrier by heating furnace surfaces to heat the organic heat carrier to a certain temperature. Thereafter, the organic heat carrier is brought to a heat-consuming device by using a circulation oil pump to allow the organic heat carrier to release the heat energy. Subsequently, the low-temperature organic heat carrier is returned to the furnace and reheated. These operations are repeated to realize the goal of providing the heat for the heat consuming device using the organic heat carrier. The organic heat transfer furnace has the following properties that can not be replaced by other furnaces: 1. a high temperature of the heat transfer medium can be achieved at a relatively low pressure; 2. The liquid phase is circulated to provide heat without heat loss caused by condensation, so that the heat supply system has high heat efficiency; 3. The organic heat transfer furnace is capable of meeting the requirements of a precise working temperature of the heat utilization system due to a comfortable operation control and uniform heat transfer. Therefore, the organic heat transfer oven is widely used in the petroleum, chemical, textile, printing and dyeing, rubber, leather, food, woodworking and many other industries. It is as described above so that the heat transfer medium is used at a relatively high temperature at a relatively low working pressure, wherein the temperature of such a heat carrier is between 200 and 300 ° C or much higher.
Das Abgas, das durch die Verbrennung des Treibstoffs des Boilers erzeugt wird, umfasst saure Gase. Wenn das Abgas eine hohe Temperatur hat, gehen die sauren Gase in Gasform durch verschiedene Heizoberflächen bis sie in einem Entschwefelungsturm entfernt werden. Wenn die Temperatur des Abgases geringer als eine bestimmte Temperatur ist, verbindet sich der Schwefel in dem Abgas mit dem Wasserdampf darin und wandelt sich in Schwefelsäure um, die für die Wärmeübertragungsvorrichtung korrodierend ist. Niedrigtemperaturkorrosion tritt im Allgemeinen an einem kalten Ende der Luftvorerhitzungsvorrichtung und einem Vorwärmer auf, der eine niedrige Speisewassertemperatur aufweist. Wenn die Temperatur der Heizoberflächen geringer als ein Taupunkt des Abgases ist, kondensiert Schwefelsäure, die aus der Reaktion zwischen dem Wasserdampf in dem Abgas und Schwefeldioxid (welches einen sehr kleinen Teil des Schwefelprodukts ausmacht, das durch die Verbrennung des Kohlebrennstoffs erzeugt wird) entsteht, an den Heizoberflächen, was stark korrodierend für die Heizoberflächen ist. Um die Säuretaupunktkorrosion an den Heizoberflächen eines hinteren Teils des Boilers zu verhindern, werden Boiler mit einer hohen Abgastemperatur entworfen. Die Abgastemperatur eines neuen Boilers ist im Allgemeinen 140°C und nach einer gewissen Laufzeit erreicht die Abgastemperatur 160°C. Das direkte Ausstoßen des Abgases verursacht eine große Verschwendung von Energie.The exhaust gas produced by the combustion of the fuel of the boiler comprises acid gases. When the exhaust gas is at a high temperature, the gaseous acid gases pass through various heating surfaces until they are removed in a desulfurization tower. When the temperature of the exhaust gas is lower than a certain temperature, the sulfur in the exhaust gas combines with the water vapor therein and turns into sulfuric acid which is corrosive to the heat transfer device. Low temperature corrosion generally occurs at a cold end of the air preheater and a preheater having a low feedwater temperature. When the temperature of the heating surfaces is less than a dew point of the exhaust gas, sulfuric acid resulting from the reaction between the water vapor in the exhaust gas and sulfur dioxide (which constitutes a very small portion of the sulfur product produced by the combustion of the coal fuel) condenses the heating surfaces, which is highly corrosive to the heating surfaces. To prevent acid dew corrosion on the heating surfaces of a rear part of the boiler, boilers with a high exhaust gas temperature are designed. The exhaust gas temperature of a new boiler is generally 140 ° C and after a certain time, the exhaust gas temperature reaches 160 ° C. The direct discharge of the exhaust gas causes a great waste of energy.
Da die vorher beschriebenen Temperaturen des Abgases zwischen 140 und 160°C ist und da die Temperatur des Wärmeträgers zwischen 200 und 300°C ist, ist es unmöglich den Wärmeübertrag von dem Abgas mit der Temperatur zwischen 140 und 160°C zu dem Wärmeübertragungsöl mit der Temperatur zwischen 200 und 300°C unter Verwendung der direkten Wärmeübertragungstechniken zu erzielen. Um diesen Teil der Niedrigtemperaturwärmeenergie zum Heizen des Wärmeübertragungsöls auf eine gewünschte Temperatur zwischen 200 und 300°C zu verwenden, ist es deshalb notwendig, die Heizoberflächen in dem hinteren Bereich des Ofens anders anzuordnen.Since the above-described temperatures of the exhaust gas is between 140 and 160 ° C and since the temperature of the heat carrier is between 200 and 300 ° C, it is impossible to transfer heat from the exhaust gas having the temperature between 140 and 160 ° C to the heat transfer oil with the Temperature between 200 and 300 ° C using the direct heat transfer techniques to achieve. Therefore, in order to use this part of the low-temperature heat energy for heating the heat transfer oil to a desired temperature between 200 and 300 ° C, it is necessary to rearrange the heating surfaces in the rear portion of the furnace.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
In Anbetracht des oben beschriebenen Problems ist es eine Aufgabe der Erfindung ein Heizsystem für Wärmeübertragungsöle bereitzustellen, das Abgaswärme eines Boilerabgases nutzt.In view of the above-described problem, it is an object of the invention to provide a heating system for heat transfer oils utilizing exhaust heat of a boiler exhaust gas.
Das Heizsystem für Wärmeübertragungsöle, das Abgaswärme von Boilerabgasen nutzt, umfasst einen Vorwärmer und einen Luftvorerhitzer, die in einem Abgaskanal entlang einer Strömungsrichtung des Abgases angeordnet sind. Das Heizsystem umfasst ferner einen Wärmeübertragungsölerhitzer, wobei der Wärmeübertragungsölerhitzer innerhalb des Abgaskanals vor dem Vorwärmer angeordnet ist, wobei der Wärmeübertragungsölerhitzer mit einer Wärmeverbrauchsvorrichtung über ein erstes Zirkulationsrohr verbunden ist und wobei eine Umlaufpumpe an dem ersten Zirkulationsrohr angeordnet ist.The heat transfer oil heating system utilizing exhaust heat of boiler exhaust gas includes a preheater and an air preheater arranged in an exhaust passage along a flow direction of the exhaust gas. The heating system further includes a heat transfer oiler heater, wherein the heat transfer oiler heater is disposed within the exhaust passage in front of the preheater, the heat transfer oil heater having a heat consuming device via a first Circulation tube is connected and wherein a circulation pump is arranged on the first circulation pipe.
Das System umfasst ferner eine Abgaswärmenutzungsvorrichtung. Die Abgaswärmenutzungsvorrichtung umfasst ein Wärmeabsorptionselement und ein Wärmeabgabeelement, die miteinander durch ein zweites Zirkulationsrohr in Verbindung stehen. Das Hitzeabsorptionselement ist innerhalb des Abgaskanals hinter dem Luftvorerhitzer angeordnet. Das Hitzeabgabeelement ist an einem Wassereinlassrohr des Vorwärmers oder innerhalb eines Lufteinlasskanals des Luftvorerhitzers angeordnet.The system further includes an exhaust heat utilization device. The exhaust heat utilization device includes a heat absorbing member and a heat releasing member communicating with each other through a second circulation pipe. The heat absorbing element is disposed within the exhaust passage behind the air preheater. The heat emitting element is disposed on a water inlet pipe of the preheater or within an air inlet channel of the air preheater.
Die Abgaswärmenutzungsvorrichtung verwendet erzwungen zirkulierendes Wasser mit hoher Temperatur oder natürlich zirkulierenden Dampf, der einen Wärmeübertragungskoeffizienten größer als die Seite nahe zu dem Abgas aufweist, so dass die Temperatur der Wandoberfläche durch die Seite nahe zum Medium bestimmt wird. Die automatische Steuervorrichtung des Systems ist in der Lage, die Temperatur der Wandoberfläche entsprechend den Veränderungen der Boilerbelastung zu steuern, um sicherzustellen, dass die Temperatur der Wandoberfläche immer größer ist als die des Säuretaupunktes des Abgases, so dass die Abgaswärme des Abgases auf Basis der Verhinderung von Säuretaupunktkorrosion der Vorrichtung maximal genutzt wird.The exhaust heat utilization device uses forced high-temperature circulating water or naturally-circulating steam having a heat transfer coefficient larger than the side close to the exhaust gas, so that the temperature of the wall surface is determined by the side close to the medium. The automatic control device of the system is capable of controlling the temperature of the wall surface in accordance with the changes of the boiler load to ensure that the temperature of the wall surface is always greater than that of the acid dew point of the exhaust gas, so that the exhaust gas heat of the exhaust gas based on the prevention of acid dew point corrosion of the device is used to the maximum.
Wenn das Hitzeabgabeelement an dem Wassereinlassrohr des Vorwärmers angeordnet ist, ist das Wassereinlassrohr des Vorwärmers mit einem Entgaser und einem Hochdruckerhitzer versehen, um es dem Boilerspeisewasser zu ermöglichen, jeweils durch das Hitzeabgabeelement, den Entgaser und dem Hochdruckerhitzer hindurch zu gehen, um in dem Vorwärmer einzutreten.When the heat rejection member is disposed on the water inlet pipe of the preheater, the preheater water inlet pipe is provided with a degasser and a high pressure heater to allow the boiler feed water to pass through the heat release member, the degasser, and the high pressure heater, respectively, to enter the preheater ,
Eine Speisewasserpumpe ist an einem Wasserrohr angeordnet, durch welche der Entgaser und der Hochdruckerhitzer miteinander verbunden sind.A feed water pump is disposed on a water pipe through which the degasser and the high pressure heater are connected to each other.
Ein Dampfeinlassrohr des Hochdruckerhitzers und ein Dampfeinlassrohr des Entgasers sind miteinander verbunden, wobei ein Kondensatdrainagerohr des Hochdruckerhitzers mit dem Entgaser verbunden ist.A steam inlet pipe of the high pressure heater and a steam inlet pipe of the degasser are connected to each other with a condensate drainage pipe of the high pressure heater connected to the degasser.
Das System umfasst ferner ein Steuersystem, zwei Temperatursensoren und eine Vielzahl von Strömungssteuerventilen. Die Temperatursensoren und die Strömungssteuerventile sind jeweils mit dem Steuersystem verbunden. Ein erster Temperatursensor ist an dem Hitzeabsorptionselement angeordnet und ein zweiter Temperatursensor ist an dem Abgaskanal zwischen dem Vorwärmer und dem Lufterhitzer oder an einem Wasserauslassrohr des Vorwärmers angeordnet. Ein Zweig des Boilerspeisewassers tritt durch ein erstes Strömungssteuerventil hindurch und in den Entgaser ein und ein weiterer Zweig des Boilerspeisewassers tritt durch ein zweites Strömungssteuerventil und das Hitzeabgabeelement hindurch und in den Entgaser ein. Ein drittes Strömungssteuerventil ist an dem Dampfeinlassrohr des Hochdruckerhitzers angeordnet.The system further includes a control system, two temperature sensors, and a plurality of flow control valves. The temperature sensors and the flow control valves are each connected to the control system. A first temperature sensor is disposed on the heat absorbing member and a second temperature sensor is disposed on the exhaust passage between the preheater and the air heater or on a water outlet pipe of the preheater. A branch of the boiler feed water enters through one first flow control valve and into the degasser and another branch of the boiler feed water enters through a second flow control valve and the heat delivery member and into the degasser. A third flow control valve is disposed on the steam inlet pipe of the high pressure heater.
Wenn das Hitzeabgabeelement innerhalb des Lufteinlasskanals des Luftvorerhitzers angeordnet ist, umfasst das System ferner ein Steuersystem, einen Temperatursensor und einen Strömungssteuerdämpfer. Der Temperatursensor und der Strömungssteuerdämpfer sind jeweils mit dem Steuersystem verbunden. Der Temperatursensor ist an dem Hitzeabsorptionselement angeordnet und der Strömungssteuerdämpfer ist in dem Lufteinlasskanal des Luftvorerhitzers vor dem Hitzeabgabeelement entlang der Strömungsrichtung der zufließenden Luft angeordnet.When the heat emitting element is disposed within the air inlet duct of the air preheater, the system further includes a control system, a temperature sensor, and a flow control damper. The temperature sensor and the flow control damper are each connected to the control system. The temperature sensor is disposed on the heat absorbing member and the flow control damper is disposed in the air inlet passage of the air preheater in front of the heat emitting member along the flow direction of the inflowing air.
Das System umfasst ferner einen Öl-Gas-Trenner, wobei der Öl-Gas-Trenner an dem ersten Zirkulationsrohr zwischen dem Wärmeübertragungsölerhitzer und der Wärmeverbrauchsvorrichtung angeordnet ist.The system further includes an oil-gas separator, wherein the oil-gas separator is disposed on the first circulation pipe between the heat transfer oil heater and the heat consuming device.
Der Öl-Gas-Trenner ist mit einem Erweiterungsschlitz verbunden und der Erweiterungsschlitz ist mit einer Ölschmierpumpe verbunden.The oil-gas separator is connected to an expansion slot and the expansion slot is connected to an oil lubrication pump.
Bei obiger technischer Lösung nutzt das Heizsystem für Wärmeübertragungsöle die Abgaswärme des Boilerabgases, um die Abgaswärme des Abgases vollständig zu nutzen. Durch die Änderung der Anordnung der Heizoberflächen in dem hinteren Teil des Boilers werden die Effizienz und der Ausstoß des ursprünglichen Boilers sichergestellt, die Abgastemperaturen des Ofens werden verringert, ein Teil der Abgaswärme des Abgases wird recycelt und die recycelte Wärmeenergie wird verwendet, um das Wärmeträger-Wärmeübertragungs-Öl zu erhitzen, was vielfach in der Petroleum-, Chemie-, Textil-, Druck- und Färbe-, Gummi-, Leder-, Nahrungs-, Holzverarbeitungs- und vielen anderen Industrien angewendet werden kann. Auf der Basis dessen, dass die Vorrichtungen, wo das Abgas hindurch geht, vor Taupunktsäurekorrosion geschützt werden, wird des Weiteren die Abgaswärme des Abgases maximal recycelt, ist die Nutzungseffizienz der Energie verbessert, ist die Effizienz der Abgabe des Abgases aus dem Ofen verbessert und sind die Nutzungsmöglichkeiten der Wärmeenergie vielfältiger.In the above technical solution, the heat transfer oil heating system uses the exhaust heat of the boiler exhaust gas to fully utilize the exhaust gas heat of the exhaust gas. By changing the arrangement of the heating surfaces in the rear of the boiler, the efficiency and output of the original boiler are ensured, the exhaust gas temperatures of the furnace are reduced, a part of the exhaust gas heat of the exhaust gas is recycled and the recycled heat energy is used to heat the heat carrier. Heat transfer oil, which can be widely used in the petroleum, chemical, textile, printing and dyeing, rubber, leather, food, woodworking and many other industries. Further, based on the fact that the devices where the exhaust gas passes are protected from dew point acid corrosion, the exhaust heat of the exhaust gas is maximally recycled, the utilization efficiency of the energy is improved, the efficiency of exhaust gas discharge from the furnace is improved the potential uses of thermal energy more diverse.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
Ein Heizsystem für Wärmeübertragungsöle, das die Abgaswärme eines Abgases eines Boilers nutzt, umfasst einen Vorwärmer
Wie in
Ein Öl-Gas-Trenner
Die Anordnung des Wärmeübertragungsölerhitzers hat eine niedrigere Temperatur des Gases, das in den Vorwärmer und den folgenden Luftvorerhitzer eintritt, zum Ergebnis, was die Nutzung des Vorwärmers und des Luftvorerhitzers beeinflussen kann. Als eine Verbesserung der Erfindung ist eine Abgaswärmenutzungsvorrichtung hinter dem Luftvorerhitzer
Bevorzugt umfasst die Abgaswärmenutzungsvorrichtung ein Hitzeabsorptionselement
Das Wassereinlassrohr des Vorwärmers ist mit einem Entgaser
Das System umfasst ferner ein Steuersystem, zwei Temperatursensoren
Der Wärmeübertragungsölerhitzer
Die Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeübertragungsöl in dem Einlass und dem Auslass des Wärmeübertragungsölerhitzers
Die Wärmequelle des Hochdruckerhitzers
Wie in
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