專利名稱：一種煙氣余熱綜合利用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)余熱回收設(shè)備領(lǐng)域，具體是涉及對(duì)余熱鍋爐技術(shù)的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
工業(yè)余熱常以熱煙氣的形式出現(xiàn)，通常這種煙氣余熱被用來產(chǎn)生蒸汽。在余熱鍋爐中，進(jìn)行著煙氣的放熱過程和水的吸熱汽化過程，熱量從煙氣轉(zhuǎn)移到水中。熱量的轉(zhuǎn)移伴隨著熵值的增加，導(dǎo)致熱能的品質(zhì)下降。理想的余熱鍋爐應(yīng)該使得熵值的增加盡量的小。煙氣的放熱過程是氣體的冷卻過程，其放熱的溫度曲線是一條單調(diào)下降的曲線。水吸熱產(chǎn)生蒸汽的過程是一個(gè)涉及物相改變的過程，其溫度曲線是一條折線。該折線的起始段是單調(diào)上升的直線，代表水的升溫，達(dá)到飽和溫度后該折線轉(zhuǎn)為水平線，代表飽和水的等溫汽化過程。煙氣放熱和水升溫汽化這兩條溫度曲線之間出現(xiàn)了一個(gè)傳熱溫差最小的"轉(zhuǎn)折點(diǎn)"，偏離此"轉(zhuǎn)折點(diǎn)"，傳熱溫差均是單調(diào)增大的。傳熱溫差越大，熵值增加越多。因此，這種單純產(chǎn)生蒸汽的余熱利用方法具有高熵增，即熱量品位下降較大的特質(zhì)。此外，由于煙氣放熱溫度曲線與水吸熱汽化溫度曲線不匹配，導(dǎo)致余熱回收率低下。特別是對(duì)中低溫?zé)煔?比如38(TC左右)，若只用來產(chǎn)生2.5 MPa的飽和蒸汽，則余熱回收率只有52%。
對(duì)于比較潔凈的煙氣或者是熱空氣，則還存在一種更為高效的余熱利用方法，也就是除了產(chǎn)生蒸汽之外，適當(dāng)抽取部分中、低溫潔凈煙氣用于干燥或保溫，則可使系統(tǒng)熵增減少，并且還可以大為提高余熱的利用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決上述現(xiàn)實(shí)技術(shù)問題而提出的一種煙氣余熱綜合利用裝置。該裝置除了能夠產(chǎn)生蒸汽以外，同時(shí)還可以產(chǎn)生溫度和流量可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的熱煙氣，從而克服常規(guī)的煙氣余熱利用率低的弊端。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的煙氣余熱綜合利用裝置是在通常煙道式余熱鍋爐結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，在包括有汽包、煙道式爐膛和設(shè)置于煙道式爐膛內(nèi)的水汽化受熱面和水加熱受熱面的余熱鍋爐中，在煙道式爐膛內(nèi)適當(dāng)位置增設(shè)了煙氣引出裝置。所述的煙氣引出裝置至少分成兩個(gè)， 一個(gè)在水汽化受熱面和水加熱受熱面之間，形成低溫?zé)煔庖鲅b置；另一個(gè)設(shè)在水汽化受熱面中間，形成高溫?zé)煔庖鲅b置，兩個(gè)煙氣引出裝置的輸出口經(jīng)煙氣調(diào)節(jié)裝置后并合為一個(gè)煙氣輸出口，與引風(fēng)機(jī)連接，向外輸出熱煙氣。這樣，本發(fā)明的煙氣余熱綜合利用裝置一方面可通過水汽化受熱面和水加熱受熱面對(duì)水加熱產(chǎn)生蒸汽，另一方面可通過煙氣引出裝置從爐膛內(nèi)抽出的高、低溫?zé)煔猓?jīng)過煙氣調(diào)節(jié)裝置，產(chǎn)生流量和溫度均可控的熱煙氣。
在本發(fā)明中，通過所設(shè)置的煙氣調(diào)節(jié)裝置用以調(diào)節(jié)控制^I出的低溫?zé)煔夂透邷責(zé)煔獾谋?br> 3例，從而達(dá)到改變輸出的熱煙氣溫度和流量的目的。
所述的煙氣調(diào)節(jié)裝置可以有多種結(jié)構(gòu)形式， 一般可以使用兩個(gè)聯(lián)動(dòng)的擋板閥， 一個(gè)裝在
高溫?zé)煔庖鲅b置的輸出口，另一個(gè)裝在低溫?zé)煔庖鲅b置的輸出口。當(dāng)一個(gè)開大時(shí)，另一
個(gè)則關(guān)小，這樣改變高溫?zé)煔夂偷蜏責(zé)煔饬髁康谋壤M量保持煙氣總流量不變。煙氣抽出
總量則可以用改變引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制。
所述的煙氣引出裝置可以有多種結(jié)構(gòu)形式。 一種典型的結(jié)構(gòu)是在垂直于煙氣流動(dòng)方向的
爐膛截面上、繞爐壁一周布置一圈煙氣通道，通道有狹縫形開口通向爐膛，開口可以是連續(xù)
的也可以間斷。煙氣通道有一總輸出口通向爐外。煙氣通道可以設(shè)計(jì)成等流速變截面的，靠
近總輸出口處的截面積大，向著遠(yuǎn)端截面積逐漸減少。
另一種煙氣引出裝置的結(jié)構(gòu)可以是一組垂直于煙氣流動(dòng)方向縱貫爐膛截面的管排，組成 管排的管子上布設(shè)有進(jìn)氣口。進(jìn)氣口可以為任意方向，但最好開在背風(fēng)面，開口的分布以管 排后煙氣形成比較均勻的速度場(chǎng)為原則。
本發(fā)明所提出的煙氣余熱綜合利用裝置的技術(shù)方案，克服并改善只產(chǎn)生蒸汽的傳統(tǒng)煙氣 余熱利用方法所存在的問題，也就是本煙氣余熱綜合利用裝置除了產(chǎn)生蒸汽以外，同時(shí)還產(chǎn) 生熱煙氣。由于抽取部分煙氣可以改變煙氣的放熱曲線的斜率，從而通過在適當(dāng)位置抽出煙 氣可減少煙氣和水之間的換熱溫差，大大減少水汽化過程的熵增值。同時(shí)還可提高整個(gè)煙氣 余熱綜合利用裝置的熱能回收率。比如，上述38(TC左右的^I氣，除了用來產(chǎn)生相同數(shù)量的 2.5 Mpa的飽和蒸汽以外，如果還同時(shí)抽取220'C左右熱煙氣，則其余熱利用率即可達(dá)到73 %以上。
很多工業(yè)工藝過程產(chǎn)生大量余熱煙氣，而同時(shí)又需要消耗蒸汽和熱煙氣。比如鐵精礦燒 結(jié)生產(chǎn)線就是這樣，此時(shí)使用上述煙氣余熱綜合利用裝置將可以顯著提高能量利用率。 以下面的數(shù)據(jù)為例，說明利用本發(fā)明之后余熱回收的高效
某生產(chǎn)線生產(chǎn)時(shí)排放出40萬Nm3/h、 38(TC余熱煙氣，而其生產(chǎn)工藝需要20萬Nm3/h、 23(TC熱煙氣，剩余的余熱用于產(chǎn)生2MPa的飽和蒸汽用于發(fā)電。常規(guī)的做法是用12萬Nm3/11、 380°C的余熱煙氣與8萬Nm3/h空氣混合成20萬Nm3/h熱煙氣。剩余的28萬Nm3/h、 380°C 余熱煙氣用于產(chǎn)生30t/h、 2MPa的飽和蒸汽，其排煙溫度約180°C。若采用我們發(fā)明的煙氣 余熱綜合利用裝置同時(shí)產(chǎn)生蒸汽和提供熱風(fēng)，則在提供20萬Nn^/h的23(TC熱風(fēng)的同時(shí)，還 可以產(chǎn)生42t/h的2MPa的飽和蒸汽，排煙溫度約100'C。余熱蒸汽的產(chǎn)量比常規(guī)方式提高了 40%。常規(guī)方式的余熱回收率為66.7%，采用本發(fā)明的余熱回收率則可達(dá)到73.4%，也就是 比常規(guī)方式提高了約10%。


圖1是本發(fā)明的煙氣余熱綜合利用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是煙氣通道式煙氣引出裝置的結(jié)構(gòu)示意4圖3是圖2的A向局部視圖4是管排式煙氣引出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖5是圖4的B向局部視圖。
具體實(shí)施例方式
下面的實(shí)施例中進(jìn)一步說明本發(fā)明，但不應(yīng)作為對(duì)本發(fā)明的范圍的限制。 實(shí)施例
本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)如圖1所示。該煙氣余熱綜合利用裝置包括汽包1和設(shè)置于煙道式 爐膛11內(nèi)的水加熱受熱面6和水汽化受熱面，通過水汽化受熱面和水加熱受熱面對(duì)水加熱產(chǎn) 生蒸汽，其中水汽化受熱面由高溫汽化受熱面2和低溫汽化受熱面4組成，汽包通過輸入輸 出管道與水加熱受熱面和水汽化受熱面連接，在高溫汽化受熱面2和低溫汽化受熱面4之間 設(shè)置高溫?zé)煔庖鲅b置3，在低溫汽化受熱面4和水加熱受熱面6之間設(shè)置低溫?zé)煔庖鲅b 置5，煙氣自煙道式爐膛ll的進(jìn)口端后輸入依次經(jīng)過高溫汽化受熱面2、高溫?zé)煔庖鲅b置 3、低溫汽化受熱面4、低溫?zé)煔庖鲅b置5、水加熱受熱面6后出鍋爐進(jìn)入鍋爐引風(fēng)機(jī)9， 然后從煙囪IO排出，從高溫?zé)煔庖鲅b置3的輸出口和低溫?zé)煔庖鲅b置5的輸出口抽出的 煙氣經(jīng)過煙氣調(diào)節(jié)裝置后并合一起輸入引風(fēng)機(jī)8，經(jīng)其增壓后輸出供生產(chǎn)使用。
所述的高溫?zé)煔庖鲅b置3采用煙氣通道式煙氣引出裝置，其結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示。 其煙氣通道13繞煙道式爐膛11的爐壁一周布置，通道有狹縫形開口通向爐膛，有一總輸出 口 12通向爐外。
所述的低溫?zé)煔庖鲅b置5采用管排式煙氣引出裝置，其結(jié)構(gòu)如圖4、圖5所示。由4 根排煙管子15構(gòu)成一組管排安裝在煙道式爐膛11內(nèi)，管排垂直于煙氣流動(dòng)方向，每根管子 上布設(shè)有若干進(jìn)氣口，該管排通過一總輸出口 14通向爐外。
權(quán)利要求
1. 一種煙氣余熱綜合利用裝置，包括由汽包、煙道式爐膛和設(shè)置于煙道式爐膛內(nèi)的水汽化受熱面和水加熱受熱面而構(gòu)成的煙道式余熱鍋爐，通過水汽化受熱面和水加熱受熱面對(duì)水加熱產(chǎn)生蒸汽，其特征在于煙道式爐膛內(nèi)還設(shè)置有煙氣引出裝置，所述的煙氣引出裝置至少設(shè)置兩個(gè)，一個(gè)設(shè)置在水汽化受熱面和水加熱受熱面之間，形成低溫?zé)煔庖鲅b置；另一個(gè)設(shè)置在水汽化受熱面中間，形成高溫?zé)煔庖鲅b置，兩個(gè)煙氣引出裝置的輸出口經(jīng)煙氣調(diào)節(jié)裝置后并合為一個(gè)煙氣輸出口，與引風(fēng)機(jī)連接，向外輸出熱煙氣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的煙氣余熱綜合利用裝置，其特征在于所述的水汽化受熱面由高 溫汽化受熱面(2)和低溫汽化受熱面(4)組成，所述的高溫?zé)煔庖鲅b置設(shè)置在高溫汽化 受熱面(2)和低溫汽化受熱面(4)之間，所述的低溫?zé)煔庖鲅b置設(shè)置在低溫汽化受熱面(4)和水加熱受熱面(6)之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣余熱綜合利用裝置，其特征在于所述的煙氣引出裝置為垂 直于煙氣流動(dòng)方向繞爐壁一周的煙氣通道，該煙氣通道有狹縫形開口通向爐內(nèi)，并有一總出 煙口通向爐外。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙氣余熱綜合利用裝置，其特征在于所述的煙氣通道設(shè)計(jì)成等 流速變截面，靠近總輸出口處的截面積大，向著遠(yuǎn)端截面積逐漸減少。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣余熱綜合利用裝置，其特征在于所述的煙氣引出裝置為一 組垂直于煙氣流動(dòng)方向縱貫爐膛截面的管排，組成管排的管子上布設(shè)有進(jìn)氣口。
全文摘要
本發(fā)明提供一種煙氣余熱綜合利用裝置，包括有由汽包、煙道式爐膛和設(shè)置于煙道式爐膛內(nèi)的水汽化受熱面和水加熱受熱面而構(gòu)成的煙道式余熱鍋爐，在爐膛內(nèi)增設(shè)了煙氣引出裝置，所述的煙氣引出裝置至少設(shè)置兩個(gè)，一個(gè)設(shè)置在水汽化受熱面和水加熱受熱面之間，形成低溫?zé)煔庖鲅b置；另一個(gè)插入在水汽化受熱面中間，形成高溫?zé)煔庖鲅b置，兩個(gè)煙氣引出裝置的輸出口經(jīng)煙氣調(diào)節(jié)裝置后并合為一個(gè)煙氣輸出口，與引風(fēng)機(jī)連接，向外輸出熱煙氣。使煙氣余熱綜合利用裝置既能通過水汽化受熱面和水加熱受熱面對(duì)水加熱產(chǎn)生蒸汽，又能通過低溫?zé)煔庖鲅b置和高溫?zé)煔庖鲅b置輸出流量和溫度均可控的熱煙氣供生產(chǎn)工藝使用，從而顯著提高煙氣余熱的利用率。
文檔編號(hào)F22B9/00GK101482261SQ20091003697
公開日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者沈永兵, 陳恩鑒 申請(qǐng)人:北京世紀(jì)源博科技有限責(zé)任公司