CN104613458B - 含有蒸汽锅炉的热力***的热能综合利用装置 - Google Patents

Abstract

一种含有蒸汽锅炉的热力***的热能综合利用装置，一是蒸汽锅炉给水在一级省煤器内与准备去除尘器的低温烟道气进行热交换；二是蒸汽锅炉给水在分仓等压预热器内与废蒸汽进行热交换，这个换热阶段是分梯次进行的，梯次的个数就是这个分仓等压预热器的仓数，而分仓等压预热器仓数的设定是根据整个热力***的废蒸汽数量和压力来确定的；三是蒸汽锅炉给水在二级省煤器里与刚刚离开蒸汽锅炉炉膛的高温烟道气进行热交换。蒸汽锅炉的给水与热力***的废热能载体（烟道气、废蒸汽）在受约束的空间里做间壁逆向流动，通过分阶段、分梯次的换热，将废热载体所携带的热能最大限度地交换给蒸汽锅炉给水。以达到热能充分利用的目的。

Description

含有蒸汽锅炉的热力***的热能综合利用装置

技术领域

本发明涉及一种蒸汽锅炉技术领域，特别是一种含有蒸汽锅炉的热力***的热能综合利用装置。

背景技术

目前蒸汽锅炉给水预热广泛运用的有两种模式：第一种是多数锅炉厂配套的单一省煤器预热模式，该模式给水只在省煤器内与烟道气进行简单的换热；第二种是部分用户自行改造的热水箱加省煤器给水预热模式，该模式将系用热***的废蒸汽引入敞口水槽内的管式换热器加热处理后的水，然后给水泵将初步预热后的水经过省煤器注入锅炉。第一种蒸汽锅炉给水预热模式，只有蒸汽锅炉给水在省煤器内与烟道气的换热过程，没有利用用热***废蒸汽的热能。第二种蒸汽锅炉给水预热模式，有蒸汽锅炉给水换取烟道气和用汽***废蒸汽的热能过程，但是，由于蒸汽锅炉给水和用汽***废蒸汽的换热过程是在敞口容器内进行的，因此水温不能超过沸点。使得烟道气和废蒸汽的热能不能得到充分的换取。大多数蒸汽锅炉的给水泵都是多级离心泵，而单一离心泵工作时，其叶轮的入口位置及其后面的一段管道内是处于负压状态的。进入该区域的水一旦超过一定的温度，就会在这个负压区域内蒸发汽化，微小的汽化影响给水泵稳定工作，严重汽化就形成汽堵，使得给水中断，进而危及锅炉的运行安全。这也是目前锅炉给水预热温度不高的一个严重的瓶颈。这两种蒸汽锅炉给水预热模式都不能充分地将烟道气及用热***中废蒸汽的热能交换给锅炉给水。而在国民经济体系中有大量的蒸汽锅炉及其带动的热力***在运行，其中绝大部分都有大量的废蒸汽排放。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种充分利用蒸汽锅炉及其带动的热力***废热能预热蒸汽锅炉给水的含有蒸汽锅炉的热力***的热能综合利用装置。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种含有蒸汽锅炉的热力***的热能综合利用装置，其特点是：包括给水泵和与锅炉相接的锅炉进水口，在给水泵与锅炉进水口之间的管路上依次设有与准备去除尘器的低温烟道气进行热交换的一级省煤器、与刚刚离开蒸汽锅炉炉膛的高温烟道气进行热交换的二级省煤器，在一级省煤器与二级省煤器之间的管路上设有分仓等压预热器，分仓等压预热器设有承压壳体，在承压壳体的两端分别设有与一级省煤器相接的进水口和与二级省煤器相接的出水口，在进水口与出水口之间设置若干级预热仓，相邻预热仓之间设有折流板组件，折流板组件包括下板和上板，下板与上板之间构成过流间隙，下板的下部与承压壳体相接，下板的上沿设置为上一级预热仓的热水流向过流间隙的过渡边，上板的上部与承压壳体相接，上板的下沿设置为热水由过流间隙流向下一级预热仓的折流边，在每一级的预热仓内均设有管式换热器，相邻预热仓内的管式换热器串联相接，靠近进水口的第一级预热仓内的管式换热器与废热水箱相接，靠近出水口的最后一级预热仓内的管式换热器与热力***废蒸汽排气管相接，在相邻预热仓之间的上部均通过等压管相连通。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述的等压管固定装在上板上。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在给水泵与锅炉进水口之间还连接有一根旁通管，一级省煤器和分仓等压预热器之间的连接管Ⅰ与旁通管之间设有支管Ⅰ，分仓等压预热器和二级省煤器之间的连接管Ⅱ与旁通管之间设有支管Ⅱ，支管Ⅰ上装有一号可逆阀组，支管Ⅱ上装有二号可逆阀组，在支管Ⅰ与给水泵之间的旁通管上装有一级省煤器旁路阀组，支管Ⅰ与支管Ⅱ之间的旁通管上装有一号旁路阀组，支管Ⅱ与锅炉进水口之间的旁通管上装有二号旁路阀组；给水泵与一级省煤器之间的管路上装有一级省煤器进口阀组，一级省煤器与支管Ⅰ之间的连接管Ⅰ上装有一级省煤器出口阀组，支管Ⅰ与分仓等压预热器之间的连接管Ⅰ上装有分仓等压预热器进口阀组，分仓等压预热器与支管Ⅱ之间的连接管Ⅱ上装有分仓等压预热器出口阀组，支管Ⅱ与二级省煤器之间的连接管Ⅱ上装有二级省煤器进口阀组，二级省煤器与锅炉进水口之间的管路上装有二级省煤器出口阀组。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，相邻预热仓内的管式换热器的相接处设有凝结水管，凝结水管通过分仓等压预热器疏水阀与废热水箱相连通。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，热力***废蒸汽排气管与靠近出水口的最后一级预热仓内的管式换热器之间的管路上装有废蒸汽控制阀组，废蒸汽控制阀组进汽口处连接有废蒸汽直排管，废蒸汽直排管上装有废蒸汽直排阀组。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在分仓等压预热器和二级省煤器出口之间设有旁路循环管，旁路循环管上装有循环泵，循环泵与二级省煤器出口之间的旁路循环管上装有循环泵进口阀组，循环泵与分仓等压预热器之间的旁路循环管上装有循环泵出口阀组。

本发明与现有技术相比，蒸汽锅炉的给水与热力***的废热能载体（烟道气、废蒸汽）在受约束的空间里做间壁逆向流动，通过分阶段、分梯次的换热，将废热载体所携带的热能最大限度地交换给蒸汽锅炉给水。这个技术方案实现的过程分为三个换热阶段，第一换热阶段是蒸汽锅炉给水在一级省煤器内与准备去除尘器的低温烟道气进行热交换；第二换热阶段是蒸汽锅炉给水在分仓等压预热器内与废蒸汽进行热交换，这个换热阶段是分梯次进行的，梯次的个数就是这个分仓等压预热器的仓数，而分仓等压预热器仓数的设定是根据整个热力***的废蒸汽数量和压力来确定的；第三换热阶段是蒸汽锅炉给水在二级省煤器里与刚刚离开蒸汽锅炉炉膛的高温烟道气进行热交换。对进入锅炉之前的给水预热，这个预热过程是分阶段、分梯次地进行热交换的，使蒸汽锅炉给水在进入锅炉之前被预热到相对于传统预热模式更高的温度，以达到热能充分利用的目的。从而在节约能源的同时给使用者带来可观的收益。

附图说明

图1为本发明的结构简图。

具体实施方式

一种含有蒸汽锅炉的热力***的热能综合利用装置，包括给水泵和与锅炉相接的锅炉进水口，在给水泵与锅炉进水口之间的管路上依次设有与准备去除尘器的低温烟道气进行热交换的一级省煤器、与刚刚离开蒸汽锅炉炉膛的高温烟道气进行热交换的二级省煤器，在一级省煤器与二级省煤器之间的管路上设有分仓等压预热器，分仓等压预热器设有承压壳体，在承压壳体的两端分别设有与一级省煤器相接的进水口和与二级省煤器相接的出水口，在进水口与出水口之间设置若干级预热仓，相邻预热仓之间设有折流板组件，折流板组件包括下板和上板，下板与上板之间构成过流间隙，下板的下部与承压壳体相接，下板的上沿设置为上一级预热仓的热水流向过流间隙的过渡边，上板的上部与承压壳体相接，上板的下沿设置为热水由过流间隙流向下一级预热仓的折流边，在每一级的预热仓内均设有管式换热器，相邻预热仓内的管式换热器串联相接，靠近进水口的第一级预热仓内的管式换热器与废热水箱相接，靠近出水口的最后一级预热仓内的管式换热器与热力***废蒸汽排气管相接，在相邻预热仓之间的上部均通过等压管相连通。

所述的等压管固定装在上板上。

在给水泵与锅炉进水口之间还连接有一根旁通管，一级省煤器和分仓等压预热器之间的连接管Ⅰ与旁通管之间设有支管Ⅰ，分仓等压预热器和二级省煤器之间的连接管Ⅱ与旁通管之间设有支管Ⅱ，支管Ⅰ上装有一号可逆阀组，支管Ⅱ上装有二号可逆阀组，在支管Ⅰ与给水泵之间的旁通管上装有一级省煤器旁路阀组，支管Ⅰ与支管Ⅱ之间的旁通管上装有一号旁路阀组，支管Ⅱ与锅炉进水口之间的旁通管上装有二号旁路阀组；给水泵与一级省煤器之间的管路上装有一级省煤器进口阀组，一级省煤器与支管Ⅰ之间的连接管Ⅰ上装有一级省煤器出口阀组，支管Ⅰ与分仓等压预热器之间的连接管Ⅰ上装有分仓等压预热器进口阀组，分仓等压预热器与支管Ⅱ之间的连接管Ⅱ上装有分仓等压预热器出口阀组，支管Ⅱ与二级省煤器之间的连接管Ⅱ上装有二级省煤器进口阀组，二级省煤器与锅炉进水口之间的管路上装有二级省煤器出口阀组。

相邻预热仓内的管式换热器的相接处设有凝结水管，凝结水管通过分仓等压预热器疏水阀与废热水箱相连通。

热力***废蒸汽排气管与靠近出水口的最后一级预热仓内的管式换热器之间的管路上装有废蒸汽控制阀组，废蒸汽控制阀组进汽口处连接有废蒸汽直排管，废蒸汽直排管上装有废蒸汽直排阀组。

在分仓等压预热器和二级省煤器出口之间设有旁路循环管，旁路循环管上装有循环泵，循环泵与二级省煤器出口之间的旁路循环管上装有循环泵进口阀组，循环泵与分仓等压预热器之间的旁路循环管上装有循环泵出口阀组。当锅炉不上水时，运行循环泵，分仓等压预热器和二级省煤器内的水形成循环换取烟道气的热能。

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步描述，而不构成对本发明权利的限制。

图中: 1、给水泵，2、一级省煤器旁路阀组，3、一级省煤器进口阀组，4、一级省煤器，5、一级省煤器出口阀组，6、一号可逆阀组，7、一号旁路阀组，8、分仓等压预热器进口阀组，9、分仓等压预热器，10、等压管，11、管式换热器，12、折流板，13安全阀，14、压力表，15、水位计，16、分仓等压预热器出口阀组，17、二号可逆阀组，18、二级省煤器进口阀组，19、二级省煤器，20、二级省煤器出口阀组，21、二号旁路阀组，22、锅炉进水口，23、循环泵进口阀组，24、循环泵，25、循环泵出口阀组，26、废蒸汽直排口，27、废蒸汽直排阀组，28、废蒸汽控制阀组，29、分仓等压预热器排污阀，30、分仓等压预热器疏水阀，31、废热水箱。

蒸汽锅炉的给水与热力***的废热能载体（烟道气、废蒸汽）在受约束的空间里做间壁逆向流动，通过分阶段、分梯次的换热，将废热载体所携带的热能最大限度地交换给蒸汽锅炉给水。这个技术方案是通过本发明的一种蒸汽锅炉热能综合利用装置实现的，实现的过程分为三个换热阶段，第一换热阶段是蒸汽锅炉给水在一级省煤器内与准备去除尘器的低温烟道气进行热交换；第二换热阶段是蒸汽锅炉给水在分仓等压预热器内与废蒸汽进行热交换，这个换热阶段是分梯次进行的，梯次的个数就是这个分仓等压预热器的仓数，而分仓等压预热器仓数的设定是根据整个热力***的废蒸汽数量和压力来确定的；第三换热阶段是蒸汽锅炉给水在二级省煤器里与刚刚离开蒸汽锅炉炉膛的高温烟道气进行热交换。

所述的分仓等压预热器内布置有装配式的折流板，这些折流板在实现将预热器分仓的同时，还控制各仓内水的高度和流向，使得各仓室内低温水始终进入仓室的下部，基于物理学的原理，换热升温后的高温水会自动到达仓室的上部，并且通过下一级折流板进入下一仓底部，再进行下一个梯次的换热升温。废蒸汽与给水逆向依次流经各个仓室的管式换热器，换热产生的凝结水通过各组管式换热器的疏水阀排出，经过管道进入废热水箱待用，剩余的蒸汽进入下一个仓室的管式换热器，依此规律直至全部仓室全部通过。本发明的逆向流动及分仓，可以将废蒸汽所携带的热能充分交换给锅炉给水。本发明的各仓之间折流板上的等压管使得各仓等压便于蒸汽锅炉给水在分仓等压预热器内各仓室间按照预设的方向顺利地流动。本发明的分仓等压预热器采用的是可以承受与锅炉相等压力的壳体，使得给水在高温仓内预热温度可以远超过沸点。分仓等压预热器上装有安全阀、压力表、水位计、以保障安全和正确信息的获取。分仓等压预热器上装有排污阀，以便于分仓等压预热器内部的清理。

所述的给水泵置于除氧水箱（软水箱）和一级省煤器之间。使得给水泵进水口水温始终处于不会产生汽化的温度状态下，避免目前废热利用***中常见的给水泵气堵现象。使得给水泵始终稳定地工作，保证锅炉正常上水。目前大多数蒸汽锅炉的给水泵都是多级离心泵，而离心泵工作时，其叶轮的入口位置是处于负压状态的。进入叶轮的水一旦超过一定的温度，就会在这个负压区域内蒸发汽化，少量的汽化影响给水泵稳定工作，严重汽化就会形成汽堵，使得给水中断，进而危及锅炉的运行安全。这也是目前锅炉给水预热温度不高的一个瓶颈。本发明通过给水泵位置不同于传统位置的布置克服了这一瓶颈。

所述的分仓等压预热器的高温仓兼有高温压力蓄水罐的功能，以使那些间歇排放废蒸汽的热力***的蒸汽锅炉连续得到高温预热给水。由于分仓的存在，使得本***完全不同于现在常见的余热利用的锅炉给水预热***，不但可以用于连续排放废蒸汽的***，也可以通过高温仓容积大小的设定，来充分利用间歇排放废蒸汽的热量。同时，由于分仓等压式水气换热器耐压罐体的存在，使得对预热以后的高温水进行长时间保温变得相对简单可行。

本发明由于配置了完善的阀组和管道，开、闭相应的阀组，可以非常灵活地处理各种异常情况。下面对本发明的正常运行和异常运行进行描述：正常情况下：给水沿着1给水泵、3阀组、4一级省煤器、5阀组、8阀组、9分仓式加热器、16阀组、18阀组、19二级省煤器、20阀组及相关的管道构成的给水预热***到达锅炉进水口。给水在行进过程中完成与烟道气和废蒸汽的热交换。这时候阀组2、6、7、17、21处于关闭状态。

异常情况及处理分别为以下几种情况：

1、当一级省煤器出现故障时，给水沿着1给水泵、2阀组、6阀组、8阀组、9分仓式加热器、16阀组、18阀组、19二级省煤器、20阀组构成的给水预热***到达锅炉进水口。这时候阀组3、5、7、17、21处于关闭状态。

2、当分仓等压预热器出现故障时，给水沿着1给水泵、3阀组、4一级省煤器、5阀组、6阀组、7阀组、17阀组、18阀组、19二级省煤器、20阀组构成的给水预热***到达锅炉进水口。这时候阀组2、8、16、21处于关闭状态。

3、当二级省煤器出现故障时，给水沿着1给水泵、3阀组、4一级省煤器、5阀组、8阀组、9分仓式加热器、16阀组、17阀组、21阀组构成的给水预热***到达锅炉进水口。这时候阀组2、6、7、18、20处于关闭状态。

4、当一二级省煤器同时出现故障时，给水沿着给水沿着1给水泵、2阀组、6阀组、8阀组、9分仓式加热器、16阀组、17阀组、21阀组构成的给水预热***到达锅炉进水口。这时候阀组3、5、7、18、20处于关闭状态。

5、当一级省煤器和分仓等压预热器同时出现故障时，给水沿着1给水泵、2阀组、7阀组、17阀组、18阀组、19二级省煤器、20阀组构成的给水预热***到达锅炉进水口。这时候阀组3、5、6、7、18、21处于关闭状态。

6、当二级省煤器和分仓等压预热器同时出现故障时，给水沿着1给水泵、3阀组、4一级省煤器、5阀组、6阀组、7阀组、21阀组、构成的给水预热***到达锅炉进水口。这时候阀组2、8、16、17、18、20处于关闭状态。

7、当一二级省煤器和分仓式换热器同时出现故障时，给水沿着1给水泵、2阀组、7阀组、21阀组及相关联的管道到达锅炉给水口。

8、当锅炉暂止上水时，在循环泵的作用下，分仓等压预热器高温仓和二级省煤器内的水形成循环换取烟道气的热能。

上述八种异常情况中：2、6、7三种情况出现时，28阀组关闭，27阀组打开废蒸汽通过直排口排放。其他五种异常情况及正常运行时，28阀组打开，27阀组关闭，废蒸汽依次进入分仓式等压预热器内的各组换热器，凝结水通过各疏水器及相关管道排放至废热水箱供其它用途使用。

综上所述，本发明是一种针对含有蒸汽锅炉且有废蒸汽排放的热力***，通过充分利用废热达到节约能源增加收益的技术手段。

Claims (6)

1.一种含有蒸汽锅炉的热力***的热能综合利用装置，其特征在于：包括给水泵和与锅炉相接的锅炉进水口，在给水泵与锅炉进水口之间的管路上依次设有与准备去除尘器的低温烟道气进行热交换的一级省煤器、与刚刚离开蒸汽锅炉炉膛的高温烟道气进行热交换的二级省煤器，在一级省煤器与二级省煤器之间的管路上设有分仓等压预热器，分仓等压预热器设有承压壳体，在承压壳体的两端分别设有与一级省煤器相接的进水口和与二级省煤器相接的出水口，在进水口与出水口之间设置若干级预热仓，相邻预热仓之间设有折流板组件，折流板组件包括下板和上板，下板与上板之间构成过流间隙，下板的下部与承压壳体相接，下板的上沿设置为上一级预热仓的热水流向过流间隙的过渡边，上板的上部与承压壳体相接，上板的下沿设置为热水由过流间隙流向下一级预热仓的折流边，在每一级的预热仓内均设有管式换热器，相邻预热仓内的管式换热器串联相接，靠近进水口的第一级预热仓内的管式换热器与废热水箱相接，靠近出水口的最后一级预热仓内的管式换热器与热力***废蒸汽排气管相接，在相邻预热仓之间的上部均通过等压管相连通。

2.根据权利要求1所述的含有蒸汽锅炉的热力***的热能综合利用装置，其特征在于：所述的等压管固定装在上板上。

3.根据权利要求1所述的含有蒸汽锅炉的热力***的热能综合利用装置，其特征在于：在给水泵与锅炉进水口之间还连接有一根旁通管，一级省煤器和分仓等压预热器之间的连接管Ⅰ与旁通管之间设有支管Ⅰ，分仓等压预热器和二级省煤器之间的连接管Ⅱ与旁通管之间设有支管Ⅱ，支管Ⅰ上装有一号可逆阀组，支管Ⅱ上装有二号可逆阀组，在支管Ⅰ与给水泵之间的旁通管上装有一级省煤器旁路阀组，支管Ⅰ与支管Ⅱ之间的旁通管上装有一号旁路阀组，支管Ⅱ与锅炉进水口之间的旁通管上装有二号旁路阀组；给水泵与一级省煤器之间的管路上装有一级省煤器进口阀组，一级省煤器与支管Ⅰ之间的连接管Ⅰ上装有一级省煤器出口阀组，支管Ⅰ与分仓等压预热器之间的连接管Ⅰ上装有分仓等压预热器进口阀组，分仓等压预热器与支管Ⅱ之间的连接管Ⅱ上装有分仓等压预热器出口阀组，支管Ⅱ与二级省煤器之间的连接管Ⅱ上装有二级省煤器进口阀组，二级省煤器与锅炉进水口之间的管路上装有二级省煤器出口阀组。

4.根据权利要求1所述的含有蒸汽锅炉的热力***的热能综合利用装置，其特征在于：相邻预热仓内的管式换热器的相接处设有凝结水管，凝结水管通过分仓等压预热器疏水阀与废热水箱相连通。

5.根据权利要求1所述的含有蒸汽锅炉的热力***的热能综合利用装置，其特征在于：热力***废蒸汽排气管与靠近出水口的最后一级预热仓内的管式换热器之间的管路上装有废蒸汽控制阀组，废蒸汽控制阀组进汽口处连接有废蒸汽直排管，废蒸汽直排管上装有废蒸汽直排阀组。

6.根据权利要求1所述的含有蒸汽锅炉的热力***的热能综合利用装置，其特征在于：在分仓等压预热器和二级省煤器出口之间设有旁路循环管，旁路循环管上装有循环泵，循环泵与二级省煤器出口之间的旁路循环管上装有循环泵进口阀组，循环泵与分仓等压预热器之间的旁路循环管上装有循环泵出口阀组。