CN108506919A - 一种热效率提高型干熄焦余热锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热效率提高型干熄焦余热锅炉，包括水冷壁、过热器、蒸发器、省煤器、装有工质的锅筒、钢架及管道，水冷壁吊挂在钢架上，水冷壁上设有进口烟道、出口烟道，过热器、蒸发器、省煤器均位于水冷壁的围合空间内，水冷壁与锅筒通过管道连通，水冷壁包括水冷管和封闭板，水冷管环绕排列，封闭板焊接在相邻水冷管之间，水冷壁底部设有与水冷管底端连通的环形集箱，环形集箱与锅筒通过供水管连通。本发明通过水冷壁、过热器、蒸发器、省煤器、锅筒等装置的结构优化和合理配置，充分、高效地与进入水冷壁的烟气进行热交换，提高干熄焦炉烟气余热的利用率。

Description

一种热效率提高型干熄焦余热锅炉

技术领域

本发明涉及一种节能环保设备，更具体地说，它涉及一种热效率提高型干熄焦余热锅炉。

背景技术

从干熄焦炉排放出来的烟气温度大约为860～960℃，这部分烟气如不经过利用直接排放，会造成能源的浪费。现有技术中有一种干熄焦余热锅炉可对干熄焦炉产生的余热进行再利用，其主要工作原理是通过余热锅炉受热面管来吸收干熄焦炉排放的余热，产生蒸汽供汽机发电或作为供热及其它工艺用汽。现有的干熄焦余热锅炉在设计及应使用上存在一些误区，很多用户认为干熄焦余热锅炉是辅助设备，只注重前期投资成本，造成市场上运行的干熄焦余热锅炉只有高温高压、中温中压、低温低压余热锅炉，没有高温超高压干熄焦余热锅炉，高温高压锅炉发电热效率一般为30%～32%，而中温中压、低温低压锅炉发电热效率则更低，因此现有的造干熄焦余热锅炉成没有对干熄焦炉排放的尾气进行最大的利用，若使用高温超高压锅炉发电热效率可达到36～38%，相对于现有的干熄焦余热锅炉而言工作效能可显著提升。公开号为CN205048412U的实用新型专利于2016年2月24日公开了一种干熄焦余热锅炉，旨在克服现有技术中的干熄焦余热锅炉存在的不足，提供了能够增加前墙水冷壁受热面积改善水循环并且通过设置保护机构防止焦炭颗粒损伤部件的干熄焦余热锅炉。它包括后墙水冷壁、前墙水冷壁、过热器，前墙设置进口烟道，前墙水冷壁管件自进口烟道下方向后墙拉稀延伸形成前置蒸发器，所述前置蒸发器的管件和过热器的管件顶面罩设有防磨盖板。该实用新型具有如下有益效果：1、增加前墙水冷壁受热面积改善水循环；2、防磨盖板保护前置蒸发器管件和过热器管件，延长管件使用寿命；3、保护涂层起到防止管件受到高温硫腐蚀。但该实用新型只是做了局部结构改进以改善水循环和管件防护性，而未能进一步提出解决方案以对干熄焦炉排放的烟气进行最大化利用。

发明内容

现有的干熄焦余热锅炉未能对干熄焦炉排放的尾气进行最大化利用，为克服这一缺陷，本发明提供了一种可对干熄焦炉排放的尾气进行最大化利用，提高锅炉工作效能的热效率提高型干熄焦余热锅炉。

本发明的技术方案是：一种热效率提高型干熄焦余热锅炉，包括水冷壁、过热器、蒸发器、省煤器、装有工质的锅筒、钢架及管道，水冷壁吊挂在钢架上，水冷壁上设有进口烟道、出口烟道，过热器、蒸发器均位于水冷壁的围合空间内，水冷壁与锅筒通过管道连通，水冷壁包括水冷管和封闭板，水冷管环绕排列，封闭板焊接在相邻水冷管之间，水冷壁底部设有与水冷管底端连通的环形集箱，环形集箱与锅筒通过供水管连通。水冷管和封闭板构成水冷壁，结构简单，且能较好地发挥冷却功能。环形集箱集中接收锅筒提供的水后自行分配到各水冷管中，与普通的蛇形曲折布置的水冷管相比，用环形集箱向水冷管供水可以确保所有水冷管中的水都是自下而上流动，与烟气走向相逆，提高热交换效率，对干熄焦炉排放的尾气余热进行最大化利用。

作为优选，过热器包括高温过热器和低温过热器，高温过热器位于低温过热器上方，高温过热器和低温过热器均由错列布置的光管蛇形管束构成，高温过热器和低温过热器通过吊挂管悬吊于钢架顶部，锅筒通过蒸汽输送管道依次与低温过热器、高温过热器连通，锅筒输出的工质在低温过热器中逆烟气走向流动，从低温过热器输出的工质在高温过热器中顺烟气走向流动。锅筒向过热器输出饱和水蒸汽，先后在低温过热器和高温过热器中与烟气进行热交换，使饱和蒸汽吸收更多热量，成为具有更高热能的过热蒸汽，从而可进行更多能量转换用于汽轮机做功。考虑到过热器热交换管道的管壁承受能力，烟气先与高温过热器中顺流的工质进行相对温和的热交换，烟气温度降低后再与通有逆流工质的低温过热器进行更高效的热交换。

作为优选，低温过热器、高温过热器间设有减温器，低温过热器、高温过热器上均设有进口集箱和出口集箱。进口集箱和出口集箱使得工质可在进出光管蛇形管束时自主进行分配和汇流，提高效率。

作为优选，蒸发器包括并联的光管蒸发器和鳍片管蒸发器，光管蒸发器和鳍片管蒸发器均通过吊挂管悬吊于钢架上，锅筒通过管道分别与光管蒸发器、鳍片管蒸发器形成循环连通。水冷壁围合成烟气通道，干熄焦炉出来的烟气在烟气通道中通过，锅筒通过管道向蒸发器输出液态工质——水，水在光管蒸发器、鳍片管蒸发器中形成的汽水混合物再由管道回引入到锅筒中进行汽水分离，完成工质循环。本发明使用两种形式的蒸发器同时工作，可以充分、高效地与进入水冷壁的烟气进行热交换，提高干熄焦炉烟气余热的利用率。

作为优选，省煤器由螺旋鳍片管管束构成，省煤器上设有省煤器进口集箱和省煤器出口集箱，省煤器进口集箱、省煤器出口集箱分别通过管道与锅筒连通，省煤器进口集箱与锅筒连通管道内的工质逆烟气走向流动。省煤器布置在锅炉下部的相对低温区域内，省煤器接受锅筒提供的水后与烟气进一步进行热交换，吸收高温烟气的热量，降低烟气的排烟温度，节省能源，提高效率。

作为优选，省煤器的螺旋鳍片管管束通过管夹悬挂于省煤器安装横梁上，省煤器安装横梁的两端固定在省煤器墙板上，省煤器墙板固定在钢架上。通过此种结构，省煤器可以稳妥地实现在锅炉中的安装。省煤器从省煤器安装横梁获得支持力，省煤器安装横梁再通过省煤器墙板将力传递到钢架上，获得整个平台体系的支撑。

作为优选，锅筒固定于钢架顶部，锅筒内设有分离挡板和汽水分离器。锅筒输出饱和蒸汽，在锅筒内部，汽水混合物首先受到挡板阻隔折流以利于水位的稳定并使汽水进行初步分离。随后，初步分离出来的蒸汽经过布置在锅筒蒸汽空间的汽水分离器，使蒸汽中剩余的水分得到进一步分离，最大程度上获得干燥的饱和蒸汽。经过汽水分离后，饱和蒸汽由位于锅筒顶部一个单独的管座引出锅筒。

作为优选，锅筒上还设有低压辅助蒸汽管座。低压辅助蒸汽管座，在锅炉启动前以及锅炉短期停炉期间通入大于0.4MPa的低压饱和蒸汽或过热蒸汽，用以锅炉启动前预热和停炉时防结露。

作为优选，悬吊过热器、蒸发器的吊挂管外套设有耐磨套管。吊挂管作为过热器、蒸发器的承重件，也会在水冷壁围合空间内承受高温烟气中烟尘的冲击，吊挂管外套设耐磨套管，可提高吊挂管的耐磨性，避免吊挂管快速磨损，从而延长干熄焦余热锅炉的使用寿命。

作为优选，过热器、蒸发器上还设有防磨盖板。防磨盖板可对过热器、蒸发器提供防护，提高耐磨性。

本发明的有益效果是：

对干熄焦炉排放的尾气进行最大化利用，提高锅炉工作效能。本发明通过水冷壁、过热器、蒸发器、省煤器、锅筒等装置的结构优化和合理配置，充分、高效地与进入水冷壁的烟气进行热交换，提高干熄焦炉烟气余热的利用率。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明另一视角的结构示意图；

图3为本发明中水冷壁的俯视结构示意图。

图中，1-水冷壁，2-过热器，3-蒸发器，4-省煤器，5-锅筒，6-钢架，7-进口烟道，8-出口烟道，9-光管蒸发器，10-鳍片管蒸发器，11-吊挂管，12-高温过热器，13-低温过热器，14-吊杆，15-膨胀节，16-省煤器墙板，17-环形集箱，18-水冷管。

具体实施方式

下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

如图1、图2、图3所示，一种热效率提高型干熄焦余热锅炉，包括水冷壁1、过热器2、蒸发器3、省煤器4、装有工质的锅筒5、钢架6及管道，水冷壁1通过吊杆14吊挂在钢架6顶部横梁上，过热器2、蒸发器3均位于水冷壁1的围合空间内，省煤器4位于水冷壁1下方，水冷壁1与锅筒5通过管道连通。水冷壁1包括水冷管18和封闭板，水冷管18环绕排列，封闭板焊接在相邻水冷管18之间，水冷壁底部设有与水冷管18底端连通的环形集箱17，环形集箱17与锅筒通过供水管连通。水冷壁1的循环气进口处布置有进口烟道7，与熄焦***的烟道相连。进口烟道7通过两根吊杆吊挂于顶部梁下面。水冷壁1的底部设有出口烟道8，出口烟道8为防止烟气偏流，布置有导流板。蒸发器3包括并联的光管蒸发器9和鳍片管蒸发器10，光管蒸发器9位于鳍片管蒸发器10上方，光管蒸发器9和鳍片管蒸发器10均通过吊挂管11悬吊于钢架6上，锅筒5通过管道分别与光管蒸发器9、鳍片管蒸发器10形成循环连通。过热器2包括高温过热器12和低温过热器13，高温过热器12位于低温过热器13上方，高温过热器12和低温过热器13均由错列布置的光管蛇形管束构成，高温过热器12和低温过热器13通过吊挂管悬吊于钢架6的横梁上，锅筒5通过蒸汽输送管道依次与低温过热器13、高温过热器12连通，锅筒5输出的工质在低温过热器13中逆烟气走向流动，从低温过热器13输出的工质在高温过热器12中顺烟气走向流动。低温过热器13、高温过热器12间设有减温器，低温过热器13、高温过热器12上均设有进口集箱和出口集箱，饱和蒸汽先经过低温过热器13，然后经减温器减温后进入高温过热器进口集箱，随后与烟气顺向流动进入高温过热器出口集箱。省煤器4由螺旋鳍片管管束构成，由72根管子向上斜向绕制成错列管束，中间用压制弯头连接，省煤器4上设有省煤器进口集箱和省煤器出口集箱，省煤器进口集箱、省煤器出口集箱分别通过管道与锅筒5连通，省煤器进口集箱与锅筒5连通管道内的工质逆烟气走向流动。省煤器4的螺旋鳍片管管束通过管夹悬挂于省煤器安装横梁上，省煤器安装横梁的两端固定在省煤器墙板16上，省煤器墙板固定在钢架6上。省煤器墙板与水冷壁1环形集箱之间布置过渡烟道，中间布置膨胀节15，以吸收水冷壁和省煤器之间的膨胀。膨胀节15为非金属柔性膨胀节，具有三向补偿和吸收热膨胀推力的作用。锅筒5固定于钢架6顶部平台上，锅筒工作压力15MPa。锅筒5内设有分离挡板和汽水分离器，锅筒5输出的循环水通过锅筒底部的4个管座进入相应管道，热交换生成的汽水混合物通过9个横向布置的管座回到锅筒5。给水通过一个给水管座进入锅筒的水空间。锅筒底部的排污、紧急放水管座分别与排污管和紧急放水管相连。压力表和安全阀的管座布置在锅筒顶部。在锅筒汽空间和水空间区域还分别装有5对横向排列的管座，用于测控水位，锅筒上共布置2只就地双色液位计，2只平衡容器，1只电接点液位计。锅筒上布置有低压辅助蒸汽管座，在锅炉启动前以及锅炉短期停炉期间通入≥0.4MPa的低压饱和蒸汽或过热蒸汽，用以锅炉启动前预热和停炉时防结露。悬吊过热器2、蒸发器3的吊挂管外套设有耐磨套管。过热器2、蒸发器3上还设有防磨盖板。为防止烟尘对锅炉受热面所造成的磨损，水冷壁1的烟气入口段以及过热器2的水冷管壁内敷设有耐火浇注料。

从锅筒上部引出的干饱和蒸汽先进入低温过热器的进口集箱，逆烟气走向流动进入低温过热器的出口集箱，经过减温器减温后进入高温过热器的进口集箱，随后与顺烟气走向流动，进入高温过热器的出口集箱，由主蒸汽管道引出进入汽轮机发电。锅筒5向水冷壁1下部环形集箱供水，水在水冷壁1中受热后形成汽水混合物进入水冷壁1上部的集合集箱，最后再由相关管道引入到锅筒5。锅筒中的水分别引入并联的光管蒸发器9和鳍片管蒸发器10，在光管蒸发器9、鳍片管蒸发器10中形成的汽水混合物引入到锅筒中进行汽水分离。在锅筒内部，汽水混合物首先受到挡板阻隔折流以利于水位的稳定并使汽水进行初步分离。随后，初步分离出来的蒸汽经过布置在锅筒蒸汽空间的由波纹板和细密铁丝网构成的除雾器，使蒸汽中剩余的水分得到进一步分离，最大程度上获得干燥的饱和蒸汽。经过汽水分离后，饱和蒸汽由位于锅筒顶部一个单独的管座引出锅筒。

Claims (10)

1.一种热效率提高型干熄焦余热锅炉，包括水冷壁（1）、过热器（2）、蒸发器（3）、省煤器（4）、装有工质的锅筒（5）、钢架（6）及管道，水冷壁（1）吊挂在钢架（6）上，水冷壁（1）上设有进口烟道（7）、出口烟道（8），过热器（2）、蒸发器（3）均位于水冷壁（1）的围合空间内，水冷壁（1）与锅筒（5）通过管道连通，其特征是水冷壁（1）包括水冷管和封闭板，水冷管环绕排列，封闭板焊接在相邻水冷管之间，水冷壁底部设有与水冷管底端连通的环形集箱，环形集箱与锅筒通过供水管连通。

2.根据权利要求1所述的热效率提高型干熄焦余热锅炉，其特征是过热器（2）包括高温过热器（12）和低温过热器（13），高温过热器（12）位于低温过热器（13）上方，高温过热器（12）和低温过热器（13）均由错列布置的光管蛇形管束构成，高温过热器（12）和低温过热器（13）通过吊挂管悬吊于钢架（6）顶部，锅筒（5）通过蒸汽输送管道依次与低温过热器（13）、高温过热器（12）连通，锅筒（5）输出的工质在低温过热器（13）中逆烟气走向流动，从低温过热器（13）输出的工质在高温过热器（12）中顺烟气走向流动。

3.根据权利要求2所述的热效率提高型干熄焦余热锅炉，其特征是低温过热器（13）、高温过热器（12）间设有减温器，低温过热器（13）、高温过热器（12）上均设有进口集箱和出口集箱。

4.根据权利要求1所述的热效率提高型干熄焦余热锅炉，其特征是蒸发器（3）包括并联的光管蒸发器（9）和鳍片管蒸发器（10），光管蒸发器（9）和鳍片管蒸发器（10）均通过吊挂管悬吊于钢架（6）上，锅筒（5）通过管道分别与光管蒸发器（9）、鳍片管蒸发器（10）形成循环连通。

5.根据权利要求1所述的热效率提高型干熄焦余热锅炉，其特征是省煤器（4）由螺旋鳍片管管束构成，省煤器（4）上设有省煤器进口集箱和省煤器出口集箱，省煤器进口集箱、省煤器出口集箱分别通过管道与锅筒（5）连通，省煤器进口集箱与锅筒（5）连通管道内的工质逆烟气走向流动。

6.根据权利要求5所述的热效率提高型干熄焦余热锅炉，其特征是省煤器（4）的螺旋鳍片管管束通过管夹悬挂于省煤器安装横梁上，省煤器安装横梁的两端固定在省煤器墙板上，省煤器墙板固定在钢架（6）上。

7.根据权利要求1所述的热效率提高型干熄焦余热锅炉，其特征是锅筒（5）固定于钢架（6）顶部，锅筒（5）内设有分离挡板和汽水分离器。

8.根据权利要求1所述的热效率提高型干熄焦余热锅炉，其特征是锅筒（5）上还设低压辅助蒸汽管座。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的热效率提高型干熄焦余热锅炉，其特征是悬吊过热器（2）、蒸发器（3）的吊挂管外套设有耐磨套管。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的热效率提高型干熄焦余热锅炉，其特征是过热器（2）、蒸发器（3）上还设有防磨盖板。