CN114719623A - 加热炉***、加热炉***的燃烧及热量回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了加热炉***、加热炉***的燃烧及热量回收方法，涉及加热炉技术领域。利用压力进风单元提供增压助燃气，将增压助燃气和燃料混合后在加热炉辐射段的炉膛内带压燃烧，高温烟气流动速度较高形成湍流流动，增强了高温烟气与炉管之间的对流换热。在燃料迅速充分燃烧和高温烟气气流湍流流动的相互作用下，使得炉膛内的燃烧和换热过程更加高效。余热回收单元采用双流化介质在流化床换热段进行高效换热，在移动床助燃气预热段利用空心金属小球与增压助燃气进行接触换热，达到深度回收烟气热量、避免露点腐蚀的目的，显著提高了加热炉热效率，减少换热单元的体积和投资。

Description

加热炉***、加热炉***的燃烧及热量回收方法
技术领域
本发明涉及加热炉技术领域，具体而言，涉及加热炉***、加热炉***的燃烧及热量回收方法。
背景技术
石油化工企业中加热炉的助燃空气通常采用自然进风或鼓风机强制进风的方式，燃料在炉膛微负压状态下燃烧。在炉膛辐射室内，燃烧产生的高温烟气与炉管之间以辐射换热为主，对流换热所占比例很小。燃烧后的高温烟气离开加热炉辐射室，经过对流段后回收热量后，进入余热回收单元，以进一步回收烟气的显热，达到节约能源的目的。
为保证燃烧供风需要以及克服整个加热炉***中的烟气流动阻力，一般加热炉***前部都设有鼓风机、后部设有烟囱和引风机，一定程度上增加了加热炉***的体积和投资。此外，在烟气余热回收单元，为避免烟气露点腐蚀，排烟温度不能太低，导致烟气中的热量不能被深度回收，成为加热炉热效率进一步提升的瓶颈。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供加热炉***、加热炉***的燃烧及热量回收方法，旨在显著提高换热效率，极大降低整个加热炉***的设备投资和占地面积。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种加热炉***，包括通过燃烧产生烟气的加热炉单元、用于为加热炉单元提供增压助燃气的压力进风单元和用于回收烟气热量的余热回收单元，压力进风单元包括用于输送增压助燃气的助燃气输送管线，加热炉单元包括用于使燃料与增压助燃气进行带压燃烧产生烟气的加热炉辐射段，加热炉辐射段与助燃气输送管线和用于输送燃料的燃料输送管线相连；
余热回收单元包括流化床换热段和移动床助燃气预热段，流化床换热段内设置有换热管束，余热回收单元中的流化床换热段以固体流化颗粒和空心金属小球作为扰流子强化传热，通过不断流化冲刷管束破坏换热管束附近的层流底层，将烟气的热量高效传递给换热管束内的取热介质，同时余热回收单元中以空心金属小球作为传热媒介，在流化床换热段吸收烟气热量温度升高的空心金属小球进入移动床助燃气预热段与来自压力进风单元的增压助燃气进行接触换热，移动床助燃气预热段输出的增压助燃气通过助燃气输送管线进入加热炉辐射段，移动床助燃气预热段输出的空心金属小球返回流化床换热段。
在可选的实施方式中，加热炉单元还包括加热炉对流段、烟道和烟气分布器，加热炉辐射段的输出端与加热炉对流段相连，加热炉对流段的输出端通过烟道与烟气分布器相连，以使加热炉辐射段产生的烟气经过加热炉对流段降温之后经过烟道和烟气分布器进入流化床换热段。
在可选的实施方式中，余热回收单元还包括设置于流化床换热段和移动床助燃气预热段之间的沉降段、旋风分离器和用于连通沉降段和旋风分离器的旋风分离器管道，流化床换热段的顶部输出端与沉降段的底部连通，沉降段的顶部通过旋风分离器管道与旋风分离器相连，通过沉降段防止烟气携带固体流化颗粒离开流化床换热段，通过旋风分离器将烟气和空心金属小球分离；
旋风分离器的顶部设置有烟气出口，旋风分离器的底部与移动床助燃气预热段连通，以将分离得到的空心金属小球输送至移动床助燃气预热段与增压助燃气进行接触换热。
在可选的实施方式中，移动床助燃气预热段的底部通过向下倾斜的循环斜管与流化床换热段的底部侧壁连通，以将空心金属小球循环至流化床换热段；移动床助燃气预热段设置有增压助燃气出口，增压助燃气出口通过助燃气输送管线与加热炉辐射段相连；
优选地，循环斜管上设置有空心金属小球控制阀。
在可选的实施方式中，移动床助燃气预热段包括壳体和位于壳体内且网孔小于空心金属小球直径的通道网，在壳体的底部侧壁上设置有增压助燃气进口，在壳体的相对的另一侧壁的顶部设置有增压助燃气出口，壳体的顶部设置有用于通入空心金属小球的进料口，通道网的顶部与壳体的顶部内壁相连，以使从进料口通入的空心金属小球进入通道网所围成的下落通道中，并通过循环斜管返回流化床换热段；
在壳体内正对进料口处设置有锥形挡板，锥形挡板具有尖椎端，尖椎端正对进料口，以使从进料口进入的空心金属小球沿锥形挡板的斜面下落。
在可选的实施方式中，通道网围成的下落通道为中空圆柱形，下落通道和壳体的内壁之间形成环形间隙，在通道网与壳体的内壁之间设置有第一挡板和与第二挡板，以利用第一挡板和第二挡板将通道网分为一段通道网和二段通道网，将环形间隙分为第一环形间隙和第二环形间隙，以使从增压助燃气进口进入的增压助燃气先通过第一环形间隙之后，穿过一段通道网进入下落通道中与下落通道内的空心金属小球换热，穿过二段通道网之后进入第二环形间隙，并从增压助燃气出口离开。
在可选的实施方式中，通道网包括第一通道网和与第一通道网相对设置的第二通道网，第一通道网和第二通道网的两端均与壳体的内壁相连，第一通道网、第二通道网和壳体的内壁共同围成下落通道，增压助燃气进口正对第一通道网，增压助燃气出口正对第二通道网。
在可选的实施方式中，流化床换热段内设置有多组换热管束和用于安装换热管束的换热管束支架，每个换热管束上均设置有冷料进口和热料出口，换热管束为盘管式或列管式。
第二方面，本发明提供一种加热炉***的燃烧及热量回收方法，利用前述实施方式中任一项的加热炉***，包括：
利用压力进风单元中的助燃气输送管线输送增压助燃气，使所述增压助燃气经过余热回收单元中的移动床助燃气预热段预热之后通入加热炉单元中的加热炉辐射段，与燃料输送管线输送至所述加热炉辐射段的燃料进行带压燃烧产生烟气进入余热回收单元；
余热回收单元包括流化床换热段和移动床助燃气预热段，所述流化床换热段内设置有换热管束，流化床换热段以固体流化颗粒和空心金属小球作为扰流子强化传热，通过不断流化冲刷管束破坏换热管束附近的层流底层，将烟气的热量高效传递给换热管束内的取热介质，同时所述余热回收单元中以空心金属小球作为传热媒介，在所述流化床换热段吸收烟气热量温度升高的空心金属小球进入所述移动床助燃气预热段与来自压力进风单元的增压助燃气进行接触换热，换热之后的空心金属小球返回所述流化床换热段。
在可选的实施方式中，通入加热炉辐射段的增压助燃气为空气，控制进风压力为0.15-0.20MPa，进风量为9900-11700m3/h，燃料的进料量为1100-1300m3/h，产生烟气的量为11000-13000m3/h，经过流化床换热段后烟气的压力降为30-50kPa；
优选地，加热炉辐射段产生的烟气温度为600-800℃，经过加热炉对流段后温度降至200-400℃，经过流化床换热段后烟气的温度降为75-85℃；
优选地，固体流化颗粒的直径为40-120μm，空心金属小球的当量直径为0.1-10mm，表观密度为0.1-1.2g/cm3。
本发明具有以下有益效果：利用压力进风单元提供增压助燃气，将增压助燃气和燃料混合后在加热炉辐射段的炉膛内带压燃烧，高温烟气流动速度较高形成湍流流动，增强了高温烟气与炉管之间的对流换热。在燃料迅速充分燃烧和高温烟气气流湍流流动的相互作用下，使得炉膛内的燃烧和换热过程更加高效。余热回收单元采用双流化介质在流化床换热段进行高效换热，在移动床助燃气预热段利用空心金属小球与增压助燃气进行接触换热，在余热回收单元避免了露点腐蚀，达到深度回收烟气热量的目的，显著提高了加热炉热效率。具有以下优点：
(1)在相同热负荷下，加热炉可以设计成较小的尺寸和重量，同时能减少烟风道、阀门等辅助设备的尺寸和用量；由于炉膛增压燃烧产生的烟气自带正压，可省去传统加热炉后部产生抽力的烟囱或引风机，大幅降低加热炉***的占地面积和设备投资费用。
(2)换热过程不存在间壁换热面，可使烟气的排烟温度接近露点温度，从根本上解决了烟气露点腐蚀的问题，有利于装置长时间稳定地运行；相较于传统的烟气余热回收单元，流化床换热段和移动床助燃气预热段有更高的换热效率，从而减少换热单元的体积和投资。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的加热炉***的结构示意图；
图2为图1中流化床换热段的结构示意图；
图3为图1中流化床换热段的结构示意图；
图4为图1中移动床助燃气预热段的结构示意图；
图5为图4中移动床助燃气预热段的截面图；
图6为图4中移动床助燃气预热段的截面图；
图7为对比例1中现有的加热炉***燃烧及热量回收方法的示意图。
主要元件符号说明：100-加热炉***；001-燃料输送管线；002-烟气出口；003-固体流化颗粒；004-空心金属小球；005-一段通道网；006-二段通道网；007-第一环形间隙；008-第二环形间隙；110-压力进风单元；111-助燃气输送管线；120-加热炉单元；121-加热炉辐射段；122-加热炉对流段；123-烟道；124-烟气分布器；130-余热回收单元；131-流化床换热段；1311-换热管束；1312-换热管束支架；1313-冷料进口；1314-热料出口；132-沉降段；133-旋风分离器管道；134-旋风分离器；135-移动床助燃气预热段；136-循环斜管；1361-空心金属小球控制阀；1351-壳体；1352-通道网；1353-增压助燃气进口；1354-增压助燃气出口；1355-下落通道；1356-锥形挡板；1357-第一挡板；1358-第二挡板；1362-第一通道网；1363-第二通道网。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
请参照图1，本发明实施例提供一种加热炉***100，包括通过燃烧产生烟气的加热炉单元120、用于为加热炉单元120提供增压助燃气的压力进风单元110和用于回收烟气热量的余热回收单元130。
压力进风单元110将助燃气(如空气)进行加压，通过助燃气输送管线111进行输送，经预热之后输送至加热炉单元120与燃料进行带压燃烧产生烟气。具体地，采用空气压缩机将助燃空气增压，进入助燃气输送管线111。
加热炉单元120包括用于使燃料与增压助燃气进行带压燃烧产生烟气的加热炉辐射段121，加热炉辐射段121与助燃气输送管线111和用于输送燃料的燃料输送管线001相连，利用助燃气输送管线111和燃料输送管线001分别将增压助燃气和燃料输送至加热炉辐射段121进行带压燃烧产生高温烟气。利用燃料在加热炉辐射段121内增压燃烧，在炉膛辐射室内，高温烟气流动速度较高，形成湍流流动，增强了高温烟气与炉管之间的对流换热；增压炉膛内，在燃料迅速充分燃烧和高温烟气气流湍流流动的相互作用下，使得炉膛内的燃烧和换热过程更加高效。
具体地，加热炉辐射段121内设置有稳定燃烧的燃烧器，使燃料和增压助燃气充分燃烧。
进一步地，加热炉单元120还包括加热炉对流段122、烟道123和烟气分布器124，加热炉辐射段121的输出端与加热炉对流段122相连，加热炉对流段122的输出端通过烟道123与烟气分布器124相连，以使加热炉辐射段121产生的烟气经过加热炉对流段122降温之后经过烟道123和烟气分布器124进入余热回收单元130中的流化床换热段131。具体地，高温烟气与炉管进行高效的辐射换热和对流换热，加热炉对流段122起到初步回收高温烟气热量的作用，经过烟道123和烟气分布器124之后进入流化床换热段131，利用烟气分布器124使烟气均匀分布。
请参照图1、图2和图3，余热回收单元130包括流化床换热段131和移动床助燃气预热段135，流化床换热段131内设置有换热管束1311，余热回收单元130中的流化床换热段131以固体流化颗粒003和空心金属小球004作为扰流子强化传热，通过不断流化冲刷管束破坏换热管束1311附近的层流底层，从而强化传热，将烟气的热量高效传递给换热管束1311内的取热介质，同时余热回收单元130中以空心金属小球004作为传热媒介，流化床换热段131吸收烟气热量温度升高的空心金属小球004与烟气分离之后进入移动床助燃气预热段135与来自压力进风单元110的常温增压助燃气进行接触换热，移动床助燃气预热段135输出加热后的增压助燃气通过助燃气输送管线111进入加热炉辐射段121，移动床助燃气预热段135输出降温后的空心金属小球004使其返回流化床换热段131，实现空心金属小球004在流化床换热段131和移动床助燃气预热段135的循环。
需要指出的是，本发明实施例中的余热回收单元130利用流化床换热段131和移动床助燃气预热段135进行换热，设备体积紧凑，两个换热段可设置于加热炉炉体之上，几乎不占用地面空间。
具体地，在流化床换热段131可以设置多组换热管束1311和用于安装换热管束1311的换热管束支架1312，优选为2-4组换热管束1311，换热介质的种类不限，不同换热管束1311上的换热介质可以相同也可以不同，每个换热管束1311上均设置有冷料进口1313和热料出口1314，一般冷料进口1313位于上端，热料出口1314位于下端。
具体地，换热管束1311为盘管式或列管式，如图2为盘管式，图3为列管式。换热管束1311上的换热介质可根据不同工艺需要设置，如加热工艺物料、通入水产生蒸汽、通入饱和蒸汽产生过热蒸汽等。
具体地，流化床换热段131采用双流化介质，以固体流化颗粒003和空心金属小球004作为扰流子强化传热，通过不断流化冲刷管束破坏换热管束1311附近的层流底层，从而强化传热，其传热效率能提高10-100倍，进而减小流化床换热段131的设备体积和重量。固体流化颗粒003采用易流化的耐磨固体颗粒，颗粒直径在40-120μm之间。空心金属小球004为球形，当量直径为0.1-10mm，表观密度为0.1-1.2g/cm3，其材质为不锈钢等耐腐蚀、导热系数大的材料。
进一步地，余热回收单元130还包括设置于流化床换热段131和移动床助燃气预热段135之间的沉降段132、旋风分离器134和用于连通沉降段132和旋风分离器134的旋风分离器管道133，流化床换热段131的顶部输出端与沉降段132的底部连通，沉降段132的顶部通过旋风分离器管道133与旋风分离器134相连，以通过沉降段132防止烟气携带固体流化颗粒003离开流化床换热段131，通过旋风分离器134将烟气和空心金属小球004分离。旋风分离器134的顶部设置有烟气出口002，将分离的烟气排出至大气或进入下一工段；旋风分离器134的底部与移动床助燃气预热段135连通，以将分离得到的空心金属小球004输送至移动床助燃气预热段135与增压助燃气进行接触换热。
在一些实施例中，移动床助燃气预热段135的底部通过向下倾斜的循环斜管136与流化床换热段131的底部侧壁连通，以将空心金属小球004循环至流化床换热段131；移动床助燃气预热段135设置有增压助燃气出口1354，增压助燃气出口通过助燃气输送管线111与加热炉辐射段121相连。循环斜管136上设置有空心金属小球控制阀1361，可以根据加热炉负荷变化调节空心金属小球004的循环量，达到调节换热负荷、控制排烟温度的目的。
请参照图1和图4，移动床助燃气预热段135包括壳体1351和位于壳体1351内且网孔小于空心金属小球004直径的通道网1352，在壳体1351的底部侧壁上设置有增压助燃气进口1353，在壳体1351的相对的另一侧壁的顶部设置有增压助燃气出口1354，壳体1351的顶部设置有用于通入空心金属小球004的进料口，通道网1352的顶部与壳体1351的顶部内壁相连，以使从进料口通入的空心金属小球004进入通道网1352所围成的下落通道1355中，并通过循环斜管136返回流化床换热段131。空心金属小球004进入下落通道1355后，由于空心金属小球004的直径大于网孔，空心金属小球004被局限于下落通道1355中，常温的加压助燃气从增压助燃气进口1353通入之后穿过网孔进入下落通道1355中与空心金属小球004换热，之后从增压助燃气出口1354输出。
为了更好地控制空心金属小球004的下落速度和循环量，并使空心金属小球004在移动床助燃气预热段135更均匀地分布，在壳体1351内正对进料口处设置有锥形挡板1356，锥形挡板1356具有尖椎端，尖椎端正对进料口，以使从进料口进入的空心金属小球004沿锥形挡板1356的斜面下落。
在一些实施例中，请参照图4和图5，是一种带挡板的圆形空心金属小球004下落通道1355：通道网1352围成的下落通道1355为中空圆柱形，下落通道1355和壳体1351的内壁之间形成环形间隙，在通道网1352与壳体1351的内壁之间设置有第一挡板1357和与第二挡板1358，以利用第一挡板1357和第二挡板1358将通道网1352分为一段通道网005和二段通道网006，将环形间隙分为第一环形间隙007和第二环形间隙008，以使从增压助燃气进口1353进入的增压助燃气先通过第一环形间隙007之后，穿过一段通道网005进入下落通道1355中与下落通道1355内的空心金属小球004换热，穿过二段通道网006之后进入第二环形间隙008，并从增压助燃气出口1354离开。
在另一实施例中，请参照图4和图6，是一种不带挡板的近似椭圆形的下落通道1355。通道网1352包括第一通道网1362和与第一通道网1362相对设置的第二通道网1363，第一通道网1362和第二通道网1363的两端均与壳体1351的内壁相连，第一通道网1362、第二通道网1363和壳体1351的内壁共同围成下落通道1355，增压助燃气进口1353正对第一通道网1362，增压助燃气出口1354正对第二通道网1363。这样，从增压助燃气进口1353通入的常温增压助燃气穿过第一通道网1362之后与下落通道1355内的空心金属小球004进行换热，换热之后穿过第二通道网1363之后从增压助燃气出口1354输出。
本发明实施例还提供一种加热炉***的燃烧及热量回收方法，利用前述实施方式中任一项的加热炉***，包括以下步骤：
利用压力进风单元110中的助燃气输送管线111输送增压助燃气，使增压助燃气经过余热回收单元130中的移动床助燃气预热段135预热之后通入加热炉单元120中的加热炉辐射段121，与燃料输送管线001输送至加热炉辐射段121的燃料进行带压燃烧产生烟气进入余热回收单元130；余热回收单元130包括流化床换热段131和移动床助燃气预热段135，流化床换热段131内设置有换热管束1311，余热回收单元130中的流化床换热段131以固体流化颗粒003和空心金属小球004作为扰流子强化传热，通过不断流化冲刷管束破坏换热管束1311附近的层流底层，将烟气的热量高效传递给换热管束1311内的取热介质，同时余热回收单元130中以空心金属小球004作为传热媒介，流化床换热段131吸收烟气热量温度升高的空心金属小球004与烟气分离之后进入移动床助燃气预热段135与来自压力进风单元110的常温增压助燃气进行接触换热，移动床助燃气预热段135输出加热后的增压助燃气通过助燃气输送管线111进入加热炉辐射段121，移动床助燃气预热段135输出降温后的空心金属小球004使其返回流化床换热段131，实现空心金属小球004在流化床换热段131和移动床助燃气预热段135的循环。
本发明实施例所提供的热量回收方法关键点主要体现在：(1)在流化床换热段131采用双流化介质，其中固体流化颗粒003和空心金属小球004作为扰流子强化传热；在流化床换热段和移动床助燃气预热段循环的空心金属小球004作为传热媒介将烟气热量传递给常温空气，该换热过程不存在间壁换热面，可使烟气的排烟温度接近露点温度，从根本上解决了烟气露点腐蚀的问题，使加热炉综合热效率提高1～3个百分点，有利于装置长时间稳定地运行；(2)采用高效的流态化换热和移动床直接接触换热深度回收烟气热量，进一步提升加热炉热效率；同时，相较于传统的烟气余热回收单元，流态化换热单元和移动床换热单元有更高的换热效率，从而极大减少换热单元的体积和投资。
为进一步提高换热效率，发明人对各阶段的操作参数进行了控制：通入加热炉辐射段121的增压助燃气的进风压力为0.15-0.20MPa，进风量为9900-11700m3/h，燃料的进料量为1100-1300m3/h，产生烟气的量为11000-13000m3/h，经过流化床换热段131后烟气的压力降为30-50kPa，以保证烟气仅携带空心金属小球004进入后续的旋风分离器134。
具体地，进风量，燃料量和烟气量采用现有技术手段控制使加热炉处于最佳燃烧状态即可。例如，当燃料为天然气，助燃气为空气时，三者比例关系为，1份燃气对应9份助燃气产生10份烟气。
进一步地，加热炉辐射段121产生的烟气温度为600-800℃(如600℃、650℃、700℃、750℃、800℃等)，经过加热炉对流段122后温度降至200-400℃(如200℃、250℃、300℃、350℃、400℃等)，经过流化床换热段131后烟气的温度降为75-85℃(如75℃、80℃、85℃等)。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种加热炉***的燃烧及热量回收方法，其采用图1中的装置进行燃烧及热量回收，流化床换热段131的结构示意图如图2所示，移动床助燃气预热段135的结构示意图如图4和图5所示，针对热负荷为12MW的加热炉，燃料为天然气。
具体操作步骤如下：
压力进风单元110中的空气压缩机将10800m3/h的常温常压空气吸入并压缩增压至约180kPa，经过移动床助燃气预热段135温度升高后进入助燃气输送管线111，与来自燃料输送管线001输送的1200m3/h的天然气混合后进入加热炉辐射段121内经由燃烧器燃烧。燃烧产生12000m3/h的高温烟气在辐射室内以较高的流速流动，高温烟气与炉管进行高效的辐射换热和对流换热。600～800℃的烟气从辐射室出来经过加热炉对流段122后温度降至200～400℃，再依次经过烟道123、烟气分布器124进入流化床换热段131。流化床换热段131内设有2组换热管束1311，换热管束1311内的取热介质为水用于产生蒸汽，换热后的烟气温度降低至75～85℃。
在流化床换热段131内，200～400℃烟气与换热管束1311接触换热，将热量传递给管束内的取热介质。同时，压力为140～190kPa的烟气携带固体流化颗粒003和空心金属小球004进行流化，固体流化颗粒003的材质为硅铝酸盐，颗粒直径在40-120μm之间。空心金属小球004的材质为316L不锈钢，当量直径为0.1～10mm。
经过流化床换热段131压力降为30～50kPa的烟气经过沉降段132后携带空心金属小球004经烟气进旋风分离器管道133进入旋风分离器134，经过旋风分离器134除去空心金属小球004的烟气通过烟气出口002排入大气。经过旋风分离器134分离下来的空心金属小球004进入移动床助燃气预热段135，来自压力进风单元110的常温空气经过移动床助燃气预热段135直接与空心金属小球004接触换热。
经检测，加热炉的综合热效率为95.3％，而目前石化行业加热炉综合热效率普遍在92-93％。标定测试工作程序、所用仪器的精确度和计算方法符合中石化标准“石油化工工艺管式炉效率测定法”(SHF0001-90)的规定。
对比例1
本对比例提供一种加热炉***的燃烧及热量回收方法，采用传统的燃烧和热量回收方法，具体过程参照“高晓红,李玖重,孙志钦.新型陶瓷空气预热器开发与应用[J].炼油技术与工程,2020,50(3):48-51”，如图7所示。
本对比例在传统加热炉***的基础上，用新型耐腐蚀的陶瓷空气预热器替代传统“热管+搪瓷管”空气预热器，进一步降低排烟温度，加热炉综合热效率达到了94％，在行业内达到较高水平。
本对比例的方法存在以下问题：由于空气预热器、鼓风机、引风机、烟囱等设备都在地面上，导致烟气余热回收***体积大、占地面积大。本发明实施例提供的方法加热炉综合热效率比对比例更高，设备体积更小，可置于加热炉炉体之上，几乎不占用地面面积。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种加热炉***，其特征在于，包括通过燃烧产生烟气的加热炉单元、用于为所述加热炉单元提供增压助燃气的压力进风单元和用于回收烟气热量的余热回收单元，所述压力进风单元包括用于输送增压助燃气的助燃气输送管线，所述加热炉单元包括用于使燃料与所述增压助燃气进行带压燃烧产生烟气的加热炉辐射段，所述加热炉辐射段与所述助燃气输送管线和用于输送燃料的燃料输送管线相连；
所述余热回收单元包括流化床换热段和移动床助燃气预热段，所述流化床换热段内设置有换热管束，所述余热回收单元中的流化床换热段以固体流化颗粒和空心金属小球作为扰流子强化传热，通过不断流化冲刷管束破坏换热管束附近的层流底层，将烟气的热量高效传递给换热管束内的取热介质，同时所述余热回收单元中以空心金属小球作为传热媒介，在所述流化床换热段吸收烟气热量温度升高的空心金属小球进入所述移动床助燃气预热段与来自压力进风单元的增压助燃气进行接触换热，所述移动床助燃气预热段输出的增压助燃气通过所述助燃气输送管线进入所述加热炉辐射段，所述移动床助燃气预热段输出的所述空心金属小球返回所述流化床换热段。
2.根据权利要求1所述的加热炉***，其特征在于，所述加热炉单元还包括加热炉对流段、烟道和烟气分布器，所述加热炉辐射段的输出端与所述加热炉对流段相连，所述加热炉对流段的输出端通过烟道与所述烟气分布器相连，以使所述加热炉辐射段产生的烟气经过所述加热炉对流段降温之后经过所述烟道和所述烟气分布器进入所述流化床换热段。
3.根据权利要求1所述的加热炉***，其特征在于，所述余热回收单元还包括设置于所述流化床换热段和所述移动床助燃气预热段之间的沉降段、旋风分离器和用于连通所述沉降段和所述旋风分离器的旋风分离器管道，所述流化床换热段的顶部输出端与所述沉降段的底部连通，所述沉降段的顶部通过所述旋风分离器管道与所述旋风分离器相连，通过所述沉降段防止烟气携带固体流化颗粒离开所述流化床换热段，通过旋风分离器将烟气和空心金属小球分离；
所述旋风分离器的顶部设置有烟气出口，所述旋风分离器的底部与所述移动床助燃气预热段连通，以将分离得到的空心金属小球输送至所述移动床助燃气预热段与所述增压助燃气进行接触换热。
4.根据权利要求3所述的加热炉***，其特征在于，所述移动床助燃气预热段的底部通过向下倾斜的循环斜管与所述流化床换热段的底部侧壁连通，以将空心金属小球循环至所述流化床换热段；所述移动床助燃气预热段设置有增压助燃气出口，所述增压助燃气出口通过所述助燃气输送管线与所述加热炉辐射段相连；
优选地，所述循环斜管上设置有空心金属小球控制阀。
5.根据权利要求4所述的加热炉***，其特征在于，所述移动床助燃气预热段包括壳体和位于壳体内且网孔小于所述空心金属小球直径的通道网，在所述壳体的底部侧壁上设置有增压助燃气进口，在所述壳体的相对的另一侧壁的顶部设置有增压助燃气出口，所述壳体的顶部设置有用于通入所述空心金属小球的进料口，所述通道网的顶部与所述壳体的顶部内壁相连，以使从所述进料口通入的所述空心金属小球进入所述通道网所围成的下落通道中，并通过所述循环斜管返回所述流化床换热段；
在所述壳体内正对所述进料口处设置有锥形挡板，所述锥形挡板具有尖椎端，所述尖椎端正对所述进料口，以使从所述进料口进入的所述空心金属小球沿所述锥形挡板的斜面下落。
6.根据权利要求5所述的加热炉***，其特征在于，所述通道网围成的所述下落通道为中空圆柱形，所述下落通道和所述壳体的内壁之间形成环形间隙，在所述通道网与所述壳体的内壁之间设置有第一挡板和与第二挡板，以利用所述第一挡板和所述第二挡板将所述通道网分为一段通道网和二段通道网，将所述环形间隙分为第一环形间隙和第二环形间隙，以使从所述增压助燃气进口进入的所述增压助燃气先通过所述第一环形间隙之后，穿过所述一段通道网进入所述下落通道中与所述下落通道内的空心金属小球换热，穿过所述二段通道网之后进入所述第二环形间隙，并从所述增压助燃气出口离开。
7.根据权利要求5所述的加热炉***，其特征在于，所述通道网包括第一通道网和与所述第一通道网相对设置的第二通道网，所述第一通道网和所述第二通道网的两端均与所述壳体的内壁相连，所述第一通道网、所述第二通道网和所述壳体的内壁共同围成所述下落通道，所述增压助燃气进口正对第一通道网，所述增压助燃气出口正对所述第二通道网。
8.根据权利要求1所述的加热炉***，其特征在于，所述流化床换热段内设置有多组换热管束和用于安装所述换热管束的换热管束支架，每个所述换热管束上均设置有冷料进口和热料出口，所述换热管束为盘管式或列管式。
9.一种加热炉***的燃烧及热量回收方法，其特征在于，利用权利要求1-8中任一项所述的加热炉***，包括：
利用压力进风单元中的助燃气输送管线输送增压助燃气，使所述增压助燃气经过余热回收单元中的移动床助燃气预热段预热之后通入加热炉单元中的加热炉辐射段，与燃料输送管线输送至所述加热炉辐射段的燃料进行带压燃烧产生烟气进入余热回收单元；
余热回收单元包括流化床换热段和移动床助燃气预热段，所述流化床换热段内设置有换热管束，流化床换热段以固体流化颗粒和空心金属小球作为扰流子强化传热，通过不断流化冲刷管束破坏换热管束附近的层流底层，将烟气的热量高效传递给换热管束内的取热介质，同时所述余热回收单元中以空心金属小球作为传热媒介，在所述流化床换热段吸收烟气热量温度升高的空心金属小球进入所述移动床助燃气预热段与来自压力进风单元的增压助燃气进行接触换热，换热之后的空心金属小球返回所述流化床换热段。
10.根据权利要求9所述的加热炉***的燃烧及热量回收方法，其特征在于，通入所述加热炉辐射段的所述增压助燃气为空气，控制进风压力为0.15-0.20MPa，经过所述流化床换热段后烟气的压力降为30-50kPa；
优选地，所述加热炉辐射段产生的烟气温度为600-800℃，经过加热炉对流段后温度降至200-400℃，经过所述流化床换热段后烟气的温度降为75-85℃；
优选地，所述固体流化颗粒的直径为40-120μm，所述空心金属小球的当量直径为0.1-10mm，表观密度为0.1-1.2g/cm3。
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