CN215951481U - 一种高炉煤气锅炉低温换热岛 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高炉煤气锅炉低温换热岛，设置在高炉煤气锅炉省煤器后，包括高温空气预热器、煤气加热器、低温空气预热器和低温省煤器；从高炉煤气锅炉省煤器流出的烟气依次经过高温空气预热器、煤气加热器、低温空气预热器和低温省煤器进行换热，助燃空气经高温空气预热器加热后，或依次经低温空气预热器、高温空气预热器加热后送入锅炉煤气燃烧器，煤气经煤气加热器加热后送入锅炉煤气燃烧器。将高炉煤气锅炉烟气低温余热与换热介质进行统筹管理，且使得上述余热利用设备有机地结合起来，通过设备的合理布置、烟气余热的分级利用以及设备性能的互补，最大限度地降低高炉煤气锅炉的排烟温度，大幅提高锅炉的热效率。

Description

一种高炉煤气锅炉低温换热岛

技术领域

本实用新型涉及节能减排技术领域，具体涉及一种高炉煤气锅炉低温换热岛。

背景技术

高炉煤气是炼铁过程中产生的副产品，主要成分为:CO、CO2、N2、H2、CH4等。高炉煤气中不燃成分多、可燃成分较少、发热值较低，其成分和热值与高炉所用的燃料及冶炼工艺等有关。现代先进的炼铁工艺降低了能耗，但所产的高炉煤气热值更低。高炉煤气中的CO2、N2既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量燃烧过程中产生的热量，导致高炉煤气的理论燃烧温度偏低、燃烧稳定性不好。同时，高炉煤气燃烧后，高含量的不燃气体携带大量的热量从炉子排出，造成以高炉煤气为燃料的炉子热效率低下。

对于高炉煤气锅炉而言，高炉煤气中存在大量的CO2、N2，燃烧过程中基本不参与化学反应，几乎等量转移到燃烧产生的烟气中，燃高炉煤气产生的烟气量远多于燃煤锅炉及其他燃料锅炉，高炉煤气锅炉的排烟热损失比其他锅炉大，因此，最大限度地降低排烟温度，对提高高炉煤气锅炉的热效率、大大提升煤气发电的经济效益，有着特别重要的意义。

现行高炉煤气锅炉，烟气余热利用的常规做法是在锅炉烟气尾部设高炉煤气加热器，用以降低排烟温度，同时提升了高炉煤气的入炉温度，提高了煤气燃烧稳定性，也提高了炉膛燃烧温度，加强了炉内烟气和水冷壁的换热。

设置了高炉煤气加热器后，锅炉的热效率有较大幅度的提升，煤气加热器后，排烟温度～ 140℃，但余热利用仍不够充分，锅炉热效率仍然偏低。

另外，在锅炉的使用过程中，其产生的余热目前未得到有效的综合回收利用，因此，现亟需一种提高高炉煤气锅炉的热效率以及煤气发电机组的经济效益的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对现有技术中高炉烟气余热难以得到综合利用的技术问题，提供一种高炉煤气锅炉低温换热岛，通过将高炉煤气锅炉低温烟气的余热与换热介质进行统筹管理，解决上述技术问题。

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种高炉煤气锅炉低温换热岛，包括煤气加热器、低温空气预热器和低温省煤器；流经换热岛中的烟气可进行换热；用于锅炉中煤气燃烧器的煤气可通过煤气加热器与烟气进行换热升温，用于锅炉中煤气燃烧器的助燃空气可通过低温空气预热器与烟气进行换热升温。

上述方案通过将高炉煤气锅炉低温烟气的余热与换热介质进行统筹管理，将锅炉烟气余热回收设备有机地结合起来，通过对高炉煤气加热器、低温助燃空气预热器、低温省煤器的合理布置及余热分级深度利用，建立独立于锅炉外的低温烟气余热回收成套换热岛***，最大限度地降低高炉煤气锅炉的排烟温度，提高锅炉的热效率利用。

烟气先经过煤气加热器进行换热降温，再经低温空气预热器进行换热降温，最后，经过低温省煤器进行换热降温。经多级换热降温的烟气经烟气出口排出，此时锅炉烟气经低温换热岛分级换热降温后，排烟温度大幅下降，锅炉热效率得到极大地提升。用于锅炉中煤气燃烧器的助燃空气可通过低温空气预热器与烟气进行换热升温，用于锅炉中煤气燃烧器的煤气可通过煤气加热器与烟气进行换热升温，提高了助燃空气和高炉煤气的燃烧温度。

进一步地，所述煤气加热器、低温空气预热器和低温省煤器在换热岛中串联设置，流经换热岛的烟气可依次经过煤气加热器、低温空气预热器和低温省煤器进行换热；

或所述煤气加热器和低温空气预热器在换热岛中并联设置，流经换热岛的烟气分为两个流向，分别流经煤气加热器和低温空气预热器后，汇流流入低温省煤器进行换热。

进一步地，还包括高温空气预热器，所述高温空气预热器设置在高炉煤气锅炉本体外或本体内；高炉煤气锅炉省煤器流出的烟气先经过高温空气预热器换热后再进入煤气加热器；助燃空气经高温空气预热器加热后，或者依次经低温空气预热器、高温空气预热器加热后送入锅炉煤气燃烧器。本实用新型既可以应用于已建高炉煤气锅炉，此时高炉煤气锅炉内已经集成了高温空气预热器，也可以应用于新建高炉煤气锅炉，此时，高温空气预热器可以设置在高炉煤气锅炉壳体外，方便以后的维修。

锅炉省煤器出口的烟气由烟气进口经过高温空气预热器进行一级换热降温后，进入煤气加热器进行二级换热降温，再经低温空气预热器进行三级换热降温，最后，经过低温省煤器进行四级换热降温。经多级换热降温的烟气经烟气出口排出，此时锅炉烟气经低温换热岛分级换热降温后，排烟温度大幅下降，锅炉热效率得到极大地提升。助燃空气通过低温空气预热器、高温空气预热器的加热，最后送入锅炉煤气燃烧器，提高了助燃空气和高炉煤气的燃烧温度。

本实用新型所述高温空气预热器，为锅炉低温换热岛烟气进口处第一级换热设备，采用列管式换热器，换热管束主要由换热管及管板组成。置于烟气通道内，烟气走管外，空气走管内，烟气横向掠过所述换热管与管内空气进行换热。

进一步地，所述低温空气预热器的空气出口与所述高温空气预热器的空气入口通过空气连接管道连通，所述低温空气预热器的空气入口与所述空气连接管道之前设置有助燃空气旁通管，该助燃空气旁通管上设置有助燃空气旁通调节阀。通过打开旁通调节阀，减少进入低温空气预热器的助燃空气量，以便适当提高锅炉排烟温度，降低设备发生低温露点腐蚀的程度。也可以对处于烟气酸露点以下温度的热管采用防腐措施。

本实用新型所述煤气加热器，为锅炉低温换热岛烟气的第二级换热设备。鉴于高炉煤气易燃易爆有毒的特性，煤气加热器采用热管型换热器，热管设备结构的特点决定了其安全可靠，保证了煤气与烟气流体之间的隔离与各自的密封性。根据工程具体情况，可采用整体式热管换热器或分体式热管换热器。

低温空气预热器为第三级换热设备，该设备为低温工况换热器，为确保设备安全长效使用，采用热管换热器，根据工程具体情况，可采用整体式热管换热器或分体式热管换热器。

进一步地，所述整体式热管换热器包括若干热管，所述热管包括热管基管，所述热管基管被隔板分隔成烟气侧和加热气体侧，烟气侧位于烟气流动通道内，加热气体侧位于需要加热的气体流动通道内，所述热管基管内设置有工质。

热管为重力热管，包括热管基管，可在热管基管上设置翅片，以强化传热效果；热管基管为封闭的腔体，在密闭的管内先抽成一定的负压，并充入工质。烟气侧热量通过热管基管迅速传递给加热气体侧，完成对需要加热的气体的热量传递，烟气与需要加热的气体相互分隔不窜漏。当整体式热管换热器作为煤气加热器时，需要加热的气体为煤气，作为低温空气预热器时，需要加热的气体为助燃空气。

进一步地，所述分体式热管换热器包括烟气换热管束和加热气体换热管束，所述烟气换热管束和加热气体换热管束通过上升管和下降管相连形成循环回路，所述烟气换热管束设置于烟气流动通道内，所述加热气体换热管束设置于需要加热的气体流动通道内。烟气换热管束和加热气体换热管束的数量可以为一排或多排，每排管束分别通过上升管和下降管连接形成每片对应管束各自独立的循环回路。当分体式热管换热器作为煤气加热器时，需要加热的气体为煤气，作为低温空气预热器时，需要加热的气体为助燃空气。换热管束的换热管的外部可以设置翅片，从而强化传热，提高换热效果。烟气换热管束和加热气体换热管束可视现场情况而分开布置，确保烟气与加热气体的分隔效果，避免两者窜漏，并可以远距离传热，给装置规划布置带来较大的灵活性。

进一步地，所述烟气换热管束和加热气体换热管束均包括上集箱、若干换热管和下集箱，烟气换热管束的上集箱通过上升管与加热气体换热管束的上集箱连通，烟气换热管束的下集箱通过下降管与加热气体换热管束的下集箱连通。

本实用新型所述低温省煤器，为所述锅炉低温低温岛烟气的第四级换热设备。管束换热元件采用径向偏心热管，所述径向偏心热管包括内管和外管，所述内管和外管之间具有间隙，所述间隙为真空腔，其内填充有工质。冷流液体从径向偏心热管的内管一端进入，从径向偏心热管的内管另一端流出，外管置于烟气流通通道，烟气横向掠过外管。外管上可设置翅片，增强换热效果。

所述低温省煤器的冷流液体的入口设置有凝结水流量调节阀，通过调节进入低温省煤器的冷流液体的流量来控制锅炉排烟温度，降低设备发生低温露点腐蚀的程度。为减少腐蚀，可以对处于烟气酸露点以下温度的热管采用防腐措施。

进一步地，进入所述低温省煤器的内管中换热的冷流液体，可根据现场具体情况确定，对于煤气锅炉发电机组，可采用汽机凝结水，凝结水加热后进入高炉煤气锅炉除氧器，降低了汽轮机抽汽量，提高了发电机组的出力。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型提供一种高炉煤气锅炉低温换热岛，将高炉煤气锅炉低温烟气的余热与换热介质进行统筹管理，将高、低温助燃空气预热器、高炉煤气加热器、低温省煤器有机地结合起来，通过上述设备的合理布置、烟气余热的分级利用以及设备性能的互补，建立独立于锅炉外的低温烟气余热回收成套***，采用灵活多变的调节手段，最大限度地降低高炉煤气锅炉的排烟温度(90℃～95℃)，大幅提高锅炉的热效率以及煤气发电机组的经济效益。同时，根据冷、热介质的具体特性及烟气温度的不同区域，有针对性地选择锅炉低温换热岛内换热设备的结构型式与选材(含防腐措施)，确保了余热利用设备安全长周期运行。

高炉煤气锅炉烟气的余热，经过本实用新型提供的高炉煤气锅炉低温换热岛中高温空气预热器、煤气加热器、低温空气预热器、低温省煤器分级换热降温后，锅炉排烟温度得到了大幅降低，大大地提高了锅炉热效率。另外，由于本实用新型提供的高炉煤气锅炉低温换热岛独立于锅炉本体外，设备更换及维修方便快捷、成本下降。本实用新型将高炉煤气锅炉低温烟气的余热与换热介质进行统筹管理，集成为统一的热量综合利用的低温换热岛，将锅炉的余热回收设备(如空气预热器、煤气加热器、凝结水或外来水加热器等)有机的结合起来，通过对锅炉烟气的余热分级深度利用，最大限度地降低高炉煤气锅炉的排烟温度，提高高炉煤气锅炉的热效率。

其具体特点如下：

(1)低温空气预热器、煤气预热器和低温省煤器均采用热管换热元件，既实现了烟气—空气、烟气—煤气、烟气—冷流液体(比如发电汽机凝结水)的高效换热，又确保了冷热流体间的分隔密封效果，确保设备的可靠性与安全使用。

(2)热管换热器的热管基管设翅片以增强换热效果，并可通过调整翅片的换热面积，控制热管换热的热流密度，提高热管壁面温度，降低热管低温腐蚀程度。

(3)利用烟气—凝结水较高的换热系数与合适的温差，将低温烟气的热量进一步吸收利用，实现烟气余热深度回收，将排烟温度降至最低。

(4)通过设置低温省煤器，加热汽机凝结水，继续回收烟气中的余热；同时，凝结水加热后进入锅炉除氧器，降低了汽机抽汽量，提高了发电机组的出力。

(5)由于热管换热器设备由若干根热管元件组成，少数热管失效对设备效果影响有限，不会造成设备整体失效。

(6)对于低温空气预热器、煤气预热器，如果采用分体式热管换热器，则烟气换热管束和煤气(空气)换热管束彼此独立，更易于实现流体分隔密封。当换热器运行热效率下降，还可根据情况可进行在线排气(不凝性气体排出)，以修复换热器的性能。

(7)即使出现低温空气预热器、煤气预热器热管积灰、腐蚀、少量热管失效，使得低温空气预热器、煤气预热器性能有所下降，烟气出口温度升高，通过调节(增大)凝结水的水量，同样可以降低排烟温度，保证锅炉效率。

(8)对于锅炉低负荷，锅炉尾部烟气温度偏低时，除了调节低温空气预热器空气旁通阀外，低温省煤器凝结水的流量也可进行调节，避免扩大设备露点腐蚀范围，保护设备安全，调节手段灵活可靠。

附图说明

图1为本实用新型提供的高炉煤气锅炉低温换热岛示意图(立面图)。

图2为本实用新型提供的高炉煤气锅炉低温换热岛俯视图(仅视空气/煤气换热设备低温侧)。

图3为本实用新型的高温空气预热器管束示意图。

图4为本实用新型整体式热管换热器热管示意图。

图5为本实用新型的径向偏心热管示意图。

图6为图5的截面剖视图。

图7为本实用新型分体式热管换热器示意图。

图8为本实用新型分体式热管换热器管束示意图。

图9为本实用新型的煤气加热器和低温空气预热器在换热岛中并联设置示意图。

图中的标号：1、烟气进口；2、高温空气预热器；3、烟气过渡段(一)；4、煤气加热器；5、烟气过渡段(二)；6、低温空气预热器；7、烟气过渡段(三)；8、低温省煤器；9、烟气出口；10、凝结水流量调节阀；11、除灰器；

12、空气旁通调节阀；13、空气连接管道；

14、换热管；15、管板；16、热管；17、隔板；18、热管基管；19、煤气(空气)侧翅片；20、烟气侧翅片；21、径向偏心热管；22、外管；23、内管(凝结水管)；24、翅片； 25、工质；26、凝结水入口集箱；27、凝结水出口集箱；28、工质；29、煤气(空气)侧壳体；30、煤气(空气)换热管束；31、下降管；32、工质；33、烟气换热管束；34、烟气侧壳体；35、上升管；36、39、上集箱；37、40、换热管；38、41、下集箱。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴；除此之外，本实用新型的各个实施例之间并不是相互独立的，而是可以进行组合的。

实施例1

如图1、图2所示，本实用新型提供的高炉煤气锅炉低温换热岛，可以认为是一种换热装置，在锅炉本体外的低温烟道上，所述换热岛安装在高炉煤气锅炉省煤器后。该换热岛可以将高炉煤气锅炉低温烟气的余热与换热介质统筹管理，将高/低温空气预热器、高炉煤气加热器、低温省煤器有机地结合起来，通过上述设备的合理布置、烟气余热的分级深度利用，形成独立于锅炉外的低温换热岛，最大限度地降低高炉煤气锅炉的排烟温度，大幅提高锅炉的热效率以及煤气发电机组的经济效益。同时，根据冷、热介质的具体特性及烟气温度的不同区域，有针对性地选择锅炉低温换热岛内换热设备的结构型式与选材(含防腐措施)，确保了余热利用设备安全长周期运行，并且低温换热岛内设备更换及维修方便快捷、成本降低。

具体来说，如图1所示，本实用新型提供的高炉煤气锅炉低温换热岛，包括烟气进口1、高温空气预热器2、烟气过渡段(一)3、煤气加热器4、烟气过渡段(二)5、低温空气预热器6、烟气过渡段(三)7、低温省煤器8、烟气出口接口9以及各换热设备烟气侧及高炉煤气侧设吹灰器11，其中烟气进口1、高温空气预热器2、烟气过渡段(一)3、煤气加热器4、烟气过渡段(二)5、低温空气预热器6、烟气过渡段(三)7、低温省煤器8、烟气出口接口 9沿烟道内烟气的流动方向依次设置。

锅炉省煤器出口的烟气由烟气进口1经过高温空气预热器2进行一级换热降温后；经烟气过渡段(一)3进入煤气加热器4进行二级换热降温；再经烟气过渡段(二)5进入低温空气预热器6进行三级换热降温；最后，经烟气过渡段(三)7进入最末换热设备——低温省煤器9进行四级换热降温，最后，经多级换热降温的烟气经烟气出口9排出，此时锅炉烟气经低温换热岛换热降温后，排烟温度大幅下降至90～95℃。

本实施例中，助燃空气以串联的方式，先经低温空气预热器6加热，经空气连接管道13，进入高温空气预热器2进一步加热，然后，助燃空气被送入锅炉煤气燃烧器。也可以仅将高温空气预热器2中加热的助燃空气送入锅炉煤气燃烧器。

参见图3，高温空气预热器2采用管式换热器，包括换热管14及管板15，烟气走管外，空气走管内，烟气横向掠过所述换热管与管内空气进行换热。因高温空气预热器2所处的烟气温度(设备后烟气出口一般＞200℃)及空气(经过了低温空气预热器预热)的条件，可采用普通碳钢材质的管式换热器，换热器不发生低温露点腐蚀。

烟气通过高温空气预热器2与空气一次换热降温后，经烟气过渡段(一)3进入煤气加热器4进行二级换热降温。鉴于高炉煤气易燃易爆有毒的特性，煤气加热器可采用整体式热管型换热器，整体式热管型换热器有利于安全性的改善，并且保证了煤气与烟气流体之间的隔离与各自的密封性。

参见图4，煤气加热器4采用整体式热管换热器，包括内部设置的多支热管16，热管包括换热基管18，换热基管18被隔板17分隔成烟气侧和煤气侧，热管基管18上段位于煤气通道中，下段位于烟气通道中，隔板起到密封分离作用，可以确保烟气与煤气不互窜。

优选地，可以在煤气通道内的热管基管18外设置空气侧翅片19，在烟气通道内的热管基管18外设置烟气侧翅片20，以提高热管16的换热效果。通过调整热管翅片(煤气侧翅片 19和/或烟气侧翅片20)的传热面积比，提高热管16的壁温，降低热管16的管壁发生露点腐蚀的程度。

运行时，烟气横掠经过热管16下部，热管16内流动的工质28吸收热量汽化为蒸汽，在微小的压差下，上升到热管16上端，并向煤气侧放热，且凝结为液体。冷凝液在重力的作用下，沿热管16内壁返回到受热段，并再次受热汽化，如此循环往复，连续不断地将热量由烟气侧传向煤气侧。

通过上述热管16的设置，使得烟气、煤气的热交换均在管外进行，并可以方便地进行强化传热。

本实施例的低温空气预热器6布置在煤气加热器4后。烟气通过煤气加热器4与高炉煤气二级换热降温后，进入低温空气预热器6进行三级换热降温。由于低温空气预热器6位于烟气低温侧，为确保设备安全长效效果，低温空气预热器6可采用整体式热管换热器，整体式热管换热器有利于保证其安全性，保证了空气与烟气之间的隔离与各自的密封性。

低温空气预热器6设备本体的结构特点与煤气加热器4本体结构相同，其结构可参照煤气加热器的结构。

为避免露点腐蚀，低温空气预热器6处于烟气酸露点以下温度的热管采用防腐措施，可以设置防腐层。

结合图2，低温空气预热器的助燃空气出口与高温空气预热器的助燃空气入口之间通过空气连接管道13连通，助燃空气从低温空气预热器的助燃空气入口进入，空气经过低温空气预热器6加热后，通过空气连接管道13，输送至高温空气预热器2进一步加热。本实施例还在低温空气预热器的助燃空气入口与空气连接管道13之间设置助燃空气旁通管，助燃空气旁通管上设置助燃空气旁通调节阀12，以便在锅炉低负荷时，排烟温度过低时，打开并调节该旁通调节阀12，使得进入低温空气预热器的助燃空气流量变小，助燃空气得以直接从助燃空气旁通管进入高温空气预热器，以便适当提高锅炉排烟温度，降低设备发生低温露点腐蚀的程度。

本实施例的低温省煤器8，布置在锅炉低温换热岛最末端，用于加热汽机凝结水，对烟气进行四级换热降温，进一步降低锅炉排烟温度。

如图5所示，低温省煤器8由多支径向偏心热管21组合而成，单支径向偏心热管21包括内管23与外管22，内管23与外管22间为真空腔，并充有工质25。径向偏心热管21受热段采用翅片24强化烟气侧的传热。设备结构紧凑，烟气流动阻力小。同样，根据烟气特性调节径向偏心热管21上翅片24的结构参数，可以使径向偏心热管21传输热流密度可调，从而有效降低径向偏心热管21管壁的露点腐蚀的程度。为了提高防腐效果，径向偏心热管21的接触烟气的外管22及翅片24采用防腐措施，可以设置防腐层。

如图5和图6所示，径向偏心热管21置于烟气通道内，烟气横向掠过外管22及翅片24，加热外管22内的工质25，热量通过工质25迅速地传递给内管23，加热凝结水。内管(凝结水管)23不接触烟气，每支径向偏心热管21在换热器箱体内无焊缝，避免了凝结水的泄漏。烟气的热量通过径向偏心热管间接加热凝结水，烟气与凝结水完全隔开，避免了低温省煤器的凝结水泄漏入烟道的可能性，有效地避免冷、热流体的串流。

低温省煤器8设置有凝结水入口集箱26、凝结水出口集箱27，凝结水通过集箱进出径向偏心热管。凝结水入口集箱26的入口处可设置凝结水流量调节阀10，控制进入入口集箱的冷流液体的流量，避免流量过大将排烟温度降得过低。凝结水从凝结水入口集箱26进入低温省煤器8，经加热后从凝结水出口集箱27流出，进入锅炉除氧器。凝结水加热后送入除氧器，降低了汽机抽汽量，提高了发电机组的出力。凝结水也可以替换为低温给水或者低温的其他流体。

实施例2

本实施例基本同实施例1，与实施例1中煤气加热器4与低温空气预热器6依次串联不同，作为另外一种实施方式，如图9所示，所述煤气加热器4和低温空气预热器6在换热岛中并联设置，流经换热岛的烟气分为两个流向，即在高温空气预热器2烟气分为两个流向，两个流向的烟气分别流经煤气加热器和低温空气预热器后，汇流流入低温省煤器进行换热。

实施例3

本实施例与实施例1的主要区别在于，可根据需要，煤气加热器4、低温空气预热器6 采用分体式热管换热器。除此之外，其他设备型式及布置不变。

下面仅对煤气加热器4、低温空气预热器6按分体式热管换热器进行说明，换热岛内其它设备不再赘述。

请参见图7、图8，对于煤气预热器4，按分体式热管换热器设置时，包括烟气侧壳体34、烟气换热管束33、煤气侧壳体29、煤气换热管束30，烟气换热管束33与煤气换热管束30通过上升管35和下降管31连接，形成循环回路。

烟气换热管束33和煤气换热管束30的数量可以设置多排，且分别通过上升管35和下降管31连接形成每片管束各自独立的循环回路。

烟气换热管束33由上集箱39、换热管40、下集箱41组成；煤气换热管束30由上集箱36、换热管37、下集箱38组成。烟气换热管束的上集箱与煤气换热管束的上集箱通过上升管35连通，烟气换热管束的下集箱与煤气换热管束的下集箱通过下降管31连通。

换热管40、换热管37的外部设置翅片，从而强化传热，提高换热效果。

烟气换热管束33和煤气换热管束30可视现场情况而分开布置，确保烟气与煤气的分隔效果，绝对避免两者窜漏。并可以远距离传热，给装置规划布置带来较大的灵活性。

当烟气横向掠过烟气换热管束33，烟气的热量将烟气换热管束33内的工质32加热。工质32被加热后汽化，通过密度差的作用沿着蒸汽上升管35传递到煤气换热管束30并加热煤气。汽化的工质35将凝结潜热传递给煤气后变成冷凝液，通过位差的作用经下降管31又回到烟气换热管束33被烟气继续加热，这样周而复始的循环就形成煤气换热管束30与烟气换热管束33之间的能量传递。多排换热管束共同作用就完成了煤气、烟气之间的能量交换。

对于低温空气预热器6，为确保设备安全长效效果，根据需要，低温空气预热器6可采用分体式热管换热器，热管设备结构的特点决定了其安全可靠，保证了空气与烟气之间的隔离与各自的密封性。

低温空气预热器6设备本体的结构特点与煤气加热器4本体结构相同。低温空气预热器 6处于烟气酸露点以下温度的热管采用防腐措施。

应该说明的是，本实施例1、实施例2所述一种高炉煤气锅炉低温换热岛，在具体工程应用过程中，可采用灵活多变的方法，根据现场条件，有针对性地选择上述余热利用设备中的三台乃至四台合理布置，组建锅炉低温换热岛，目的是使锅炉排烟温度达到最低，锅炉热效率达到最大。

具体说来，对无论实施例1或实施例2，对于已建高炉煤气锅炉，高温空气预热器2已集成在锅炉本体中，此时，本实用新型所述高炉煤气锅炉低温换热岛，包含设备为煤气加热器4、低温空气预热器6、低温省煤器8。助燃空气经过低温空气预热器6预热后，经空气连接管道13送入锅炉内的高温空气预热器2。锅炉烟气经本实用新型所述锅炉低温换热岛分级余热利用后，排烟温度能大幅下降，能提高锅炉热效率及发电机组的出力。

对于新建高炉煤气锅炉，可完整地利用本实用新型所述锅炉低温换热岛全套余热利用设备，锅炉烟气经所述换热岛内设备分级余热利用后，最大限度地降低排烟温度，提高了锅炉热效率，提高发电机组的出力。

需要说明的是，本实用新型关键在于对高炉煤气锅炉烟气进行多换热对象的余热利用，虽然上述实施例1～3中对高温空气预热器、煤气加热器、低温空气预热器和低温省煤器的具体换热器类型进行了说明，但是只要可以实现对应换热对象与烟气之间余热的回收，高温空气预热器、煤气加热器、低温空气预热器和低温省煤器均可以采用不同形式的换热器，而不限于实施例中列举选用的具体换热器形式。

对比例

另外，对于上述实施例进行对比实验发现，在实施例1相同技术方案的基础上，如果未设置低温空气预热器和低温省煤器，仅设煤气加热器，则最终排烟温度为130～155℃。

在实施例1相同技术方案的基础上，如果未设置低温省煤器，设置有高温空气预热器、煤气加热器和低温空气预热器，最终排烟温度为～115℃；

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本实用新型。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本实用新型的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本实用新型的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本实用新型或本申请和本实用新型的应用领域。

更具体地，尽管在此已经描述了本实用新型的示例性实施例，但是本实用新型并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本实用新型的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。

Claims (10)

1.一种高炉煤气锅炉低温换热岛，其特征在于，包括煤气加热器、低温空气预热器和低温省煤器；流经换热岛中的烟气可进行换热；用于锅炉中煤气燃烧器的助燃空气可通过低温空气预热器与烟气进行换热升温，用于锅炉中煤气燃烧器的煤气可通过煤气加热器与烟气进行换热升温。

2.根据权利要求1所述的一种高炉煤气锅炉低温换热岛，其特征在于，

所述煤气加热器、低温空气预热器和低温省煤器在换热岛中串联设置，流经换热岛的烟气可依次经过煤气加热器、低温空气预热器和低温省煤器进行换热；

或所述煤气加热器和低温空气预热器在换热岛中并联设置，流经换热岛的烟气分为两个流向，分别流经煤气加热器和低温空气预热器后，汇流流入低温省煤器进行换热。

3.根据权利要求1所述的一种高炉煤气锅炉低温换热岛，其特征在于，还包括高温空气预热器，高温空气预热器设置于高炉煤气锅炉省煤器后，所述高温空气预热器设置在高炉煤气锅炉本体外或本体内；高炉煤气锅炉省煤器流出的烟气先经过高温空气预热器换热后再进入煤气加热器；助燃空气经高温空气预热器加热后，或者依次经低温空气预热器、高温空气预热器加热后送入锅炉煤气燃烧器。

4.根据权利要求3所述的一种高炉煤气锅炉低温换热岛，其特征在于，所述高温空气预热器为管式换热器，包括换热管及管板。

5.根据权利要求3所述的一种高炉煤气锅炉低温换热岛，其特征在于，所述低温空气预热器的空气出口与所述高温空气预热器的空气入口通过空气连接管道连通，所述低温空气预热器的空气入口与所述空气连接管道之前设置有助燃空气旁通管，该助燃空气旁通管上设置有助燃空气旁通调节阀。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的一种高炉煤气锅炉低温换热岛，其特征在于，所述煤气加热器、低温空气预热器采用整体式热管换热器或分体式热管换热器。

7.根据权利要求6所述的一种高炉煤气锅炉低温换热岛，其特征在于，所述整体式热管换热器包括若干热管，所述热管包括热管基管，所述热管基管被隔板分隔成烟气侧和加热气体侧，烟气侧位于烟气流动通道内，加热气体侧位于需要加热的气体流动通道内，所述热管基管内设置有工质；

或所述分体式热管换热器包括烟气换热管束和加热气体换热管束，所述烟气换热管束和加热气体换热管束通过上升管和下降管相连形成循环回路，所述烟气换热管束设置于烟气流动通道内，所述加热气体换热管束设置于需要加热的气体流动通道内。

8.根据权利要求7所述的一种高炉煤气锅炉低温换热岛，其特征在于，所述烟气换热管束和加热气体换热管束均包括上集箱、若干换热管和下集箱，烟气换热管束的上集箱通过上升管与加热气体换热管束的上集箱连通，烟气换热管束的下集箱通过下降管与加热气体换热管束的下集箱连通。

9.根据权利要求1、2或3所述的一种高炉煤气锅炉低温换热岛，其特征在于，所述低温省煤器，包括径向偏心热管；所述径向偏心热管包括内管和外管，所述内管和外管之间具有间隙，所述间隙内填充有工质。

10.根据权利要求9所述的一种高炉煤气锅炉低温换热岛，其特征在于，所述低温省煤器的内管中通入凝结水，加热后的凝结水输入高炉煤气锅炉除氧器。

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