專利名稱：一種熱媒煙氣余熱回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于煙氣余熱回收，特別涉及一種熱媒煙氣余熱回收裝置。
背景技術(shù)：
各種加熱爐、鍋爐和窯爐是工業(yè)生產(chǎn)裝置的耗能大戶。如石油化工行業(yè)，
其燃料耗量約占裝置處理量的7%。目前全國石油、石化行業(yè)生產(chǎn)加工原油量2. 5 億噸/年，僅管式加熱爐燃料耗量就有約1800萬噸/年。如管式加熱爐熱效率每 提高1%，石油、石化行業(yè)可節(jié)省燃料20萬噸/年，降低生產(chǎn)成本6億元/年；少 排放煙氣量30億Nm3/年。因此提高加熱爐、鍋爐和窯爐熱效率，減少燃料耗量， 對于降低我國生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益以及"節(jié)能減排"有著重要意義。
提高加熱爐、鍋爐和窯爐熱效率，就必須充分利用煙氣的余熱，降低排煙 溫度。所以各種煙氣余熱回收裝置在加熱爐上被廣泛應(yīng)用。
目前在石油化工、煤化工等工業(yè)加熱爐、鍋爐和窯爐上使用的空氣預(yù)熱系 統(tǒng)主要有(1)熱油式空氣預(yù)熱系統(tǒng)。(2)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱系統(tǒng)。(3)鋼管式空 氣預(yù)熱系統(tǒng)。(4)玻璃管空氣預(yù)熱系統(tǒng)。(5)熱管式空氣預(yù)熱系統(tǒng)。(6)水熱 媒空氣預(yù)熱系統(tǒng)。其中，熱油式空氣預(yù)熱系統(tǒng)僅在有熱油介質(zhì)的裝置上使用。 回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱系統(tǒng)因為有轉(zhuǎn)動部件，易出現(xiàn)漏風(fēng)，維修也較困難。鋼管式空 氣預(yù)熱系統(tǒng)和玻璃管空氣預(yù)熱系統(tǒng)的缺點(diǎn)是換熱面密度小，當(dāng)量直徑大，所占 空間較大，特別是低溫區(qū)受熱面的露點(diǎn)腐蝕和積灰堵塞較嚴(yán)重。
熱管式空氣預(yù)熱系統(tǒng)主要有 (1)碳鋼一水熱管空氣預(yù)熱器鋼一水熱管(傳熱介質(zhì)為水、管材為碳鋼) 用于回收溫度為250'C以下煙氣的余熱具有傳熱介質(zhì)無毒、無害、無污染、無腐 蝕、造價低等優(yōu)點(diǎn)。但如用于回收溫度為25(TC以上煙氣的余熱，易出現(xiàn)工質(zhì)與 鋼管產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生不凝氣體，使傳熱效率下降以及由于熱管超溫產(chǎn)生 的爆管而失效問題。(2)中溫?zé)峁芸諝忸A(yù)熱器中溫?zé)峁?傳熱介質(zhì)為鈉、萘、 化學(xué)合成的無機(jī)物等，管材為耐熱鋼)可用于回收溫度為400'C以下煙氣的余熱， 但與鋼一水熱管相比，傳熱啟動溫度較高，造價高。另外，加熱爐在運(yùn)行過程
中，由于工況、負(fù)荷等的變化會引起排煙溫度的波動，也會影響空氣預(yù)熱器的 運(yùn)行。
水熱媒空氣預(yù)熱系統(tǒng)是近年開發(fā)的一種預(yù)熱空氣的裝置。水熱媒空氣預(yù)熱 器具有布置簡單、占地小、節(jié)省投資、余熱回收效率高、能適應(yīng)加熱爐負(fù)荷及 燃料性質(zhì)變化等優(yōu)點(diǎn)，但也存在流程長、系統(tǒng)操作較復(fù)雜等缺點(diǎn)。專利CN1312457公布了一種熱管空氣預(yù)熱器，涉及一種加熱爐煙氣余熱回 收的熱管空氣預(yù)熱器。它廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金等領(lǐng)域，由裝有不同直徑， 高、低相間翅片的熱管及煙氣入口、煙氣出口、空氣入口、空氣出口、加熱段、 冷卻段組成。該預(yù)熱器可根據(jù)現(xiàn)場條件采用頂置式或落地式，利用熱管這一高 效傳熱元件將煙氣的余熱回收，以加熱入爐空氣，實現(xiàn)節(jié)能的目的。
專利CN1312457公布了一種無機(jī)熱傳導(dǎo)熱管空氣預(yù)熱器，用于原油加熱爐 的空氣預(yù)熱器。它是在安裝于底座之上的兩個相鄰矩形的煙氣側(cè)和空氣側(cè)空腔 內(nèi)，由兩腔間的管板和右側(cè)邊的管板定位安裝眾多無機(jī)熱傳導(dǎo)熱管元件陣列， 煙氣側(cè)上方有煙氣進(jìn)口，空氣側(cè)上方有空氣出口，底座在煙氣側(cè)有煙氣出口， 在空氣側(cè)有空氣進(jìn)口。本裝置啟動速度快，導(dǎo)熱速度快，熱阻小，均溫性好， 換熱效率高，使用壽命長，便于維修保養(yǎng)。
專利CN200972137公布了一種組合式水熱媒空氣預(yù)熱器，包括水熱媒空氣 預(yù)熱器，該水熱媒空氣預(yù)熱器由煙氣換熱器、空氣換熱器、從空氣換熱器換熱 管到煙氣換熱器換熱管之間的第一熱媒水管道及從煙氣換熱器換熱管到空氣換 熱器換熱管之間的第二熱媒水管道相連通形成的一封閉式循環(huán)系統(tǒng)以及除氧給 水總管，還包括一管式空氣預(yù)熱器，所述空氣換熱器的空氣出口通過管路連接 所述管式空氣預(yù)熱器的空氣入口，所述管式空氣預(yù)熱器的煙氣出口連接所述煙 氣換熱器的煙氣入口。其優(yōu)點(diǎn)是可用于加熱爐上對流室出口煙氣的溫度超過 300 320'C以上的情況；可消除低溫腐蝕造成的危害；設(shè)備運(yùn)行壽命長、維修 成本低；能確保加熱爐的熱效率等于或高于其它空氣預(yù)熱器達(dá)到的水平。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種熱媒煙氣余熱回收裝置，利用蒸發(fā)吸熱和凝 結(jié)放熱的傳熱機(jī)理，達(dá)到煙氣余熱回收的目的，該實用新型可用于回收各類加 熱爐、鍋爐和窯爐煙氣余熱，不僅可獲得最大熱效率，又可使熱媒蒸汽發(fā)生器 不會發(fā)生煙氣露點(diǎn)腐蝕和嚴(yán)重積灰、積垢問題。
本實用新型煙氣余熱回收裝置包括熱媒蒸汽發(fā)生器、冷凝器、從熱媒蒸汽 發(fā)生器到冷凝器之間的熱媒蒸汽管道和從冷凝器到熱媒蒸汽發(fā)生器之間的熱媒 冷凝液管道、熱媒蒸汽管道上設(shè)置的放空閥。其特征在于所述冷凝器高于熱 媒蒸汽發(fā)生器設(shè)置，兩者間的高度差可保證熱媒體在整個系統(tǒng)中循環(huán)。
本實用新型進(jìn)一步特征在于在熱媒蒸汽管道和熱媒蒸汽發(fā)生器之間設(shè)置 一排煙溫度控制系統(tǒng)。
本實用新型所述排煙溫度控制系統(tǒng)包括露點(diǎn)測定儀、熱電偶、熱媒體調(diào)節(jié) 閥、溫度調(diào)節(jié)器和電氣轉(zhuǎn)換器。露點(diǎn)測定儀用于測定煙氣的露點(diǎn)溫度，熱電偶
4用于測定煙氣的排煙溫度，熱媒體調(diào)節(jié)閥用來調(diào)節(jié)熱媒蒸汽管道中蒸汽的流量
以此來達(dá)到控制煙氣的排煙溫度在露點(diǎn)溫度之上5 10°C。其中露點(diǎn)測定儀和熱 電偶均設(shè)置在熱媒蒸汽發(fā)生器上的煙氣出口處。溫度調(diào)節(jié)器根據(jù)排煙溫度與煙 氣露點(diǎn)溫度的差值，產(chǎn)生換熱量調(diào)節(jié)信號，然后將換熱量調(diào)節(jié)信號傳送給電氣 轉(zhuǎn)換器，電氣轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生并輸出氣動信號控制熱媒體調(diào)節(jié)閥的開度。當(dāng)排煙溫 度與煙氣露點(diǎn)溫度差小于5 10'C時，溫度調(diào)節(jié)器產(chǎn)生換熱量調(diào)節(jié)信號通過電氣 轉(zhuǎn)換器關(guān)小熱媒體調(diào)節(jié)閥開度，減小熱媒體循環(huán)量，降低熱媒體與空氣換熱量， 使排煙溫度升髙。當(dāng)排煙溫度與煙氣露點(diǎn)溫度差大于5 10'C時，溫度調(diào)節(jié)器產(chǎn) 生換熱量調(diào)節(jié)信號通過電氣轉(zhuǎn)換器加大熱媒體調(diào)節(jié)閥開度，增加熱媒體循環(huán)量， 提高熱媒體與空氣換熱量，使排煙溫度降低；保證排煙溫度始終比煙氣露點(diǎn)溫 度高5 10°C。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)是1)熱媒蒸汽發(fā)生器與冷凝器之間 有一垂直高度差，從而使本實用新型在無須工藝泵的情況下即可形成自循環(huán)， 減少了設(shè)備投資。2)當(dāng)增加排煙溫度控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，還能達(dá)到嚴(yán)格控制排煙 溫度的目的，并減少腐蝕。
附圖及

圖1是本實用新型一種典型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1——熱媒蒸汽發(fā)生器； 2——冷凝器；
3——排煙溫度控制系統(tǒng)； 4——熱媒蒸汽發(fā)生器下聯(lián)箱
5——熱媒翅片管 6——熱媒蒸汽發(fā)生器殼體
8-
9-
10-
ll-13-15-17-19"
12
-熱媒蒸汽發(fā)生器上汽包 -熱媒蒸汽發(fā)生器殼體保溫層 -放空閥 -熱電偶
一熱媒冷凝液管道 -熱媒體調(diào)節(jié)閥 一電氣轉(zhuǎn)換器 -冷空氣
14-16-18—
-露點(diǎn)測定儀 -熱媒蒸汽管道 -放空閥管道 -溫度調(diào)節(jié)器 -高溫?zé)煔?br> 具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括熱媒蒸汽發(fā)生器l、冷凝器2、從熱媒蒸汽發(fā) 生器1到冷凝器2之間的熱媒蒸汽管道12和從冷凝器2到熱媒蒸汽發(fā)生器1之 間的熱媒冷凝液管道13形成的一封閉式循環(huán)系統(tǒng)，熱媒蒸汽管道12上連接一放空閥9，其作用是通過放空閥管道14放空由于熱媒體受熱產(chǎn)生的不凝氣，防 止不凝氣聚集使蒸汽管道12的壓力過高。另外系統(tǒng)中的熱媒體損失時，通過該 放空閥9進(jìn)行補(bǔ)充。冷凝器2高于熱媒蒸汽發(fā)生器1設(shè)置，兩者間的高度差h 以保證熱媒體在整個系統(tǒng)中循環(huán)為準(zhǔn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)自己的經(jīng)驗很容 易確定。
一般情況下，"^lx^H^
p156 273+ f
h—-熱媒體冷凝器2出口與熱媒蒸汽發(fā)生器l液面的高度差，單位m。
Pl—-熱媒蒸汽發(fā)生器l內(nèi)的蒸汽壓力，單位Pa。
p2—冷凝器2內(nèi)的蒸汽壓力，單位Pa。
t一-熱媒體出冷凝器的溫度，單位'C。
P156---熱媒體在15.6'C時的密度，單位kg/m3。
本實用新型所使用熱媒體可采用水、添加重鉻酸鉀的水、水與硫酸鉀和酒 精的混合物等。
圖2是本實用新型另一種結(jié)構(gòu)示意圖，與圖1所示主要不同點(diǎn)是在熱媒蒸 汽管道12和熱媒蒸汽發(fā)生器1之間設(shè)置一排煙溫度控制系統(tǒng)3。排煙溫度控制 系統(tǒng)3通常包括露點(diǎn)測定儀10、熱電偶11、熱媒體調(diào)節(jié)閥15、溫度調(diào)節(jié)器16 和電氣轉(zhuǎn)換器17。露點(diǎn)測定儀10用于測定煙氣的露點(diǎn)溫度，熱電偶ll用于測 定煙氣的排煙溫度，熱媒體調(diào)節(jié)閥15用來調(diào)節(jié)熱媒蒸汽管道中蒸汽的流量以此 來達(dá)到控制煙氣的排煙溫度在露點(diǎn)溫度之上5 10°C。其中露點(diǎn)測定儀10和熱 電偶11均設(shè)置在熱媒蒸汽發(fā)生器1上的煙氣出口處。
圖2所示本實用新型熱媒蒸汽發(fā)生器1還包括熱媒蒸汽發(fā)生器下聯(lián)箱4、熱 媒翅片管5、熱媒蒸汽發(fā)生器殼體6、熱媒蒸汽發(fā)生器上汽包7和熱媒蒸汽發(fā)生 器殼體保溫層8。
如圖l、圖2所示，高溫?zé)煔?8經(jīng)過熱媒蒸汽發(fā)生器1，與熱媒體換熱后 引出。熱媒體與高溫?zé)煔鈸Q熱后，自身蒸發(fā)形成氣相，并依靠蒸發(fā)產(chǎn)生的壓力 經(jīng)熱媒蒸汽管道12進(jìn)入冷凝器2。在冷凝器2中，熱媒蒸汽與冷空氣19進(jìn)行換 熱，將冷空氣19加熱的同時自身被冷凝成液體，然后靠重力經(jīng)熱媒冷凝液管道 13再次進(jìn)入熱媒蒸汽發(fā)生器1取熱，依次循環(huán)。冷空氣19經(jīng)過與熱媒換熱后， 被預(yù)熱到設(shè)計溫度進(jìn)入到加熱爐燃燒系統(tǒng)。
當(dāng)在熱媒蒸汽發(fā)生器1上設(shè)置排煙溫度控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)3時。排煙溫度和熱 媒蒸汽發(fā)生器1熱媒體循環(huán)量組成一個控制調(diào)節(jié)回路，選擇熱媒體閉路循環(huán)系 統(tǒng)熱媒體循環(huán)量為調(diào)節(jié)對象，利用設(shè)在熱媒蒸汽發(fā)生器1煙氣出口的在線煙氣露點(diǎn)測定儀IO測定煙氣露點(diǎn)溫度，設(shè)在熱媒蒸汽發(fā)生器1煙氣出口的熱電偶11 測定排煙溫度。溫度調(diào)節(jié)器16根據(jù)排煙溫度與煙氣露點(diǎn)溫度的差值，產(chǎn)生換熱 量調(diào)節(jié)信號，然后將換熱量調(diào)節(jié)信號傳送給電氣轉(zhuǎn)換器17，電氣轉(zhuǎn)換器17產(chǎn)生 并輸出氣動信號控制熱媒體調(diào)節(jié)閥15的開度。當(dāng)排煙溫度與煙氣露點(diǎn)溫度差小 于5 1(TC時，溫度調(diào)節(jié)器16產(chǎn)生換熱量調(diào)節(jié)信號通過電氣轉(zhuǎn)換器17關(guān)小熱媒 體調(diào)節(jié)閥15開度，減小熱媒體循環(huán)量，降低熱媒體與空氣換熱量，使排煙溫度 升高。當(dāng)排煙溫度與煙氣露點(diǎn)溫度差大于5 lCrC時，溫度調(diào)節(jié)器16產(chǎn)生換熱 量調(diào)節(jié)信號通過電氣轉(zhuǎn)換器17加大熱媒體調(diào)節(jié)閥開度，增加熱媒體循環(huán)量，提 高熱媒體與空氣換熱量，使排煙溫度降低；保證排煙溫度始終比煙氣露點(diǎn)溫度 高5 1(TC,使各類加熱爐、鍋爐和窯爐獲得最大熱效率；又使空氣預(yù)熱器不會 發(fā)生煙氣酸露點(diǎn)腐蝕和傳熱元件嚴(yán)重積灰、積垢問題。
權(quán)利要求1、一種熱媒煙氣余熱回收裝置，包括熱媒蒸汽發(fā)生器(1)、冷凝器(2)、從熱媒蒸汽發(fā)生器(1)到冷凝器(2)之間的熱媒蒸汽管道(12)和從冷凝器(2)到熱媒蒸汽發(fā)生器(1)之間的熱媒冷凝液管道(13)，熱媒蒸汽管道(12)上連接一放空閥(9)，其特征在于所述冷凝器(2)高于熱媒蒸汽發(fā)生器(1)設(shè)置，兩者間的高度差以保證熱媒體在整個系統(tǒng)中循環(huán)為準(zhǔn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱媒煙氣余熱回收裝置，其特征在于在熱媒蒸 汽管道(12)和熱媒蒸汽發(fā)生器(1)之間設(shè)置一排煙溫度控制系統(tǒng)(3)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱媒煙氣余熱回收裝置，其特征在于所述排煙 溫度控制系統(tǒng)(3)包括露點(diǎn)測定儀(10)、熱電偶(11)、熱媒體調(diào)節(jié)閥(15)、 溫度調(diào)節(jié)器(16)和電氣轉(zhuǎn)換器(17)，露點(diǎn)測定儀(10)和熱電偶(11)均設(shè) 置在熱媒蒸汽發(fā)生器(1)上的煙氣出口處。專利摘要本實用新型公開了一種熱媒煙氣余熱回收裝置，包括熱媒蒸汽發(fā)生器、冷凝器、熱媒蒸汽管道和熱媒冷凝液管道，在熱媒蒸汽管道和熱媒蒸汽發(fā)生器之間設(shè)置一排煙溫度控制系統(tǒng)，熱媒蒸汽發(fā)生器與地面的垂直高度小于冷凝器與地面的垂直高度，熱媒蒸汽發(fā)生器與冷凝器之間的高度差以保證熱媒體在整個系統(tǒng)中循環(huán)為準(zhǔn)。使用本實用新型可在無須工藝泵的情況下形成熱媒體自循環(huán)煙氣余熱回收系統(tǒng)，增加排煙溫度控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，達(dá)到嚴(yán)格控制排煙溫度的目的。
文檔編號F23L15/00GK201407680SQ20092008978
公開日2010年2月17日 申請日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者孫志欽, 楊利然, 王作紅, 鄭戰(zhàn)利, 郜建松, 高曉紅, 高躍成 申請人:中國石油化工集團(tuán)公司;中國石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司