專利名稱：天然氣燃燒爐余熱利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及熱能收集系統(tǒng)，具體為一種天然氣燃燒爐余熱利用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著中國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，同時帶來了與之相關(guān)的配套行業(yè)一汽車玻璃加工業(yè)的不斷擴(kuò)展，一些先進(jìn)的玻璃加工設(shè)備從國外引進(jìn)到中國。本申請人單位從事的是汽車玻璃制作，經(jīng)過十幾年的發(fā)展并伴隨著業(yè)務(wù)的擴(kuò)大，于1997年引進(jìn)了一條汽車前檔玻璃連續(xù)熱彎成型線，采用燃燒天然氣來熱彎玻璃，替代傳統(tǒng)電加熱，是國內(nèi)唯一一條使用天然氣燃燒爐(Lehr爐)加熱成型玻璃的生產(chǎn)線。
天然氣燃燒爐(Lehr爐)最大的特點(diǎn)是可以生產(chǎn)大規(guī)格且玻璃曲率要求大的汽車前檔玻璃，可連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率很高，且生產(chǎn)出的玻璃光學(xué)效果優(yōu)于電加熱爐。天然氣燃燒爐(Lehr爐)是使用天然氣燃燒來加熱玻璃成型的，在燃燒過程中，燃燒后的天然氣廢氣通過風(fēng)機(jī)和三個直徑600_排煙氣管相連接，排煙氣管直接將煙氣排到車間外的大氣中。經(jīng)測算，三個煙囪排出煙氣總熱量為922294. 9 (kj/h)，是該爐整個熱量的73%，如何有效防止熱量損失，節(jié)能減排，是本申請人單位首要解決的問題。
(三)實用新型內(nèi)容為此，本申請人提出了一種天然氣燃燒爐余熱利用系統(tǒng)實用新型專利，其目的是收集和利用排出的煙氣熱量，做到節(jié)能降耗。能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的的天然氣燃燒爐余熱利用系統(tǒng)，包括收集天然氣燃燒爐煙氣進(jìn)行熱量轉(zhuǎn)換的熱管鍋爐，所述熱管鍋爐的進(jìn)氣口通過煙氣總管連通天然氣燃燒爐的各煙囪，熱管鍋爐的出氣口連通引風(fēng)裝置，熱管鍋爐的進(jìn)水口連通供水裝置，熱管鍋爐的蒸汽出口連通蒸汽儲汽罐的進(jìn)汽口，所述蒸汽儲汽罐的出汽口接通用水蒸汽進(jìn)行加熱的各設(shè)施。根據(jù)本實用新型提出的技術(shù)方案，引風(fēng)裝置將天然氣燃燒爐煙氣導(dǎo)入熱管鍋爐，水在熱管鍋爐內(nèi)與高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱交換后加熱成蒸氣，蒸氣進(jìn)入蒸汽儲汽罐內(nèi)儲存，并向用水蒸汽進(jìn)行加熱的各設(shè)施提供，以此有效利用高溫?zé)煔獾臒崮埽禍氐臒煔怆S引風(fēng)裝置排入大氣。進(jìn)一步繼續(xù)利用熱管鍋爐出氣口排出煙氣的余熱，本實用新型還包括利用煙氣余熱進(jìn)行熱量轉(zhuǎn)換的水預(yù)熱交換器，所述水預(yù)熱交換器的水程接通熱管鍋爐的進(jìn)水口與供水裝置，水預(yù)熱交換器的氣程接通熱管鍋爐的出氣口與引風(fēng)裝置。經(jīng)過水預(yù)熱交換器的處理，增加進(jìn)入熱管鍋爐水的溫度，提高熱交換效率，進(jìn)一步降低排放煙氣的溫度，防止溫室效應(yīng)。為防止在熱管鍋爐內(nèi)形成水垢，所述供水裝置為軟水供應(yīng)機(jī)構(gòu)；所述引風(fēng)裝置采用風(fēng)機(jī)。為了保證各煙囪的煙氣在匯聚過程中煙氣的壓力恒定不變，不影響每個煙囪對爐內(nèi)溫度的影響，從而保證爐內(nèi)的溫度平衡，可在各煙囪的出口增設(shè)由煙氣壓力進(jìn)行控制的(電動)比例蝶閥(各煙囪原配有自動控制的蝶閥)，該比例蝶閥的開口大小由各煙囪出口的煙氣壓力進(jìn)行控制。為進(jìn)一步保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，所述風(fēng)機(jī)采用根據(jù)進(jìn)入熱管鍋爐煙氣壓力來加快或減慢抽風(fēng)速度的變頻風(fēng)機(jī)(其轉(zhuǎn)速大小是由進(jìn)入熱管鍋爐壓力進(jìn)行控制)，根據(jù)工藝設(shè)定壓力后，利用測得的實際壓力與該設(shè)定的壓力進(jìn)行對比，來控制變頻風(fēng)機(jī)加快或減慢煙氣的抽取速度，加快或減慢系統(tǒng)中的熱交換量。所述用水蒸汽進(jìn)行加熱的設(shè)施主要為加熱水箱，包括向玻璃清洗機(jī)提供熱水的加熱水箱，或為向辦公室取暖設(shè)備提供熱水的加熱水箱。熱管鍋爐的傳熱元件采用具有高傳熱性能的重力熱管。 本實用新型的優(yōu)點(diǎn)本實用新型天然氣燃燒爐余熱利用系統(tǒng)總投資少，投資回收期短，節(jié)能效果明顯，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。


圖I是本實用新型一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖號標(biāo)識1、熱管鍋爐；2、煙氣總管；3、水預(yù)熱交換器；4、蒸汽儲汽罐；5、加熱水箱；6、軟水供應(yīng)機(jī)構(gòu)；7、變頻風(fēng)機(jī)；8、天然氣燃燒爐；9、煙囪；10、軟水水箱；11、排煙管。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案在申請人單位具體運(yùn)用作進(jìn)一步說明本實用新型天然氣燃燒爐余熱利用系統(tǒng)主要由熱管鍋爐I (傳熱件為重力熱管)、煙氣總管2、(軟化)水預(yù)熱交換器3、軟水水箱10、蒸汽儲汽罐4、加熱水箱5、軟水供應(yīng)機(jī)構(gòu)6和變頻風(fēng)機(jī)7構(gòu)成。天然氣燃燒爐8的三個煙囪9 (各煙囪9出口分別設(shè)置有電動比例蝶閥)匯合于煙氣總管2，煙氣總管2連通熱管鍋爐I的進(jìn)氣口，熱管鍋爐I的出氣口通過管路連通變頻風(fēng)機(jī)7,變頻風(fēng)機(jī)7連通排煙管11 ;軟水供應(yīng)機(jī)構(gòu)6通過管路連通水預(yù)熱交換器3的進(jìn)水口，水預(yù)熱交換器3的出水口通過管路連通軟水水箱10進(jìn)水口，軟水水箱10出水口通過管路連通熱管鍋爐I的進(jìn)水口 ；熱管鍋爐I的蒸氣出口通過管路連通蒸汽儲汽罐4的進(jìn)氣口，蒸汽儲汽罐4的出氣口通過管路連通加熱水箱5，加熱水箱5分別為七臺玻璃清洗機(jī)用加熱水箱5和向辦公室供暖的加熱水箱5，如圖I所示。本實用新型實現(xiàn)余熱利用的途徑I、三個煙囪9的熱氣匯總到煙氣總管2，然后通過熱管鍋爐1，利用該煙氣的熱量將經(jīng)過軟化的常溫水加熱到蒸汽狀態(tài)，然后收集該蒸汽在蒸汽儲汽罐4中，產(chǎn)生一定量和壓力的蒸汽。2、將產(chǎn)生的蒸汽通過管道傳送到車間的7臺玻璃清洗設(shè)備中的加熱水箱5中，通過專用交換裝置，加熱常溫的水，到工藝要求的65度的水溫要求，取代水箱中的電加熱，達(dá)到節(jié)能目的。3、將產(chǎn)生的部分多余蒸汽通過管道輸送到另一個加熱水箱5中，將常溫水加熱到95度，然后通過泵將95度水泵到公司辦公室的各個暖氣片中，進(jìn)行冬季取暖，替代空調(diào)，達(dá)到節(jié)電目的。4、熱管鍋爐I出來的煙氣余熱再次被利用，即加熱進(jìn)行熱交換的軟水溫度，提高熱管鍋爐I的熱效率。本實用新型項目的關(guān)鍵點(diǎn)I、設(shè)計合理電氣控制回路，確保在使用該項目時，不能影響到原來爐內(nèi)的熱平衡，爐內(nèi)的熱量既不能多抽，也不能少抽，保證爐內(nèi)玻璃的正常成型。2、余熱系統(tǒng)在使用過程中，如出現(xiàn)故障，該系統(tǒng)能自動切換到改造前的狀態(tài)，保持該爐的正常生產(chǎn)。3、蒸汽在玻璃清洗加熱水箱5中進(jìn)行交換時，要平穩(wěn)，不能產(chǎn)生噪音 ，且在不使用蒸汽時，要能自動切換到原水箱的電加熱狀態(tài)。4、重力熱管的原理重力熱管是熱管鍋爐I的核心部件。重力熱管是一種具有高傳熱性能的傳熱元件，它通過密閉真空管殼內(nèi)工作介質(zhì)的相變潛熱來傳遞熱量，其傳熱性能類似于超導(dǎo)導(dǎo)電的性能，因此，它具有傳熱能力大傳熱效率高的特點(diǎn)。本實用新型的控制原理為了保證每個煙囪9的煙氣在匯聚過程中，煙氣的壓力不變，不影響每個煙囪9對爐內(nèi)溫度的影響，在每個煙囪9上除了保留原有自動控制的蝶閥夕卜，還增設(shè)有一個電動比例蝶閥，該蝶閥的開口大小由每個煙囪9出口的煙氣壓力進(jìn)行控制，主要目的是時刻保證每個煙囪9出口壓力恒定，從而保證爐內(nèi)的溫度平衡。同時變頻風(fēng)機(jī)7的轉(zhuǎn)速大小是由駐煙道上的壓力(進(jìn)入熱管鍋爐I壓力)來進(jìn)行控制的，一旦主煙道上的壓力根據(jù)工藝設(shè)定后，利用測得的實際壓力與該設(shè)定的壓力進(jìn)行對比，來控制變頻風(fēng)機(jī)7加快或減慢主煙 的煙氣抽取速度，加快或減慢系統(tǒng)中的熱交換量，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。為了保證在LEHR爐不生產(chǎn)，沒有蒸汽產(chǎn)生的情況下，每個水箱仍能利用原來的電加熱進(jìn)行工作，在電氣控制設(shè)計上，每臺清洗機(jī)加熱水箱5采用兩套系統(tǒng)能自動進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在水溫低于50度時,水箱中的蒸汽和電加熱同時進(jìn)行工作,一旦高于50度,蒸汽進(jìn)行工作，這樣設(shè)計目的是在沒有蒸汽時，電加熱能保證水箱水溫在50度，避免操作上的轉(zhuǎn)換，保證系統(tǒng)能自動進(jìn)行控制。為能保證清洗機(jī)每個加熱水箱5的交換能正常進(jìn)行，以及蒸汽電控閥能長期穩(wěn)定的運(yùn)行，在蒸汽電控閥前增加了一套自動管道水分外排系統(tǒng)，將管道水蒸氣的水分分離出來，這樣經(jīng)過電控閥和專用的交換裝置在水箱中通水進(jìn)行熱交換時，因水蒸汽中所含的水分少，不會產(chǎn)生液擊的情況，引起水箱內(nèi)水的沖擊和外溢，使整個交換過程既平穩(wěn)又能高效交換。本實用新型項目余熱回收熱能利用核算I、回收煙氣熱能核算[I]、三個煙囪9總的煙氣量為1907. 27Nm3/h，煙氣的熱容是I. 3KG/ (Nm3. k)，混合后煙氣的溫度為369°C。[2]、產(chǎn)生壓力為5kg/cm3和溫度為150°C蒸汽熱含量為656. 3kcal/kg。[3]、熱管鍋爐I的效率取為95%。[4]、熱管鍋爐I的出氣口溫度為160°C。則該加熱爐排出的煙氣的余熱可產(chǎn)生的蒸汽量為=1.32X1907.27X201X0.95/(656. 3X4. 186) = 181. 95kg/h。[0041]蒸汽的熱含量為656. 3X181. 95X4. 186 = 499866. 104(KJ/H) = 138KW。每天按24小時，每月按30天計算，月回收的熱能為138X24X30 = 99504KWH。七臺玻璃清洗機(jī)的用電量計算現(xiàn)有7臺清洗機(jī)，根據(jù)每月用電的統(tǒng)計,每月7臺清洗機(jī)平均用電為80000KWH。通過上面計算，余熱回收的熱量99504KWH是大于清洗機(jī)用電耗量80000KWH，力口之，我們的玻璃清洗機(jī)每個水箱中的水是自身在進(jìn)行單循環(huán)的，一旦將水箱中的水加熱工藝要求的65°C時，供給的蒸汽就會自動斷掉，停止加熱，待水箱中的水溫低于65°C，蒸汽才又開始向水箱中補(bǔ)充蒸汽，所以應(yīng)該說余熱回收的熱量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于清洗機(jī)每小時所消耗的熱量。
所以該項目計劃將多余蒸汽，供給公司辦公樓做冬季的取暖，來代替冬季的空調(diào)使用，預(yù)計每月節(jié)約電能5000KWH。本實用新型項目總投資為140萬元，每年產(chǎn)生的效益I、七臺清洗機(jī)節(jié)電每月80000KWH，每年為960000KWH，每度電按0. 63計算，年節(jié)約電費(fèi)為 960000X0. 63 = 604800 元。2、辦公室冬季取暖用電，每年按5個月計算，每月節(jié)電5000KWH，年節(jié)約電費(fèi)為5X5000X0. 63 = 15750 元。上面兩項每天節(jié)約為620550元，該項目的投資回收期為1400000/620550 = 2. 25年。本實用新型項目的社會效益 I、每年可標(biāo)準(zhǔn)煤5OO噸。2、減少二氧化硫排放3. 6噸。3、每年減少二氧化碳排放1000噸。
權(quán)利要求1.天然氣燃燒爐余熱利用系統(tǒng)，其特征在于包括收集天然氣燃燒爐(8)煙氣進(jìn)行熱量轉(zhuǎn)換的熱管鍋爐(I)，所述熱管鍋爐(I)的進(jìn)氣口通過煙氣總管(2)連通天然氣燃燒爐(8)的各煙囪(9)，熱管鍋爐⑴的出氣口連通引風(fēng)裝置，熱管鍋爐⑴的進(jìn)水口連通供水裝置，熱管鍋爐⑴的蒸汽出口連通蒸汽儲汽罐⑷的進(jìn)汽口，蒸汽儲汽罐⑷的出氣口接通用水蒸汽進(jìn)行加熱的各設(shè)施。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的天然氣燃燒爐余熱利用系統(tǒng)，其特征在于還包括利用熱管鍋爐(I)出氣口排出的煙氣余熱進(jìn)行熱量轉(zhuǎn)換的水預(yù)熱交換器(3)，所述水預(yù)熱交換器(3)的水程接通熱管鍋爐(I)的進(jìn)水口與供水裝置，水預(yù)熱交換器(3)的氣程接通熱管鍋爐(I)的出氣口與引風(fēng)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天然氣燃燒爐余熱利用系統(tǒng)，其特征在于所述供水裝置為軟水供應(yīng)機(jī)構(gòu)￠)，所述引風(fēng)裝置為風(fēng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天然氣燃燒爐余熱利用系統(tǒng)，其特征在于所述各煙囪(9)的出口增設(shè)由煙氣壓力進(jìn)行控制的比例蝶閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天然氣燃燒爐余熱利用系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)機(jī)為根據(jù)進(jìn)入熱管鍋爐(I)煙氣壓力來加快或減慢抽風(fēng)速度的變頻風(fēng)機(jī)(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中任意一項所述的天然氣燃燒爐余熱利用系統(tǒng)，其特征在于所述用水蒸汽進(jìn)行加熱的設(shè)施包括向玻璃清洗機(jī)提供熱水的加熱水箱(5)或向辦公室取暖設(shè)備提供熱水的加熱水箱(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 5中任意一項所述的天然氣燃燒爐余熱利用系統(tǒng)，其特征在于所述熱管鍋爐(I)的傳熱元件為重力熱管。
專利摘要本實用新型公開了一種天然氣燃燒爐余熱利用系統(tǒng)，包括收集天然氣燃燒爐煙氣進(jìn)行熱量轉(zhuǎn)換的熱管鍋爐和水預(yù)熱交換器，所述熱管鍋爐的進(jìn)氣口通過煙氣總管連通天然氣燃燒爐的各煙囪，水預(yù)熱交換器的出氣口連通引風(fēng)裝置，熱管鍋爐的進(jìn)水口連通經(jīng)水預(yù)熱交換器處理的供水裝置，熱管鍋爐的蒸汽出口連通蒸汽儲汽罐的進(jìn)汽口，所述蒸汽儲汽罐的出氣口接通用水蒸汽進(jìn)行加熱的各設(shè)施。本實用新型天然氣燃燒爐余熱利用系統(tǒng)總投資少，投資回收期短，節(jié)能效果明顯，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
文檔編號F28D15/02GK202581247SQ201220171229
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者常行輩, 黃德毅, 唐林, 劉湘紅 申請人:桂林皮爾金頓安全玻璃有限公司