可调控降温后输出煤气温度的煤气余热锅炉供水系统的制作方法

文档序号:11350471阅读:274来源:国知局

本实用新型属于对含水蒸汽高温气体余热回收系统技术领域,特别是涉及一种该余热回收系统的输出气体温度可调节控制,并获得锅炉用的适宜温度除盐水供给系统。



背景技术:

高温气体余热利用,如煤气化产生的高温煤气、燃料燃烧产生的高温烟气等,是工业企业节约能源,提高热效率的一个重要手段。余热锅炉是回收高温气体余热的一个重要装置。

高温气体余热锅炉的主要气体流程是高温气体进入余热锅炉,经过过热器、蒸发器、省煤器,回收气体显热后,被回收显热的气体,如降温煤气进入后续工序处理后供使用,低温烟气则经处理后排空。以煤炭、天然气或其他烃类物质为燃料进行加热的工业加热装置,燃料中的氢元素会以水蒸气的形式进入高温烟气中。

循环流化床粉煤气化工艺是目前煤气化领域应用非常广泛的煤气化工艺,煤气化过程中,蒸汽作为气化剂参与气化反应,气化反应过程中由于化学反应平衡原因和蒸汽反应停留时间的影响,蒸汽不能完全分解,在气化反应初始阶段蒸汽分解率较低,有70~80%的蒸汽未能参与反应,在正常气化阶段,也有近30~40%的蒸汽无法进行分解。这些水蒸气以气态形式进入高温煤气中。

以上含水蒸汽的烟气或煤气,温度较高,并含有灰尘,为节省能源、环境保护达标或满足工艺要求,必需将余热回收,将灰尘降到5-10mg/Nm3,现在成熟的工艺是先设置余热锅炉,然后再进入布袋式除尘系统,将温度降到160℃-170℃温度(高于露温度以上)防制含水蒸汽的烟气或煤气在布袋式除尘系统中凝结析出,既不影响除尘又不损坏布袋,将灰尘降至5-10mg/Nm3

当煤气或烟气温度降低到160℃-170℃[即露点饱和温度]以下,就会有大量水蒸汽凝结析出。特别是在布袋除尘器中,气体流速低,布袋除尘器的散热面积大,若出现水蒸汽凝结析出,则会造成粉尘粘结在滤袋外面,造成布袋阻力大,除尘效率降低,严重时会造成如循环流化床粉煤气化装置停车事故。同时过低的气体温度也会造成金属设备及管道的低温腐蚀,严重影响装置的实用寿命。

热回收装置输出的煤气或烟气温度过高,则需要耐温较高的滤袋,造成布袋除尘器投资过高。若气体温度超过滤袋的使用温度,会造成布袋烧坏,布袋除尘器除尘效率下降,严重时会造成如循环流化床粉煤气化装置停车事故,严重影响煤气化装置的连续稳定运行。

因此,合理控制余热锅炉输出的气体温度在160℃-170℃[即露点温度以上],对保证循环硫化床粉煤气化装置和工业加热装置的连续高效运行,以及控制装置的投资、运行费用和装置的寿命具有重要的意义。使经过热回收装置后,把高温煤气或烟气温度降低到稳定的160℃-170℃[即露点温度以上]输出是目前的热回收装置没有很好解决的问题。

现有已实施的气体余热锅炉系统,除盐水经锅炉给水泵进入省煤器,在省煤器前设置汽包给水控制阀组。此系统的主要缺点在于:

1.存在汽阻问题:在煤气化或加热装置启、停炉过程中,由于负荷的较低,余热锅炉蒸发量较小时,汽包液位变化较小,此时汽包给水量较小,则省煤器处的煤气热量无法及时带出而造成省煤器内部管束内的除盐水出现汽化现象,因汽阻的存在而造成汽包不能及时上水,易造成停车事故。

2.降温前的高温煤气温度变化直接影响降温后进入布袋除尘器的煤气温度,这种不稳定性对袋式除尘器正常运行具有危害性:

2-1.煤气温度过高、过低对布袋除尘器的危害性:循环流化床粉煤气化装置在运行过程中,其负荷因供气量、操作方法、煤的成分等因素而发生变化,负荷的波动,造成余热锅炉后部煤气温度发生变化,煤气温度过高则易造成布袋除尘器滤袋烧穿,造成除尘效率下降,煤气中的含尘量增加,对后续处理系统的阀门和设备造成堵塞卡阻,不利于设备的运行。煤气温度降低,则易造成煤气中的水蒸汽凝结析出,造成粉尘粘结堵塞滤袋,不利于布袋除尘器的运行。

2-2.煤气温度过低对金属设备的危害性:过低的气体温度也易对装置的金属管道和金属设备造成露点腐蚀,严重影响装置的实用寿命,增加企业的投资建设费用和运行维修成本。



技术实现要素:

本实用新型提供一种高温煤气变为降温煤气输出时,能对输出的降温煤气温度进行调节在稳定的适宜进入布袋除尘器的温度,通过余热利用又能获得锅炉用水所需适用温度的高温煤气余热利用于锅炉供水系统。

本实用新型所述的高温煤气:指从循环流化床系统蒸发器来的高温在360℃左右、含水蒸汽、含粉尘煤气或烟气;是应进行布袋除尘器将粉尘除去的煤气或烟气。

本实用新型所述的降温煤气:指经过本实用新型的热回收装置5后,输出的170℃左右[即露点温度以上]用于输入布袋除尘器将粉尘除去的煤气或烟气。本实用新型所述的降温煤气与低温气体为同一概念。

本实用新型所述的热回收装置5与生产实际中的省煤器是同一概念。

本实用新型所述的除盐水指能用于锅炉的软化水。

本实用新型所述的汽包9是生产实际中的名称,汽包9实际就是蒸汽、液体混合存在的容器。

可调控降温后输出煤气温度的煤气余热锅炉供水系统,包括把室温除盐水流入到汽包9的除盐水加热系统,其特征在于:还包括用少量已加热除盐水返回提升室温除盐水的调节室温除盐水系统,用调节室温除盐水系统的已预热除盐水输入除盐水加热系统的电动给水泵2和热回收装置5,热回收装置5中高温气体与除盐水换热,将高温煤气热量传递给除盐水,实现热回收装置5正常工作:

除盐水加热系统:包括用水管依秩序连通的室温除盐水的水管、除氧器7的上部竖立淋浴室10、电动给水泵2、热回收装置5、热回收装置5的旁通控制阀3、给水阀组8和汽包9;

调节室温除盐水系统:包括用水管依秩序连通的热回收装置5与给水阀组8之间的水管、自动回流控制阀6、除氧器7下部的卧式储水箱11;

所述的除氧器7包括一个竖立淋浴室10和位于竖立淋浴室10下面的卧式储水箱11,竖立淋浴室10的下面与卧式储水箱11上面相通;竖立淋浴室10内的顶部设有喷淋管,该喷淋管与室温除盐水的水管相通;卧式储水箱11的顶部与自动回流控制阀6相通;卧式储水箱11的底部出水口与电动给水泵2的进水口相通;

热回收装置5包括一个上下分别有外接气体管道的外壳容器12,在该外壳容器12中设有换热管13,该换热管13的进水口与电动给水泵2的出水口相通,该换热管13的出水口与给水阀组8、自动回流控制阀6相通;

热回收装置5的出气管上设有输出低温气体温度检测装置4,该输出低温气体温度检测装置4与自动回流控制阀6连接,用输出低温气体温度检测装置4的输出信息控制自动回流控制阀6。

上述技术方案能对热回收装置输出的低温气体[低温煤气]温度进行调节是指:通过输出低温气体温度检测装置4感受热回收装置5输出低温气体的温度,用该温度信号控制自动回流控制阀6对锅炉用除盐水返回的流量进行控制,调节进入热回收装置5脱盐水量,即调节热回收装置5中的换热管13中输出除盐水流量的方法调节热回收装置5外壳容器12输出的低温气体温度,实现了调节外壳容器12输出的降温煤气温度在170℃左右[或露点温度以上],即稳定的输出降温煤气温度在170℃左右[或露点温度以上],这种170℃左右[或露点温度以上]稳定温度的煤气用于输入布袋除尘器将粉尘除去的过程中,不会产生水蒸汽凝结析出,不会造成粉尘粘结堵塞滤袋;不会对装置的金属管道和金属设备造成露点腐蚀,延长装置的实用寿命;不会因高温烧坏布袋。减少企业的投资建设费用和运行维修成本。

上述技术方案解决汽阻方法:当汽包9用水量减少,若没有自动回流控制阀6则进入热回收装置5脱盐水量减少,而热回收装置5进口高温煤气温度带入热量还是不变的,因此导致热回收装置5中脱盐水温度升高,当达到或超过汽包9的压力所对应的饱和温度时,出热回收装置5脱盐水就会汽化,此时会在进汽包9的加水管线上形成汽阻,使汽包9加水困难;当设有自动回流控制阀6时,则汽包9不用的一部分脱盐水通过自动回流控制阀6返回除氧器7,这样流经热回收装置5的脱盐水量不会因汽包9使用量减少而减少,回收装置5中的脱盐水量不减少,也就不会汽化,故而不会形成汽阻。

上述技术方案能对360℃左右高温煤气变为170℃左右低温煤气的余热利用是指:在除氧器7中,把20℃左右室温的除盐水与热回收装置5返回除氧器7的除盐水在卧式储水箱11混合成,若温度达不到100℃,则靠外供补入蒸汽加热到100℃,100℃的除盐水通过电动给水泵2进入到热回收装置5的换热管13中。热回收装置5的外壳容器12中360℃左右的高温煤气把换热管13中100℃左右的除盐水加热成能进入锅炉适合温度的除盐水,锅炉用除盐水适宜温度为低于汽包压力所对应的饱和水蒸汽温度。换热管13中输出的锅炉用除盐水,一部分经过自动回流控制阀6返回到卧式储水箱11与20℃左右室温的除盐水混合,其余的经过给水阀组8进入到汽包9供锅炉使用。达到把360℃左右的高温煤气的余热热量回收利用的目的,节约能源,减少热排放、减少热污染的目的。

在热回收装置5外壳容器12壳外的换热管13进水管和换热管13出水管之间用旁通控制阀3连接。

旁通控制阀3打开时,能将换热管13进水管和换热管13出水管之间直接连通,能使进水管中100℃左右的除盐水直接进入到出水管之中,减少热回收装置5的换热管13中100℃左右低温除盐水的流量,从而提高热回收装置5外壳容器12输出的降温煤气[低温煤气]的温度。所以,旁通控制阀3是具有快速、直接调节降温煤气温度的功能。

所以,调节热回收装置5输出的降温煤气[低温煤气]温度有两种办法,一是用低温气体温度检测装置4和自动回流控制阀6进行自动调节,二是用热回收装置旁通控制阀3进行手动调节。

还包括一个应急柴油给水泵1,应急柴油给水泵1的进水管与电动给水泵2的进水管连通,应急柴油给水泵1的出水管与电动给水泵2的出水管连通。

应急柴油给水泵1的进出水管与电动给水泵2的进出水管并联,使本系统在没有电的条件下也能正常工作,是这种高温余热设备在不可控的停电条件,设备不产生事故的保障。

本实用新型的优点:

调节热回收装置输出的降温煤气[低温煤气]温度有两种办法,一是用低温气体温度检测装置和自动回流控制阀,用控制换热器中除盐水的流量进行自动调节降温煤气[低温煤气]温度稳定在170℃左右[或露点温度以上];二是用热回收装置旁通控制阀进行手动调节,也使煤气[低温煤气]温度稳定在170℃左右[或露点温度以上]。煤气[低温煤气]温度稳定在170℃左右[或露点温度以上]具有下面优点:

1.可有效解决余热锅炉启停和运行过程中,出现换热器13换热管束中水汽化,造成给水管路汽阻,致使汽包无法维持正常水位而引起停炉事故。

2.可有效控制热回收装置输出的低温气体温度,避免后面袋式除尘器出现糊滤袋、烧滤袋现象,减少维护、检修成本。

3.通过本实用新型可精确控制低温气体温度在合理范围,满足使用更经济的低温滤袋的要求,有效减少项目投资费用。

4.通过自动联锁的投入,可减少不必要的人工,通过手动和精确的自动控制,使余热锅炉系统运行更加平稳,有利于整个气化或加热装置的连续运行。

5.通过设置应急柴油给水泵,可在紧急停电的状态下,保证余热锅炉系统有充足的供水,保证设备安全。

6.换热器装置进出口管道增加旁通控制阀有利于系统的可靠运行。

7.可有效防止热回收装置工作在露点以下,减少热回收装置的露点腐蚀,增加热回收装置的实用寿命,降低余热锅炉的运行成本。

附图说明

图1是本实用新型的系统组成示意图。

图1中1是急柴油给水泵、2是电动给水泵、3是热回收装置旁通控制阀、4是输出低温气体温度检测装置、5是热回收装置、6是自动回流控制阀、7是除氧器、8是汽包给水阀、9是汽包、10竖立淋浴室、11卧式储水箱、12外壳容器、13换热管。

具体实施方式

实施例1、可调控降温后输出煤气温度的煤气余热锅炉供水系统

如图1,可调控降温后输出煤气温度的煤气余热锅炉供水系统,包括把室温除盐水流入到汽包9的除盐水加热系统,还包括把已加热除盐水返回与室温除盐水混合,调节热回收装置输出的降温煤气的温度在稳定的温度范围的降温煤气温度稳定系统;

除盐水加热系统:包括用水管依秩序连通的室温除盐水的水管、除氧器7的上部竖立淋浴室10、电动给水泵2、热回收装置5、热回收装置5的旁通控制阀3、热回收装置5的换热管13给水阀组8和汽包9;

降温煤气温度稳定系统:包括用水管依秩序连通的热回收装置5的换热管13出口与给水阀组8之间的水管、该水管与自动回流控制阀6和给水阀组8连通、自动回流控制阀6再与除氧器7下部的卧式储水箱11连通、卧式储水箱11连通电动给水泵2、电动给水泵2连通热回收装置5的换热管13进口;

所述的除氧器7包括一个竖立淋浴室10和位于竖立淋浴室10下面的卧式储水箱11,竖立淋浴室10的下面与卧式储水箱11上面相通;竖立淋浴室10内的顶部设有喷淋管,该喷淋管与室温除盐水的水管相通;卧式储水箱11的顶部与自动回流控制阀6相通;卧式储水箱11的底部出水口与电动给水泵2的进水口相通;

热回收装置5包括一个上下分别有外接气体管道的外壳容器12,在该外壳容器12中设有换热管13,该换热管13的进水口与电动给水泵2的出水口相通,该换热管13的出水口与给水阀组8、自动回流控制阀6相通;

热回收装置5的出气管上设有输出低温气体温度检测装置4,该输出低温气体温度检测装置4与自动回流控制阀6连接,用输出低温气体温度检测装置4的输出信息控制自动回流控制阀6。

在热回收装置5外壳容器12壳内的换热管13的进水管和换热管13的出水管之间用旁通控制阀3连接。

还包括一个应急柴油给水泵1,应急柴油给水泵1的进水管与电动给水泵2的进水管连通,应急柴油给水泵1的出水管与电动给水泵2的出水管连通。

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