专利名称：天然气燃烧炉余热利用系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热能收集系统，具体为一种天然气燃烧炉余热利用系统。
背景技术：
随着中国汽车工业的飞速发展，同时带来了与之相关的配套行业一汽车玻璃加工业的不断扩展，一些先进的玻璃加工设备从国外引进到中国。本申请人单位从事的是汽车玻璃制作，经过十几年的发展并伴随着业务的扩大，于1997年引进了一条汽车前档玻璃连续热弯成型线，采用燃烧天然气来热弯玻璃，替代传统电加热，是国内唯一一条使用天然气燃烧炉(Lehr炉)加热成型玻璃的生产线。
天然气燃烧炉(Lehr炉)最大的特点是可以生产大规格且玻璃曲率要求大的汽车前档玻璃，可连续生产，生产效率很高，且生产出的玻璃光学效果优于电加热炉。天然气燃烧炉(Lehr炉)是使用天然气燃烧来加热玻璃成型的，在燃烧过程中，燃烧后的天然气废气通过风机和三个直径600_排烟气管相连接，排烟气管直接将烟气排到车间外的大气中。经测算，三个烟囱排出烟气总热量为922294. 9 (kj/h)，是该炉整个热量的73%，如何有效防止热量损失，节能减排，是本申请人单位首要解决的问题。
(三)实用新型内容为此，本申请人提出了一种天然气燃烧炉余热利用系统实用新型专利，其目的是收集和利用排出的烟气热量，做到节能降耗。能够实现上述目的的天然气燃烧炉余热利用系统，包括收集天然气燃烧炉烟气进行热量转换的热管锅炉，所述热管锅炉的进气口通过烟气总管连通天然气燃烧炉的各烟囱，热管锅炉的出气口连通引风装置，热管锅炉的进水口连通供水装置，热管锅炉的蒸汽出口连通蒸汽储汽罐的进汽口，所述蒸汽储汽罐的出汽口接通用水蒸汽进行加热的各设施。根据本实用新型提出的技术方案，引风装置将天然气燃烧炉烟气导入热管锅炉，水在热管锅炉内与高温烟气进行热交换后加热成蒸气，蒸气进入蒸汽储汽罐内储存，并向用水蒸汽进行加热的各设施提供，以此有效利用高温烟气的热能，降温的烟气随引风装置排入大气。进一步继续利用热管锅炉出气口排出烟气的余热，本实用新型还包括利用烟气余热进行热量转换的水预热交换器，所述水预热交换器的水程接通热管锅炉的进水口与供水装置，水预热交换器的气程接通热管锅炉的出气口与引风装置。经过水预热交换器的处理，增加进入热管锅炉水的温度，提高热交换效率，进一步降低排放烟气的温度，防止温室效应。为防止在热管锅炉内形成水垢，所述供水装置为软水供应机构；所述引风装置采用风机。为了保证各烟囱的烟气在汇聚过程中烟气的压力恒定不变，不影响每个烟囱对炉内温度的影响，从而保证炉内的温度平衡，可在各烟囱的出口增设由烟气压力进行控制的(电动)比例蝶阀(各烟囱原配有自动控制的蝶阀)，该比例蝶阀的开口大小由各烟囱出口的烟气压力进行控制。为进一步保证系统的正常运行，所述风机采用根据进入热管锅炉烟气压力来加快或减慢抽风速度的变频风机(其转速大小是由进入热管锅炉压力进行控制)，根据工艺设定压力后，利用测得的实际压力与该设定的压力进行对比，来控制变频风机加快或减慢烟气的抽取速度，加快或减慢系统中的热交换量。所述用水蒸汽进行加热的设施主要为加热水箱，包括向玻璃清洗机提供热水的加热水箱，或为向办公室取暖设备提供热水的加热水箱。热管锅炉的传热元件采用具有高传热性能的重力热管。 本实用新型的优点本实用新型天然气燃烧炉余热利用系统总投资少，投资回收期短，节能效果明显，经济环保。
图I是本实用新型一种实施方式的结构示意图。图号标识1、热管锅炉；2、烟气总管；3、水预热交换器；4、蒸汽储汽罐；5、加热水箱；6、软水供应机构；7、变频风机；8、天然气燃烧炉；9、烟囱；10、软水水箱；11、排烟管。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的技术方案在申请人单位具体运用作进一步说明本实用新型天然气燃烧炉余热利用系统主要由热管锅炉I (传热件为重力热管)、烟气总管2、(软化)水预热交换器3、软水水箱10、蒸汽储汽罐4、加热水箱5、软水供应机构6和变频风机7构成。天然气燃烧炉8的三个烟囱9 (各烟囱9出口分别设置有电动比例蝶阀)汇合于烟气总管2，烟气总管2连通热管锅炉I的进气口，热管锅炉I的出气口通过管路连通变频风机7,变频风机7连通排烟管11 ;软水供应机构6通过管路连通水预热交换器3的进水口，水预热交换器3的出水口通过管路连通软水水箱10进水口，软水水箱10出水口通过管路连通热管锅炉I的进水口 ；热管锅炉I的蒸气出口通过管路连通蒸汽储汽罐4的进气口，蒸汽储汽罐4的出气口通过管路连通加热水箱5，加热水箱5分别为七台玻璃清洗机用加热水箱5和向办公室供暖的加热水箱5，如图I所示。本实用新型实现余热利用的途径I、三个烟囱9的热气汇总到烟气总管2，然后通过热管锅炉1，利用该烟气的热量将经过软化的常温水加热到蒸汽状态，然后收集该蒸汽在蒸汽储汽罐4中，产生一定量和压力的蒸汽。2、将产生的蒸汽通过管道传送到车间的7台玻璃清洗设备中的加热水箱5中，通过专用交换装置，加热常温的水，到工艺要求的65度的水温要求，取代水箱中的电加热，达到节能目的。3、将产生的部分多余蒸汽通过管道输送到另一个加热水箱5中，将常温水加热到95度，然后通过泵将95度水泵到公司办公室的各个暖气片中，进行冬季取暖，替代空调，达到节电目的。4、热管锅炉I出来的烟气余热再次被利用，即加热进行热交换的软水温度，提高热管锅炉I的热效率。本实用新型项目的关键点I、设计合理电气控制回路，确保在使用该项目时，不能影响到原来炉内的热平衡，炉内的热量既不能多抽，也不能少抽，保证炉内玻璃的正常成型。2、余热系统在使用过程中，如出现故障，该系统能自动切换到改造前的状态，保持该炉的正常生产。3、蒸汽在玻璃清洗加热水箱5中进行交换时，要平稳，不能产生噪音 ，且在不使用蒸汽时，要能自动切换到原水箱的电加热状态。4、重力热管的原理重力热管是热管锅炉I的核心部件。重力热管是一种具有高传热性能的传热元件，它通过密闭真空管壳内工作介质的相变潜热来传递热量，其传热性能类似于超导导电的性能，因此，它具有传热能力大传热效率高的特点。本实用新型的控制原理为了保证每个烟囱9的烟气在汇聚过程中，烟气的压力不变，不影响每个烟囱9对炉内温度的影响，在每个烟囱9上除了保留原有自动控制的蝶阀夕卜，还增设有一个电动比例蝶阀，该蝶阀的开口大小由每个烟囱9出口的烟气压力进行控制，主要目的是时刻保证每个烟囱9出口压力恒定，从而保证炉内的温度平衡。同时变频风机7的转速大小是由驻烟道上的压力(进入热管锅炉I压力)来进行控制的，一旦主烟道上的压力根据工艺设定后，利用测得的实际压力与该设定的压力进行对比，来控制变频风机7加快或减慢主烟 的烟气抽取速度，加快或减慢系统中的热交换量，保证系统正常运行。为了保证在LEHR炉不生产，没有蒸汽产生的情况下，每个水箱仍能利用原来的电加热进行工作，在电气控制设计上，每台清洗机加热水箱5采用两套系统能自动进行转换，在水温低于50度时,水箱中的蒸汽和电加热同时进行工作,一旦高于50度,蒸汽进行工作，这样设计目的是在没有蒸汽时，电加热能保证水箱水温在50度，避免操作上的转换，保证系统能自动进行控制。为能保证清洗机每个加热水箱5的交换能正常进行，以及蒸汽电控阀能长期稳定的运行，在蒸汽电控阀前增加了一套自动管道水分外排系统，将管道水蒸气的水分分离出来，这样经过电控阀和专用的交换装置在水箱中通水进行热交换时，因水蒸汽中所含的水分少，不会产生液击的情况，引起水箱内水的冲击和外溢，使整个交换过程既平稳又能高效交换。本实用新型项目余热回收热能利用核算I、回收烟气热能核算[I]、三个烟囱9总的烟气量为1907. 27Nm3/h，烟气的热容是I. 3KG/ (Nm3. k)，混合后烟气的温度为369°C。[2]、产生压力为5kg/cm3和温度为150°C蒸汽热含量为656. 3kcal/kg。[3]、热管锅炉I的效率取为95%。[4]、热管锅炉I的出气口温度为160°C。则该加热炉排出的烟气的余热可产生的蒸汽量为=1.32X1907.27X201X0.95/(656. 3X4. 186) = 181. 95kg/h。[0041]蒸汽的热含量为656. 3X181. 95X4. 186 = 499866. 104(KJ/H) = 138KW。每天按24小时，每月按30天计算，月回收的热能为138X24X30 = 99504KWH。七台玻璃清洗机的用电量计算现有7台清洗机，根据每月用电的统计,每月7台清洗机平均用电为80000KWH。通过上面计算，余热回收的热量99504KWH是大于清洗机用电耗量80000KWH，力口之，我们的玻璃清洗机每个水箱中的水是自身在进行单循环的，一旦将水箱中的水加热工艺要求的65°C时，供给的蒸汽就会自动断掉，停止加热，待水箱中的水温低于65°C，蒸汽才又开始向水箱中补充蒸汽，所以应该说余热回收的热量，远远大于清洗机每小时所消耗的热量。
所以该项目计划将多余蒸汽，供给公司办公楼做冬季的取暖，来代替冬季的空调使用，预计每月节约电能5000KWH。本实用新型项目总投资为140万元，每年产生的效益I、七台清洗机节电每月80000KWH，每年为960000KWH，每度电按0. 63计算，年节约电费为 960000X0. 63 = 604800 元。2、办公室冬季取暖用电，每年按5个月计算，每月节电5000KWH，年节约电费为5X5000X0. 63 = 15750 元。上面两项每天节约为620550元，该项目的投资回收期为1400000/620550 = 2. 25年。本实用新型项目的社会效益 I、每年可标准煤5OO吨。2、减少二氧化硫排放3. 6吨。3、每年减少二氧化碳排放1000吨。
权利要求1.天然气燃烧炉余热利用系统，其特征在于包括收集天然气燃烧炉(8)烟气进行热量转换的热管锅炉(I)，所述热管锅炉(I)的进气口通过烟气总管(2)连通天然气燃烧炉(8)的各烟囱(9)，热管锅炉⑴的出气口连通引风装置，热管锅炉⑴的进水口连通供水装置，热管锅炉⑴的蒸汽出口连通蒸汽储汽罐⑷的进汽口，蒸汽储汽罐⑷的出气口接通用水蒸汽进行加热的各设施。
2.根据权利要求I所述的天然气燃烧炉余热利用系统，其特征在于还包括利用热管锅炉(I)出气口排出的烟气余热进行热量转换的水预热交换器(3)，所述水预热交换器(3)的水程接通热管锅炉(I)的进水口与供水装置，水预热交换器(3)的气程接通热管锅炉(I)的出气口与引风装置。
3.根据权利要求2所述的天然气燃烧炉余热利用系统，其特征在于所述供水装置为软水供应机构￠)，所述引风装置为风机。
4.根据权利要求3所述的天然气燃烧炉余热利用系统，其特征在于所述各烟囱(9)的出口增设由烟气压力进行控制的比例蝶阀。
5.根据权利要求4所述的天然气燃烧炉余热利用系统，其特征在于所述风机为根据进入热管锅炉(I)烟气压力来加快或减慢抽风速度的变频风机(7)。
6.根据权利要求I 5中任意一项所述的天然气燃烧炉余热利用系统，其特征在于所述用水蒸汽进行加热的设施包括向玻璃清洗机提供热水的加热水箱(5)或向办公室取暖设备提供热水的加热水箱(5)。
7.根据权利要求I 5中任意一项所述的天然气燃烧炉余热利用系统，其特征在于所述热管锅炉(I)的传热元件为重力热管。
专利摘要本实用新型公开了一种天然气燃烧炉余热利用系统，包括收集天然气燃烧炉烟气进行热量转换的热管锅炉和水预热交换器，所述热管锅炉的进气口通过烟气总管连通天然气燃烧炉的各烟囱，水预热交换器的出气口连通引风装置，热管锅炉的进水口连通经水预热交换器处理的供水装置，热管锅炉的蒸汽出口连通蒸汽储汽罐的进汽口，所述蒸汽储汽罐的出气口接通用水蒸汽进行加热的各设施。本实用新型天然气燃烧炉余热利用系统总投资少，投资回收期短，节能效果明显，经济环保。
文档编号F28D15/02GK202581247SQ201220171229
公开日2012年12月5日 申请日期2012年4月20日 优先权日2012年4月20日
发明者常行辈, 黄德毅, 唐林, 刘湘红 申请人:桂林皮尔金顿安全玻璃有限公司