专利名称：一种烟气余热综合利用装置的制作方法
技术领域：
本发明属于工业余热回收设备领域，具体是涉及对余热锅炉技术的改进。
背景技术：
工业余热常以热烟气的形式出现，通常这种烟气余热被用来产生蒸汽。在余热锅炉中，进行着烟气的放热过程和水的吸热汽化过程，热量从烟气转移到水中。热量的转移伴随着熵值的增加，导致热能的品质下降。理想的余热锅炉应该使得熵值的增加尽量的小。烟气的放热过程是气体的冷却过程，其放热的温度曲线是一条单调下降的曲线。水吸热产生蒸汽的过程是一个涉及物相改变的过程，其温度曲线是一条折线。该折线的起始段是单调上升的直线，代表水的升温，达到饱和温度后该折线转为水平线，代表饱和水的等温汽化过程。烟气放热和水升温汽化这两条温度曲线之间出现了一个传热温差最小的"转折点"，偏离此"转折点"，传热温差均是单调增大的。传热温差越大，熵值增加越多。因此，这种单纯产生蒸汽的余热利用方法具有高熵增，即热量品位下降较大的特质。此外，由于烟气放热温度曲线与水吸热汽化温度曲线不匹配，导致余热回收率低下。特别是对中低温烟气(比如38(TC左右)，若只用来产生2.5 MPa的饱和蒸汽，则余热回收率只有52%。
对于比较洁净的烟气或者是热空气，则还存在一种更为高效的余热利用方法，也就是除了产生蒸汽之外，适当抽取部分中、低温洁净烟气用于干燥或保温，则可使系统熵增减少，并且还可以大为提高余热的利用率。
发明内容
本发明的目的是为解决上述现实技术问题而提出的一种烟气余热综合利用装置。该装置除了能够产生蒸汽以外，同时还可以产生温度和流量可以根据需要进行调节的热烟气，从而克服常规的烟气余热利用率低的弊端。
为实现上述目的，本发明所设计的烟气余热综合利用装置是在通常烟道式余热锅炉结构的基础上进行改进，在包括有汽包、烟道式炉膛和设置于烟道式炉膛内的水汽化受热面和水加热受热面的余热锅炉中，在烟道式炉膛内适当位置增设了烟气引出装置。所述的烟气引出装置至少分成两个， 一个在水汽化受热面和水加热受热面之间，形成低温烟气引出装置；另一个设在水汽化受热面中间，形成高温烟气引出装置，两个烟气引出装置的输出口经烟气调节装置后并合为一个烟气输出口，与引风机连接，向外输出热烟气。这样，本发明的烟气余热综合利用装置一方面可通过水汽化受热面和水加热受热面对水加热产生蒸汽，另一方面可通过烟气引出装置从炉膛内抽出的高、低温烟气，经过烟气调节装置，产生流量和温度均可控的热烟气。
在本发明中，通过所设置的烟气调节装置用以调节控制^I出的低温烟气和高温烟气的比
3例，从而达到改变输出的热烟气温度和流量的目的。
所述的烟气调节装置可以有多种结构形式， 一般可以使用两个联动的挡板阀， 一个装在
高温烟气引出装置的输出口，另一个装在低温烟气引出装置的输出口。当一个开大时，另一
个则关小，这样改变高温烟气和低温烟气流量的比例而尽量保持烟气总流量不变。烟气抽出
总量则可以用改变引风机的转速来控制。
所述的烟气引出装置可以有多种结构形式。 一种典型的结构是在垂直于烟气流动方向的
炉膛截面上、绕炉壁一周布置一圈烟气通道，通道有狭缝形开口通向炉膛，开口可以是连续
的也可以间断。烟气通道有一总输出口通向炉外。烟气通道可以设计成等流速变截面的，靠
近总输出口处的截面积大，向着远端截面积逐渐减少。
另一种烟气引出装置的结构可以是一组垂直于烟气流动方向纵贯炉膛截面的管排，组成 管排的管子上布设有进气口。进气口可以为任意方向，但最好开在背风面，开口的分布以管 排后烟气形成比较均匀的速度场为原则。
本发明所提出的烟气余热综合利用装置的技术方案，克服并改善只产生蒸汽的传统烟气 余热利用方法所存在的问题，也就是本烟气余热综合利用装置除了产生蒸汽以外，同时还产 生热烟气。由于抽取部分烟气可以改变烟气的放热曲线的斜率，从而通过在适当位置抽出烟 气可减少烟气和水之间的换热温差，大大减少水汽化过程的熵增值。同时还可提高整个烟气 余热综合利用装置的热能回收率。比如，上述38(TC左右的^I气，除了用来产生相同数量的 2.5 Mpa的饱和蒸汽以外，如果还同时抽取220'C左右热烟气，则其余热利用率即可达到73 %以上。
很多工业工艺过程产生大量余热烟气，而同时又需要消耗蒸汽和热烟气。比如铁精矿烧 结生产线就是这样，此时使用上述烟气余热综合利用装置将可以显著提高能量利用率。 以下面的数据为例，说明利用本发明之后余热回收的高效
某生产线生产时排放出40万Nm3/h、 38(TC余热烟气，而其生产工艺需要20万Nm3/h、 23(TC热烟气，剩余的余热用于产生2MPa的饱和蒸汽用于发电。常规的做法是用12万Nm3/11、 380°C的余热烟气与8万Nm3/h空气混合成20万Nm3/h热烟气。剩余的28万Nm3/h、 380°C 余热烟气用于产生30t/h、 2MPa的饱和蒸汽，其排烟温度约180°C。若采用我们发明的烟气 余热综合利用装置同时产生蒸汽和提供热风，则在提供20万Nn^/h的23(TC热风的同时，还 可以产生42t/h的2MPa的饱和蒸汽，排烟温度约100'C。余热蒸汽的产量比常规方式提高了 40%。常规方式的余热回收率为66.7%，采用本发明的余热回收率则可达到73.4%，也就是 比常规方式提高了约10%。
图1是本发明的烟气余热综合利用装置的结构示意图； 图2是烟气通道式烟气引出装置的结构示意4图3是图2的A向局部视图4是管排式烟气引出装置的结构示意图5是图4的B向局部视图。
具体实施例方式
下面的实施例中进一步说明本发明，但不应作为对本发明的范围的限制。 实施例
本发明实施例的结构如图1所示。该烟气余热综合利用装置包括汽包1和设置于烟道式 炉膛11内的水加热受热面6和水汽化受热面，通过水汽化受热面和水加热受热面对水加热产 生蒸汽，其中水汽化受热面由高温汽化受热面2和低温汽化受热面4组成，汽包通过输入输 出管道与水加热受热面和水汽化受热面连接，在高温汽化受热面2和低温汽化受热面4之间 设置高温烟气引出装置3，在低温汽化受热面4和水加热受热面6之间设置低温烟气引出装 置5，烟气自烟道式炉膛ll的进口端后输入依次经过高温汽化受热面2、高温烟气引出装置 3、低温汽化受热面4、低温烟气引出装置5、水加热受热面6后出锅炉进入锅炉引风机9， 然后从烟囱IO排出，从高温烟气引出装置3的输出口和低温烟气引出装置5的输出口抽出的 烟气经过烟气调节装置后并合一起输入引风机8，经其增压后输出供生产使用。
所述的高温烟气引出装置3采用烟气通道式烟气引出装置，其结构如图2、图3所示。 其烟气通道13绕烟道式炉膛11的炉壁一周布置，通道有狭缝形开口通向炉膛，有一总输出 口 12通向炉外。
所述的低温烟气引出装置5采用管排式烟气引出装置，其结构如图4、图5所示。由4 根排烟管子15构成一组管排安装在烟道式炉膛11内，管排垂直于烟气流动方向，每根管子 上布设有若干进气口，该管排通过一总输出口 14通向炉外。
权利要求
1. 一种烟气余热综合利用装置，包括由汽包、烟道式炉膛和设置于烟道式炉膛内的水汽化受热面和水加热受热面而构成的烟道式余热锅炉，通过水汽化受热面和水加热受热面对水加热产生蒸汽，其特征在于烟道式炉膛内还设置有烟气引出装置，所述的烟气引出装置至少设置两个，一个设置在水汽化受热面和水加热受热面之间，形成低温烟气引出装置；另一个设置在水汽化受热面中间，形成高温烟气引出装置，两个烟气引出装置的输出口经烟气调节装置后并合为一个烟气输出口，与引风机连接，向外输出热烟气。
2. 根据权利要求l所述的烟气余热综合利用装置，其特征在于所述的水汽化受热面由高 温汽化受热面(2)和低温汽化受热面(4)组成，所述的高温烟气引出装置设置在高温汽化 受热面(2)和低温汽化受热面(4)之间，所述的低温烟气引出装置设置在低温汽化受热面(4)和水加热受热面(6)之间。
3. 根据权利要求1所述的烟气余热综合利用装置，其特征在于所述的烟气引出装置为垂 直于烟气流动方向绕炉壁一周的烟气通道，该烟气通道有狭缝形开口通向炉内，并有一总出 烟口通向炉外。
4. 根据权利要求3所述的烟气余热综合利用装置，其特征在于所述的烟气通道设计成等 流速变截面，靠近总输出口处的截面积大，向着远端截面积逐渐减少。
5. 根据权利要求1所述的烟气余热综合利用装置，其特征在于所述的烟气引出装置为一 组垂直于烟气流动方向纵贯炉膛截面的管排，组成管排的管子上布设有进气口。
全文摘要
本发明提供一种烟气余热综合利用装置，包括有由汽包、烟道式炉膛和设置于烟道式炉膛内的水汽化受热面和水加热受热面而构成的烟道式余热锅炉，在炉膛内增设了烟气引出装置，所述的烟气引出装置至少设置两个，一个设置在水汽化受热面和水加热受热面之间，形成低温烟气引出装置；另一个插入在水汽化受热面中间，形成高温烟气引出装置，两个烟气引出装置的输出口经烟气调节装置后并合为一个烟气输出口，与引风机连接，向外输出热烟气。使烟气余热综合利用装置既能通过水汽化受热面和水加热受热面对水加热产生蒸汽，又能通过低温烟气引出装置和高温烟气引出装置输出流量和温度均可控的热烟气供生产工艺使用，从而显著提高烟气余热的利用率。
文档编号F22B9/00GK101482261SQ20091003697
公开日2009年7月15日 申请日期2009年1月23日 优先权日2009年1月23日
发明者沈永兵, 陈恩鉴 申请人:北京世纪源博科技有限责任公司