一种焦炉煤气锅炉尾部烟气系统的制作方法

本实用新型属于煤气发电技术领域，具体涉及一种焦炉煤气锅炉尾部烟气系统。

背景技术：

焦炉煤气是炼焦工业的副产物，在炼焦炉中经过高温干馏后所产生的一种可燃性气体，其主要成分为h2（55%~60%）和ch4（23%~27%），另外还含有少量的co、c2以上不饱和烃、co2、o2、n2。焦炉煤气属于中热值气（热值为：17~19mj/nm³），适合用作工业锅炉燃料和城市煤气。我国是世界焦炭产量最大的国家，产生的焦炉煤气量巨大，除部分用于保证焦化炉炉温外，尚富余大量焦炉煤气。将焦炉煤气用于燃烧发电是一种较为经济环保的利用方式，这也是国内大部分焦化厂处理富余焦炉煤气的有效手段。

然而，因为焦炉煤气净化不彻底，煤气中含有较多杂质，其中含硫化合物燃烧后生成so2等酸性气体，当so2等酸性气体浓度较高时，烟气酸露点也较高。为了提高锅炉效率，通常希望能降低锅炉排烟温度，但空气预热器金属换热面的温度受烟气及空气共同影响，当空气预热器金属壁面温度低于烟气酸露点时，空气预热器容易发生低温腐蚀，严重影响空气预热器的寿命，从而影响锅炉的安全稳定运行及经济性。目前对于焦炉煤气锅炉，空气预热器一般为管式形式，为提高空预器的耐腐蚀性能，延长空预器的使用寿命，通常采用耐酸钢或不锈钢，从而提高空预器的耐腐蚀性能，也有采用搪瓷管进行防腐。然而，耐酸钢或不锈钢成本较高，且防腐效果并不明显，而搪瓷管具有较好的防腐效果，但往往因为制作、运输及安装等原因，搪瓷容易脱落，从而防腐效果大打折扣。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种焦炉煤气锅炉尾部烟气系统，在保证锅炉效率的同时，解决焦炉煤气锅炉尾部空气预热器容易发生低温腐蚀的问题，从而提高机组运行的安全稳定性及经济性。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为一种焦炉煤气锅炉尾部烟气系统，包括锅炉、一级管式空气预热器和二级热管式空气预热器；所述二级热管式空气预热器的空气入口与送风单元连通；所述二级热管式空气预热器的空气出口通过二级空预器出口风道与所述一级管式空气预热器的空气入口连通，所述一级管式空气预热器的空气出口通过一级空预器出口风道与所述锅炉的燃烧器连通；所述锅炉的烟气出口与所述一级管式空气预热器的烟气入口连通，所述一级管式空气预热器烟气出口与所述二级热管式空气预热器的烟气入口连通，所述二级热管式空气预热器的烟气出口通过引风机与烟囱连通。

进一步地，所述送风单元包括暖风器和送风机，所述送风机的进风口与送风机入口风道连通，出风口通过送风机出口风道与所述暖风器的进风口连通，所述暖风器的出风口与所述二级热管式空气预热器的空气入口连通。

更进一步地，所述系统还包括热风再循环单元，所述热风再循环单元的进风端与所述一级空预器出口风道或所述二级空预器出口风道连通，所述热风再循环单元的出风端与所述送风机入口风道或所述送风机出口风道连通。本实施例中热风再循环单元的取风点可以设置在一级管式空气预热器出口，回风点可以设置在送风机入口；热风再循环单元的亦可设置在一级管式空气预热器入口，回风点亦可设置在送风机出口，此时，再循环风量比例将根据需求进行设置。

更进一步地，所述热风再循环单元从所述一级管式空气预热器的空气出口中抽取热风的比例15~20%。

更进一步地，所述送风机入口风道背离所述暖风器的一端安装有消音器。

进一步地，所述一级管式空气预热器包括壳体以及安装于壳体内的换热管，所述一级管式空气预热器的换热管的两端分别与所述一级管式空气预热器的空气入口和空气出口连通；所述壳体内还设有烟气通道，且烟气通道的两端分别与壳体上的烟气入口和烟气出口连通。

更进一步地，所述一级管式空气预热器的换热管外镀搪瓷，且所述一级管式空气预热器的空气入口侧的换热管采用nd钢材质。

进一步地，所述二级热管式空气预热器包括箱体，所述箱体内通过中间隔板分隔成上、下两个通道，上部通道的两端分别设有空气入口和空气出口，下部通道的两端分别设有烟气入口和烟气出口；所述中间隔板上安装有贯穿所述中间隔板的换热管，所述二级热管式空气预热器的换热管内填充换热介质。

更进一步地，所述二级热管式空气预热器的换热管采用翅片管，且所述二级热管式空气预热器的烟气出口侧的换热管采用nd钢材质。

进一步地，所述暖风器包括外壳以及安装于外壳内的管式换热元件，所述管式换热元件的两端分别与所述暖风器的进风口和出风口连通；所述外壳上还设有蒸汽入口和凝结水出口，所述蒸汽入口与连续排污扩容器的蒸汽出口连通，所述凝结水出口与疏水扩容器连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型通过采用多级换热方式对锅炉尾部烟气进行分段考虑，在回收烟气余热的同时，延长各级换热面的使用寿命，从而提高机组经济性；

（2）本实用新型采用二级热管式空气预热器，既可以充分的利用烟气余热，又可以显著提高烟气侧换热金属壁面温度，增强换热器的抗腐蚀性能，增加其寿命；

（3）本实用新型采用暖风器可提高空预器入口侧空气温度，从而提高空预器空气入口温度，从而提高空预器换热金属壁面温度，增强换热器的抗腐蚀性能；

（4）本实用新型采用热风再循环单元来提高冷端空气进入空预器前的温度，从而可以主动提高空预器中换热管管壁的温度水平，提高换热管的耐腐蚀能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的焦炉煤气锅炉尾部烟气系统的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的焦炉煤气锅炉尾部烟气系统的二级热管式空气预热器的工作原理图；

图中：1、锅炉，2、一级管式空气预热器，3、二级热管式空气预热器，4、暖风器，5、送风机，6、消音器，7、引风机，8、烟囱，9、燃烧器，10、送风机入口风道，11、送风机出口风道，12、二级空预器出口风道，13、一级空预器出口风道，14、热风再循环管道，15、一级空预器出口烟道，16、二级空预器出口烟道，17、中间隔板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1-图2所示，本实用新型实施例提供一种焦炉煤气锅炉尾部烟气系统，包括锅炉1、一级管式空气预热器2和二级热管式空气预热器3；所述二级热管式空气预热器3的空气入口与送风单元连通；所述二级热管式空气预热器3的空气出口通过二级空预器出口风道12与所述一级管式空气预热器2的空气入口连通，所述一级管式空气预热器2的空气出口通过一级空预器出口风道13与所述锅炉1的燃烧器9连通；所述锅炉1的烟气出口与所述一级管式空气预热器2的烟气入口连通，所述一级管式空气预热器2烟气出口与所述二级热管式空气预热器3的烟气入口连通，所述二级热管式空气预热器3的烟气出口通过引风机7与烟囱8连通。本实用新型通过采用多级换热方式对锅炉尾部烟气进行分段考虑，在回收烟气余热的同时，延长各级换热面的使用寿命，从而提高机组经济性。本实施例的送风机5及引风机7用于锅炉1正常运行时送风及排烟。

进一步地，所述送风单元包括暖风器4和送风机5，所述送风机5的进风口与送风机入口风道10连通，出风口通过送风机出口风道11与所述暖风器4的进风口连通，所述暖风器4的出风口与所述二级热管式空气预热器3的空气入口连通。本实用新型采用暖风器4可提高空预器入口侧空气温度，从而提高空预器空气入口温度，从而提高空预器换热金属壁面温度，增强换热器的抗腐蚀性能。

更进一步地，所述系统还包括热风再循环单元，所述热风再循环单元的进风端与所述一级空预器出口风道13或所述二级空预器出口风道12连通，所述热风再循环单元的出风端与所述送风机入口风道10或所述送风机出口风道11连通。本实施例采用热风再循环单元来提高冷端空气进入空预器前的温度，从而可以主动提高空预器中换热管管壁的温度水平，提高换热管的耐腐蚀能力；热风再循环单元包括热风再循环管道14，热风再循环管道14的取风点可以设置在一级管式空气预热器2出口，回风点可以设置在送风机5入口；热风再循环管道14的取风点亦可设置在一级管式空气预热器2入口，回风点亦可设置在送风机5出口，此时，再循环风量比例将根据需求进行设置。

更进一步地，所述热风再循环单元从所述一级管式空气预热器2的空气出口中抽取热风的比例15~20%。

更进一步地，所述送风机入口风道10背离所述暖风器4的一端安装有消音器6。

进一步地，所述一级管式空气预热器包括壳体以及安装于壳体内的换热管，所述一级管式空气预热器2的换热管的两端分别与所述一级管式空气预热器2的空气入口和空气出口连通；所述壳体内还设有烟气通道，且烟气通道的两端分别与壳体上的烟气入口和烟气出口连通。本实施例的一级管式空气预热器可以采用卧式布置，也可以立式布置，都是烟气走管外流程，空气走管内流程，在保证换热器寿命的同时，可降低整体系统的投资成本。更进一步地，一级管式空气预热器2的换热管采用外镀搪瓷，且空气入口侧部分换热基管材质采用nd钢，进一步提高换热管耐腐蚀性能，延长空预器的使用寿命。本实施例的一级管式空气预热器2亦可采用热管式，原理同二级热管式空气预热器3。

进一步地，所述二级热管式空气预热器3通过水平布置的中间隔板17分隔成上、下两个通道；上部通道的两端分别设有空气入口和空气出口，用于通冷空气；下部通道的两端分别设有烟气入口和烟气出口，用于通热烟气；所述中间隔板17上安装有贯穿所述中间隔板17的换热管，二级热管式空气预热器3的换热管的两端封闭，换热管的内填充换热介质，且换热管竖直布置。本实施例的二级热管式空气预热器3采用热管结构型式，热烟气与冷空气分别与二级热管式空气预热器3的换热管中的换热介质进行换热，以此往复，既可以充分的利用烟气余热，又可以保证烟气侧换热管管壁温度在可控水平，从而提高提高换热面抗低温腐蚀性能，增加其寿命。更进一步地，所述二级热管式空气预热器3的换热管采用翅片管，且所述二级热管式空气预热器3的烟气出口侧部分换热基管材质采用nd钢，进一步提高换热管耐腐蚀性能，延长空预器的使用寿命。

进一步地，所述暖风器包括外壳以及安装于外壳内的管式换热元件，所述管式换热元件的两端分别与所述暖风器的进风口和出风口连通；所述外壳上还设有蒸汽入口和凝结水出口，所述蒸汽入口与连续排污扩容器的蒸汽出口连通，所述凝结水出口与疏水扩容器连通。本实施例的暖风器换热管采用可以翅片管型式，蒸汽汽源取自锅炉系统中的连续排污扩容器排汽侧，利用二次蒸汽作为热源与空气换热，蒸汽换热后冷凝为凝结水，凝结水排水接至汽机本体疏水扩容器。

采用本实施例的焦炉煤气锅炉尾部烟气系统处理锅炉尾部烟气的过程如下：

通过送风机5经消音器6从大气中吸入锅炉1燃料燃烧所需空气，并通过送风机出口风道11送至暖风器4，通过暖风器4可使空气温度从环境温度提高约40~50℃，然后将加热后的空气送入二级热管式空气预热器3，进行空气-烟气换热，使得空气温度进一步提高80~100℃，再经过一级管式空气预热器2，继续与烟气进行换热，最终空气温度经三级加热后可达~200℃，然后送入锅炉1的燃烧器9与燃料混合后辅助燃料燃烧；

锅炉1内燃烧后的烟气经各级受热面换热后至一级管式空气预热器2入口处温度约为280~300℃，经过一级管式空气预热器2与空气进行换热后，烟气温度降低了60~80℃，再进入二级热管式空气预热器3，与空气进一步进行换热后，烟气温度可降低70~90℃，保证换热后的烟气温度高于烟气酸露点温度20~30℃（安全裕量），最后烟气经引风机7引出至烟囱8后排入大气。

同时可在一级空预器出口风道13上引一路热风至送风机入口风道10，抽取热风比例15~20%，在冬季情况下及烟气酸露点较高时，可进一步提高一级管式空气预热器2及二级热管式空气预热器3的换热管壁面温度，保证换热管壁温度高于烟气酸露点温度20~30℃，防止发生腐蚀。

本实用新型的焦炉煤气锅炉尾部烟气系统并不限定于焦炉煤气锅炉的尾部烟气处理，同样适用于烟气中含硫量较高的其他烟气的处理。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。