本发明属于蓄热器领域，具体涉及一种利用烟气余热加强保温和调温调压的蒸汽蓄热器。
背景技术
蒸汽蓄热器主要用于与钢铁企业，用于减少钢铁企业余热回收系统的蒸汽压力与温度波动，在一定周期内让钢厂供汽量更好地满足用户的用汽需求。钢铁企业在生产过程中产生大量余热回收难度较大的中、低温蒸汽与烟气，充分利用这部分余热可以有效降低钢铁企业能耗。蒸汽蓄热器的引入可以提高钢铁企业蒸汽管网的蓄热能力，使蒸汽系统的调度更加灵活。将具有一定温度且余热回收难度大的烟气引入蒸汽蓄热器可以加强蒸汽蓄热器的保温效果，减少蓄热器内蒸汽的散热损失。
与此同时，根据用户对蒸汽品质的不同需求，引入不同温度的烟气；利用设置在烟气进口及烟气出口的阀门以及补水泵与补水流量调节阀来控制蒸汽蓄热器的运行状态，可以让蒸汽蓄热器在实现加强保温效果的同时，具有在一定范围对蓄热器内蒸汽温度和压力的调节能力，让钢铁企业余热回收系统能够更加灵活地满足用户需求。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用烟气余热加强保温和调温调压的蒸汽蓄热器，在引入中、低温烟气后，可降低蓄热器的散热损失，并在此基础上增加蒸汽蓄热器在一定范围内的调温调压能力，使余热回收系统的调节更加灵活。适用于在生产过程中会产生含有大量中、低温余热蒸汽和烟气的钢铁企业。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用烟气余热加强保温和调温调压的蒸汽蓄热器，包括：
蒸汽蓄热层，用于储存温度和压力在一定范围内的蒸汽，其上设有通入其内部且用于通入蒸汽的蒸汽进口、以及通入其内部且用于导出蒸汽的蒸汽出口，其外部设有用于保温隔热的蒸汽层绝热外壳；所述蒸汽进口上设有蒸汽进口调节阀，用于调节进口蒸汽流量；所述蒸汽出口上设有蒸汽出口调节阀，用于调节出口蒸汽的流量与压力。；
烟气流道，设置在蒸汽层绝热外壳外部，利用烟气中的余热加强蒸汽蓄热层的保温能力，其上设有使烟气通入其内部的烟气进口、以及从内部导出烟气的烟气出口，其外部设有用于保温隔热的烟气绝热外壳；所述烟气进口上设有用于调节烟气进口流量并引导烟气流通方向的第一烟气进口三通阀；所述烟气出口上设有用于调节烟气出口流量并引导烟气流通方向的烟气出口三通阀；
烟气换热管道，设置在蒸汽蓄热层内部，用于利用烟气余热蒸发蒸汽蓄热层内饱和水并为蒸汽蓄热层加热，其上设有通入其内部且用于通入烟气的进口管道、以及通入其内部且用于导出烟气的出口管道；所述第一烟气进口三通阀分别连通厂区烟气管道、烟气进口以及进口管道、所述烟气出口三通阀分别连通厂区烟气管道、烟气出口以及出口管道；第一烟气进口三通阀用于将烟气导入烟气流道或烟气换热管道、烟气出口三通阀用于将烟气从烟气流道或烟气换热管道导出；
以及补水泵，用于为蒸汽蓄热层补充水，通入蒸汽蓄热层内部，其上设有用于控制补水泵出口流量的补水流量调节阀。
可选地，所述补水泵与补水加热器相连并通入蒸汽蓄热层，所述烟气进口上还设有第二烟气进口三通阀，所述第二烟气进口三通阀分别连通厂区烟气管道、第一烟气进口三通阀、以及补水加热器，第二烟气进口三通阀用于将厂区烟气直接导通至补水加热器对补水泵进行加热或将厂区烟气直接导通至第一烟气进口三通阀。
可选地，所述烟气换热管道内的饱和水侧设有换热翅片，烟气侧设有螺旋纹。
可选地，所述烟气流道和/或蒸汽蓄热层内设有温度计。
可选地，所述蒸汽出口调节阀和/或蒸汽蓄热层内设有压力传感器。
可选地，所述补水流量调节阀与蒸汽蓄热层之前设有补水流量计。
可选地，所述蒸汽蓄热层上还设有与外部连通的蓄热器排污门。
可选地，所述蒸汽层绝热外壳带有一定倾斜度，便于蓄热器排污门进行蒸汽排污。
可选地，所述烟气流道上还设有与外部连通的烟气流道排灰孔。
可选地，所述烟气绝热外壳带有一定倾斜度，以助于烟气流道排灰孔进行烟气排灰。
可选地，所述蓄热器排污门设置在蒸汽蓄热层最底部。
可选地，所述蒸汽层绝热外壳底部带有一定倾斜度。
可选地，所述烟气流道排灰孔设置在烟气流道最低点。
可选地，所述烟气绝热外壳底部带有一定倾斜度。
本发明的有益效果在于：
使用本发明中所涉及的一种利用烟气余热加强保温和调温调压的蒸汽蓄热器，可以将钢铁企业生产过程中产生的含有大量中、低温余热的烟气引入蒸汽蓄热器，一方面可以加强蒸汽蓄热器的保温效果，减少蒸汽散热损失；另一方面，可以将烟气余热传递给蒸汽蓄热器内的水和蒸汽，让蒸汽蓄热器具有一定范围内的调温调压能力。该蒸汽蓄热器的使用，可以提高钢铁企业蒸汽管网的蓄热能力，增加蒸汽管网调度的灵活性。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明中所涉及的一种利用烟气余热加强保温和调温调压的蒸汽蓄热器的整体结构示意图；
图2为烟气换热管道的细节图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶部”、“底部”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发明和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1-图2，附图中的元件标号分别表示：烟气绝热外壳1、烟气流道2、蒸汽层绝热外壳3、蒸汽蓄热层4、蒸汽进口调节阀5、蒸汽出口调节阀6、蒸汽进口7、蒸汽出口8、补水加热器9、补水流量调节阀10、补水泵11、第二烟气进口三通阀12、第一烟气进口三通阀13、蓄热器排污门14、烟气流道排灰孔15、烟气出口三通阀16、烟气换热管道17、换热翅片18、螺旋纹19。
本发明涉及一种利用烟气余热加强保温和调温调压的蒸汽蓄热器，包括：蒸汽蓄热层4，用于储存温度和压力在一定范围内的蒸汽，其上设有通入其内部且用于通入蒸汽的蒸汽进口7、以及通入其内部且用于导出蒸汽的蒸汽出口8，其外部设有用于保温隔热的蒸汽层绝热外壳3；所述蒸汽进口7上设有用于调节蒸汽进口7开合和/或蒸汽进口7通量的蒸汽进口调节阀5；所述蒸汽出口8上设有用于调节蒸汽出口8开合和/或蒸汽出口8通量的蒸汽出口调节阀6；烟气流道2，设置在蒸汽层绝热外壳3外部，用于使用带有余热的烟气为蒸汽蓄热层4加强保温，其上设有通入其内部且用于通入烟气的烟气进口、以及通入其内部且用于导出烟气的烟气出口，其外部设有用于保温隔热的烟气绝热外壳1；所述烟气进口上设有用于调节烟气进口开合和/或调节烟气进口通量并引导烟气流通方向的第一烟气进口三通阀13；所述烟气出口上设有用于调节烟气出口开合和/或调节烟气出口通量并引导烟气流通方向的烟气出口三通阀16；烟气换热管道17，设置在蒸汽蓄热层4内部，用于利用烟气余热蒸发蒸汽蓄热层4内饱和水并为蒸汽蓄热层4加热，其上设有通入其内部且用于通入烟气的进口管道、以及通入其内部且用于导出烟气的出口管道；所述第一烟气进口三通阀13分别连通厂区烟气管道、烟气进口以及进口管道、所述烟气出口三通阀16分别连通厂区烟气管道、烟气出口以及出口管道；第一烟气进口三通阀13用于将烟气导入烟气流道2或烟气换热管道、烟气出口三通阀16用于将烟气从烟气流道2或烟气换热管道17导出；以及补水泵11，用于为蒸汽蓄热层4补充水，通入蒸汽蓄热层4内部，其上设有用于控制补水泵11开合和/或调节补水泵11通量的补水流量调节阀10。
优选地，所述补水泵11与补水加热器9相连并通入蒸汽蓄热层4，所述烟气进口上还设有第二烟气进口三通阀12，所述第二烟气进口三通阀12分别连通厂区烟气管道、第一烟气进口三通阀13、以及补水加热器9，第二烟气进口三通阀12用于将厂区烟气直接导通至补水加热器9对补水泵11进行加热或将厂区烟气直接导通至第一烟气进口三通阀13；所述烟气换热管道17内的饱和水侧设有换热翅片18，烟气侧设有螺旋纹19；所述烟气流道2和/或蒸汽蓄热层4内设有温度计；所述蒸汽出口调节阀6和/或蒸汽蓄热层4内设有压力传感器；所述补水流量调节阀10与蒸汽蓄热层4之前设有补水流量计；所述蒸汽蓄热层4上还设有与外部连通的蓄热器排污门14；所述蒸汽层绝热外壳3底部带有一定倾斜度，便于蓄热器排污门14进行蒸汽排污；所述烟气流道2上还设有与外部连通的烟气流道排灰孔15；所述烟气绝热外壳1底部带有一定倾斜度，以助于烟气流道排灰孔15进行烟气排灰；所述烟气流道排灰孔15设置在烟气流道最低点。
在正常工作状态时，厂区蒸汽管网中富裕的蒸汽通过蒸汽进口调节阀5进入蒸汽蓄热层4进行储存。通过第一烟气进口三通阀13和烟气出口三通阀16的调节，厂区内产生的中、低温烟气进入烟气流道2，使烟气流道2内温度提升至接近烟气温度，然后关闭第一烟气进口三通阀13和烟气出口三通阀16，保持烟气流道2内部烟气几乎静止；一段时间后，烟气流道2内温度下降至某个设定值后，重新开启第一烟气进口三通阀13和烟气出口三通阀16，让中、低温烟气再次进入烟气流道2，重新提升烟气流道2温度。对内部蒸汽而言，根据换热公式φ＝a*k*(t1-t2)，其中a为换热面积，k为换热系数(由蒸汽层绝热外壳3的结构、材料决定)，当蒸汽层绝热外壳3外部增加烟气流道2后，内部蒸汽散热时的环境温度t2由原来大气温度提高为中、低温烟气温度。对内部蒸汽而言，由于传热时的温差△t降低，传热量减少，散热损失减少，蒸汽蓄热层4的保温能力得到加强。
在对出口蒸汽调温调压的工作状态时：通过第一烟气进口三通阀13和烟气出口三通阀16的调节将烟气引入烟气换热管道17，利用烟气余热对蒸汽蓄热层4内部的饱和水进行加热蒸发。同时，关闭蒸汽进口调节阀5，利用补水泵11和补水流量调节阀10对蒸汽蓄热层4进行补水，根据蒸汽出口8处的流量计示数，调节补水流量调节阀10开度。在补水进入蒸汽蓄热层4前，利用烟气余热在补水加热器9内与补水进行换热，达到加热补水的效果。通过调节蒸汽出口调节阀6的开度，可以调节蓄热器出口蒸汽的温度与压力，实现在一定范围内对蒸汽出口8调温调压的功能。
在对蓄热器出口蒸汽进行调温调压时，仍然通过第一烟气进口三通阀13和烟气出口三通阀16的调节始终保持烟气流道2内温度高于某一设定值。目的在于让蒸汽蓄热器在不同工作状态时均能做到减少内部蒸汽的散热损失，提高蓄热器保温效果。
在本实施例中，第一烟气进口三通阀13和烟气出口三通阀16根据烟气流道2和蒸汽蓄热层4内测得的温度关联动作，保证烟气能够顺畅流过烟气流道2或烟气换热管道17；蒸汽出口调节阀6处的流量根据用户需求确定。通过调节补水流量调节阀10开度，使补水、补汽量之和与蒸汽出口调节阀6和蓄热器排污门14处的排汽、排污量之和相匹配；余热烟气通过第二烟气进口三通阀12进入补水加热器9，让补水被加热至一定温度后再进入蒸汽蓄热器；烟气绝热外壳1和蒸汽层绝热外壳3底部有一定倾斜角度，并在最低点设有蓄热器排污门14和烟气流道排灰孔15，有利于保证蓄热器内蒸汽品质，以及防止烟气流道2积灰。
使用本发明中所涉及的一种利用烟气余热加强保温和调温调压的蒸汽蓄热器，可以将钢铁企业生产过程中产生的含有大量中、低温余热的烟气引入蒸汽蓄热器，一方面可以加强蒸汽蓄热器的保温效果，减少蒸汽散热损失；另一方面，可以将烟气余热传递给蒸汽蓄热器内的水和蒸汽，让蒸汽蓄热器具有一定范围内的调温调压能力。该蒸汽蓄热器的使用，可以提高钢铁企业蒸汽管网的蓄热能力，增加蒸汽管网调度的灵活性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。