一种高效稳定的低温烟气余热回收利用拖动系统的制作方法

本实用新型属于能源回收技术领域，具体涉及一种自动化程度及余热回收效率高、环保节能、拖动系统运行平稳的高效稳定的低温烟气余热回收利用拖动系统。

背景技术：

在冶金、石油、水泥、化工等重工业，以及造纸、食品、制药、建材等轻工业中广泛使用工业锅炉，产生大量的低温烟气。在工业生产中有大量关于回收工业余热的技术，然而对于低温余热，尤其是低温烟气余热，由于余热品味较低，导致回收难度大，再利用程度很低。目前，大量的低温烟气直接排放，不仅加剧环境污染，而且也造成大量热源的浪费。随着环境污染及能源紧缺问题的加剧，国家大力提倡节能减排。在此大背景下，各企业对生产过程中产生的低温烟气余热如何利用愈加重视。现有技术中，对余热的回收利用大都完全脱离或大部脱离原有生产系统而独立运行，未充分考虑余热资源中烟气量、温度的波动对回收利用系统的影响。目前，对于低温余热烟气大多数采取回收发电的方案，但由于发电及供配电投入高、管理难度大，并不适合所有企业，因此还是导致类似回收利用项目投资的大量浪费和余热回收率不高现象的存在。

此外，在诸如钢铁企业中的烧结工序或水泥企业中的焙烧工序工况经常变动，导致余热回收利用的余热锅炉不能在额定负荷下运行。当烧结或焙烧负荷较低时，由于烟气温度偏低，余热锅炉无法达到核定负荷，效率降低，甚至无法正常运行，导致余热热源的连续性和稳定性难以得到保障。而且余热利用设备若经常无法在满负荷下运行，偏离了最佳设计工况运行，不仅降低设备的运行效率，并使得其安全运行无法得到保障，从而降低设备的使用寿命。为了提高余热锅炉的稳定性，使余热锅炉在烟气温度较低时也能正常运行，现有技术中一般在余热发电系统中增设补燃装置，以提高锅炉入口的烟气温度来增加发电能力。但是，现有采用内补燃的方法虽然能在一定程度上缓解热风温度波动带来的影响，但却存在诸如补燃终了温度和进入余热锅炉的热风总量难以控制、炉内压力波动大、补燃量小等一系列的问题。也有采用在热源与余热锅炉间并联补燃炉的方式，但也存在诸如需要人工调节而导致自动化程度低、炉内压力不稳定、补燃炉关闭后进入余热锅炉的烟气温度仍过高时无法调节等问题，导致回收利用设备安全隐患大、余热资源的利用率。此外，现有余热回收利用中，烟气在通过余热锅炉后最终还是有外排，不仅难以解决烟气外排的污染问题，而且由于外排烟气仍然具有较高的温度，因此整体热利用率仍较低。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术存在的问题及不足，提供了一种自动化程度及余热回收效率高、环保节能、拖动系统运行平稳的高效稳定的低温烟气余热回收利用拖动系统。

本实用新型是这样实现的：包括补燃炉、烟气管、余热锅炉、汽轮机、耦合传动装置、转动设备、控制装置，所述补燃炉的排气口通过补热管经三通与烟气管连通，所述烟气管的后端与余热锅炉的烟气入口连通，所述余热锅炉的蒸汽出口与汽轮机的进气口连通，所述汽轮机的输出轴通过耦合传动装置与转动设备的转轴连接，所述烟气管在三通前端设置与控制装置连接的放散阀Ⅰ及流量调节阀，所述烟气管在三通与余热锅炉的烟气入口之间设置与控制装置连接的测温元件及主流量计，所述控制装置还与补燃炉的燃气调节阀及助燃气调节阀连接，所述余热锅炉的烟气出口与补燃炉的助燃气调节阀和/或烟气管前端的燃烧装置进风口连通。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本实用新型通过补燃炉的设置，稳定了供余热锅炉烟气的流量和温度，解决了传统方法直接回收烟气余热过程中存在的烟气参数频繁波动的问题，改善了余热锅炉的运行条件，使得后续进入汽轮机的蒸汽量、温度在很小波动范围，在保证汽轮机组安全、高效运行的同时提高烟气利用效率。

2、本实用新型通过在烟气管设置测温元件及主流量计，从而控制装置能够根据余热锅炉的入口温度和流量，自动控制补燃炉的燃气调节阀及助燃气调节阀开度，调节燃气及助燃气体的输入量，从而进一步保证进入余热锅炉的烟气热值的稳定，使得拖动系统运行更加平稳和有效减低其运行故障频率。

3、本实用新型由于低温烟气经余热锅炉后返回至补燃炉和/或烟气管前端的燃烧装置实现闭式循环，既能有效避免废气外排造成的环境污染问题，而且温度较高的烟气作为助燃气体能够保证燃气的稳定燃烧，尤其是低热值煤气的稳定燃烧，有利于提高燃烧效率和热回收效率。

4、本实用新型在烟气管前端设置进风管及与控制装置连接的放散阀Ⅰ，在进风管后端通过调节阀Ⅳ连接与控制装置连接的冷风机，从而能在燃气调节阀开度达到最小（保持火焰不灭），而进入余热锅炉的烟气热值仍高于所需时，可控制放散阀打开排出一部分多余烟气来减低烟气热值；在烟气热值过高而流量过低时，可控制调节阀Ⅳ的开度并启动冷风机吸入空气来降低烟气温度并提高其流量，从而保证发电机组的高效、稳定、可靠运行。

5、本实用新型在补燃炉上部或补热管设置与控制装置连接的一氧化碳检测器，控制装置更加获取的一氧化碳检测器数据，可分别控制燃气调节阀及助燃气调节阀的开度，使得燃气和助燃气体比例更加合理，从而保证燃气的充分燃烧，既能提高燃气的利用率，也能有效减少NOx的生成和排放，还能避免进入余热锅炉的烟气中可燃气体超标而带来的危险，从而提高系统的可靠性。

因此，本实用新型具有自动化程度及余热回收效率高、环保节能、拖动系统运行平稳的特点。

附图说明

图1为本实用新型之原理结构示意图；

图2为图1之补燃炉原理结构示意图；

图中：1-补燃炉，1A-补热管，1B-主燃烧器，1C-辅助燃烧器，1D-送风管，1E-主燃气管，1F-辅燃气管，1G-调节阀Ⅰ，1H-一氧化碳检测器，1J-调节阀Ⅱ，1K-调节阀Ⅲ，1M-火焰检测器，1N-压力变送器，2-烟气管，3-余热锅炉，4-汽轮机，5-耦合传动装置，6-转动设备，7-放散阀Ⅰ，8-流量调节阀，9-测温元件，10-主流量计，11-进风管，12-调节阀Ⅳ，13-冷风机，14-凝汽器，15-冷凝水箱，16-燃烧装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。

如图1和2所示，本实用新型包括补燃炉1、烟气管2、余热锅炉3、汽轮机4、耦合传动装置5、转动设备6、控制装置，所述补燃炉1的排气口通过补热管1A经三通与烟气管2连通，所述烟气管2的后端与余热锅炉3的烟气入口连通，所述余热锅炉3的蒸汽出口与汽轮机4的进气口连通，所述汽轮机4的输出轴通过耦合传动装置5与转动设备6的转轴连接，所述烟气管2在三通前端设置与控制装置连接的放散阀Ⅰ7及流量调节阀8，所述烟气管2在三通与余热锅炉3的烟气入口之间设置与控制装置连接的测温元件9及主流量计10，所述控制装置还与补燃炉1的燃气调节阀及助燃气调节阀连接，所述余热锅炉3的烟气出口与补燃炉1的助燃气调节阀和/或烟气管2前端的燃烧装置进风口连通。

所述烟气管2在与补热管1A连接的三通前端设置进风管11，所述进风管11的后端通过调节阀Ⅳ12连接冷风机13，所述调节阀Ⅳ12及冷风机13与控制装置连接。

所述补燃炉1上部或补热管1A设置与控制装置连接的一氧化碳检测器1H，所述补燃炉1下部分别设置主燃烧器1B及辅助燃烧器1C，所述主燃烧器1B在补燃炉1的外部通过进气口分别与送风管1D、主燃气管1E连接，所述辅助燃烧器1C在补燃炉1外部与辅燃气管1F连接，所述送风管1D设置与控制装置连接的调节阀Ⅰ1G，所述主燃气管1E设置与控制装置连接的调节阀Ⅱ1J，所述辅燃气管1F上设置有与控制装置连接的调节阀Ⅲ1K。

所述补燃炉1上部分别设置与控制装置连接的火焰检测器1M、压力变送器1N。

所述送风管1D通过热风机与余热锅炉3的排烟口或空气连通，所述送风管1D还通过调节阀Ⅴ与氧气供气管连通。

所述主燃烧器1B垂直于补燃炉1侧壁设置，所述辅助燃烧器1C倾斜设置于主燃烧器1B的下端或侧端，所述辅助燃烧器1C的燃烧口指向主燃烧器1B的燃烧口。

所述烟气管2在与补热管1A连接的三通前端设置除尘器，所述余热锅炉3的排烟口连接有与控制装置连接的三通阀，所述三通阀的一排烟口连接有放散烟囱。

所述除尘器为旋流器。

所述汽轮机4的出气口连通设置有换热风管的凝汽器14，所述换热风管的出口端通过风机与补燃炉1助燃气调节阀连通，所述凝汽器14的出水口依次通过除氧器、给水泵与余热锅炉3的给水口连通。

所述凝汽器14的出水口连通冷凝水箱15，所述冷凝水箱15的出水口通过循环泵与余热锅炉3的入水口连通。

所述余热锅炉3的蒸汽出口与汽轮机4的进气口的连通管道设置有与控制装置连接的放散阀Ⅱ及调节阀Ⅵ。

所述火焰检测器1M为紫外火焰探测器。

所述测温元件9为热电偶。

所述转动设备6为发电机、风机或水泵。

所述耦合传动装置5为液力耦合器。

本实用新型工作原理及工作过程：

本实用新型通过设置补燃炉，稳定了供余热锅炉烟气的流量和温度，解决了传统方法回收烟气余热过程中存在的烟气参数频繁波动的问题，改善了余热锅炉的运行条件，使得后续进入汽轮机的蒸汽量、温度在很小波动范围，在保证汽轮机组安全、高效运行的同时提高烟气利用效率；通过在烟气管设置测温元件及主流量计，从而控制装置能够根据余热锅炉的入口温度和流量，自动控制补燃炉的燃气调节阀及助燃气调节阀开度，调节燃气及助燃气体的输入量，从而进一步保证进入余热锅炉的烟气热值的稳定，使得拖动系统运行更加平稳和有效减低其运行故障频率；由于低温烟气经余热锅炉后返回至补燃炉和/或烟气管前端的燃烧装置实现闭式循环，既能有效避免废气外排造成的环境污染问题，而且温度较高的烟气作为助燃气体能够保证燃气的稳定燃烧，尤其是低热值煤气的稳定燃烧，有利于提高燃烧效率和热回收效率。进一步，在补燃炉上部或补热管设置与控制装置连接的一氧化碳检测器，控制装置更加获取的一氧化碳检测器数据，可分别控制燃气调节阀及助燃气调节阀的开度，使得燃气和助燃气体比例更加合理，从而保证燃气的充分燃烧，既能提高燃气的利用率，也能有效减少NOx的生成和排放，还能避免进入余热锅炉的烟气中可燃气体超标而带来的危险，从而提高系统的可靠性。进一步，在烟气管前端设置进风管及与控制装置连接的放散阀Ⅰ，在进风管后端通过调节阀Ⅳ连接与控制装置连接的冷风机，从而能在燃气调节阀开度达到最小（保持火焰不灭），而进入余热锅炉的烟气热值仍高于所需时，可控制放散阀打开排出一部分多余烟气来减低烟气热值；在烟气热值过高而流量过低时，可控制调节阀Ⅳ的开度并启动冷风机吸入空气来降低烟气温度并提高其流量，从而保证发电机组的高效、稳定、可靠运行。进一步，在补燃炉上部设置有压力变送器，可自动调节炉内压力在运行的范围，从而保证炉内压力的稳定。进一步，补燃炉的送风管通过热风机与低温烟气或空气连通，可有效提高送风效率，而且低温烟气作为助燃气体可以提高燃烧热值，从而减低能耗；送风管还通过调节阀Ⅴ与氧气供气管连通，可以弥补低温烟气中氧含量变化较大，易导致燃气燃烧不稳定的问题。进一步，通过辅助燃烧器和主燃烧器的位置设置，既能使燃气与助燃气体充分混合，从而提高燃烧效率；而且也能打乱补燃炉内的热气分布，使得补燃炉内温度均匀。综上所述，本实用新型具有自动化程度及余热回收效率高、环保节能、拖动系统运行平稳的特点。

如图1和2所示，当补燃炉1内的主燃烧器1B点火成功（辅助燃烧器1C作为长明火），主燃烧器1B的主燃气正常燃烧，控制装置检测一氧化碳检测器1H、热电偶9及主流量计10的数据，根据烟气管2在余热锅炉3入口一侧的烟气温度及流量，控制调节阀Ⅰ1G、调节阀Ⅱ1H及调节阀Ⅲ1K的开度，自动调节主燃气和/或辅助燃气的输入量以及助燃气体的风量：当进入余热锅炉3的烟气温度、流量低于所需要时，加大主燃气调节阀Ⅱ1H和/或辅助燃气调节阀Ⅲ1K以及助燃气体调节阀Ⅰ1G的开度；当进入余热锅炉3的烟气温度、流量高于于所需要时，减小调节阀Ⅱ1H和/或调节阀Ⅲ1K以及调节阀Ⅰ1G的开度。当主燃气调节阀Ⅱ1H和辅助燃气调节阀Ⅲ1K的开度达到最小（保持火焰不灭）时，而此时烟气管2在余热锅炉3入口一侧的烟气温度及流量仍高于所需时，控制装置打开烟气管2上的放散阀Ⅰ7，排出部分多余的烟气；在烟气温度较高而流量不足时，控制装置打开进风管11连接的调节阀Ⅳ12及冷风机13，利用冷风机13吸入空气来降低热风温度和补充流量。余热锅炉3在烟气管2输入的热烟气交换下，产生高温蒸汽推动汽轮机4的转子转动，转子通过液力耦合器5拖动风机或水泵6的转轴转动做功。余热锅炉3的烟气排放口通过调节阀、循环风机及管道，将低温烟气会送至补燃炉1的辅助燃气调节阀Ⅲ1K或烟气管2前端的燃烧装置16进风口，而燃烧装置16的排烟口将低温烟气经旋流器除尘后输入烟气管2。