高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统及其运作方法与流程

2021-02-26 01:02:22|

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本发明属于机械技术领域，涉及一种锅炉，特别是高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统及其运作方法。

背景技术：

在建材行业加气砖制作过工艺程中，有规律的产生大量低压非饱和废热蒸汽，这部分废热蒸汽通常情况下被利用到锅炉给水箱中加热锅炉给水，但是由于这部分热量大大多于锅炉补充给水的加热余量，使得大部分锅炉给水只能最多加热达到沸腾状态。

由此一部分导致锅炉水泵由于温度升高而产生汽蚀现象，使锅炉无法正常运行；另一方面导致锅炉带有冷凝器配置的给水温度超高，无法达到冷凝回收的效果，同时导致锅炉排烟温度的升高，锅炉热效率下降。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在上述问题，提出了一种利用废热蒸汽和锅炉给水(除氧水)在蓄热换热罐内进行逆流换热，使加热温度超过常压状态下可升高到的温度，并利用废热蒸汽周期性供汽，通过蓄热换热罐容积进行蓄热的废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统及其运作方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统，包括冷凝锅炉，所述冷凝锅炉上设置节能器，所述节能器尾部连接冷凝器，所述冷凝锅炉上还设置水汽换热空预器，还包括蓄热换热罐和高低温分层储水机构，所述冷凝锅炉与节能器通过管路连接，所述蓄热换热罐与节能器通过锅炉供水管路连接，所述高低温分层储水机构具有集合热水区和集合冷水区，所述集合热水区与集合冷水区之间设置翅片管换热器，所述蓄热换热罐内伸入废汽换热管，所述废汽换热管的进汽首端输入加汽砖废热蒸汽，所述废汽换热管的出汽末端连接所述翅片管换热器，所述集合热水区与所述蓄热换热罐通过高温供水管路连接，所述高温供水管路上串接锅炉给水泵，所述集合冷水区与所述冷凝器通过低温供水管路连接，所述低温供水管路上串接冷凝水泵，所述冷凝器与所述水汽换热空预器通过热水回流管路连接，所述水汽换热空预器与所述集合冷水区通过温水回流管路连接。

在上述的高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统中，所述高低温分层储水机构包括冷凝水箱和除氧水箱，所述冷凝水箱内分为上层热水区和下层冷水区，所述除氧水箱内为除氧热水区，所述上层热水区和除氧热水区形成所述集合热水区，所述下层冷水区形成所述集合冷水区，所述上层热水区的上部中设置浮子取水器，所述冷凝水箱的中部设置所述翅片管换热器，所述浮子取水器与所述除氧水箱通过所述高温供水管路连接，该段高温供水管路上串接除氧水泵，所述除氧水箱与所述蓄热换热罐通过所述高温供水管路连接，该段高温供水管路上串接所述锅炉给水泵。

采用浮子取水原理和冷凝水箱高低温分层措施，使得冷凝水箱底部的水温较低，所以系统利用这个特点，在锅炉尾部布置了一部分冷凝器受热面，进一步降低锅炉排放烟温，提高锅炉综合热效率。从蓄热换热罐隔离换热出来的蒸汽凝结水还具有一定的温度，用该冷凝水继续加热冷凝水箱，最后将换热后的蒸汽凝结水排入凝结水回收池中集中利用。

在上述的高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统中，所述高低温分层储水机构包括除氧罐，所述除氧罐内分成上部热水区和下部冷水区，所述上部热水区形成所述集合热水区，所述下部冷水区形成所述集合冷水区，所述上部热水区中设置布水器，所述除氧罐的中部设置所述翅片管换热器，所述布水器与所述蓄热换热罐通过所述高温供水管路连接，该段高温供水管路上串接所述锅炉给水泵。

除氧罐内整体被分成上下两部分，下部冷水区基本上是温度由低到高接近翅片管换热器，上部热水区是沸腾区，由于翅片管换热器的作用，将上部的除氧水加热至沸腾状态，去除水中的氧气从顶部排气口集合排出，除氧后的热水经布水器吸入蓄热换热罐内再次换热升温。

在上述的高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统中，所述低温供水管路上还连接冷水补充管路，所述冷水补充管路上通过分支管路连通定压罐。

在上述的高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统中，所述冷凝锅炉的出汽口通过送汽管连接分汽缸。

在上述的高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统中，所述翅片管换热器的底部连接冷凝水排放管，所述冷凝水排放管的末端衔接凝结水回收池。由于加汽砖行业废热蒸汽中带有大量泥沙和污染物，所以在正常系统中，该部分的凝结水通常是被其他地方利用，比如加汽砖制砖粉料所需的搅拌水添加等。

在上述的高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统的运作方法中，包括以下步骤：

1)、首先集合冷水区的低温水由冷凝水泵泵入冷凝器，低温水在冷凝器中换热形成的高温水再进入水汽换热空预器，用于加热燃烧空气，提高进入炉膛的空气焓值，而高温水放热形成中温水回流至集合冷水区达到低温目的，为下一次循环水进入冷凝器的温度不会过高，以利用烟气中的汽化潜热；

2)、然后将集合热水区的高温水通过锅炉给水泵打入蓄热换热罐被加汽砖废热蒸汽加温；而后加汽砖废热蒸汽再进入翅片管换热器继续将集合热水区的高温水加热升温；

3)、最后蓄热换热罐中的高温水再进入节能器，再由节能器进入冷凝锅炉，冷凝锅炉产生蒸汽后输送给分汽缸，进而分配给各个用汽点使用，完成系统加热循环。

在上述的高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统的运作方法中，在步骤1)中，集合冷水区指冷凝水箱内下层冷水区，即由冷凝水箱内下层冷水区的低温水由冷凝水泵泵入冷凝器；在步骤2)中，集合热水区指冷凝水箱内上层热水区，即利用浮子取水器将上层热水区的高温水通过除氧水泵抽入除氧水箱内以降低除氧器的蒸汽消耗量，再通过锅炉给水泵由除氧水箱将除氧水泵入蓄热换热罐。

在上述的高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统的运作方法中，在步骤1)中，集合冷水区指除氧罐的下部冷水区，即由除氧罐内下部冷水区的低温水由冷凝水泵泵入冷凝器；在步骤2)中，集合热水区指除氧罐内上部热水区，即通过布水器将上部热水区的高温水通过锅炉给水泵泵入蓄热换热罐。

在上述的高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统的运作方法中，低温供水管路中的水温范围是30～40℃，热水回流管路中的水温范围是60～70℃，温水回流管路中的水温范围是50～60℃，锅炉供水管路中的水温范围是120～130℃，废汽换热管出汽末端的水温是110℃。

与现有技术相比，本高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统及其运作方法具有以下优点：

本系统利用废热蒸汽和除氧水在蓄热换热罐内进行逆流换热，使加气砖废热蒸汽带来的热量能够储存在蓄热换热罐内，并能使加热温度超过一般常压水箱不能达到的温度，基本可以使除氧水达到120度以上，利用这个温度可以将燃烧用的空气温度加热到合适的范围内，降温后的除氧水，使得节能器的换热能够保持较大的温差，加大了节能器烟气侧和水侧的温压值，有助于降低出口烟温；具有一定蓄热容积的除氧水能够均匀使用到锅炉每个时刻的给水量分配上，使锅炉给水温度始终保持较高的温度，以此提高锅炉的综合热效率和降低燃料消耗量。

该蓄热换热罐一方面可以在短时间内迅速吸收反应釜的废热蒸汽，另一方面，由于该蓄热换热罐被布置在锅炉给水泵的出口，蓄热温度的升高将不再导致锅炉给水泵无法运行，还能使锅炉进口温度升高，降低锅炉燃料消耗量。

附图说明

图1是本系统的实施例一结构图。

图2是本系统的实施例二结构图。

图中，1、冷凝锅炉；2、节能器；3、冷凝器；4、水汽换热空预器；5、蓄热换热罐；6、废汽换热管；7、冷凝水箱；8、浮子取水器；9、翅片管换热器；10、凝结水回收池；11、冷凝水泵；12、除氧水泵；13、除氧水箱；14、锅炉给水泵；15、除氧罐；16、布水器；17、定压罐。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1所示，高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统，包括冷凝锅炉1，冷凝锅炉1上设置节能器2，节能器2尾部连接冷凝器3，冷凝锅炉1上还设置水汽换热空预器4，还包括蓄热换热罐5、冷凝水箱7和除氧水箱13，冷凝锅炉1与节能器2通过管路连接，蓄热换热罐5与节能器2通过锅炉供水管路连接，冷凝水箱7内分为上层热水区和下层冷水区，除氧水箱13内为除氧热水区，上层热水区的上部中设置浮子取水器8，冷凝水箱7的中部设置翅片管换热器9，浮子取水器8与除氧水箱13通过高温供水管路连接，该段高温供水管路上串接除氧水泵12，除氧水箱13与蓄热换热罐5通过高温供水管路连接，该段高温供水管路上串接锅炉给水泵14，蓄热换热罐5内伸入废汽换热管6，废汽换热管6的进汽首端输入加汽砖废热蒸汽，废汽换热管6的出汽末端连接翅片管换热器9，下层冷水区与冷凝器3通过低温供水管路连接，低温供水管路上串接冷凝水泵11，冷凝器3与水汽换热空预器4通过热水回流管路连接，水汽换热空预器4与下层冷水区通过温水回流管路连接。

采用浮子取水原理和冷凝水箱7高低温分层措施，使得冷凝水箱7底部的水温较低，所以系统利用这个特点，在锅炉尾部布置了一部分冷凝器3受热面，进一步降低锅炉排放烟温，提高锅炉综合热效率。从蓄热换热罐5隔离换热出来的蒸汽凝结水还具有一定的温度，用该冷凝水继续加热冷凝水箱7，最后将换热后的蒸汽凝结水排入凝结水回收池10中集中利用。

低温供水管路上还连接冷水补充管路。

冷凝锅炉1的出汽口通过送汽管连接分汽缸。

翅片管换热器9的底部连接冷凝水排放管，冷凝水排放管的末端衔接凝结水回收池10。由于加汽砖行业废热蒸汽中带有大量泥沙和污染物，所以在正常系统中，该部分的凝结水通常是被其他地方利用，比如加汽砖制砖粉料所需的搅拌水添加等。

高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统的运作方法中，包括以下步骤：

1)、首先由冷凝水箱7内下层冷水区的低温水由冷凝水泵11泵入冷凝器3，低温水在冷凝器3中换热形成的高温水再进入水汽换热空预器4，用于加热燃烧空气，提高进入炉膛的空气焓值，而高温水放热形成中温水回流至下层冷水区达到低温目的，为下一次循环水进入冷凝器3的温度不会过高，以利用烟气中的汽化潜热；

2)、然后利用浮子取水器8将上层热水区的高温水通过除氧水泵12抽入除氧水箱13内以降低除氧器的蒸汽消耗量，再通过锅炉给水泵14由除氧水箱13将除氧水泵12入蓄热换热罐5，除氧水被加汽砖废热蒸汽加温；而后加汽砖废热蒸汽再进入翅片管换热器9继续将上层热水区的高温水加热升温；

3)、最后蓄热换热罐5中的高温水再进入节能器2，再由节能器2进入冷凝锅炉1，冷凝锅炉1产生蒸汽后输送给分汽缸，进而分配给各个用汽点使用，完成系统加热循环。

低温供水管路中的水温范围是30～40℃，热水回流管路中的水温范围是60～70℃，温水回流管路中的水温范围是50～60℃，锅炉供水管路中的水温范围是120～130℃，废汽换热管6出汽末端的水温是110℃。

实施例二

如图2所示，高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统，包括冷凝锅炉1，冷凝锅炉1上设置节能器2，节能器2尾部连接冷凝器3，冷凝锅炉1上还设置水汽换热空预器4，还包括蓄热换热罐5和除氧罐15，冷凝锅炉1与节能器2通过管路连接，蓄热换热罐5与节能器2通过锅炉供水管路连接，除氧罐15内分成上部热水区和下部冷水区，上部热水区中设置布水器16，除氧罐15的中部设置翅片管换热器9，蓄热换热罐5内伸入废汽换热管6，废汽换热管6的进汽首端输入加汽砖废热蒸汽，废汽换热管6的出汽末端连接翅片管换热器9，布水器16与蓄热换热罐5通过高温供水管路连接，高温供水管路上串接锅炉给水泵14，下部冷水区与冷凝器3通过低温供水管路连接，低温供水管路上串接冷凝水泵11，冷凝器3与水汽换热空预器4通过热水回流管路连接，水汽换热空预器4与下部冷水区通过温水回流管路连接。

除氧罐15内整体被分成上下两部分，下部冷水区基本上是温度由低到高接近翅片管换热器9，上部热水区是沸腾区，由于翅片管换热器9的作用，将上部的除氧水加热至沸腾状态，去除水中的氧气从顶部排气口集合排出，除氧后的热水经布水器16吸入蓄热换热罐5内再次换热升温。

低温供水管路上还连接冷水补充管路，冷水补充管路上通过分支管路连通定压罐17。

冷凝锅炉1的出汽口通过送汽管连接分汽缸。

在上述的高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统的运作方法中，包括以下步骤：

1)、首先由除氧罐15内下部冷水区的低温水由冷凝水泵11泵入冷凝器3，低温水在冷凝器3中换热形成的高温水再进入水汽换热空预器4，用于加热燃烧空气，提高进入炉膛的空气焓值，而高温水放热形成中温水回流至下部冷水区达到低温目的，为下一次循环水进入冷凝器3的温度不会过高，以利用烟气中的汽化潜热；

2)、然后通过布水器16将上部热水区的高温水通过锅炉给水泵14泵入蓄热换热罐5被加汽砖废热蒸汽加温；而后加汽砖废热蒸汽再进入翅片管换热器9继续将上部热水区的高温水加热升温；

与现有技术相比，本高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统及其运作方法具有以下优点：

本系统利用废热蒸汽和除氧水在蓄热换热罐5内进行逆流换热，使加气砖废热蒸汽带来的热量能够储存在蓄热换热罐5内，并能使加热温度超过一般常压水箱不能达到的温度，基本可以使除氧水达到120度以上，利用这个温度可以将燃烧用的空气温度加热到合适的范围内，降温后的除氧水，使得节能器2的换热能够保持较大的温差，加大了节能器2烟气侧和水侧的温压值，有助于降低出口烟温；具有一定蓄热容积的除氧水能够均匀使用到锅炉每个时刻的给水量分配上，使锅炉给水温度始终保持较高的温度，以此提高锅炉的综合热效率和降低燃料消耗量。

该蓄热换热罐5一方面可以在短时间内迅速吸收反应釜的废热蒸汽，另一方面，由于该蓄热换热罐5被布置在锅炉给水泵14的出口，蓄热温度的升高将不再导致锅炉给水泵14无法运行，还能使锅炉进口温度升高，降低锅炉燃料消耗量。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了冷凝锅炉1；节能器2；冷凝器3；水汽换热空预器4；蓄热换热罐5；废汽换热管6；冷凝水箱7；浮子取水器8；翅片管换热器9；凝结水回收池10；冷凝水泵11；除氧水泵12；除氧水箱13；锅炉给水泵14；除氧罐15；布水器16；定压罐17等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

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