一種利用管式爐廢氣的余熱生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及煤焦油加熱管式爐的余熱利用領(lǐng)域，具體涉及一種利用用于焦油蒸餾的管式爐的廢氣余熱回收生產(chǎn)飽和蒸汽的系統(tǒng)。其包括：外殼、換熱器、進(jìn)氣氣道、出氣氣道、軟水箱、給水泵和蒸汽出口閥，換熱器主要由支撐盤和傳熱管束組成；進(jìn)氣氣道連接于換熱器右端上并與傳熱管束相連通；出氣氣道連接于換熱器左端上并與傳熱管束相連通；給水泵進(jìn)水端與軟水箱連接，出水端通過給水截止閥和防止水逆流的給水止回閥與外殼側(cè)壁上的進(jìn)水口連接，外殼的底部具有下排污閥和灰水排放閘閥。本發(fā)明生產(chǎn)蒸汽的過程較為簡單，設(shè)備容易布置，占地面積少，傳熱管采用螺旋翅片結(jié)構(gòu)，換熱效率高。
【專利說明】一種利用管式爐廢氣的余熱生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤焦油加熱管式爐的余熱利用領(lǐng)域，具體涉及一種利用用于焦油蒸餾的管式爐的廢氣余熱回收生產(chǎn)飽和蒸汽的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]管式爐是焦油蒸餾系統(tǒng)的主要設(shè)備。我國焦化廠用于焦油蒸餾的管式爐有筒式管式爐及方箱式管式爐兩種類型，一般焦油蒸餾裝置多采用筒式管式爐。
[0003]筒式管式爐主要由燃燒室50、輻射室51、對流室52和主煙囪53四部分組成(見圖1)。
[0004]配合不同的生產(chǎn)規(guī)模焦油加工所用的圓筒管式爐有多種規(guī)格，爐式管多為單程，輻射段爐管及對流段管的材質(zhì)為lCr5M0合金鋼，對流段翅片管的材質(zhì)為20號鋼。輻射段圓管沿爐壁圓周等距離排列，無死角，加熱均勻。對流段爐管在燃燒室頂上水平排列，兼受對流和輻射兩種傳熱方式的作用。蒸汽過熱管可設(shè)置于輻射段或?qū)α鞫沃校浼訜崦娣e應(yīng)滿足將所需的蒸汽加熱至400-450°C的要求。輻射管熱強(qiáng)度可取為18000-22000千卡/米
2.時；當(dāng)采用光管時，對流段熱強(qiáng)度可取為6000-10000千卡/米2.時。
[0005]焦油在爐管內(nèi)的初速取為0.5-0.9米/秒，一般取0.55米/秒。速度過小，焦油流動的湍流強(qiáng)度不夠，可能引起焦油局部過熱，管壁上產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象；速度過大，則阻力增大。
[0006]管式爐加熱后的排煙溫度由于工藝規(guī)定的不同，管式爐的排煙溫度也有所不同，煙囪排煙溫度約在300-400°C之間，平均350°C左右。
[0007]若將管式爐的煙氣溫度由350°C回收降至150°C，所利用的熱量用于生產(chǎn)0.5MPa的飽和蒸汽，并在廠內(nèi)蒸汽管網(wǎng)進(jìn)行利用。完全符合國家節(jié)能減排的大致方針，符合節(jié)能減排和環(huán)保要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對焦油加熱管式爐排放煙氣溫度較高，能量浪費較大且污染大氣環(huán)境等問題，提供了一種利用管式爐廢氣的余熱生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)，有效地回收管式爐排放的廢氣的能量，其采用的技術(shù)方案如下:
[0009]一種利用管式爐廢氣的余熱生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)，包括:
[0010]外殼，其安裝于固定基體上；
[0011]換熱器，其主要由支撐盤和傳熱管束組成，所述傳熱管束固接于支撐盤上；
[0012]進(jìn)氣氣道，其連接于換熱器右端上并與傳熱管束相連通；
[0013]出氣氣道，其連接于換熱器左端上并與傳熱管束相連通；
[0014]用于存儲軟水的軟水箱，
[0015]給水泵，其進(jìn)水端與軟水箱連接，出水端通過給水截止閥和防止水逆流的給水止回閥與外殼側(cè)壁上的進(jìn)水口連接；
[0016]和安裝于外殼頂面上的蒸汽出口閥；[0017]所述外殼的底部具有下排污閥和灰水排放閘閥。
[0018]在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上,還包括檢測外殼內(nèi)水位的水位傳感器。
[0019]可選的，所述外殼側(cè)壁上設(shè)有上排污閥和驗水閥。
[0020]在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，所述進(jìn)氣氣道上設(shè)有煙氣進(jìn)口閥和防爆閥。
[0021]在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，所述出氣氣道上設(shè)有消音器。
[0022]在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，所述外殼的頂部設(shè)置有用于安裝儀表的儀表閥、用于對外殼內(nèi)腔進(jìn)行快速減壓的放空閥和防止外殼內(nèi)腔中氣壓過載的安全閥。
[0023]在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，所述傳熱管束由若干條螺旋形的翅片傳熱管組成。
[0024]在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，所述外殼的進(jìn)水口位于外殼的左半部分上，所述外殼的外層設(shè)置有保溫層。
[0025]可選的，還包括:輔助煙囪，所述輔助煙囪與出氣氣道連接。
[0026]可選的，所述輔助煙囪中設(shè)置有吸風(fēng)機(jī)。
[0027]所述給水泵為兩臺且相互并聯(lián)，一臺開啟一臺作為備用，所述給水泵的啟閉由水位傳感器控制。
[0028]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:本發(fā)明生產(chǎn)蒸汽的過程較為簡單，設(shè)備容易布置，占地面積少；傳熱管采用螺旋翅片結(jié)構(gòu)，傳熱通過管壁傳遞進(jìn)行，其熱量直接傳遞給飽和水進(jìn)行換熱，從換熱機(jī)理而言，水的給熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣體的給熱系數(shù)，換熱效率高；螺旋翅片結(jié)構(gòu)的換熱器溫度適應(yīng)性好，在熱廢氣溫度大大超過設(shè)計溫度時，也不必?fù)?dān)心發(fā)生故障，且生產(chǎn)狀況正常。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1:管式爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2:本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(與管式爐配合后)；
[0031]圖3:本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖(與管式爐配合后)；
[0032]圖4:圖3中換熱器的右視結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0034]這里需要說明的是，文中所述方位詞左、右、頂和底均是以圖2所示的視圖為基準(zhǔn)定義的，應(yīng)當(dāng)理解，所述方位詞的使用不應(yīng)限制本申請所請求的保護(hù)范圍。
[0035]如圖2和圖3所示，一種利用管式爐廢氣的余熱生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)，其特征在于，包括:
[0036]外殼1，其安裝于固定基體上；
[0037]換熱器2，其主要由支撐盤20和傳熱管束21組成(見圖4)，所述傳熱管束21固接于支撐盤20上；
[0038]進(jìn)氣氣道3，其連接于換熱器2右端上并與傳熱管束21相連通；
[0039]出氣氣道4，其連接于換熱器2左端上并與傳熱管束21相連通；
[0040]用于存儲軟水的軟水箱5，
[0041]給水泵6，其進(jìn)水端與軟水箱5連接，出水端通過給水截止閥7和防止水逆流的給水止回閥8與外殼I側(cè)壁上的進(jìn)水口連接；
[0042]和安裝于外殼I頂面上的蒸汽出口閥9 ;
[0043]所述外殼I的底部具有下排污閥10和灰水排放閘閥11。
[0044]優(yōu)選的，還包括檢測外殼I內(nèi)水位的水位傳感器12，使用時外殼I內(nèi)水位應(yīng)高于換熱器2。
[0045]可選的，所述外殼I側(cè)壁上設(shè)有上排污閥32和驗水閥33，所述驗水閥33所處位置應(yīng)高于工藝規(guī)定水位。
[0046]優(yōu)選的，所述進(jìn)氣氣道3上設(shè)有煙氣進(jìn)口閥30和防爆閥31。
[0047]優(yōu)選的，所述出氣氣道4上設(shè)有消音器32。
[0048]優(yōu)選的，所述外殼I的頂部設(shè)置有用于安裝儀表的儀表閥13、用于對外殼I內(nèi)腔進(jìn)行快速減壓的放空閥14和防止外殼I內(nèi)腔中氣壓過載的安全閥15。
[0049]優(yōu)選的，所述傳熱管束21由若干條螺旋形的翅片傳熱管組成，翅片傳熱管更利于換器。
[0050]優(yōu)選的，所述外殼I的進(jìn)水口位于外殼的左半部分上(以圖2為參照)，此處需要說明的是如此設(shè)置的原因是:由于煙氣是由傳熱管束21的右端入左端出，故傳熱管束21右半部分的溫度要高于左半部分的溫度，所以外殼內(nèi)腔中右半部分的蒸汽產(chǎn)生量要大于左半部分的蒸汽產(chǎn)生量，外殼I的進(jìn)水口設(shè)置于外殼的左半部分上(較低溫區(qū))可減少對以成氣態(tài)的蒸汽產(chǎn)生的冷凝效果，有利于蒸汽總量的產(chǎn)生。
[0051]所述外殼I的外層設(shè)置有保溫層23。
[0052]可選的，還包括:輔助煙囪22，所述輔助煙囪22與出氣氣道4連接，利用輔助煙囪22的煙囪效應(yīng)可便于熱交換后的廢氣排出。
[0053]可選的，所述輔助煙囪22中設(shè)置有吸風(fēng)機(jī)(圖中未示出)，吸風(fēng)機(jī)可設(shè)置于輔助煙囪22內(nèi)部或它的頂部，當(dāng)輔助煙囪22的吸力不足時，可使用吸風(fēng)機(jī)。
[0054]所述給水泵6為兩臺且相互并聯(lián)，所述給水泵6的啟閉由水位傳感器12控制。
[0055]工作過程:管式爐煙氣在主煙囪53引出，由于主煙囪53頂端封閉，煙氣經(jīng)連接于主煙? 53上的進(jìn)氣氣道3進(jìn)入換熱器2的傳熱管中并與管間軟水換熱，換熱后的廢氣經(jīng)出氣氣道4和輔助煙囪22排掉；在換熱過程中管間軟水被加熱升溫由于連續(xù)不斷的換熱升溫汽液混合物逐步產(chǎn)生，在外殼內(nèi)腔的中上部產(chǎn)生汽液分離，蒸汽匯集達(dá)到額定壓力后經(jīng)蒸汽出口閥送入廠區(qū)供用戶使用，為確保安全運(yùn)行，外殼內(nèi)水位控制采用自動水位控制，設(shè)二臺給水泵一開一備。當(dāng)水位傳感器檢測外殼內(nèi)水位低于工藝規(guī)定水位時，給水泵立即啟動上水，水位值高于上限規(guī)定時給水泵停止送水。
[0056]假設(shè)管式爐主機(jī)功率300-450萬千卡/時，要生產(chǎn)的水蒸汽的額定工作壓力為
0.5MPa，額定工作溫度為151°C，額定蒸汽產(chǎn)量為415_900Kg/，給水溫度為25°C，管式爐煙氣流量為4821.5Nm3/，進(jìn)口煙氣溫度為350°C，換熱器阻力1400Pa時。
[0057]若將管式爐煙氣溫度由350°C降至150°C，廢氣比熱為Cp = 1.2964Kj/Nm3.K，則可回收熱量(按實際300萬千卡/h計算)為:
[0058]4821.53*(350-150)*1.2964 = 1250126.3Kj/h
[0059]式中:4821.53?廢煙氣量Nm3/h
[0060]1.2964?廢氣比熱系數(shù)[0061]換算成標(biāo)準(zhǔn)量(公斤/h)
[0062]〔1250126.3+(7000X4.18)〕= 42.73Kg/h
[0063]式中:7000X 4.18Kg 標(biāo)煤發(fā)熱數(shù) KJ/kg
[0064]全年運(yùn)行按7920小時計算，年節(jié)標(biāo)煤量為:
[0065]42.73X7920/8000 = 338.42t/a。
[0066]產(chǎn)飽和蒸汽量:
[0067]若以生產(chǎn)0.5MPa飽和蒸汽，蒸汽焓值為2747.93KJ/kg
[0068]10°C飽和水焓值為42KJ/kg
[0069]換熱效率為90%計算:
[0070]則回收余熱產(chǎn)蒸汽量為:
[0071]〔1250126.3+ (2747.93-42)〕X90%=〔1250126.3 + 2705.93〕X0.9 = 415.8Kg/h
[0072]式中90%為轉(zhuǎn)換效率系數(shù)。
[0073]以年運(yùn)行時間按7920小時計算
[0074]則415.84X7920/1000 = 3298.14t/a。
[0075]經(jīng)濟(jì)效益、飽和蒸汽每噸按180元/t
[0076]則3298.14t/aX 180 元 /t = 592765.2 元 /a。
[0077]通過計算表明僅一臺300萬千卡/h焦油加熱管式爐煙道廢氣進(jìn)行回收利用，年接生標(biāo)煤量為3293.14噸，生產(chǎn)蒸汽用于生產(chǎn)其經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)592765.2元，改善了環(huán)境且降低了能耗。
[0078]本發(fā)明不限于上述具體實施例，凡基于本發(fā)明所做的任何改動或變型均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種利用管式爐廢氣的余熱生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)，其特征在于，包括: 外殼(I)，其安裝于固定基體上； 換熱器(2)，其主要由支撐盤(20)和傳熱管束(21)組成，所述傳熱管束(21)固接于支撐盤(20)上； 進(jìn)氣氣道(3)，其連接于換熱器(2)右端上并與傳熱管束(21)相連通； 出氣氣道(4)，其連接于換熱器(2)左端上并與傳熱管束(21)相連通； 用于存儲軟水的軟水箱(5), 給水泵(6)，其進(jìn)水端與軟水箱(5)連接，出水端通過給水截止閥(7)和防止水逆流的給水止回閥(8)與外殼(I)側(cè)壁上的進(jìn)水口連接； 和安裝于外殼(I)頂面上的蒸汽出口閥(9)； 所述外殼(I)的底部具有下排污閥(10)和灰水排放閘閥(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用管式爐廢氣的余熱生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)，其特征在于:還包括檢測外殼(I)內(nèi)水位的水位傳感器(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種利用管式爐廢氣的余熱生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)，其特征在于:所述進(jìn)氣氣道(3)上設(shè)有煙氣進(jìn)口閥(30)和防爆閥(31)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種利用管式爐廢氣的余熱生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)，其特征在于:所述出氣氣道(4)上設(shè)有消音器(32)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種利用管式爐廢氣的余熱生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)，其特征在于:所述外殼(I)的頂部設(shè)置有用于安裝儀表的儀表閥(13)、用于對外殼(I)內(nèi)腔進(jìn)行快速減壓的放空閥(14)和防止外殼⑴內(nèi)腔中氣壓過載的安全閥(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用管式爐廢氣的余熱生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)，其特征在于:所述傳熱管束(21)由若干條螺旋形的翅片傳熱管組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用管式爐廢氣的余熱生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)，其特征在于:所述外殼(I)的進(jìn)水口位于外殼的左半部分上，所述外殼(I)的外層設(shè)置有保溫層(23)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用管式爐廢氣的余熱生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)，其特征在于，還包括:輔助煙囪(22)，所述輔助煙囪(22)與出氣氣道(4)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種利用管式爐廢氣的余熱生產(chǎn)蒸汽的系統(tǒng)，其特征在于:所述輔助煙囪(22)中設(shè)置有吸風(fēng)機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述，其特征在于:所述給水泵(6)為兩臺且相互并聯(lián)，所述給水泵(6)的啟閉由水位傳感器(12)控制。
【文檔編號】F28F1/36GK103982885SQ201410211878
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】邢同春, 欒攀 申請人:青島中拓科技有限公司