[實用新型]一種全燒高爐煤氣鍋爐煙氣余熱深度回收利用系統

有效

• 申請號: 201320446384.0
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN203421709U
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 葉亞蘭
• 申請（專利權）人: 江蘇海事職業技術學院;葉亞蘭
• 主分類號: F23J15/06
• 分類號: F23J15/06;F23L15/00;F22D11/06
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

技術領域

本實用新型涉及鍋爐余熱利用領域，尤其涉及一種全燒高爐煤氣鍋爐煙氣余熱深度回收利用系統。

背景技術

鋼鐵企業在冶煉過程中產生了大量的副產煤氣，在各種副產煤氣中，高爐煤氣熱值最低，但產量最大。在我國鋼鐵企業現有技術水平下，除去高爐熱風爐、加熱爐等鋼鐵工藝的自身消耗，高爐煤氣仍有大量剩余。鋼鐵廠以往的做法是將剩余煤氣對空放散，不僅浪費了寶貴的能源，而且高爐煤氣中所含的CO等氣體還會對環境造成極大的污染。近年來，隨著全燒高爐煤氣鍋爐發電技術的日益進步和推廣，全燒高爐煤氣鍋爐發電機組在鋼鐵企業得到了大量應用，各鋼鐵廠相繼建設煤氣電站，這樣不僅有效利用了高爐煤氣資源，而且煤氣鍋爐還作為緩沖用戶穩定了廠區煤氣管網的大幅波動。

目前，全國范圍內大大小小的高爐煤氣鍋爐，排煙溫度平均值在160℃左右，部分鍋爐排煙溫度甚至高達200℃，如此高溫的煙氣直接排入大氣，煙氣中的大部分余熱沒有得到回收利用，造成了能源的極大浪費。而另一方面，高爐煤氣的含硫量很低，幾乎可以忽略不計，因此全燒高爐煤氣的鍋爐基本上不存在低溫腐蝕的問題，這就使得鍋爐的排煙溫度還有很大的下降空間。由此可見，高爐煤氣鍋爐排煙是一項潛力巨大的余熱資源，若能對其進行合理利用，將能收獲很好的經濟效益。

近些年來，在國家大力倡導“節能減排”政策的大環境下，國內一些鋼鐵廠開始積極嘗試對煤氣鍋爐的煙氣余熱進行回收，目前普遍采用的方法是采用煙氣余熱來預熱入爐冷煤氣，如圖1所示，在空氣預熱器2的出口煙道中安裝煤氣預熱器3，鍋爐煙氣經煤氣預熱器3吸熱降溫后，通過引風機4抽至煙囪5，最后排入大氣。該方案一方面降低了鍋爐排煙溫度，減小了排煙熱損失，從而提高了鍋爐熱效率；另一方面，提高了入爐煤氣溫度，改善了低熱值高爐煤氣的著火和燃燒狀況，不僅能夠提高煤氣燃盡程度，減小化學不完全燃燒損失，進而提高鍋爐熱效率，而且有利于解決全燒高爐煤氣鍋爐著火難、爐膛溫度低、燃燒不穩定等問題。

但是，采用該回收方案存在如下不足：

1）鍋爐尾部煙氣余熱雖然能得到一定量的回收利用，但是煙氣出口的煙氣溫度仍然達到130℃～150℃，還存在很大的降低空間；

2）在空氣預熱器的冷端，冷空氣溫度為環境溫度（不考慮送風機帶來的溫升），通常為25℃左右甚至更低，而煙氣通常為180℃左右甚至更高，二者溫差可達150℃以上，由基于熱力學第二定律的分析理論可知，在熱量傳遞過程中，由于不等溫傳熱和摩擦損失等不可逆過程的存在，熱量從高溫物體傳向低溫物體時存在著較大的換熱（可用能）損，且傳熱溫差越大，換熱損越大，因此煙氣與空氣之間如此大的傳熱溫差必將導致空氣預熱器換熱損失較大，造成煙氣可用能的利用不夠充分；3）同理，在煤氣預熱器的冷端，冷煤氣溫度較低，通常為35℃左右甚至更低，而煙氣通常為140℃左右甚至更高，二者溫差可達100℃以上，如此大的傳熱溫差必將導致煤氣預熱器換熱損失較大，造成煙氣可用能的利用不夠充分。

發明內容

.所要解決的技術問題

深度回收利用高爐煤氣鍋爐煙氣余熱，進一步降低排煙溫度，并通過能量的梯級利用降低換熱器傳熱溫差，減小換熱損，提高煙氣能量的有效利用率。

.技術方案是

現有技術中，鍋爐尾部煙氣余熱雖然能得到一定量的回收利用，但是煙氣出口的煙氣溫度仍然達到130℃～150℃，還存在很大的降低空間。

在空氣預熱器的冷端，冷空氣溫度為環境溫度（不考慮送風機帶來的溫升），通常為25℃左右甚至更低，而煙氣通常為180℃左右甚至更高，二者溫差可達150℃以上；在煤氣預熱器的冷端，冷煤氣溫度較低，通常為35℃左右甚至更低，而煙氣通常為140℃左右甚至更高，二者溫差可達100℃以上。由基于熱力學第二定律的分析理論可知，在熱量傳遞過程中，由于不等溫傳熱和摩擦損失等不可逆過程的存在，熱量從高溫物體傳向低溫物體時存在著較大的換熱損，且傳熱溫差越大，換熱損也越大，因此煙氣與空氣、煤氣與煙氣之間如此大的傳熱溫差必將導致換熱器換熱損失較大，造成煙氣可用能的利用不夠充分。為了提高煙氣余熱的利用率，需要降低換熱器的傳熱溫差，降低換熱損。

依據基于熱力學第二定律的分析理論和能量梯級利用原理，采用不同溫度等級的煙氣加熱不同溫度等級的空氣與煤氣，將煙氣–空氣換熱系統和煙氣–煤氣換熱系統均分高溫和低溫兩級布置，兩級空氣換熱器和煤氣換熱器均為串聯流動。冷空氣經過前置的低溫空氣預熱器加熱到一定溫度后進入常規的空氣預熱器；冷煤氣經過前置的低溫空氣預熱器加熱到一定溫度后進入常規的煤氣預熱器，完成空氣和煤氣的全程加熱。