[发明专利]一种燃气蒸汽锅炉余热利用装置及方法

说明书

本公开涉及能源利用技术领域，具体提供一种燃气蒸汽锅炉余热利用装置及方法。包括锅炉，软水箱，引射装置和换热单元，所述换热单元位于锅炉与软水箱之间，所述换热单元使锅炉中烟气余热与软水箱中软水进行热交换，所述换热单元还包括软水流量控制单元；所述引射装置包括两个入口，一个出口，所述两个入口将锅炉分别连接锅炉蒸汽出口和换热单元的蒸汽出口，两种蒸汽混合引射后，经外供蒸汽管道与蒸汽供热装置相连。原理为：以高压蒸汽作为引射流体，利用引射器建立真空环境，使锅炉补水在低温蒸发器内以低于烟气露点的温度汽化，通过相变大量吸热实现燃气蒸汽锅炉排烟潜热的深度回收，并通过引射过程对低压蒸汽的压缩实现低品位潜热的升温利用。

技术领域

本公开涉及能源利用技术领域，具体提供一种燃气蒸汽锅炉余热利用装置及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

近年来，随着我国城市能源结构调整，天然气的消费量快速增长，初于治理大气环境污染的目的，大量燃煤工业锅炉被燃气锅炉或电锅炉替代。由于工业锅炉的外供蒸汽温度在100℃以上，其排烟温度往往达到200℃左右，加之天然气的主要成分是甲烷，氢碳比较高，燃烧产物中水蒸气潜热约占天然气低位发热量的10％，故燃气蒸汽锅炉排烟中可供回收的显热和潜热资源巨大。

目前，有效回收利用排烟余热是燃气蒸汽锅炉急需解决的一大难题，这是因为：一方面，回收排烟余热的介质有限，在节能减排的背景下，工业蒸汽的凝结水常被回用作蒸汽锅炉给水，凝结水温通常为80～90℃，不适合用作回收排烟余热的冷源，往往只能利用在锅炉尾部安装蒸汽过热器和省煤器的方法回收部分余热。然而，发明人发现，外供饱和蒸汽温度过高，锅炉补水或助燃空气热容量又远低于烟气，这使得现有燃气蒸汽锅炉排烟余热回收范围局限于较高品位的显热，而对占比更高的低品位余热(特别是潜热)效果有限；另一方面，发明人发现，排烟低品位余热即使得到回收，往往也难以利用，这是因为在化工、医药、建材、食品等蒸汽锅炉应用领域，缺乏对低品位热能的需求。

发明内容

针对现有技术中烟气余热低品位热能利用程度较差的问题，本公开以锅炉生产的高压蒸汽作为引射流体，利用引射器建立真空环境，使锅炉补水在低温蒸发器内以低于烟气露点的温度汽化，通过相变大量吸热实现燃气蒸汽锅炉排烟潜热的深度回收，并通过引射过程对低压蒸汽的压缩实现低品位潜热的升温利用，最大限度提高燃气锅炉热效率。

本公开一个或一些实施方式中，提供一种燃气蒸汽锅炉余热利用装置，包括锅炉，软水箱，引射装置和换热单元，所述换热单元位于锅炉与软水箱之间，所述换热单元使锅炉中烟气余热与软水箱中软水进行热交换，所述换热单元还包括软水流量控制单元；

所述引射装置包括两个入口，一个出口，所述两个入口分别连接锅炉蒸汽出口和换热单元的蒸汽出口，两种蒸汽混合引射后，经外供蒸汽管道与蒸汽供热装置相连。

本公开一个或一些实施方式中，提供一种燃气蒸汽锅炉余热利用工艺，所述工艺在上述任一项所述的燃气蒸汽锅炉余热利用装置中进行，包括如下步骤：将软化水接入软水箱，烟气为软水箱中软水蒸发提供热源，

软水蒸发为低压蒸汽，高压蒸汽分成两路，一路经引射器将低压蒸汽引射，另一路与引射后蒸汽混合，成为中压蒸汽；

控制软水与烟气接触量，保证进入引射器的软水均为蒸汽状态。

上述技术方案中的一个或一些技术方案具有如下优点或有益效果：

1)本公开利用引射原理产生的真空效应，驱动锅炉补水在换热面内部流动，并在低于烟气露点的温度蒸发，从而利用一台换热装置即可实现燃气锅炉排烟中的显热和大部分潜热的回收。锅炉补水用作冷源且基于蒸发过程回收潜热，可简化排烟余热回收系统流程，减少设备数量和额外的动力消耗，并可通过相变换热显著减小换热面积和换热装置容积；