一种连续式蓄热燃烧燃气热管蒸汽发生器及烟气余热综合回收的方法技术

本发明专利技术公开了一种连续式蓄热燃烧燃气热管蒸汽发生器及烟气余热综合回收的方法。本发明专利技术公开了一种连续式蓄热燃烧燃气热管蒸汽发生器，包括蒸汽发生器和设置于蒸汽发生器底部的加热装置，加热装置包括空气管道、燃气管道、第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一蓄热室、第二蓄热室和燃烧装置，第一蓄热室和第二蓄热室分别设置于蒸汽发生器底部的四周，第一蓄热室由外向内依次设置有第一保温层和第一蓄热层，第二蓄热室由外向内依次设置有第二保温层和第二蓄热层，燃烧装置包括与第一蓄热室连接的燃烧室，燃烧室与热管换热区连通，热管换热区外设置有烟气出口，热管换热区内设置有烟气导流板和由若干根热管组成的热管蔟。本发明专利技术提出的蒸汽发生器其连续式蓄热燃烧技术，燃气燃烧充分，排烟顺畅，通过热管的换热技术提高热效率。

Continuous regenerative combustion gas heat pipe steam generator and flue gas waste heat comprehensive recovery method

The invention discloses a continuous regenerative combustion gas heat pipe steam generator and a flue gas waste heat comprehensive recovery method. The invention discloses a continuous regenerative combustion gas heat pipe steam generator comprises a heating device, steam generator and steam generator is arranged on the bottom of the heating device includes air pipeline, gas pipeline, the first four-way reversing valve, the four 24 valve and the first regenerator, the regenerator and the combustion device second, around the first storage room second and regenerator are respectively arranged on the bottom of the steam generator, the first regenerator in turn from outside to inside is provided with a first insulating layer and the first heat storage layer are sequentially arranged from outside to inside the second insulating layer and the second layer second heat storage regenerator, combustion device comprises a combustion chamber and the first regenerator is connected, the combustion chamber and the heat pipe the heat exchange with a flue gas outlet of heat pipe heat exchanger, heat pipe heat exchanger is arranged in the guide plate and a plurality of flue gas heat pipe heat pipe frame . The steam generator provided by the invention has continuous regenerative combustion technology, sufficient combustion of gas and smooth smoke exhaust, and improves heat efficiency through heat exchange technology of heat pipe.

【技术实现步骤摘要】
一种连续式蓄热燃烧燃气热管蒸汽发生器及烟气余热综合回收的方法
本专利技术涉及蒸汽发生器
，特别是一种连续式蓄热燃烧燃气热管蒸汽发生器及烟气余热综合回收的方法，可以适用于多种燃气锅炉。
技术介绍
工业领域对水蒸气的需求量极大，就目前技术而言，蒸汽主要由蒸汽锅炉产生，传统蒸汽锅炉主要依靠燃料在炉膛中燃烧产生热量直接加热锅筒来产生蒸汽，该方法虽然能产生蒸汽，但烟气带走大量热量，排烟温度有几百度，因而热效率较低，即使使用换热器对烟气进行余热回收，最终排烟温度也在150℃左右，仍然有较大部分热量没有回收利用，并且换热器易腐蚀，体积庞大，结构复杂，使用寿命短等缺点。雾霾情况的严重在不少地方提出禁止运行10吨以下的燃煤锅炉来采暖或生产蒸汽，这样，会有大量的燃气锅炉填补这个市场。目前的燃气蒸汽锅炉效率大多不高于90％，排烟温度高，多在150℃以上，余热得不到充分利用。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种连续式蓄热燃烧燃气热管蒸汽发生器及烟气余热综合回收的方法，烟气的余热首先用于加热助燃空气，然后对烟气余热进一步回收用于加热给水，可以做到烟气余热的极限回收。本专利技术的蒸汽发生器能长期安全可靠的产生蒸汽或生产热水或热媒油，并能对烟气的热量充分回收利用，降低排烟温度，减少热损失，提高热效率。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种连续式蓄热燃烧燃气热管蒸汽发生器，包括蒸汽发生器和设置于所述蒸汽发生器底部的加热装置，所述加热装置包括空气管道、燃气管道、第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一蓄热室、第二蓄热室和燃烧装置，所述第一蓄热室和第二蓄热室分别设置于所述蒸汽发生器底部的四周，所述第一蓄热室由外向内依次设置有第一保温层和第一蓄热层，所述第二蓄热室由外向内依次设置有第二保温层和第二蓄热层，所述燃烧装置包括与所述第一蓄热室连接的燃烧室，所述燃烧室与热管换热区连通，所述热管换热区外设置有烟气出口，所述热管换热区内设置有烟气导流板和由若干根热管组成的热管蔟；所述第一四通换向阀分别与第一蓄热室、第二蓄热室、第一排烟管道和空气管道连通，所述第二四通换向阀分别与第一蓄热室、第二蓄热室、第二排烟管道和助燃空气管道连通；助燃空气依次通过空气管道和第一四通换向阀，经第一蓄热室，助燃空气被第一蓄热层加热后通过第二四通换向阀进入燃烧室，燃气通过燃气管道进入燃烧室与助燃空气混合在燃烧室中燃烧，燃烧后的烟气通过热管换热区内的烟气导流板在热管间流动，经过热管换热区换热后的烟气经过第二四通换向阀进入第二蓄热室，加热第二蓄热层，再通过第一四通换向阀，经第一排烟管道引出，所述第一排烟管道为热水管道和烟气管道套接，所述烟气管道设置于所述热水管道的内部。在一个燃烧周期内，在上半个周期，助燃空气依次通过所述空气管道和所述第一四通换向阀，经第一蓄热室内蓄热材料，空气在其中被原已经被加热的蓄热材料加热后通过第二四通换向阀进入燃烧室，空气被加热的温度约300℃左右。燃气通过燃气管道进入燃烧室与空气混合在燃烧室中燃烧，燃烧后的热烟气1000℃以下，通过烟气导流板在热管间流动，经过折流，可以延长烟气与热管的接触时间，此部分热管外有翅片，可以扩大换热面积，与传统锅炉的光管相比，换热面积可以增加8～10倍，因此，相同功率的设备可以做的更紧凑。在本专利技术中，第一四通换向阀为低温四通阀，第二四通换向阀为高温四通阀。经过热管换热区换热后，烟气温度降到350℃左右，然后经过高温四通阀进入第二蓄热室，加热内部的蓄热材料，而后通过低温四通阀，经排烟风机引出，第一排烟管道为热水管道和烟气管道套接，烟气管道设置于热水管道的内部，由锅炉给水进一步回收烟气余热，烟气温度可降低到50℃左右；热管换热区内根据加热负荷不同设置有若干个热管，热管的上部设置于蒸汽发生器内部，下部设置于热管换热区内部。在本专利技术中，通过高温四通阀和低温四通阀同时动作，可以保证燃烧器燃烧需要的高温空气的持续供应，同时，也可以保证高温烟道内流向不变，这样，对于除了用天然气等干净燃气为燃料外，如发生炉烟气或生物质气等较脏的燃气锅炉，可以有效的在高温烟气管道中进行高温除尘后再进行余热回收。本专利技术提出的连续式蓄热燃烧燃气热管蒸汽发生器的突出特点是：(1)排烟温度低，可以充分回收烟气余热，包括烟气中蒸汽的汽化潜热，从而可以提高热效率到95％以上；(2)热管烟气加热侧增加翅片，可以增加换热面积8～10倍，可以缩小设备体积；(3)热管的换热效率高，且系统中单根热管的损坏不会造成整个系统的停止，设备使用寿命长；(4)所用蓄热材料比表面积大，阻力损失小，可以根据具体情况形成围护结构，设备体积小，换热效果好；(5)火焰温度控制在1000℃左右，热力型NOX的生成受到抑制。低温四通阀、高温四通阀的设置使烟气和空气在空气管道和排烟管道中进行自由切换，水和烟气在套管中发生热交换，烟气温度进一步降低，水吸收热量进入蒸汽发生器中；同时这两个四通阀的设置使蒸汽发生器实现连续式蓄热燃烧，使燃气燃烧充分，最终的热效率可达95％以上，烟气回收率可达99％以上。本专利技术提出的蒸汽发生器能长期安全可靠的产生蒸汽，并能对烟气的热量充分回收利用，降低排烟温度，减少热损失，提高热效率。优选地，所述的第一保温层和第二保温层的厚度分别为150～200mm，所述的第一蓄热层和第二蓄热层的截面宽度分别为100～150mm。第一蓄热层和第二蓄热层的蓄热材料总高度及结构形式根据设备功率的大小分别计算。第一蓄热层和第二蓄热层的比表面积在1000m2/m3左右。优选地，所述的第一蓄热层和所述的第二蓄热层的蓄热材料选自陶瓷小球、蜂窝陶瓷或金属蜂窝陶瓷中的一种。第一蓄热层和所述第二蓄热层的蓄热材料可以为相同的蓄热材料或者不同的蓄热材料，只要其能达到相同的蓄热效果即可。空气和烟气在蓄热层中稳定流动，实现蓄热层对空气的加热以及烟气对蓄热层的加热。优选地，所述的烟气导流板在所述热管换热区内交替设置，使烟气的运动轨迹呈S型。烟气导流板的设计其延长了烟气与热管的接触时间，使热管吸收更多热量。优选地，所述的热管下端设置有增大吸热面积的翅片，提高换热效率。优选地，所述的蒸汽发生器顶部设置有将蒸汽排出的蒸汽管道。蒸汽管道用于将蒸汽发生器中产生的蒸汽及时排出。优选地，所述的蒸汽发生器外部设置有用于监测蒸汽发生器内部温度的温度传感器、用于监测蒸汽发生器内部压力的压力传感器和用于确保蒸汽发生器安全的安全阀。所述的热管内部根据加热工艺不同，保持一定的真空度。管内工质在较低在温度下就可以实现蒸发，工质经过处理后，可以有效抑制高温高压下氢气等不凝气体的析出，且可以将析出的氢气气化为水，保证内部的真空度，从而可以延长热管的使用寿命。管内工质可以视实际情况选择，只要能达到需要的效果即可。本专利技术的另一个目的是提出了一种连续式蓄热燃烧燃气热管蒸汽发生器烟气余热综合回收的方法，包括如下步骤：(1)将空气由鼓风机送入第一四通换向阀，依次经第一管道、第一蓄热室、第四管道、第二四通换向阀和空气管道到达进入燃烧器，在此过程中，空气被第一蓄热室中的第一蓄热层由环境温度加热到250℃～350℃，同时，燃气由燃气管道到达燃烧器与空气混合燃烧；燃烧产生的烟气经由热管换热区后由热管吸收并传输到蒸汽发生器内部加热水产蒸汽，当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续式蓄热燃烧燃气热管蒸汽发生器，其特征在于：包括蒸汽发生器和设置于所述蒸汽发生器底部的加热装置，所述加热装置包括空气管道、燃气管道、第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一蓄热室、第二蓄热室和燃烧装置，所述第一蓄热室和第二蓄热室分别设置于所述蒸汽发生器底部的四周，所述第一蓄热室由外向内依次设置有第一保温层和第一蓄热层，所述第二蓄热室由外向内依次设置有第二保温层和第二蓄热层，所述燃烧装置包括与所述第一蓄热室连接的燃烧室，所述燃烧室与热管换热区连通，所述热管换热区外设置有烟气出口，所述热管换热区内设置有烟气导流板和由若干根热管组成的热管蔟；所述第一四通换向阀分别与第一蓄热室、第二蓄热室、第一排烟管道和空气管道连通，所述第二四通换向阀分别与第一蓄热室、第二蓄热室、第二排烟管道和助燃空气管道连通；助燃空气依次通过空气管道和第一四通换向阀，经第一蓄热室，助燃空气被第一蓄热层加热后通过第二四通换向阀进入燃烧室，燃气通过燃气管道进入燃烧室与助燃空气混合在燃烧室中燃烧，燃烧后的烟气通过热管换热区内的烟气导流板在热管间流动，经过热管换热区换热后的烟气经过第二四通换向阀进入第二蓄热室，加热第二蓄热层，再通过第一四通换向阀，经第一排烟管道引出，所述第一排烟管道为热水管道和烟气管道套接，所述烟气管道设置于所述热水管道的内部。...

【技术特征摘要】
1.一种连续式蓄热燃烧燃气热管蒸汽发生器，其特征在于：包括蒸汽发生器和设置于所述蒸汽发生器底部的加热装置，所述加热装置包括空气管道、燃气管道、第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一蓄热室、第二蓄热室和燃烧装置，所述第一蓄热室和第二蓄热室分别设置于所述蒸汽发生器底部的四周，所述第一蓄热室由外向内依次设置有第一保温层和第一蓄热层，所述第二蓄热室由外向内依次设置有第二保温层和第二蓄热层，所述燃烧装置包括与所述第一蓄热室连接的燃烧室，所述燃烧室与热管换热区连通，所述热管换热区外设置有烟气出口，所述热管换热区内设置有烟气导流板和由若干根热管组成的热管蔟；所述第一四通换向阀分别与第一蓄热室、第二蓄热室、第一排烟管道和空气管道连通，所述第二四通换向阀分别与第一蓄热室、第二蓄热室、第二排烟管道和助燃空气管道连通；助燃空气依次通过空气管道和第一四通换向阀，经第一蓄热室，助燃空气被第一蓄热层加热后通过第二四通换向阀进入燃烧室，燃气通过燃气管道进入燃烧室与助燃空气混合在燃烧室中燃烧，燃烧后的烟气通过热管换热区内的烟气导流板在热管间流动，经过热管换热区换热后的烟气经过第二四通换向阀进入第二蓄热室，加热第二蓄热层，再通过第一四通换向阀，经第一排烟管道引出，所述第一排烟管道为热水管道和烟气管道套接，所述烟气管道设置于所述热水管道的内部。2.根据权利要求1所述的连续式蓄热燃烧燃气热管蒸汽发生器，其特征在于：所述的第一保温层和所述第二保温层的厚度分别为150～200mm，所述的第一蓄热层和所述的第二蓄热层的截面宽度分别为100～150mm。3.根据权利要求1或2所述的连续式蓄热燃烧燃气热管蒸汽发生器，其特征在于：所述的第一蓄热层和所述的第二蓄热层的蓄热材料选自陶瓷小球、蜂窝陶瓷或金属蜂窝陶瓷中的一种。4.根据权利要求1或2所述的连续式蓄热燃烧燃气热管蒸汽发生器，其特征在于：所述的烟气导流板在所述热管换热区内交替设置，使烟气的运动轨迹呈S型。5.根据权利要求1或2所述的连续式蓄热燃烧燃气热管蒸汽发生器，其特征在于：所述的热管下端设置有增大吸热面积的翅片。6.根据权利要求1或2所述的连续式蓄热燃烧燃气热管蒸汽发生器，其特征在于：所述的蒸汽发生器顶部设置有将蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建军，朱德明，冯自平，韩颖，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44