一种带蓄热功能的间歇性高温烟气余热回收系统的制作方法

本发明属于热能回收利用，涉及烟气余热回收，特别涉及一种带蓄热功能的间歇性高温烟气余热回收系统。

背景技术：

1、钢铁、建材、陶瓷等工业窑炉在生产过程中排放大量间歇性高温烟气，其直接排空不仅造成能源浪费，更导致严重的环境问题。因此，高温烟气的余热回收已成为工业领域节能减排的关键环节。目前，余热回收技术作为行业主流解决方案，通过“烟气-水工质”换热将热能转化为蒸汽，实现能源的梯级利用。该技术因其设备成熟度高、热效率稳定等特点，得到了广泛应用。然而，由于工业窑炉排烟具有强间歇性、温度波动剧烈等固有特性，现有余热回收系统在实际运行中暴露出显著的技术适配性缺陷，制约了其应用，主要问题如下：

2、（1）间歇性排烟与连续蒸汽需求的矛盾难以调和。

3、工业窑炉因工艺特点常呈现周期性排烟特性，而下游蒸汽用户需持续稳定供汽。现有余热锅炉系统缺乏高效蓄热能力，导致窑炉停炉期间蒸汽供应中断，或需依赖备用锅炉补汽，造成能源浪费和设备冗余。

4、（2）烟气温度剧烈波动加剧设备损耗。

5、窑炉排烟温度受生产工艺影响波动很大，直接冲击锅炉受热面金属材料。现有系统虽通过旁路烟道分流部分烟气，但缺乏动态蓄热缓冲机制，无法有效平抑温度波动对锅炉的冲击。

6、（3）极端工况下系统可靠性与安全性不足。

7、当窑炉负荷突变（如紧急停炉或快速升负荷）时，现有余热锅炉系统常因热惯性滞后导致以下问题：烟气瞬时超温可能损坏布袋除尘器滤材；锅炉紧急停运时，蓄热能力不足导致余热无法及时导出，窑炉被迫限产；传统冷却塔单一控温方式在极端高温时效率低下，需额外引入冷风稀释，造成热能浪费。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种带蓄热功能的间歇性高温烟气余热回收系统，作用于间歇性排烟的工业窑炉，使高温烟气的温度波动减弱，锅炉蓄热能力加强，解决上述三个技术问题中的至少一个，达到提高能源利用率的最终目的。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种带蓄热功能的间歇性高温烟气余热回收系统，包括蓄热烟道、水冷烟道、锅炉汽包和蒸汽蓄热器；

4、所述蓄热烟道内置蓄热体，其入口接间歇性排烟的工业窑炉的排烟口，出口分为两路，一路连接所述水冷烟道的入口，另一路连接锅炉汽包的两相流通路入口，所述水冷烟道的出口和所述锅炉汽包的气相通路出口接尾气处理装置；

5、所述锅炉汽包的汽液两相通路入口接锅炉给水的一路，所述锅炉给水的一路与烟气在所述锅炉汽包中换热产生蒸汽，所述蒸汽从所述锅炉汽包的汽液两相通路出口排出并分为两路，一路接所述蒸汽蓄热器的进汽口，另一路接与蒸汽蓄热器的排汽口共同接入至用户，锅炉给水的另一路接蒸汽蓄热器的进水口。

6、在一个实施例中，所述蓄热体采用的蓄热材料根据设计烟气的进口温度选择，在不同的项目中选择不同，包含但不仅限于固体蓄热材料、相变蓄热材料等，例如无机水合盐、熔盐、氧化物、陶瓷复合材料等，在确定烟气进口温度和流量后，根据烟气进口温度和流量设计填充参数，以保证蓄热能力最大化，设备阻力最小化为目标，使得整个蓄热体最经济。

7、在一个实施例中，所述蓄热体在所述蓄热烟道中多级设置，相邻蓄热体之间具有间距；或者，所述内置蓄热体的蓄热烟道多级设置，相邻蓄热烟道之间通过管道相接；沿烟气流向，下一级蓄热体或下一级蓄热烟道的蓄热能力不高于上一级蓄热体或上一级蓄热烟道的蓄热能力。

8、在一个实施例中，其特征在于，所述间歇性排烟的工业窑炉的排烟口上方设置罩口向下的水冷吸风罩，所述水冷吸风罩的出口与蓄热烟道的入口相接。

9、所述水冷烟道的出口接烟道阀一，所述锅炉汽包的气相通路出口接烟道阀二，所述烟道阀一与烟道阀二出口汇合至所述尾气处理装置，所述尾气处理装置包括依次连接的布袋除尘器、引风机和排烟烟道。

10、在一个实施例中，所述锅炉汽包的汽液两相通路出口的一路经蓄热器充汽阀连接蒸汽蓄热器进汽口，另一路经锅炉汽包排汽阀与蒸汽蓄热器的排汽阀出口汇合，再共同经过压力控制阀连接喷水减温器，最后供给至用户；所述锅炉给水的另一路通过蓄热器上水阀接蒸汽蓄热器的进水口。

11、在一个实施例中，所述水冷烟道的水冷夹层中通入烟道冷却水，水冷夹层的出口管路分为两路，其中主路连接至冷却塔的进水口，然后重新进入水冷烟道，支路经热水阀连接至热水用户。

12、在一个实施例中，所述水冷烟道的出口和所述锅炉汽包的气相通路出口与尾气处理装置之间设置用于调节排烟烟道进风量的冷却风进口阀。

13、本发明还提供了基于所述带蓄热功能的间歇性高温烟气余热回收系统的间歇性高温烟气余热回收方法，包括：

14、工业窑炉的间歇性排烟送入蓄热烟道，通过蓄热体存储烟气余热并削弱烟气温度波动；

15、经过蓄热烟道稳定后的部分或全部烟气进入锅炉汽包内的水工质换热生成蒸汽，供用户使用，并且，当部分时，另一部分通过水冷烟道排放；当负荷急剧变化或者锅炉停炉检修时，将经过蓄热烟道稳定后的烟气全部通过水冷烟道应急排放；

16、当锅炉汽包生成的蒸汽过剩时，将多余蒸汽储存至蒸汽蓄热器中；当蒸汽不足时，蒸汽蓄热器释放储存的蒸汽进行补充，保障连续供汽。

17、在一个实施例中，所述蒸汽蓄热器的操作模式包括：当锅炉出力大于用户需求时，开启蓄热器充汽阀及蓄热器上水阀，将过剩蒸汽与液态水存储于蒸汽蓄热器内；当锅炉出力小于用户需求时，开启蓄热器排汽阀，释放高压蒸汽补充系统缺口。

18、在一个实施例中，在向用户供应蒸汽的管路上设置压力控制阀，当输入负荷降低时，压力控制阀关小以提升系统压力，使过剩蒸汽经蓄热器充汽阀高压存储；当输入负荷升高时，压力控制阀开大以降低系统压力，同时蒸汽蓄热器释放高压蒸汽补充系统缺口，实现滑压运行。

19、与现有技术相比，本发明通过设计的蓄热烟道承接工业窑炉的间歇性排烟，利用蓄热体储放热量，从而削弱外排烟气温度的波动，降低锅炉受热面的热疲劳。并通过将蒸汽蓄热器与锅炉汽包并联，根据蒸汽产量调节蒸汽蓄热器储放热量，不仅提升蓄热密度，同时还能够避免锅炉频繁启停。而通过水冷烟道与锅炉汽包并联，使得在锅炉检修或烟气负荷超限时，能够将过多的烟气排出，不影响工业窑炉的正常运行。

1.一种带蓄热功能的间歇性高温烟气余热回收系统，其特征在于，包括蓄热烟道（3）、水冷烟道（5）、锅炉汽包（10）和蒸汽蓄热器（18）；

2.根据权利要求1所述带蓄热功能的间歇性高温烟气余热回收系统，其特征在于，所述蓄热体（4）采用固体蓄热材料或相变蓄热材料，根据烟气进口温度和流量设计填充参数，以保证蓄热能力最大化，设备阻力最小化。

3.根据权利要求1所述带蓄热功能的间歇性高温烟气余热回收系统，其特征在于，所述蓄热体（4）在所述蓄热烟道（3）中多级设置，相邻蓄热体（4）之间具有间距；沿烟气流向，下一级蓄热体（4）的蓄热能力不高于上一级蓄热体（4）的蓄热能力。

4.根据权利要求1所述带蓄热功能的间歇性高温烟气余热回收系统，其特征在于，所述内置蓄热体（4）的蓄热烟道（3）多级设置，相邻蓄热烟道（3）之间通过管道相接；沿烟气流向，下一级蓄热烟道（3）的蓄热能力不高于上一级蓄热烟道（3）的蓄热能力。

5.根据权利要求1所述带蓄热功能的间歇性高温烟气余热回收系统，其特征在于，所述间歇性排烟的工业窑炉（1）的排烟口上方设置罩口向下的水冷吸风罩（2），所述水冷吸风罩（2）的出口与蓄热烟道（3）的入口相接。

6.根据权利要求1所述带蓄热功能的间歇性高温烟气余热回收系统，其特征在于，所述水冷烟道（5）的出口接烟道阀一（6），所述锅炉汽包（10）的气相通路出口接烟道阀二（11），所述烟道阀一（6）与烟道阀二（11）出口汇合至所述尾气处理装置，所述尾气处理装置包括依次连接的布袋除尘器（7）、引风机（8）和排烟烟道（9）。

7.根据权利要求1所述带蓄热功能的间歇性高温烟气余热回收系统，其特征在于，所述锅炉汽包（10）的汽液两相通路出口的一路经蓄热器充汽阀（19）连接蒸汽蓄热器（18）进汽口，另一路经锅炉汽包排汽阀（21）与蒸汽蓄热器（18）的排汽阀（20）出口汇合，再共同经过压力控制阀（22）连接喷水减温器（24），最后供给至用户（31）。

8.根据权利要求7所述带蓄热功能的间歇性高温烟气余热回收系统，其特征在于，所述锅炉给水（12）的另一路通过蓄热器上水阀（17）接蒸汽蓄热器（18）的进水口。

9.根据权利要求1所述带蓄热功能的间歇性高温烟气余热回收系统，其特征在于，所述水冷烟道（5）的水冷夹层中通入烟道冷却水（27），水冷夹层的出口管路分为两路，其中主路连接至冷却塔（26）的进水口，然后重新进入水冷烟道（5），支路经热水阀（28）连接至热水用户（29）。

10.根据权利要求1所述带蓄热功能的间歇性高温烟气余热回收系统，其特征在于，所述水冷烟道（5）的出口和所述锅炉汽包（10）的气相通路出口与尾气处理装置之间设置用于调节排烟烟道（9）进风量的冷却风进口阀（30）。