一种蒸汽锅炉炉内高温高压蒸汽余热回收系统及其方法与流程

本发明属于能源回收利用技术领域，特别是指一种蒸汽锅炉炉内高温高压蒸汽余热回收系统及其方法。

背景技术：

蒸汽锅炉作为企业的重要设备，可以为工业生产或民用生活提供热源，以满足各种生产环节的需要。蒸汽锅炉长期运行过程中，通过燃烧燃料向外提供具有一定热能的蒸汽，然而在很多情况下；蒸汽输送至目标地时所需的温度大大低于蒸汽出蒸汽锅炉的温度；如一般蒸汽锅炉输出的蒸汽温度为800摄氏度以上；而需要热源目标地所需温度只需500摄氏度；因此；若直接输送；多余的热能则造成严重的浪费；其次在蒸汽锅炉燃烧时会产生大量高温烟气并排放至大气，高温烟气排放不但造成大量热能浪费，同时也污染环境；现有技术中，大多在烟气排出管道上连接软水预热装置，以降低排烟温度；软水预热装置中的水进入除氧器进行除氧后；通过蒸汽锅炉中；这种结构存在的缺陷在于：由于烟气的温度在160-180摄氏度；其通过软水预热装置；水温升高的温度为10-20摄氏度；其进入除氧器后，所需蒸汽较多，继而变相浪费能源。

技术实现要素：

本发明提出一种蒸汽锅炉炉内高温高压蒸汽余热回收系统及其方法，解决了现有技术中上述背景技术中存在的缺陷。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种蒸汽锅炉炉内高温高压蒸汽余热回收方法，包括如下步骤：

步骤1：将蒸汽锅炉中输出的蒸汽引流形成至少三个流道；包括第一蒸汽流道、第二蒸汽流道以及第三蒸汽流道；及将蒸汽锅炉中输出的高温烟气引流形成高温烟气流道；及将水箱中的水引出形成至少两个水流道；包括第一水流道和第二水流道；

步骤2：将第一蒸汽流道中的蒸汽引入第一温差发电装置与第一温差发电装置中发电模块的热端接触，同时，通过第一水流道将将水箱中的常温水引入第一温差发电装置中与第一温差发电装置中发电模块的冷端接触；且高温烟气被引入第一温差发电装置中通过第一蒸汽流道中的蒸气进行持续加热；

步骤3：将步骤2中的高温烟气及水分别通过高温烟气流道和第一水流道输送至软水预热装置，通过高温烟气对第一流道中的水进行预加热；同时，第一蒸汽流道中的蒸汽通过第一温度检测装置，经第一温度检测装置检测第一蒸汽流道中蒸汽的温度；若检测后蒸汽温度为设定的输出温度值，则直接输送至目标地；若检测后蒸汽温度高于设定的输出温度值；则进入步骤5；

若检测后蒸汽温度低于设定的输出温度值；则进入步骤6；

步骤4：将步骤3中降温的烟气输出至烟气净化装置；通过烟气净化装置净化后输出；同时，步骤3的预热水被引入除氧器中；且第二蒸汽流道与除氧器连通，将锅炉内的蒸汽输送至除氧器中对预热水进行除氧；通过除氧器除氧后进入缓冲检测腔进行含氧量检测；若含氧量低于设定值，则将除氧水输送至锅炉中；若含氧量高于设定值，则将除氧水回流至除氧器中，继续除氧，直到含氧量达标；

步骤5：将步骤3中检测后蒸汽温度高于设定的输出温度值的蒸汽引入第二温差发电装置与第二温差发电装置中发电模块的热端接触进一步进行预热回收；同时，通过第二水流道将水箱中的常温水引入第二温差发电装置中与第二温差发电装置中发电模块的冷端接触；完成发电后，第二水流道将水与第一水流道汇合进入软水预热装置；蒸汽则由第二蒸汽流道继续往前输送至第二温度检测装置进行温度检测，若检测后蒸汽温度为设定的输出温度值，则直接输送至目标地；若检测后蒸汽温度高于设定的输出温度值；则重新将蒸汽输送至第二温差发电装置与第二温差发电装置中发电模块的热端接触进一步进行预热回收；

若检测后蒸汽温度低于设定的输出温度值；则进入步骤6；

步骤6：对步骤3及步骤5中检测后蒸汽温度低于设定的输出温度值的处理后蒸汽引入至蒸汽混合腔，并持续在蒸汽混合腔中由第三蒸汽流道输送高温蒸汽与处理后蒸汽混合，实时检测混合后蒸汽的温度；当温度达到设定的输出温度值时，则输送至目标地；

步骤7：将第一温差发电装置以及第二温差发电装置产生的电力输送至锅炉电力单元或者外部电力单元。

一种蒸汽锅炉炉内高温高压蒸汽余热回收系统，包括锅炉本体，锅炉本体上有高温烟气出口以及高温蒸汽出口，高温烟气出口连接高温烟气流道；高温蒸汽出口连接至少三蒸汽流道；包括第一蒸汽流道、第二蒸汽流道以及第三蒸汽流道；还包括第一温差发电装置、软水预热装置、烟气净化装置、除氧器、含氧量检测单元，第一温度检测单元、第二温差发电装置、第二温度检测单元以及蒸汽混合单元；

所述第一温差发电装置，包括若干与第一蒸汽流道连接的第一蒸汽管道，若干所述第一蒸汽管道的首端和末端均两两相互连通；形成第一蒸汽首端主管道和第一蒸汽末端主管道，所述第一蒸汽首端主管道和第一蒸汽末端主管道上分别设置有第一蒸汽进口和第一蒸汽出口；若干所述第一蒸汽管道内均设置有烟气管道，各烟气管道的首端和末端均两两连通形成第一烟气首端主管道和第一烟气末端主管道；第一烟气首端主管道和第一烟气末端主管道上分别设置有第一烟气进口和第二烟气进口；第一烟气进口穿出第一蒸汽首端主管道；第二烟气进口穿出第一蒸汽末端主管道；所述第一蒸汽管道的外壁上贴合有若干温差发电模块；还包括第一柔性耐热硅胶壳体，所述第一柔性耐热硅胶壳体内部形成腔体，腔体上连接有第一进水口和第一出水口；所述第一柔性耐热硅胶壳体上还形成有若干连接腔，通过所述连接腔套接于所述第一蒸汽管道的外部将第一柔性耐热硅胶壳体与第一蒸汽管道连接；

水箱的第一常温水出水口与第一进水口连接，第一出水口连接软水预热装置的进水端；软水预热装置的出水端与除氧器连接，除氧器连接含氧量检测单元，含氧量检测单元与除氧器形成连接回路，含氧量检测单元与锅炉进水口连接；第二蒸汽流道与除氧器连接；

第一蒸汽流道与第一蒸汽进口连接，第一蒸汽出口与第一温度检测单元连接；在第一温度检测单元的后端上形成三条第一蒸汽流道支路，三条所述第一蒸汽流道支路上均设置有流量控制阀；其中一第一蒸汽流道支路与目标地输出管道连接；另一条第一蒸汽流道支路连接第二温差发电装置的蒸汽进口；第三条第一蒸汽流道支路与蒸汽混合单元连接；第二温差发电装置的蒸汽出口与第二温度检测单元连接；第二温差发电装置的第二进水口以及第二出水口分别连接水箱的第二常温水出水口，及软水预热装置的进水端；

在第二温度检测单元的后端上形成三条第二蒸汽流道支路，三条所述第二蒸汽流道支路上均设置有流量控制阀；其中一第二蒸汽流道支路与目标地输出管道连接；另一条第二蒸汽流道支路连接第二温差发电装置的蒸汽进口；第三条第二蒸汽流道支路与蒸汽混合单元连接；

蒸汽混合单元与目标地输出管道连接；第三蒸汽流道与蒸汽混合单元连接；

还包括电力单元；第一温差发电装置和第二温差发电装置连接所述电力单元。

优选的，所述第一柔性耐热硅胶壳体设置有刚性支撑套。

优选的，第二温差发电装置包括若干第二蒸汽管道，若干所述第二蒸汽管道的首端和末端均两两相互连通；形成第二蒸汽首端主管道和第二蒸汽末端主管道，所述第二蒸汽首端主管道和第二蒸汽末端主管道上分别设置有蒸汽进口和蒸汽出口；所述第二蒸汽管道的外壁上贴合有若干温差发电模块；还包括第二柔性耐热硅胶壳体，所述第二柔性耐热硅胶壳体内部形成腔体，腔体上连接有第二进水口和第二出水口；所述第二柔性耐热硅胶壳体上还形成有若干连接腔，通过所述连接腔套接于所述第二蒸汽管道的外部将第二柔性耐热硅胶壳体与第二蒸汽管道连接。

优选的，软水预热装置包括内腔体，内腔体的外部设置有外腔体，所述内腔体内设置有螺旋管道，所述螺旋管道的首尾两端分别连接第一出水口和除氧器；所述内腔体的侧壁上形成有若干换热烟气出口，各换热烟气出口之间形成内凹的凹槽，所述内腔体与外腔体之间形成回流通道，通过回流通道可大大提高烟气的余热传导，所述外腔体上设置有烟气排出口，烟气排出口连接烟气净化装置；内腔体上设置有烟气进入口。

优选的，所述电力单元为与锅炉连接的供电单元或用于为其他设备提供电力的外部供电单元。

优选的，第一柔性耐热硅胶壳体的一体成型有若干传导部。

优选的，第一柔性耐热硅胶壳体的制作方法，包括如下步骤：

s1：将偶联剂加入水或者有机溶剂中制备偶联剂溶液，在偶联剂溶液中依次加入导热剂和多层石墨烯，搅拌，抽滤，烘干，得到导热剂材料；

s2：将步骤s1中得到的导热剂与有机硅胶以及铝粉、铜粉混合，搅拌，抽真空后硫化成型。

综上所述，本发明的优点在于：

本发明的一种蒸汽锅炉炉内高温高压蒸汽余热回收系统及其方法，本申请利用将锅炉中高压蒸汽余热进行合理的利用；一方面直接转换成电力；另一方面通过高温烟气间接减少除氧器的蒸汽用量；继而节省能源；达到余热利用的同时达到蒸汽输出标准。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种蒸汽锅炉炉内高温高压蒸汽余热回收系统的结构示意图；

图2为图1的a的放大结构示意图；

图3为图1的第一温差发电装置的截面结构示意图；

图4为图1的b的放大结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-4所示，一种蒸汽锅炉炉内高温高压蒸汽余热回收方法，包括如下步骤：

步骤1：将蒸汽锅炉中输出的蒸汽引流形成至少三个流道；包括第一蒸汽流道、第二蒸汽流道以及第三蒸汽流道；及将蒸汽锅炉中输出的高温烟气引流形成高温烟气流道；及将水箱中的水引出形成至少两个水流道；包括第一水流道和第二水流道；

步骤2：将第一蒸汽流道中的蒸汽引入第一温差发电装置与第一温差发电装置中发电模块的热端接触，同时，通过第一水流道将将水箱中的常温水引入第一温差发电装置中与第一温差发电装置中发电模块的冷端接触；且高温烟气被引入第一温差发电装置中通过第一蒸汽流道中的蒸气进行持续加热；

步骤3：将步骤2中的高温烟气及水分别通过高温烟气流道和第一水流道输送至软水预热装置，通过高温烟气对第一流道中的水进行预加热；同时，第一蒸汽流道中的蒸汽通过第一温度检测装置，经第一温度检测装置检测第一蒸汽流道中蒸汽的温度；若检测后蒸汽温度为设定的输出温度值，则直接输送至目标地；若检测后蒸汽温度高于设定的输出温度值；则进入步骤5；

若检测后蒸汽温度低于设定的输出温度值；则进入步骤6；

步骤4：将步骤3中降温的烟气输出至烟气净化装置；通过烟气净化装置净化后输出；同时，步骤3的预热水被引入除氧器中；且第二蒸汽流道与除氧器连通，将锅炉内的蒸汽输送至除氧器中对预热水进行除氧；通过除氧器除氧后进入缓冲检测腔进行含氧量检测；若含氧量低于设定值，则将除氧水输送至锅炉中；若含氧量高于设定值，则将除氧水回流至除氧器中，继续除氧，直到含氧量达标；

步骤5：将步骤3中检测后蒸汽温度高于设定的输出温度值的蒸汽引入第二温差发电装置与第二温差发电装置中发电模块的热端接触进一步进行预热回收；同时，通过第二水流道将水箱中的常温水引入第二温差发电装置中与第二温差发电装置中发电模块的冷端接触；完成发电后，第二水流道将水与第一水流道汇合进入软水预热装置；蒸汽则由第二蒸汽流道继续往前输送至第二温度检测装置进行温度检测，若检测后蒸汽温度为设定的输出温度值，则直接输送至目标地；若检测后蒸汽温度高于设定的输出温度值；则重新将蒸汽输送至第二温差发电装置与第二温差发电装置中发电模块的热端接触进一步进行预热回收；

若检测后蒸汽温度低于设定的输出温度值；则进入步骤6；

步骤6：对步骤3及步骤5中检测后蒸汽温度低于设定的输出温度值的处理后蒸汽引入至蒸汽混合腔，并持续在蒸汽混合腔中由第三蒸汽流道输送高温蒸汽与处理后蒸汽混合，实时检测混合后蒸汽的温度；当温度达到设定的输出温度值时，则输送至目标地；

步骤7：将第一温差发电装置以及第二温差发电装置产生的电力输送至锅炉电力单元或者外部电力单元。

一种蒸汽锅炉炉内高温高压蒸汽余热回收系统，包括锅炉本体1，锅炉本体上有高温烟气出口以及高温蒸汽出口，高温烟气出口连接高温烟气流道；高温蒸汽出口连接至少三蒸汽流道；包括第一蒸汽流道2、第二蒸汽流道3以及第三蒸汽流道4；还包括第一温差发电装置5、软水预热装置6、烟气净化装置7、除氧器8、含氧量检测单元9，第一温度检测单元10、第二温差发电装置11、第二温度检测单元12以及蒸汽混合单元13；其中，含氧量检测单元为氧含量检测传感器；第一温度检测单元及第二温度检测单元为温度传感器；

所述第一温差发电装置，包括若干与第一蒸汽流道连接的第一蒸汽管道14，若干所述第一蒸汽管道的首端和末端均两两相互连通；形成第一蒸汽首端主管道15和第一蒸汽末端主管道16，所述第一蒸汽首端主管道和第一蒸汽末端主管道上分别设置有第一蒸汽进口17和第一蒸汽出口18；若干所述第一蒸汽管道内均设置有烟气管道19，各烟气管道的首端和末端均两两连通形成第一烟气首端主管道20和第一烟气末端主管道21；第一烟气首端主管道和第一烟气末端主管道上分别设置有第一烟气进口22和第二烟气进口23；第一烟气进口穿出第一蒸汽首端主管道；第二烟气进口穿出第一蒸汽末端主管道；所述第一蒸汽管道的外壁上贴合有若干温差发电模块24；还包括第一柔性耐热硅胶壳体25，所述第一柔性耐热硅胶壳体内部形成腔体26，腔体上连接有第一进水口27和第一出水口28；所述第一柔性耐热硅胶壳体上还形成有若干连接腔29，通过所述连接腔套接于所述第一蒸汽管道的外部将第一柔性耐热硅胶壳体与第一蒸汽管道连接；

水箱的第一常温水出水口30与第一进水口27连接，第一出水口28连接软水预热装置的进水端；软水预热装置的出水端与除氧器连接，除氧器连接含氧量检测单元，含氧量检测单元与除氧器形成连接回路，含氧量检测单元与锅炉进水口连接；第二蒸汽流道与除氧器连接；

第一蒸汽流道14与第一蒸汽进口17连接，第一蒸汽出口18与第一温度检测单元10连接；在第一温度检测单元的后端上形成三条第一蒸汽流道支路31，三条所述第一蒸汽流道支路上均设置有流量控制阀；其中一第一蒸汽流道支路与目标地输出管道连接；另一条第一蒸汽流道支路连接第二温差发电装置的蒸汽进口；第三条第一蒸汽流道支路与蒸汽混合单元连接；第二温差发电装置的蒸汽出口与第二温度检测单元连接；第二温差发电装置的第二进水口以及第二出水口分别连接水箱的第二常温水出水口，及软水预热装置的进水端；

在第二温度检测单元的后端上形成三条第二蒸汽流道支路32，三条所述第二蒸汽流道支路上均设置有流量控制阀；其中一第二蒸汽流道支路与目标地输出管道连接；另一条第二蒸汽流道支路连接第二温差发电装置的蒸汽进口；第三条第二蒸汽流道支路与蒸汽混合单元连接；

蒸汽混合单元与目标地输出管道连接；第三蒸汽流道4与蒸汽混合单元连接；

还包括电力单元；第一温差发电装置和第二温差发电装置连接所述电力单元。

所述第一柔性耐热硅胶壳体设置有刚性支撑套33。

第二温差发电装置包括若干第二蒸汽管道，若干所述第二蒸汽管道的首端和末端均两两相互连通；形成第二蒸汽首端主管道和第二蒸汽末端主管道，所述第二蒸汽首端主管道和第二蒸汽末端主管道上分别设置有蒸汽进口和蒸汽出口；所述第二蒸汽管道的外壁上贴合有若干温差发电模块；还包括第二柔性耐热硅胶壳体，所述第二柔性耐热硅胶壳体内部形成腔体，腔体上连接有第二进水口和第二出水口；所述第二柔性耐热硅胶壳体上还形成有若干连接腔，通过所述连接腔套接于所述第二蒸汽管道的外部将第二柔性耐热硅胶壳体与第二蒸汽管道连接。此处，第二温差发电装置与第一温差发电装置的区别结构在于，第二温差发电装置中没有设置烟气管道；

软水预热装置包括内腔体34，内腔体的外部设置有外腔体35，所述内腔体内设置有螺旋管道36，所述螺旋管道的首尾两端分别连接第一出水口和除氧器；所述内腔体的侧壁上形成有若干换热烟气出口37，各换热烟气出口之间形成内凹的凹槽38，所述内腔体与外腔体之间形成回流通道39，通过回流通道可大大提高烟气的余热传导，所述外腔体上设置有烟气排出口40，烟气排出口连接烟气净化装置；内腔体上设置有烟气进入口41。设置凹槽及回流通道可以使得烟气余热与螺旋管道中的水进行充分的热交换；

所述电力单元为与锅炉连接的供电单元或用于为其他设备提供电力的外部供电单元。

第一柔性耐热硅胶壳体的一体成型有若干传导部。

第一柔性耐热硅胶壳体的制作方法，包括如下步骤：

s1：将偶联剂加入水或者有机溶剂中制备偶联剂溶液，在偶联剂溶液中依次加入导热剂和多层石墨烯，搅拌，抽滤，烘干，得到导热剂材料；

s2：将步骤s1中得到的导热剂与有机硅胶以及铝粉、铜粉混合，搅拌，抽真空后硫化成型。

在成型时加入铝粉、铜粉导热材料，使得常温冷却水与发电模块充分实现热交换。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。