[实用新型]一种烟道补燃装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及低温余热发电技术领域，具体是一种烟道补燃装置。 

背景技术

低温余热发电技术是通过回收冶金、化工、石油、建材、制药、食品、造纸、电子电器等企业持续不断的向大气环境中排放的中低温的废蒸汽、烟气中所含的低品位的热量来发电，将企业在生产环节产生的低品位的废弃的热能转化为电能，是一项变废为宝的高效节能技术。投资成本低，经济效益显著，在许多企业得到广泛的应用。下面以钢铁企业中烧结余热发电为例进行说明。 

在钢铁企业中，烧结工序能耗仅次于炼铁工序，占总能耗的9％～12％，节能潜力很大。烧结余热发电是一项将烧结废气余热资源转变为电力的节能技术，该技术不产生额外的废气、废渣、粉尘和其它有害气体，能够有效提高烧结工序的能源利用效率，平均每吨烧结矿产生的热风余热回收可发电约20kWh，从而促进钢铁企业实现节能降耗目标。 

但是，目前烧结余热发电机组运行效率都不高。余热发电机组对热风流量及温度均有严格的要求。实际运行中，热风流量和温度受到设备大小及运行工况、环境温度及湿度、生产组织及工艺调整、市场 需求的波动等诸多因素的影响，导致烧结热力系统非常不稳定，废气温度波动有时达到±100℃以上，造成的直接后果是主蒸汽温度的波动超标，余热发电系统的工作参数频繁变动，输出的压力、温度、流量也随之变化，发电机组的运行效率不高，甚至被迫频繁停机。这样不仅降低了该系统的技术经济指标，而且还严重威胁汽轮机的安全性、稳定性和寿命。 

余热热源的总量及温度不稳定是目前所有余热发电中影响最突出的因素，特别是对已建成的项目，这种影响表现得更明显。 

为了达到稳定热风温度的要求，目前有些项目上采用了内补燃的方法，如图1所示，这种补燃方式虽然能在一定程度上缓解热风温度波动带来的影响，但却存在严重的安全隐患和操作困难等一系列的问题，总结分析如下： 

1)补燃终了温度难以控制：因补燃烧嘴直接接入余热锅炉/或靠近余热锅炉的热风烟道主管内，燃烧产生的高温烟气未经调节直接进入余热锅炉，造成局部过热。 

2)进入余热锅炉的热风总量无法控制：虽然电站引风机调频可以改变进入炉内的热风总量和压力，但补燃装置产生的高温烟气量却难以控制。 

3)补燃煤气量无法实现适时调节：这种补燃方式因检测点难以确定，而烧结环冷机热风风温的波动较大，这种补燃方式不能实现煤气流量与热风温度对应调节。 

4)炉内压力波动更大：相比较未加补燃烧嘴前炉内压力的波动， 该补燃方式下，炉内压力波动更大、也更频繁。 

5)只能使用高热值煤气或油料作为补燃燃料(如焦炉煤气或天然气)，且易产生不完全燃烧，而未燃烧的成分会在系统内随热风(热风中的氧含量≥5％)流动，十分危险。 

6)补燃量小，它是以余热源即废气中的氧气作为助燃空气的来源，限制了它的能力，同时由于废气中氧含量变化较大，导致燃烧极不稳定。 

7)燃烧器及辅助设施都设置于烟道内，烟道阻力增加，必导致引风机功率提高，同时，燃烧器等长期处于烟道恶劣的环境中，易损坏。 

8)维护困难，一旦补燃系统出现问题，全电站就得停机。 

对内补燃技术所存在问题，近几年发展出了外挂补燃技术，如图2所示，它的特点是利用钢铁厂富余的(转炉/高炉)煤气，在燃烧炉内充分燃烧，将燃烧产生的高温烟气导入余热锅炉主热风管道，在管道内与从烧结冷却机/环冷机抽取的热风充分混合，使进入余热锅炉的热风温度和流量达到其设计要求。同时通过全自动控制系统调节确保混合热风的流量和温度在一个远小于余热锅炉允许的范围内波动，用以平衡烧结冷却机/环冷机工况波动时对余热锅炉的影响，从而保证电站的稳定运行及效率。外挂式补燃装置虽然从技术上解决了内置式补燃技术的关键缺陷，但它自身也存在诸多的不足，主要表现在以下几个方面： 

1)外挂式补燃装置的核心设备是燃烧炉，其体积大，占地面积大。而余热电站在设计时不可能为外挂补燃装置预留空间。如果安装 位与余热锅炉距离过远，则造成热损耗高、热风输送动力增加、投资增加、管理困难等一系列问题，可能导致得不偿失。 

2)投资大。这是外挂补燃装置的致命缺陷，一座5MW的余热电站，如果因工艺需要补充30％的热能，实施外挂补燃的投资约为700万左右(不包括煤气管网部分)。 

3)维护困难，费用高。必须有专业人员进行日常的维护和管理，费用高，难度大。 

4)运行成本高。因涉及的煤气供应系统、助燃空气供系统、燃烧系统，执行机构等，系统本身运行的能耗也较高，约占其提供发电量的15％左右。