[发明专利]一种内燃化工反应供热机组及其供热方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种供热机组，尤其涉及一种内燃化工反应供热机组及其供热方法。

背景技术

化工企业的基本生产工艺过程，如溶浸、沉积、净化与蒸发浓缩等等，多需借助外部供热来实施，所用外热多为锅炉蒸汽。其普遍供热方法系将锅炉产出的蒸汽，经管道输往装设于反应容器中的盘管或夹套之类金属器件，由此类器件的外壁散热，而使容器内的反应物料得以升温加热，释热后的废蒸汽，回流锅炉再造蒸汽。如此周而复始，完成化工反应的加热过程。

在上述加热作业中，盘管、夹套之类器件，其作用就是“蒸汽通道”。由此，这一供热模式，可以概括表述为：锅炉蒸汽＋蒸汽通道=传统化工反应供热机组。

然而，上述现有的供热模式存在以下显著缺陷而导致供热效率低下。

一、锅炉蒸汽产生过程的效率缺失：

1、进入蒸汽的能量不足投放能量的50%：锅炉的正常燃烧作业，其燃烧火焰的温度一般达850℃，经造汽排出的余焰，其温度通常在450℃以上；在燃煤的条件下甚至超过500℃。其显热的散耗不低于50%。此部分的热损，一般化工企业难于利用，亦即用于造汽的能量，不足燃烧火焰能量的50%。

2、热能在蒸汽中所占能量份额低于50%：由锅炉燃烧火焰造出的蒸汽，系一种同时具有力能与热能的复合能源，其特点是：锅炉蒸汽提供的工作压力可达16㎏/cm²，因而力能系其强项；锅炉蒸汽提供的显热温度仅达200℃，因此热能为其短板，亦即在火焰有效转化的能量分配中，热能所占份额在转化火焰能量的50%以下。

经过以上两项损耗的叠加，可以说：锅炉造出蒸汽的热量可能还不足燃烧火焰投入热量的25%。

二、锅炉蒸汽使用过程的效率缺失：

化工反应往往需要在指定温度下（例如80℃），持续一定时间。投入蒸汽通道作加热用的蒸汽，一般最高显热温度不超过180℃。而释热后返回锅炉的余汽温度，往往不低于100℃，粗略地看，实际使用蒸汽的显热温度差，仅在180℃～100℃之间，具体地说，蒸汽的热力大体使用范围不足50%，由此可见：蒸汽使用效率亦相当低下。

综上，由以上一、二两项热损耗的叠加，锅炉蒸汽对化工反应加热应用的热效，具体数值可能还不足12.5%。考虑到在具体应用的升温阶段，受热物料的温度较低，蒸汽的热力使用范围应高于50%。因而加热应用的热效，最高也不会超过15%，此即现行化工反应供热机组效率低下的现实，此缺陷应予改变和克服。

发明内容

本发明提供一种全新设计的内燃化工反应供热机组，本内燃化工反应供热机组具有节能、减排以及结构简单、操作方便等优点。

为达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种内燃化工反应供热机组，包括提供火焰的火焰炉、反应容器、穿过反应容器内腔的火焰通道、烟道和引风机；所述引风机固定安装在烟道上，所述火焰炉与烟道通过火焰通道连通；引风机将火焰从火焰炉引入到火焰通道中，火焰通道的温度升高后，就对反应容器内的液体传递热量；由于火焰通道采用传热性能很好的金属或合金制作而成，故本供热机组对化工反应容器内的液体加热速度快，效率高。

所述火焰通道的数量为4—100之间的偶数，且均匀安装在反应容器上，单个所述火焰通道分布在同一个平面内，并且单个所述火焰通道上均设置有使单个所述火焰通道通闭的阀门；单个所述火焰通道的长度大于或等于反应容器的半径，且小于或等于反应容器直径的4倍；所述火焰通道的总体积不超过反应容器容积的10%，以保证反应容器的有效作业空间；

在所述引风机的作用下，火焰炉内的火焰进入火焰通道并对反应容器内的液体进行加热。

上述的内燃化工反应供热机组，优选的，所述火焰通道截面积的总和等于或接近引风机进风口截面积的尺寸，从而达到火焰与引风速率同步的目的。

上述的内燃化工反应供热机组，优选的，所述火焰通道的部分通道为弯曲状或平行布置以适用不同的反应容器。所述弯曲状的火焰通道自上而下在同一个平面内呈锯齿状设置，使得火焰在火焰通道的运行方向与引风机的引风方向一致，而不会出现滞气的死角，保证火焰运行的顺畅。

上述的内燃化工反应供热机组，优选的，所述火焰炉与火焰通道之间设置有火焰延伸区，使得进入每道火焰通道的火焰相同，从而均匀的对反应容器加热。火焰延伸区与火焰通道的进风口平行设置使得火焰的运行方向与鼓风机的引风方向一致。

上述的内燃化工反应供热机组，优选的，所述火焰延伸区和反应容器之间设置有倒U字形空气输送管，所述空气输送管的一端位于反应容器内、另一端经过火焰延伸区与鼓风机相连。