出U型焚燒室后的同心圓換熱套管插入余熱鍋爐的汽包,同樣同心圓換熱套管的外套管應與汽包筒體牢固焊接不得泄漏,進入汽包后同心圓換熱套管的內管拐彎穿出外套管并與外套管焊接牢固,內管的進水口在外套管出口的下方,防止氣泡帶入內管影響同心圓換熱套管內的循環速度,它們都在汽包蒸發水液位線的下方,這樣汽包內的水就可以從同心圓換熱套管的內管進水口進入,經內管進入到底部后穿出內管進入外套管與內管間的環隙,外套管接受焚燒室的輻射傳熱給環隙內的水加熱而蒸發,由于部分水蒸發后環隙氣液混合物的密度低于內管水相的密度從而推動同心圓換熱套管內水、汽的循環流動,形成連續不斷的循環蒸發傳熱,根據焚燒室的溫度和廢氣中有機物的濃度和熱值可以設計和布置所需要的同心圓換熱套管的數量和換熱面積,對既有大風量的通風瓦斯又有大量低濃度煤層氣可利用的煤礦,可以把以上蓄熱式廢氣焚燒爐的同心圓換熱套管余熱鍋爐的換熱面積按國家規范允許的廢氣較高濃度來設計,通常按接近甲烷四分之一的爆炸下限(5%的體積濃度)也就是接近1.25%的體積濃度的甲烷濃度進行設計,而國內礦井通風甲烷的濃度通常要求在體積濃度0.75%以下,兩者差值較大,因此光引入礦井通風廢氣進入這樣設計的蓄熱式廢氣焚燒爐,由于余熱鍋爐回收熱量過多在燃燒器關閉的工況下焚燒室溫度將下降,無法穩定焚燒室的溫度和廢氣的有機成分去除率,因此必須在進入蓄熱式廢氣焚燒爐前的礦井通風廢氣中混入部分煤礦抽采的煤層氣(最好采用低濃度的煤層氣,因為低濃度的煤層氣通常在氣體爆炸范圍附近或以內,很多還需帶水霧才能安全輸送,自身利用價值低,利用也比較困難,但在這里可以方便的利用),煤層氣進入管需采用流量調節閥進行控制,煤層氣流量調節閥的開度由焚燒室氣流溫度傳感器的溫度信號來控制,焚燒室溫度過高時溫度信號自動控制減少流量調節閥的開度,使混入廢氣的煤層氣流量減少從而使進入焚燒爐的廢氣發熱量減少,焚燒室的溫度就會下降,反之當焚燒室溫度過低時溫度信號自動控制增加流量調節閥的開度使混入廢氣的煤層氣流量增加從而使進入焚燒爐廢氣的發熱量增加,焚燒室的溫度就會升高,通過上述的控制和調節可以實現焚燒室溫度的穩定,使廢氣中的甲烷有穩定的去除率。達到節約投資、提高熱能回收率的目的。另外,即使沒有前面所述的煤礦抽采的煤層氣及其它高濃度有機廢氣可以滲混,系統也可以通過在焚燒室噴霧化水或利用焚燒室允許的溫度變化來平衡蓄熱焚燒爐的熱量,也就是可以按系統最常用的廢氣濃度和熱值工況及通常的焚燒溫度來設計和布置焚燒室及余熱鍋爐的換熱管數量和面積,如果出現廢氣濃度和熱值低的工況,可以利用焚燒室安裝的啟動用燃燒器(或其它啟動加熱器)補充熱量進行平衡;如果出現廢氣濃度和熱值高的工況,焚燒室的溫度將升高,在余熱鍋爐蒸發壓力恒定的工況下換熱管的換熱溫差將增大,只要換熱管的蒸發面不出現膜狀沸騰,換熱管外的輻射傳熱負荷和換熱管內的蒸發傳熱負荷都將增加,同時隨著蒸發強度和蒸汽量的增加換熱管內的汽、液循環速度也將增加,換熱管內的蒸發傳熱系數也將增大,直到達到新的熱平衡,只要焚燒爐和換熱管的溫度不超過各自的最高允許溫度都可以穩定安全運行,對中低壓余熱鍋爐通常只要換熱管的蒸發面不出現膜狀沸騰換熱管就不會出現超溫的情況,這些都可以通過傳熱工藝計算確定,而且在余熱鍋爐的水質符合工藝設計要求即換熱管不結垢的工況下,換熱管剛好出現膜狀沸騰的臨界點與焚燒室的氣流溫度(通常在U形焚燒室的圓弧形流道的正中間位置進行測量)有確定的對應關系,這個臨界溫度可以通過計算確定,這個計算值再減去一定的安全余量所得的溫度值就可以作為焚燒室的氣流溫度控制的高限值,可以在U形焚燒室的圓弧形流道的中間位置附近偏離燃燒器位置的上頂面安裝垂直向下的水霧化噴頭,用焚燒室的氣流溫度測量值通過水流量調節閥自動控制焚燒室的氣流溫度,當焚燒室的氣流溫度升高到高限值時打開焚燒室水的霧化噴頭,并通過調節霧化水的流量自動控制焚燒室的氣流溫度。水霧化采用壓縮空氣霧化,這樣即使水量和壓力低時也能達到較好的霧化效果,另外即使不需要噴霧化水壓縮空氣管路可以繼續打開使焚燒室內的噴頭冷卻,保證噴頭安全。
[0012]本實用新型焚燒室帶同心圓換熱套管余熱鍋爐的蓄熱式廢氣焚燒爐與現有的帶外接余熱鍋爐的蓄熱式廢氣焚燒爐相比由于采用U型焚燒室結構,與傳統的采用一字型焚燒室的蓄熱式廢氣焚燒爐相比減少了大量的高溫爐襯面積和散熱面,同時余熱鍋爐的換熱元件布置在高溫焚燒室內,與外接式余熱鍋爐相比減少了大量低換熱強度的對流換熱面,減少了換熱面積和用鋼量,余熱鍋爐布置在高溫焚燒室可方便提高鍋爐的蒸汽壓力和余熱品位,焚燒后的廢氣全部通過大換熱面的蓄熱室回收熱量,熱利用率可以提高,排氣溫度將降低。總之,采用本實用新型設備不僅投資有較大的下降,熱回收率還有較大的提高。
【附圖說明】
[0013]圖1是一種優選實施例的結構主視(剖視)圖。
[0014]圖2是一種優選實施例的結構側視(局部剖視)圖。
[0015]圖3是一種優選實施例的結構俯視(剖視)圖。
[0016]圖4是換熱元件(同心圓換熱套管)的結構示意圖。
[0017]圖5是圖4的A-A剖視圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本實用新型優選實施例作詳細說明。
[0019]參見圖1-5,本實施例帶同心圓換熱套管余熱鍋爐的蓄熱式廢氣焚燒爐主要由一個自動風向切換閥1、鋼外殼2、耐高溫的隔熱保溫爐襯3、二個蓄熱室4、分隔墻5、同心圓換熱套管余熱鍋爐6、擋火墻7、燃燒器8、U形焚燒氧化室9、連接風管10等構成,耐高溫的隔熱保溫爐襯3覆蓋在鋼外殼2內圍成蓄熱室4及U形焚燒氧化室9,兩個蓄熱室4由分隔墻5隔開,分隔墻5采用耐火磚層疊并經耐火泥嵌縫或耐火混凝土制成,分隔墻5沿焚燒氧化室9的中間對稱面延伸進焚燒氧化室,使之形成U形的氣流通道,兩個蓄熱室4分別連通于U形焚燒氧化室9的U形氣流通道的兩端。
[0020]蓄熱室4的下部安裝有蓄熱體支撐格柵4-1,支撐格柵4-1上方的蓄熱室4內安裝有氣體換熱用的耐高溫蓄熱體4-2。鋼外殼2還延伸至蓄熱室4的支撐格柵4-1之下而形成進出氣分配室,進出氣分配室各開有一個廢氣進出口,二個廢氣進出口各自通過連接風管10與自動風向切換閥I的一對同方向接口聯通,自動風向切換閥I的另二個同方向的接口分別與焚燒爐的廢氣進、出連接管道聯通。
[0021]U形焚燒氧化室9的半圓形通道中間位置的頂壁安裝燃燒器8,以U形焚燒氧化室9的中間對稱面為鍋爐中心線在U形焚燒氧化室9的中間區域安裝余熱鍋爐6,余熱鍋爐6的換熱元件通過U形焚燒氧化室9在此處頂部的大開孔垂直插入焚燒室,安裝后余熱鍋爐6的安裝板把大開孔完全封閉并用螺栓與爐殼固定,安裝板內表面與爐殼一樣安裝耐火爐襯,擋火墻7位于進入焚燒室的余熱鍋爐6的換熱元件與燃燒器8之間,位置和寬度應保證能擋住燃燒器火焰對余熱鍋爐換熱元件的直接輻射,擋火墻7應從U形焚燒氧化室9的底部延伸至頂部,擋火墻7同樣采用耐火磚層疊并經耐火泥嵌縫或耐火混凝土制成。
[0022]同心圓換熱套管余熱鍋爐6由多根同心圓換熱套管6-1、汽包6-2、安裝板6_3等部件組成,汽包6-2的頂部開有水蒸氣出口 6-2-1,側壁開有進水口 6-2-2,下部開有排水口6-2-3。安裝板6-3裝配于前述U形焚燒氧化室9的頂部大開孔處。
[0023]每根同心圓換熱套管6-1由外套管6-1-1、內管6-1-2及三個定距支板6_1_3組成,外套管6-1-1的上端頭通口,下端頭封住。內管6-1-2兩頭通口,內管6-1-2伸入外套管6-1-1內形成等間隙的環形流道,內管的上端彎曲伸出外套管6-1-1之外,并與外套管6-1-1焊接牢固。處于外套管6-1-1之內的內管6-1-2的下端外壁焊接三塊定距支板6-1-3,三塊定距支板沿圓周方向均布,三塊定距支板形成的外徑與外套管6-1-1的內徑相適配。同心圓換熱套管6-1垂直安裝,內管6-1-2的上端開口處于外套管6-1-1上出口的下方、外套管6-1-1的上出口位于汽包6-2內的液位線以下,外套管6-1-1與汽包6-2、安裝板6-3都焊接牢