[发明专利]加热炉系统、加热炉系统的燃烧及热量回收方法

说明书

本发明公开了加热炉系统、加热炉系统的燃烧及热量回收方法，涉及加热炉技术领域。利用压力进风单元提供增压助燃气，将增压助燃气和燃料混合后在加热炉辐射段的炉膛内带压燃烧，高温烟气流动速度较高形成湍流流动，增强了高温烟气与炉管之间的对流换热。在燃料迅速充分燃烧和高温烟气气流湍流流动的相互作用下，使得炉膛内的燃烧和换热过程更加高效。余热回收单元采用双流化介质在流化床换热段进行高效换热，在移动床助燃气预热段利用空心金属小球与增压助燃气进行接触换热，达到深度回收烟气热量、避免露点腐蚀的目的，显著提高了加热炉热效率，减少换热单元的体积和投资。

技术领域

本发明涉及加热炉技术领域，具体而言，涉及加热炉系统、加热炉系统的燃烧及热量回收方法。

背景技术

石油化工企业中加热炉的助燃空气通常采用自然进风或鼓风机强制进风的方式，燃料在炉膛微负压状态下燃烧。在炉膛辐射室内，燃烧产生的高温烟气与炉管之间以辐射换热为主，对流换热所占比例很小。燃烧后的高温烟气离开加热炉辐射室，经过对流段后回收热量后，进入余热回收单元，以进一步回收烟气的显热，达到节约能源的目的。

为保证燃烧供风需要以及克服整个加热炉系统中的烟气流动阻力，一般加热炉系统前部都设有鼓风机、后部设有烟囱和引风机，一定程度上增加了加热炉系统的体积和投资。此外，在烟气余热回收单元，为避免烟气露点腐蚀，排烟温度不能太低，导致烟气中的热量不能被深度回收，成为加热炉热效率进一步提升的瓶颈。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供加热炉系统、加热炉系统的燃烧及热量回收方法，旨在显著提高换热效率，极大降低整个加热炉系统的设备投资和占地面积。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种加热炉系统，包括通过燃烧产生烟气的加热炉单元、用于为加热炉单元提供增压助燃气的压力进风单元和用于回收烟气热量的余热回收单元，压力进风单元包括用于输送增压助燃气的助燃气输送管线，加热炉单元包括用于使燃料与增压助燃气进行带压燃烧产生烟气的加热炉辐射段，加热炉辐射段与助燃气输送管线和用于输送燃料的燃料输送管线相连；

余热回收单元包括流化床换热段和移动床助燃气预热段，流化床换热段内设置有换热管束，余热回收单元中的流化床换热段以固体流化颗粒和空心金属小球作为扰流子强化传热，通过不断流化冲刷管束破坏换热管束附近的层流底层，将烟气的热量高效传递给换热管束内的取热介质，同时余热回收单元中以空心金属小球作为传热媒介，在流化床换热段吸收烟气热量温度升高的空心金属小球进入移动床助燃气预热段与来自压力进风单元的增压助燃气进行接触换热，移动床助燃气预热段输出的增压助燃气通过助燃气输送管线进入加热炉辐射段，移动床助燃气预热段输出的空心金属小球返回流化床换热段。

在可选的实施方式中，加热炉单元还包括加热炉对流段、烟道和烟气分布器，加热炉辐射段的输出端与加热炉对流段相连，加热炉对流段的输出端通过烟道与烟气分布器相连，以使加热炉辐射段产生的烟气经过加热炉对流段降温之后经过烟道和烟气分布器进入流化床换热段。

在可选的实施方式中，余热回收单元还包括设置于流化床换热段和移动床助燃气预热段之间的沉降段、旋风分离器和用于连通沉降段和旋风分离器的旋风分离器管道，流化床换热段的顶部输出端与沉降段的底部连通，沉降段的顶部通过旋风分离器管道与旋风分离器相连，通过沉降段防止烟气携带固体流化颗粒离开流化床换热段，通过旋风分离器将烟气和空心金属小球分离；

旋风分离器的顶部设置有烟气出口，旋风分离器的底部与移动床助燃气预热段连通，以将分离得到的空心金属小球输送至移动床助燃气预热段与增压助燃气进行接触换热。

在可选的实施方式中，移动床助燃气预热段的底部通过向下倾斜的循环斜管与流化床换热段的底部侧壁连通，以将空心金属小球循环至流化床换热段；移动床助燃气预热段设置有增压助燃气出口，增压助燃气出口通过助燃气输送管线与加热炉辐射段相连；