报废发射药销毁热能利用系统、方法及用途与流程

本发明涉及报废发射药销毁技术领域，尤其涉及一种报废发射药销毁热能利用系统、方法及用途。

背景技术：

发射药是含有氧化剂和可燃物、能独立进行化学反应并输出能量的化合物或混合物，其燃烧过程伴随大量的气体并释放出大量的热。发射药燃烧属于自维持燃烧释放能量，即引燃后，报废发射药能够自动维持燃烧过程直到它全部燃尽，不同弹种需要不同性能的发射药，因此发射药品种也很多。部队报废弹药销毁处理时报废发射药能用于民用的量很少，大量库存积压，存在很大的危险性。

目前报废发射药的销毁方法主要有：烧毁法、炸毁法、溶解法和化学分解法。对于报废发射药库存量较大且品种较多的情况，炉法焚烧是一种有效的比较通用销毁方法。其优点能将报废发射药焚烧彻底不留隐患，并能对整个焚烧过程加以控制，其缺点是目前炉法焚烧均未对其燃烧过程释放出大量的热能加以利用，造成资源浪费的问题。

技术实现要素：

本发明提供了报废发射药销毁热能利用系统、方法及用途，能充分利用报废发射药燃烧时产生的热能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

报废发射药销毁热能利用系统，包括：

报废发射药燃烧系统，用于将报废发射药的化学能转化为热能；

汽水系统，与所述报废发射药燃烧系统连接，用于将热能传递至发电系统；

发电系统，与所述汽水系统接通，用于将热能转化为电能，并与所述汽水系统接通形成循环；

热能利用系统，与所述发电系统接通，用于将热能转化并与所述汽水系统接通形成循环。

可选的，所述报废发射药燃烧系统包括报废发射药燃烧锅炉和设于所述报废发射药燃烧锅炉外壁上的用于盛装传热工质的水冷壁，所述水冷壁与所述汽水系统连接，所述报废发射药燃烧锅炉具有用于焚烧报废发射药的燃烧室、与所述燃烧室连接的排渣装置和与所述燃烧室连通的烟气通道，所述烟气通道内设有隔爆风烟挡板，其尾端还连接有烟气处理装置；

还包括，分别设于所述报废发射药燃烧锅炉上部和下部的报废发射药粉碎给料装置和辅助燃料给料装置，所述报废发射药燃烧锅炉还接通有配风系统。

所述配风系统包括：分别设于所述报废发射药粉碎给料装置和所述辅助燃料给料装置下方的一次风系统和二次风系统，一次风和二次风经过所述一次风系统的一次风机挡板和所述二次风系统的二次风机挡板将空气送往报废发射药燃烧锅炉；

还包括设于所述报废发射药燃烧锅炉上部的引风机，所述引风机将所述燃烧室内的烟气通过引风机挡板送至所述烟气处理装置。

可选的，所述汽水系统包括汽包，所述报废发射药燃烧锅炉使所述水冷壁内的液态传热工质形成汽水混合物并进入所述汽包，所述水冷壁连接有给水泵用以循环传热工质，所述汽包与过热器连通，所述过热器与再热器连通，所述汽包将汽水混合物进行水汽分离后形成的蒸汽送入所述过热器并经所述再热器传送至所述发电系统，所述过热器和所述再热器的一部分设于所述烟气通道内。

可选的，所述发电系统包括汽轮机和与所述汽轮机连接的发电机，所述汽轮机用于接收所述再热器传送过来的蒸汽，蒸汽对所述汽轮机做功使得蒸汽的热能转化为机械能，并通过工质管将做完功的蒸汽传送至所述热能利用系统，经所述热能利用系统再次利用后将蒸汽传送至凝汽器，所述凝汽器用于将做完功的蒸汽凝结成液态，然后经除氧器传送至所述给水泵，所述发电机用于将机械能转化为电能，所述发电机生成的电能分为两路传输，一路供给厂内用电，另一路并网至电网。

可选的，所述热能利用系统包括通过工质管分别与所述汽轮器接通减温减压器、制冷机和热网换热器，所述减温减压器将做完功的蒸汽调节到所需的温度和压力然后转化为可使用的厂用蒸汽，所述制冷机将做完功的蒸汽生成供工厂可用的冷水，所述热网换热器将做完功的蒸汽作为热源供给热用户取暖。

可选的，所述热网换热器连接有热网供水管路和热网回水管路，所述热网供水管路将热网换热器换热后的热水输送至热用户，所述热网回水管路将供完热的水回流到热网换热器进行循环换热，所述热网供水管路上设有热网循环水泵。

可选的，所述热网供水管路上还设有热网加热系统，所述热网供水管路包括主路供水管路和辅路供水管路，所述热网加热系统包括热网主路阀门、热网辅路阀门和热网加热器，所述热网主路阀门设置在所述主路供水管路上，所述热网辅路阀门和所述热网加热器设置在辅路供水管路上。

可选的，所述报废发射药燃烧锅炉的燃烧室、所述汽包、所述报废发射药粉碎给料装置和所述辅助燃料给料装置均设置在隔爆工房内。

报废发射药销毁热能利用方法，包括以下步骤：

步骤1：将报废发射药通过所述报废发射药粉碎给料装置进行粉碎；

步骤2：启动报废发射药燃烧锅炉，将辅助燃料送往报废发射药燃烧锅炉，点火并通入一次风和二次风，同时启动引风机；

步骤3：当达到预定温度或火焰强度后将报废发射药通过所述报废发射药粉碎给料装置送入所述报废发射药燃烧锅炉进行焚烧，同时，减小一次风和二次风的通入量，焚烧产生的热量使水冷壁内的液态传热工质汽化形成汽水混合物；

步骤4：将汽水混合物通送入汽包进行汽水分离，分离出水分的蒸汽依次通过过热器和再热器形成过热蒸汽；

步骤5：将过热蒸汽送往汽轮机，过热蒸汽推动汽轮机的转子转动做功，带动发电机发电；

步骤6：将做完工的蒸汽分为四路进行热量和工质回收利用：第一路进入减温减压器，将蒸汽调节到所需的温度和压力转化为可使用的厂用蒸汽；第二路进入制冷剂，将蒸汽生成厂内可用的冷水；第三路进入热网换热器，将蒸汽作为热源给热用户供热；第四路进入凝汽器，蒸汽在凝汽器中被凝结成液态传热工质，然后送往除氧器，去除液态工质中的氧气，去除完氧气的液态工质由给水泵被送往水冷壁，形成汽水循环。

报废发射药销毁热能用途，将报废发射药燃烧产生的热能作为热源用于发电和/或热用户供热。

本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

因为报废发射药燃烧过程释放出大量的热，引燃后，报废发射药能够自动维持燃烧过程直到它全部燃尽，本发明通过设置报废发射药燃烧系统能将报废发射药的化学能转化成热能，以上述的热能为热源用于发电和/或热用户供热，将报废发射药销毁产生的热能充分利用。其中，报废发射药燃烧系统具有报废发射药粉碎给料装置和辅助燃料给料装置以及隔爆风烟挡板，在配风系统的配合中保证了报废发射药能充分燃烧，也保证了整个机组安全运行。

汽水系统通过传热工质能将报废发射药产生的热能传递至发电系统，发电系统利用汽态工质发电，产生的电能可供厂内或电网使用，做完功的热能还可通过热能利用系统再次利用：将气态工质调节到所需的温度和压力转化为可使用的厂用蒸汽；将气态工质生成厂内可用的冷水；将气态工质作为热源给热用户供热；气态工质在凝汽器中被凝结成液态工质，然后形成汽水循环。因此报废发射药通过本发明能把报废发射药的化学能充分利用，避免了资源的浪费。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明的整体示意图。

图中：

1-报废发射药燃烧锅炉；2-汽包；3-过热器；4-再热器；5-汽轮机；6-发电机；7-隔爆工房；8-隔爆风烟挡板；9-一次风机挡板；10-二次风机挡板；11-引风机挡板；12-引风机；13-报废发射药粉碎给料装置；14-辅助燃料给料装置；15-给水泵；16-除氧器；17-凝汽器；18-减温减压器；19-制冷机；20-热网换热器；21-热网循环水泵；22-热网加热器；23-热用户；24-热网主路阀门；25-热网辅路阀门，26-排渣装置，27-水冷壁，28-第一支路管，29-第二支路管。

具体实施方式

下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

如图1所示，本发明公开了一种报废发射药销毁热能利用系统、方法及用途。发射药是含有氧化剂和可燃物、能独立进行化学反应并输出能量的化合物或混合物，其燃烧过程伴随大量的气体并释放出大量的热，因此可将报废发射药销毁燃烧产生的热能作为热源用于发电和/或热用户供热，具体的，包括：

报废发射药燃烧系统，报废发射药燃烧系统用于将报废发射药的化学能通过燃烧转化为热能；汽水系统，与报废发射药燃烧系统连接，报废发射药燃烧系统燃烧释放的热能将液态传热工质，本发明中传热工质使用的是水，液态水蒸发形成蒸汽，并将蒸汽的热能传递至发电系统；发电系统，与汽水系统接通，使蒸汽做功并将蒸汽的热能转化为电能供给厂内使用，或者并网至电网；热能利用系统，与发电系统接通，因为做完功的蒸汽仍具有很高的温度和压力，因此做完功的蒸汽可在热能利用系统里再次利用，例如：通过工质管对热用户23供热；作为热源，经过减温减压转化为可使用的厂内蒸汽；生成供工厂可用的冷水。

热能利用系统与汽水系统接通，通过对蒸汽的冷凝使蒸汽转化成液态水，并将水送入汽水系统形成蒸汽循环。

具体的，如图1所示，报废发射药燃烧系统包括报废发射药燃烧锅炉1和设于报废发射药燃烧锅炉1外壁上的用于盛装传热工质的水冷壁27，报废发射药燃烧锅炉1具有用于焚烧报废发射药的燃烧室、与燃烧室连接的排渣装置26和与燃烧室连通的烟气通道，在燃烧室内报废发射药燃烧形成的热能将液态水变成汽水混合物，烟气通道内设有本系统正常工作状态时为常开的隔爆风烟挡板8，烟气通道的尾端连接有烟气处理装置，烟气处理装置对燃烧室内报废发射药燃烧产生的烟气进行过滤和净化。

在报废发射药燃烧锅炉1的侧面设有报废发射药粉碎给料装置13和辅助燃料给料装置14，报废发射药粉碎给料装置13设置在报废发射药燃烧锅炉1一侧的上方，报废发射药通过报废发射药粉碎给料装置13送往燃烧室燃烧，辅助燃料给料装置14设置在报废发射药燃烧锅炉1一侧的下方，辅助燃料通过辅助燃料给料装置14送往燃烧室燃烧。

工作时，先通过辅助燃料给料装置14将辅助燃料送往燃烧室，并点火，使燃烧室内呈高温或火焰笼罩状态，当达到预定温度或火焰强度后，再通过报废发射药粉碎给料装置13将报废发射药送往锅炉，使报废发射药在燃烧室内爆燃。为了使辅助燃料燃烧的更加充分和保障燃烧室炉膛压力正常，报废发射药燃烧锅炉1还连接有配风系统。

配风系统包括，分别设于报废发射药粉碎给料装置13和辅助燃料给料装置14下方的一次风系统和二次风系统，一次风和二次风经过一次风系统的一次风机挡板9和二次风系统的二次风机挡板10将空气送往报废发射药燃烧锅炉1。

一次风主要起到提供辅助燃料燃烧所需氧气的作用，因为一次风系统设置在辅助燃料给料装置14下方，对投入燃烧室内的辅助燃料有一个向上的吹动，可以使辅助燃料更快的充满整个燃烧室，加速升温使燃烧室内呈高温或火焰笼罩状态，为了实现上述目的，本发明的辅助燃料优选轻柴油。二次风主要对燃烧室中段的燃烧提供氧气，并对报废发射药燃烧时产生大量气体提供推动力，加速气体循环，同时也能使辅助燃料更加充分燃烧，提高辅助燃料利用率。

还包括设于报废发射药燃烧锅炉1上部的引风机12，引风机12将燃烧室内的烟气通过引风机挡板11送往烟气处理装置，引风的主要作用是调节燃烧室内炉膛的压力，保障炉膛压力处于安全范围内。一次风机挡板9、二次风机挡板10和引风机挡板11都能禁止返风，所以起到控制风单向流动作用。

汽水系统，包括汽包2，汽包2与水冷壁27相连，报废发射药燃烧锅炉1通过热辐射的形式将热能传递至水冷壁27，水冷壁27内的水受热蒸发产生的汽水混合物进入汽包2内，水冷壁27连接有给水泵15用以循环工质，可将液体工质送入汽包2内，让汽水混合物在汽包2中进行汽水分离形成蒸汽。

汽包2还接通有过热器3和再热器4，汽包2将分离出水分的蒸汽依次经过过热器3和再热器4，蒸汽经过过热器3和再热器4后升温生压形成过热蒸汽(540℃)，然后将过热蒸汽通过工质管传送至发电系统。

为了充分利用报废发射药燃烧产生的热能，把过热器3和再热器4的一部分设于烟气通道内，烟气通道内抽出的烟气也带有一定的热量，烟气经过过热器3和再热器4能更充分利用报废发射药燃烧产生的热能。

发电系统包括，汽轮机5和与汽轮机5连接的发电机6，汽轮机5通过工质管接收再热器4传送过来的过热蒸汽，过热蒸汽推动汽轮机5的转子转动对汽轮机5做功，使得过热蒸汽的热能转化为机械能，汽轮机5转子转动带动发电机6转动，发电机6将机械能转化为电能，生成的电能分为两路传输，一路供给厂内用电，另一路并网至电网。

做完功的蒸汽仍具有很高的温度和压力，所以蒸汽可以经热能利用系统再次利用，利用过后的蒸汽传送至凝汽器17，凝汽器17用于将蒸汽凝结成液态，然后经除氧器16除去氧气后由给水泵15供给给水冷壁27，形成汽水循环。

具体的，热能利用系统包括通过工质管分别与汽轮机5接通的减温减压器18、制冷机19和热网换热器20，减温减压器18可以将做完功的蒸汽调节到所需的温度和压力然后转化为可使用的厂用蒸汽，比如通过喷水减温扩容减压等方式将做完功的蒸汽供给厂内食堂；制冷机19可以将做完功的蒸汽生成供工厂可用的冷水，制冷机19的电能可以使用发电系统生成的电能；热网换热器20可以将做完功的蒸汽作为热源供给热用户23取暖使用。其中，在减温减压器18和制冷机19前可添加阀门，当天气寒冷，报废发射药燃烧产生的热量不足时，关闭减温减压器18和制冷机19前的阀门，让做完功的蒸汽仅通过热网换热器20，保证热用户23的供热。或者，天气炎热，热用户23不再需要供热时，关闭热网换热器20，热网换热器20不再进行换热，让蒸汽直接通过传送至凝汽器17，进行循环。

优选的，还包括第一支路管28和第二支路管29，第一支路管28设置在发电系统两端，第二支路管29设置在热能利用系统两端，第一支路管28第二支路管29均带有阀门。

当报废发射药产生的热量充足或需要发电时，关闭第一支路管28和第二支路管29上的阀门，让过热蒸汽经发电系统做功后传送至热能利用系统。

当报废发射药燃烧不稳定时，打开第一支路管28上的阀门，关闭第二支路管29上的阀门，使再热器4传过来的过热蒸汽直接传送至热能利用系统，保证热用户23的供热。

热网换热器20连接有热网供水管路和热网回水管路，通过设在热网供水管路上的热网循环水泵21热网供水管路将热网换热器20换热后的热水输送至热用户23，热网回水管路将供完热的水回流到热网换热器20进行循环换热。

为了保障供热需求，当报废发射药燃烧不稳定时，可通过热网加热系统调节热负荷，提高供热效率，将热网供水管路设置为主路供水管路和辅路供水管路，热网加热系统包括热网主路阀门24、热网辅路阀门25和热网加热器22，热网主路阀门24设置在主路供水管路上，热网辅路阀门25和热网加热器22设置在辅路供水管路上。平时热网加热器22和热网辅路阀门25处于关闭状态，热网主路阀门24处于开启状态，当出现报废发射药燃烧不稳定造成供暖水温无法满足热用户23需求时，开启热网加热器22和热网辅路阀门25，关闭热网主路阀门24，供暖水通过热网加热器22进行二次加热到所需温度，送至热用户23。其中，热网加热器22可以由发电系统产生的电能提供。

本发明中，为了防止意外事故，将报废发射药燃烧锅炉1的燃烧室、汽包2、报废发射药粉碎给料装置13和辅助燃料给料装置14均设置在隔爆工房7内，在烟气通道内设有隔爆风烟挡板8，隔爆风烟挡板8在出现意外时可以紧急闭合及时将过热器3和再热器4隔开。如若报废发射药燃烧锅炉1内的报废发射药发生爆炸，隔爆工房7和隔爆风烟挡板8能形成一个封闭区域，防止火焰、辅助燃料和报废发射药扩散，不会引起大量报废发射药和辅助燃料殉爆，可有效控制爆炸范围，保障安全性和经济性。

在实际操作中，燃烧室的炉膛压力是一个能否安全正常运行的关键指标，其中本发明设置的二次风系统和引风机12，其作用之一就是调节燃烧室的炉膛压力。具体的，本发明还包括一个控制系统，本发明的控制系统包括炉膛压力传感器，炉膛压力传感器用来检测炉膛内的压力，控制系统还包括一个控制器，控制器与炉膛压力传感器连接，炉膛压力传感器将压力信号传送给控制器，控制器还电连接报废发射药燃烧系统、汽水系统、发电系统和配风系统。

在控制器中可以设置两个压力阈值，例如，当炉膛压力传感器传送到处理器的压力信号超过其中一个压力阈值时，控制器控制配风系统的二次风系统减小进风量，同时控制引风机12加大排风量，使用这种方式将燃烧室的炉膛压力降下来；当炉膛压力传感器传送到处理器的压力信号超过另一个压力阈值时，此时控制器控制汽水系统和发电系统停机，控制器控制报废发射药燃烧系统的隔爆风烟挡板8迅速落下，封闭整个燃烧室，保证人身安全。其中，隔爆风烟挡板8在机组正常运行时一直处于常开状态，使燃烧室内因燃烧产生的烟气能送到烟气处理装置进行除尘净化。其中，控制器控制报废发射药燃烧系统的隔爆风烟挡板8的方式可选择电动和气动阀门双重控制，避免出现单一控制导致出现故障时隔爆风烟挡板8无法闭合，因为气动阀门闭合速度较快，所以本系统以气动阀门控制为主。

本发明为了补充循环用水，可在凝汽器17和除氧器16之间设置水源对本系统进行供水。

本发明公开了一种报废发射药销毁方法，具体如下：

步骤1：将报废发射药通过报废发射药粉碎给料装置13进行粉碎；

步骤2：启动报废发射药燃烧锅炉1，将辅助燃料送往报废发射药燃烧锅炉1，点火并通入一次风和二次风，同时开启引风机；

步骤3：当达到预定温度或火焰强度后将报废发射药通过报废发射药粉碎给料装置13送入报废发射药燃烧锅炉1进行焚烧，同时，向报废发射药燃烧锅炉1内通入二次风，焚烧产生的热量使水冷壁27内的传热工质汽化产生汽水混合物；

步骤4：将汽水混合物通送入汽包2进行汽水分离，分离出水分的蒸汽依次通过过热器3和再热器4形成过热蒸汽；

步骤5：将过热蒸汽送往汽轮机5，过热蒸汽推动汽轮机5的转子转动做功，带动发电机6发电；

步骤6：将做完工的蒸汽分为四路分别进行热量和水回收利用：第一路进入减温减压器18，将蒸汽调节到所需的温度和压力转化为可使用的厂用蒸汽；第二路进入制冷剂，将蒸汽生成厂内可用的冷水；第三路进入热网换热器20，将蒸汽作为热源给热用户23供热；第四路进入凝汽器17，蒸汽在凝汽器17中被凝结成液态传热工质，然后送往除氧器16，去除水中的氧气，去除完氧气的水由给水泵15被送往水冷壁27，形成汽水循环。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。