CN103968410A - 一种低温烟气及闪蒸蒸汽的余热回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低温烟气及闪蒸蒸汽的余热回收系统，包括排放低温烟气的装置，通过管道与新风预热换热器的加热后新风出口连通，新风换热器热水入口通过循环水流量计与闪蒸器换热器、循环水泵连接；新风预热换热器的新风换热器冷水出口通过烟气换热器与热水出口连接，与循环水泵、闪蒸器换热器连接；构成以循环流体工质的循环回路；排放低温烟气的装置通过尾部烟道连接烟气换热器。采用热媒水循环实现远距离不同热源及热源与冷源间能量的输送，对闪蒸器直排蒸汽的余热回收，有助于提高能量的利用率；根据空预器换热器入口水温反馈值调节循环水泵频率，以控制回水温度在设定范围内波动，实现系统余热资源的最大程度回收，达到节约燃料，降低能耗的目的。

Description

一种低温烟气及闪蒸蒸汽的余热回收系统
技术领域
本发明涉及废蒸汽余热回收领域，尤其是一种低温烟气及闪蒸蒸汽的余热回收系统。
背景技术
烘干和脱水工艺在较多工业生产中均有需求，涂布机即为一种典型的具有此类功能的设备。某包装材料有限公司涂布机的运行工艺中，产品的烘干过程需要大量约90℃的热空气，将产品干燥后空气携带蒸发水分直接排放到大气中，排放空气温度在80℃左右，热空气能量来源于自备的燃气锅炉，加热空气消耗0.4Mpa的蒸汽10吨/天，蒸汽加热空气后冷凝成冷凝水，冷凝水进入闪蒸器闪蒸，闪蒸器产生的冷凝水经回收后继续循环使用，而闪蒸蒸汽直接排空，引起的闪蒸蒸汽流量损失约在1吨/天。
由上可以看出，该工艺系统能量损失主要包含两部分：一部分是由空气在完成干燥过程后直接排放而损失的低温余热热源，这部分余热量较大，但品质较低；另一部分是由闪蒸蒸汽直接排放造成的能量损失，这部分能量主要以蒸汽潜热的形式存储，数量较少但品质更高。如果将这两部分能量进行合理回收，用来加热新鲜入口空气，则可以实现系统的节能降耗，这对降低污染物排放、提高企业的经济效益和产品竞争力均具有重要意义。
如何构建合理的回收系统，充分利用余热资源，实现节能量的最大化是该余热回收系统是否成功的关键。根据能量梯级利用的原则，本专利采用先回收低品位能量，后回收高品位能量的方式，可以减少换热过程中所带来的㶲损失，实现节能量的最大化。
当两部分余热热源的距离较远时，如何串联起两部分热源，并高效输送给相应冷源，这是热回收系统需面对的另一个问题。采用循环介质作为热媒介携带能量的传递，可有效化解该问题。为了充分提高入口空气的预热温度，进而提高回收系统的经济性，须尽量提高循环介质的终温。由于该传热包含两个过程，低温空气余热回收和高温闪蒸蒸汽余热回收，合理选择循环介质在两个过程之间的温度值，对实现系统经济、高效的回收余热具有重要作用。
综上，回收系统需解决如下几个技术问题：1、可分步回收不同热源系统中的余热资源；2、回收系统回收闪蒸器中的蒸汽余热；3、回收系统实现不同热源以及与冷源在空间分布上的长距离；4、实现余热回收系统结构及控制逻辑简单可靠，且设备易维护检修。
发明内容
本发明的目的是有效解决上述问题，并提出一种低温烟气及闪蒸蒸汽的余热回收系统。
本发明的具体技术方案如下：
一种低温烟气及闪蒸蒸汽的余热回收系统，包括排放低温烟气的装置，通过管道与新风预热换热器1的加热后新风出口13连通，新风换热器热水入口11通过循环水流量计7与闪蒸器换热器6、循环水泵5连接；新风预热换热器1的新风换热器冷水出口12通过烟气换热器3与热水出口31连接，与循环水泵5、闪蒸器换热器6连接；构成以冷凝水为循环流体工质的循环回路；排放低温烟气的装置通过尾部烟道34连接烟气换热器3。
进一步的，新风预热换热器1连接有新风鼓风机2。
进一步的，烟气换热器3连接有吹灰气母管33，吹灰器电磁阀32。
进一步的，烟气换热器3连接有引风机4。
进一步的，上述排放低温烟气的装置是涂布机烘箱35。
本发明主要通过循环热媒水来解决冷、热源间长距离的问题，采用排出空气加装换热器以及闪蒸器出口加装冷凝器实现系统余热回收，通过回收余热预热新鲜空气到一定温度，减少加热空气的蒸汽耗量，进而提高工厂能量系统的利用效率，达到节约成本，降低能耗的目的。
为了实现上述目的，本发明的技术方案中采用冷凝水作为循环流体工质实现在余热回收管路系统中能量的循环流动，该方法优点主要体现在如下三个方面：一是将不同空间内的能量采用热水形式输送到一起，然后进行空气预热，充分利用了水工质的较高比热及易获得性；二是采用冷凝水工质时管材可以选用普通钢材而无需采用不锈钢，大大降低了投资成本；三是通过循环水可以方便地将不同空间位置回收得到的热量串联并输送到相应位置，实现能量梯级回收利用的最大化。
在原有闪蒸器中加装换热器，将闪蒸器直接排放大气中的高温余热蒸汽能量回收，由于闪蒸器排出蒸气温度较排烟温度高，因此可以作为第二级升温换热器使用，以尽量提高循环水的出口温度，提高余热回收节能潜力。
对排烟余热及空气预热均采用翅片管式热交换器，以强化气液工质的换热性能，提高系统经济性。为了补偿空气预热器带来的新风入口压力下降，系统在预热器风道前增加一鼓风机，同时为补偿烟气侧换热器带来的阻力增加，系统在尾部烟道中增加一引风机。
采用经闪蒸器换热后出口水温作为反馈信号，指导循环水泵的频率控制，此外，出口水温在换热系统中具有一个最佳工况点，而该值的选取主要通过实际试运行中，换热后热风的温度值高低来进行判断，即在其它工况不变条件下所能达到的最高温度值，即为余热回收效率的高点，考虑到机器运行的稳定性，实际影响因素主要来自于季节性的环境温度变化，也就是说，冬夏两季的最优工况点会有所不同，这需要运行过程中的逐步调整来完善，调整的原则就是预热风温度达到最高。
本发明由于采用了上述方案，故具有如下优点：
（1） 回收系统通过控制循环水流量来改变进入空气预热器热水温度，以实现余热回收利用的最大化；
（2） 循环水的引入，可顺利将不同空间上烟气热源、闪蒸气热源及空气冷源有效串联起来，实现较远距离间冷、热源间的能量传递；
（3） 闪蒸器结构中增加换热器，实现闪蒸蒸汽余热的回收。
（4） 闪蒸器换热器提高冷凝水回收效率，节约动力用水。
本发明的一种低温烟气及闪蒸蒸汽的余热回收系统，可应用于涂布机，作为涂布机烟气及闪蒸蒸汽余热回收系统，回收的余热可应用在加热进风或采用高温蒸汽加热。
附图说明
图1为本发明实施例1基于一种涂布机烟气及闪蒸蒸汽余热回收系统的示意图。
图1中，1为新风预热换热器，11为新风换热器热水入口，12为新风换热器热水出口，13为加热后新风出口，2为新风鼓风机， 3为烟气换热器，31为热水出口，33为吹灰气母管，32为吹灰器电磁阀，34为涂布机尾部烟道，35为涂布机烘箱，4为涂布机引风机， 5为循环水泵，6为闪蒸器换热器，7为循环水流量计。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
实施例1
本发明应用于涂布机的烟气及蒸汽余热回收系统的示意图如图1 所示，主要由新风预热换热器1，新风换热器热水入口11，新风换热器冷水出口12，加热后新风出口13，新风鼓风机2，烟气换热器3，热水出口31，吹灰气母管33，吹灰器电磁阀32，涂布机尾部烟道34，涂布机烘箱35，涂布机引风机4，循环水泵5，闪蒸器换热器6，循环水流量计7构成。
本发明采用循环热媒水方法来将相距较远的冷源和热源串联起来，实现能量的远距离输送，用烟道式热回收换热器3回收涂布机排烟余热，加热后热媒水采用循环水泵5泵入闪蒸器换热器6，经流量计7检测后进入空气侧换热器1，将新风鼓风机2鼓入的常温空气加热，循环热媒水冷却后被引入烟道式热回收换热器3进行加热，开始下一个循环。
由于存在两个吸热阶段，循环水中两个吸热阶段之间温度值的选择是本系统的关键参数之一，温度过高或过低均会引起系统回收经济性的下降，故为了达到最经济的传热效果，需在优先保证品质较高的闪蒸蒸汽潜热回收的情况下，尽量多的回收烟气中的余热。故本专利采用预热空气出口31温度值作为监视信号，指导循环热媒水进空预器1入口温度的设定，同时采用进空预器1入口热媒水温度信号作为控制循环水泵5的反馈信号，在涂布机运行工况不变的情况下，通过对闪蒸器换热器6出口热媒水温度的定期分析，选取合理的进新空气换热器1的循环水温度值。
在闪蒸器换热器6中，相较原有闪蒸器，新增了一个换热器部分，可以将浪费的蒸汽余热资源进行回收，提高系统能源资源的利用率。
调节新增加的新风鼓风机2和烟气引风机4功率，以完全抵消由于换热器的引入而增加的额外阻力。
通过对某包装材料生产公司的涂布机烟气余热及闪蒸蒸汽余热回收改造后，将原有的工厂蒸汽耗量由8吨/天下降为5吨/天，节能率为37.5%。

Claims (9)

1.一种低温烟气及闪蒸蒸汽的余热回收系统，包括排放低温烟气的装置，其特征在于，通过管道与新风预热换热器（1）的加热后新风出口（13）连通，新风换热器热水入口（11）通过循环水流量计（7）与闪蒸器换热器（6）、循环水泵（5）连接；新风预热换热器（1）的新风换热器热水出口（12）通过烟气换热器（3）与热水出口（31）连接，与循环水泵（5）、闪蒸器换热器（6）连接；构成以循环流体工质的循环回路；排放低温烟气的装置通过尾部烟道（34）连接烟气换热器（3）。
2.根据权利要求1所述的一种低温烟气及闪蒸蒸汽的余热回收系统，其特征在于，所述的循环流体工质为冷凝水。
3.根据权利要求1所述的一种低温烟气及闪蒸蒸汽的余热回收系统，其特征在于，所述新风预热换热器（1）连接有新风鼓风机（2）。
4.根据权利要求1所述的一种低温烟气及闪蒸蒸汽的余热回收系统，其特征在于，所述烟气换热器（3）连接有吹灰气母管（33），吹灰器电磁阀（32）。
5.根据权利要求1所述的一种低温烟气及闪蒸蒸汽的余热回收系统，其特征在于，所述烟气换热器（3）连接有引风机（4）。
6.根据权利要求1所述的一种低温烟气及闪蒸蒸汽的余热回收系统，其特征在于，所述排放低温烟气的装置是涂布机烘箱（35）。
7. 根据权利要求1所述的一种低温烟气及闪蒸蒸汽的余热回收系统，其特征在于，所述烟气换热器（3）是翅片管式热交换器。
8.一种低温烟气及闪蒸蒸汽的余热回收方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的排放低温烟气的余热回收系统，以经闪蒸器换热后出口水温作为反馈信号，控制循环水泵（5）的频率变化。
9. 根据权利要求1所述的一种低温烟气及闪蒸蒸汽的余热回收系统，其特征在于所述循环回路中包含闪蒸器换热器（6）。
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