CN105841180A - 一种卧式相变烟气余热回收双效加热系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用卧式相变换热技术回收烟气余热并用来加热热网水或凝结水的系统及其控制方法。该系统包括烟道、蒸发换热器、上升管集箱和下降管集箱，烟道内设置有蒸发换热器，蒸发换热器设有上升管集箱和下降管集箱，其特征是，还包括双效相变换热汽包、第一换热管束、第二换热管束；控制方法，烟气沿烟道流经蒸发换热器，烟气余热加热蒸发换热器内的冷凝工质产生蒸汽，蒸汽经上升管集箱、上升管连接管、上升管接口进入双效相变换热汽包。本产品能够实现烟气余热回收、并能够长期安全稳定地加热热网水和凝结水，实现节能效益最大化。

Description

一种卧式相变烟气余热回收双效加热系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种烟气余热回收系统，尤其是涉及一种利用卧式相变换热技术回收烟气余热并用来加热热网水或凝结水的系统及其控制方法。
背景技术
对锅炉而言，排烟热损失对锅炉效率具有重大影响。其中，锅炉排烟温度是排烟热损失的重要影响因素。降低锅炉排烟温度对于提高锅炉效率、节约燃料、降低污染物排放指标等具有重要意义。
目前，主要的回收方式是通过低温省煤器技术将烟气余热回收至低加凝结水系统。但对北方供热机组而言，在冬季供热工况运行时，由于供热抽汽的存在导致能够用来吸收烟气余热的凝结水量减少，造成烟气余热回收的效益降低。如公开日为2014 年09 月24日，公开号为CN104063592A 的中国专利中，公开了一种利用相变换热器回收锅炉烟气余热量的确定方法，该方法通过低加凝结水回收烟气余热，可以减少部分低压加热器抽汽流量，增大发电机功率，减少燃煤消耗量，但该方法并没有结合供热热网系统，无法实现节能效益最大化。
针对如何有效地结合供热热网系统，利用低温省煤器技术回收烟气余热，本领域的技术人员作出了大量的改进工作。如公开日为2011年03月30日，公开号为CN201779678 U的中国专利中，公开了一种余热回收再利用装置，该装置通过在锅炉空气预热器出口的烟道和烟囱中安装两级换热器，将热网回水或主凝结水加热后回收再利用，可降低能耗，减少热污染。但由于热网水、凝结水与烟气的换热通过同一套换热器进行，而二者水质相差很大，在长期的运行过程中对换热器的结垢、堵塞特性不同，无法保证换热器的安全稳定运行。
综上所述，目前还没有一种结构设计合理，性能可靠，能够实现烟气余热回收、并能够长期安全稳定地加热热网水和凝结水，实现节能效益最大化的双效卧式相变烟气余热回收加热系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，而提供一种结构设计合理，性能可靠，能够实现烟气余热回收、并能够长期安全稳定地加热热网水和凝结水，实现节能效益最大化的双效卧式相变烟气余热回收加热系统及其控制方法。
本发明目的通过以下技术方案实现
一种卧式相变烟气余热回收双效加热系统，包括烟道、蒸发换热器、上升管集箱和下降管集箱，烟道内设置有蒸发换热器，蒸发换热器设有上升管集箱和下降管集箱，其特征是，还包括双效相变换热汽包、第一换热管束、第二换热管束，所述的双效相变换热汽包内设置有第一换热管束和第二换热管束；所述的上升管集箱和下降管集箱均与双效相变换热汽包相连接，以实现热交换。
作为优选，还包括有上升管连接管、上升管接口、下降管连接管和下降管接口，所述的上升管集箱依次通过上升管连接管、上升管接口与双效相变换热汽包相连接，所述的下降管集箱依次通过下降管连接管、下降管接口与双效相变换热汽包相连接。
作为优选，还包括第一工质进口电动调节阀、第一工质进口管、第一工质进口、第一工质回路闸阀、第一工质回路管和第一工质出口，所述第一换热管束一端通过第一工质出口连接在第一工质回路管上，另一端通过第一工质进口连接在第一工质进口管上；所述第一工质回路管上安装有第一工质回路闸阀，所述第一工质进口管上安装有第一工质进口电动调节阀。
作为优选，还包括第二工质进口、第二工质进口管、第二工质进口电动调节阀、第二工质出口、第二工质回路管和第二工质回路闸阀；所述第二换热管束一端通过第二工质出口连接在第二工质回路管上，另一端通过第二工质进口连接在第二工质进口管上；所述第二工质回路管上安装有第二工质回路闸阀，所述第二工质进口管上安装有第二工质进口电动调节阀。
作为优选，还包括有烟气测温仪、下降管工质测温仪和终端控制箱，所述终端控制箱分别于蒸发换热器尾部的烟气测温仪、下降管工质测温仪相连、第一工质进口电动调节阀和第二工质进口电动调节阀相电连接；所述烟气测温仪安装在蒸发换热器尾部的烟道中。
作为优选，所述双效相变换热汽包安装在烟道外部，蒸发换热器上方一定高度处。
一种基于上述卧式相变烟气余热回收双效加热系统的控制方法，其特征是，步骤如下，烟气沿烟道流经蒸发换热器，烟气余热加热蒸发换热器内的冷凝工质产生蒸汽，蒸汽经上升管集箱、上升管连接管、上升管接口进入双效相变换热汽包；蒸汽加热低温第一工质产生高温第一工质和/或加热低温第二工质产生高温第二工质，蒸汽则变成冷凝工质经下降管接口、下降管连接管、下降管集箱进入蒸发换热器继续与烟气换热。
作为优选，所述第一工质、第二工质为电力行业低温系统的凝结水，或者供热系统的热网水，或者钢铁、冶金、石化行业中的需要加热的热流体；所述第一换热管束和第二换热管束可同时运行，也可单组管束运行。
作为优选，所述烟气是电力、钢铁、冶金、石化、轻工行业产生的热烟气。
作为优选，通过下降管工质测温仪和烟气测温仪监测蒸发换热器的壁面温度，保证蒸发换热器的壁面温度高于烟气酸露点温度，确保蒸发换热器不发生低温腐蚀，当烟气温度或下降管工质温度不满足设定要求值时，反馈信号至终端控制箱，调节第一工质进水电动调节阀和/或第二工质进水电动调节阀开度，减少进入双效相变换热汽包内的第一工质流量和/或第二工质流量，减少双效相变换热汽包内的换热量，确保烟气温度和下降管工质温度满足设定要求。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、系统能够实现加热第一工质或第二工质的灵活切换，能够实现节能效益的最大化；2、系统能够实现同时加热第一工质和第二工质；3、双效相变换热汽包内设置第一换热管束和第二换热管束，保证工况切换时不对双效相变换热汽包的换热性能产生影响；4、系统通过监测下降管工质温度，控制蒸发换热器的壁面温度，避免了蒸发换热器的低温腐蚀问题。
由上可知，本发明的结构设计合理，性能可靠，能够长期安全稳定地实现加热第一工质或第二工质的灵活切换，实现了节能效益的最大化。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
附图标号：1-烟道、2-蒸发换热器、3-终端控制箱、4-第一工质进口电动调节阀、5-第一工质进口管、6-第一工质进口、7-第一工质回路闸阀、8-第一工质回路管、9-第一工质出口、10-第一换热管束、11-第二换热管束、12-双效相变换热汽包、13-上升管接口、14-上升管连接管、15-上升管集箱、16-下降管接口、17-下降管连接管、18-下降管集箱、19-下降管工质测温仪、20-烟气测温仪、21-第二工质进口、22-第二工质进口管、23-第二工质进口电动调节阀、24-第二工质出口、25-第二工质回路管、26-第二工质回路闸阀。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例：
参见图1，本实施例中的新型卧式相变烟气余热回收双效加热系统包括烟道1，蒸发换热器2，第一工质进口电动调节阀4，第一工质进口管5，第一工质回路闸阀7，第一工质回路管8，双效相变换热汽包12，下降管工质测温仪19，烟气测温仪20，第二工质进口电动调节阀23，第二工质进口管22，第二工质回路闸阀26，第二工质回路管25，终端控制器26。
本实施例中的蒸发换热器2安装在烟道1中，蒸发换热器2设置有上升管集箱15和下降管集箱18，烟气测温仪20安装在蒸发换热器2后的尾部烟道1中。
本实施例中的双效相变换热汽包12安装在蒸发换热器2上方一定高度处，双效相变换热汽包12内设置有第一换热管束10和第二换热管束11，双效相变换热汽包12上设置有上升管接口13、下降管接口16、第一工质进口6、第一工质出口9、第二工质进口21、第二工质出口24。
本实施例中的双效相变换热汽包12内设置有第一换热管束10和第二换热管束11。
本实施例中的第一换热管束10一端通过第一工质出口9连接在第一工质回路管8上，另一端通过第一工质进口6连接在第一工质进口管5上，第一工质回路管8上安装有第一工质回路闸阀7，第一工质进口管5上安装有第一工质进口电动调节阀4。
本实施例中的第二换热管束11一端通过第二工质出口24连接在第二工质回路管25上，另一端通过第二工质进口21连接在第二工质进口管22上，第二工质回路管25上安装有第二工质回路闸阀26，第二工质进口管22上安装有第二工质进口电动调节阀23。
本实施例中的上升管连接管14一端与蒸发换热器2上的上升管集箱15连接，另一端与双效相变换热汽包12上的上升管接口13连接；下降管连接管17一端与蒸发换热器2上的下降管集箱18连接，另一端与双效相变换热汽包12上的下降管接口16连接。
本实施例中的终端控制箱3通过导线连接到蒸发换热器2尾部的烟气测温仪20、下降管工质测温仪19和第一工质进口电动调节阀4、第二工质进口电动调节阀23上。
控制方法：本实施例中的新型卧式相变烟气余热回收双效加热系统在运行时，烟气沿烟道1流经蒸发换热器2，烟气加热蒸发换热器2内的冷凝工质产生蒸汽，蒸汽经上升管集箱15、上升管连接管14、上升管接口13进入双效相变换热汽包12。蒸汽加热由第一工质进口管5经第一工质进口6进入双效相变换热汽包12内第一换热管束10的低温第一工质产生高温第一工质，高温第一工质经第一工质出口9由第一工质回路管8引出，蒸汽则变成冷凝工质经下降管接口16、下降管连接管17、下降管集箱18进入蒸发换热器2继续与烟气换热；蒸汽或加热由第二工质进口管22经第二工质进口21进入双效相变换热汽包12内第二换热管束11的低温第二工质产生高温第二工质，高温第二工质经第二工质出口24由第二工质回路管25引出。当烟气温度或下降管介质温度不满足设定要求值时，反馈信号至终端控制箱3，调节第一工质进口电动调节阀4或第二工质进口电动调节阀23开度，减少进入双效相变换热汽包内的第一工质或第二工质流量，确保烟气温度或下降管介质温度满足设定要求。
第一换热管束10和第二换热管束11的切换，通过第一工质进口电动调节阀4、第一工质回路闸阀7和第二工质进口电动调节阀23、第二工质回路闸阀26的开闭来实现。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种卧式相变烟气余热回收双效加热系统，包括烟道（1）、蒸发换热器（2）、上升管集箱（15）和下降管集箱（18），烟道（1）内设置有蒸发换热器（2），蒸发换热器（2）设有上升管集箱（15）和下降管集箱（18），其特征是，还包括双效相变换热汽包（12）、第一换热管束（10）、第二换热管束（11），所述的双效相变换热汽包（12）内设置有第一换热管束（10）和第二换热管束（11）；所述的上升管集箱（15）和下降管集箱（18）均与双效相变换热汽包（12）相连接，以实现热交换。
2.根据权利要求1所述的卧式相变烟气余热回收双效加热系统，其特征在于：还包括有上升管连接管（14）、上升管接口（13）、下降管连接管（17）和下降管接口（16），所述的上升管集箱（15）依次通过上升管连接管（14）、上升管接口（13）与双效相变换热汽包（12）相连接，所述的下降管集箱（18）依次通过下降管连接管（17）、下降管接口（16）与双效相变换热汽包（12）相连接。
3.根据权利要求1所述的卧式相变烟气余热回收双效加热系统，其特征在于：还包括第一工质进口电动调节阀（4）、第一工质进口管（5）、第一工质进口（6）、第一工质回路闸阀（7）、第一工质回路管（8）和第一工质出口（9），所述第一换热管束（10）一端通过第一工质出口（9）连接在第一工质回路管（8）上，另一端通过第一工质进口（6）连接在第一工质进口管（5）上；所述第一工质回路管（8）上安装有第一工质回路闸阀（7），所述第一工质进口管（5）上安装有第一工质进口电动调节阀（4）。
4.根据权利要求1所述的卧式相变烟气余热回收双效加热系统，其特征在于：还包括第二工质进口（21）、第二工质进口管（22）、第二工质进口电动调节阀（23）、第二工质出口（24）、第二工质回路管（25）和第二工质回路闸阀（26）；所述第二换热管束（11）一端通过第二工质出口（24）连接在第二工质回路管（25）上，另一端通过第二工质进口（21）连接在第二工质进口管（22）上；所述第二工质回路管（25）上安装有第二工质回路闸阀（26），所述第二工质进口管（22）上安装有第二工质进口电动调节阀（23）。
5.根据权利要求3或4所述的卧式相变烟气余热回收双效加热系统，其特征在于：还包括有烟气测温仪（20）、下降管工质测温仪（19）和终端控制箱（3），所述终端控制箱（3）分别于蒸发换热器（2）尾部的烟气测温仪（20）、下降管工质测温仪（19）相连、第一工质进口电动调节阀（4）和第二工质进口电动调节阀（23）相电连接；所述烟气测温仪（20）安装在蒸发换热器（2）尾部的烟道（1）中。
6.根据权利要求1所述的卧式相变烟气余热回收双效加热系统，其特征在于：所述双效相变换热汽包（12）安装在烟道（1）外部，蒸发换热器（2）上方一定高度处。
7.一种基于权利要求1-6任意一项卧式相变烟气余热回收双效加热系统的控制方法，其特征是，步骤如下，烟气沿烟道（1）流经蒸发换热器（2），烟气余热加热蒸发换热器（2）内的冷凝工质产生蒸汽，蒸汽经上升管集箱（15）、上升管连接管（14）、上升管接口（13）进入双效相变换热汽包（12）；蒸汽加热低温第一工质产生高温第一工质和/或加热低温第二工质产生高温第二工质，蒸汽则变成冷凝工质经下降管接口（16）、下降管连接管（17）、下降管集箱（18）进入蒸发换热器（2）继续与烟气换热。
8.根据权利要求7所述的卧式相变烟气余热回收双效加热系统的控制方法，其特征在于：所述第一工质、第二工质为电力行业低温系统的凝结水，或者供热系统的热网水，或者钢铁、冶金、石化行业中的需要加热的热流体；所述第一换热管束（10）和第二换热管束（11）可同时运行，也可单组管束运行。
9.根据权利要求7所述的卧式相变烟气余热回收双效加热系统的控制方法，其特征在于：所述烟气是电力、钢铁、冶金、石化、轻工行业产生的热烟气。
10.根据权利要求7所述的卧式相变烟气余热回收双效加热系统的控制方法，其特征在于：通过下降管工质测温仪（19）和烟气测温仪（20）监测蒸发换热器（2）的壁面温度，保证蒸发换热器（2）的壁面温度高于烟气酸露点温度，确保蒸发换热器（2）不发生低温腐蚀，当烟气温度或下降管工质温度不满足设定要求值时，反馈信号至终端控制箱（3），调节第一工质进水电动调节阀和/或第二工质进水电动调节阀开度，减少进入双效相变换热汽包（12）内的第一工质流量和/或第二工质流量，减少双效相变换热汽包（12）内的换热量，确保烟气温度和下降管工质温度满足设定要求。
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