CN109611878A - 一种锅炉烟气余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锅炉余热回收技术领域，提供了一种锅炉烟气余热回收系统，包括锅炉、冷凝热回收装置、烟气排出装置以及冷凝水处理装置，锅炉设有空气入口、锅炉供水口、锅炉回水口以及锅炉烟气出口，空气入口连接有空气管道，供外部空气进入锅炉进行助燃；锅炉供水口连接有锅炉供水管道，经过锅炉加热的热水可通过锅炉供水管道输送至供暖系统；锅炉烟气出口与冷凝热回收装置连接，冷凝热回收装置与烟气排出装置和冷凝水处理装置均连接，冷凝热回收装置内设有换热器，换热器的两端分别与第一锅炉回水管道和锅炉回水口连接；实现了对烟气的余热回收利用，提高了能量利用率；冷凝热回收装置在空间受限的情况下也可以很好地安装。

Description

一种锅炉烟气余热回收系统

技术领域

本发明涉及锅炉余热回收技术领域，更具体地说，是涉及一种锅炉烟气余热回收系统。

背景技术

泛能站设备的能源利用率直接影响到整个泛能网的能源利用率，当前锅炉普遍存在排烟温度高、能源利用率低、污染物排放量大等不足。具体地，燃煤锅炉省煤器出口的排烟温度通常达110℃～160℃，有的甚至高达180℃；燃气锅炉节能器出口的排烟温度则可以达到140℃。因此无论是燃煤锅炉还是燃气锅炉，锅炉烟气的排放不仅会造成巨大的能源浪费，而且会对大气环境产生极大的污染。

为了能够对锅炉烟气的能源进行回收利用，降低能源浪费，锅炉烟气余热回收系统应运而生。由于锅炉烟气中通常含有大量的水蒸气，当锅炉烟气排放时，这部分水蒸气会带走大量的热量，而通过余热回收系统可以将锅炉烟气的温度降低至烟气露点以下，烟气中的水蒸气将会凝结，从而释放出大量的潜热。

然而，现有的锅炉烟气余热回收系统在工程实践中往往存在改造设备体积大的问题，无法在安装空间受限的情况下使用。

以上不足，有待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锅炉烟气余热回收系统，以解决现有锅炉烟气余热回收系统在工程实践中存在改造设备体积大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种锅炉烟气余热回收系统，包括锅炉、冷凝热回收装置、烟气排出装置以及冷凝水处理装置；

所述锅炉设有空气入口、锅炉供水口、锅炉回水口以及锅炉烟气出口；

所述空气入口连接有空气管道，供外部空气进入所述锅炉进行助燃；

所述锅炉供水口连接有锅炉供水管道；

所述锅炉烟气出口与所述冷凝热回收装置连接，所述冷凝热回收装置与所述烟气排出装置和所述冷凝水处理装置均连接；

所述冷凝热回收装置内设有至少一个换热器，所述换热器的两端分别与第一锅炉回水管道和所述锅炉回水口连接。

在一个实施例中，所述空气管道中设有空气预热器，所述空气预热器通过所述第一锅炉回水管道与所述换热器连接。

在一个实施例中，所述空气管道靠近所述空气入口的一侧设有鼓风机。

在一个实施例中，所述换热器的数量为多个，每个所述换热器的一端均连接有一个所述第一锅炉回水管道，每个所述换热器的另一端均与所述锅炉回水口连接。

在一个实施例中，所述锅炉回水口还连接有第二锅炉回水管道，所述第二锅炉回水管道设于所述冷凝热回收装置外。

在一个实施例中，所述第一锅炉回水管道和所述第二锅炉回水管道上均设有阀门。

在一个实施例中，所述锅炉回水口设有回水管，所述回水管与所述第一锅炉回水管道和所述第二锅炉回水管道均连接，所述回水管上设有水泵。

在一个实施例中，所述烟气排出装置包括烟囱，所述冷凝热回收装置设有烟气出口，所述烟气出口与所述烟囱连接。

在一个实施例中，所述烟囱中设有引风机。

在一个实施例中，所述冷凝水处理装置包括依次连接的冷凝水回收箱、除铁装置、加药处理装置以及储水池；

所述冷凝水回收箱与所述冷凝热回收装置连接；

所述加药处理装置至少用于加入药剂调节冷凝水的pH值。

本发明提供的一种锅炉烟气余热回收系统的有益效果在于：

(1)在锅炉与烟气排出装置之间设置冷凝热回收装置，冷凝热回收装置中设置换热器，锅炉回水经换热器回流至锅炉中，由于高温烟气与低温回水之间存在温度差，当烟气经过换热器表面时，烟气的热量会传递至换热器中的回水，从而可以对回水进行加热，烟气的温度也大大降低，实现对烟气的余热回收利用，大大提高了能量利用率，降低了能量浪费。

(2)在对原锅炉系统进行改造时，只需在锅炉与烟气排出装置之间连接冷凝热回收装置即可获得烟气余热回收系统，操作简单，且冷凝热回收装置结构简单，体积小巧，在空间受限的情况下也可以很好地安装，具有很强的适应性，因而可以被广泛使用。

(3)在进行烟气余热回收利用时，由于烟气中的大量热量传递至换热器的回水中，烟气中的水蒸气因温度的降低而液化成冷凝水，冷凝水可通过冷凝水处理装置进行搜集和处理，从而使得这部分水蒸气不会随着烟气排放至空气中，从而避免了烟气在排放过程中形成白烟。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的锅炉烟气余热回收系统的第一种结构示意图；

图2为本发明实施例提供的锅炉烟气余热回收系统的第二种结构示意图；

图3为本发明实施例提供的锅炉烟气余热回收系统的第三种结构示意图；

图4为本发明实施例提供的锅炉烟气余热回收系统的第四种结构示意图；

图5为本发明实施例提供的锅炉烟气余热回收系统的第五种结构示意图；

图6为本发明实施例提供的锅炉烟气余热回收系统的第六种结构示意图；

图7为本发明实施例提供的锅炉烟气余热回收系统的第七种结构示意图；

图8为本发明实施例提供的锅炉烟气余热回收系统的第八种结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10-锅炉； 101-空气入口；

102-锅炉供水口； 103-锅炉回水口；

104-锅炉烟气出口； 11-空气管道；

111-空气预热器； 112-鼓风机；

12-锅炉供水管道； 13-第一锅炉回水管道；

14-第二锅炉回水管道； 15-阀门；

16-回水管； 17-水泵；

20-冷凝热回收装置； 201-烟气入口；

202-烟气出口； 203-冷凝水出口；

21-换热器； 30-烟气排出装置；

31-烟囱； 32-引风机；

40-冷凝水处理装置。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1和图8，一种锅炉烟气余热回收系统，包括锅炉10、冷凝热回收装置20、烟气排出装置30以及冷凝水处理装置40，其中锅炉10用于对水进行加热，冷凝热回收装置20用于对烟气中的余热进行回收利用，烟气排出装置30用于排出烟气，冷凝水处理装置40用于对烟气经过冷凝热回收装置20时产生的冷凝水进行处理。

请参阅图1，锅炉10设有空气入口101、锅炉供水口102、锅炉回水口103以及锅炉烟气出口104，空气入口101连接有空气管道11，供外部空气进入锅炉10进行助燃。锅炉供水口102连接有锅炉供水管道12，从而经过锅炉10加热的热水可通过锅炉供水管道12输送至供暖系统。锅炉烟气出口104与冷凝热回收装置20连接，冷凝热回收装置20与烟气排出装置30和冷凝水处理装置40均连接，冷凝热回收装置20内设有至少一个换热器21，换热器21的两端分别与第一锅炉回水管道13和锅炉回水口103连接，从而锅炉回水经第一锅炉回水管道13流动至换热器21中，并经换热器21后通过锅炉回水口103回到锅炉10中。

锅炉烟气余热回收系统中主要包括两条路径：一条是水循环路径，另一条是烟气排出路径。在水循坏路径中，锅炉10对水进行加热，使得热水的温度达到供暖要求，然后热水通过锅炉供水管道12输送至供暖系统；供暖系统排出回水(温度约为45℃)，回水在第一锅炉回水管道13中输送，并经锅炉回水口回到锅炉10中，如此循环往复，从而实现锅炉的热水供应。在烟气排出路径中，外部空气通过空气管道11输送，并经空气入口101进入锅炉中进行助燃，燃烧产生的烟气则经锅炉烟气出口104进入冷凝热回收装置20中；烟气经过设于冷凝热回收装置20中的换热器21进行热量交换，从而把热量传递至在换热器21中流动的回水中，实现余热回收利用。一方面，由于烟气中含有大量的水蒸气，在进行热量传递时水蒸气液化形成冷凝水，该部分冷凝水则进入冷凝水处理装置40中进行处理；另一方面，烟气中的气体部分也会因热量交换而降低温度，并通过烟气排出装置30进行排放。因此，在本实施例中，烟气余热回收利用的一种方式为烟气将热量通过换热器21传导至回水中，回水的温度升高，回水再流回至锅炉10中，从而可以降低锅炉10加热水时的能源消耗，达到节能的目的。

本实施例提供的锅炉烟气余热回收系统的有益效果在于：

(1)通过在锅炉10与烟气排出装置30之间设置冷凝热回收装置20，冷凝热回收装置20中设置换热器21，锅炉回水经换热器21回流至锅炉10中，由于高温烟气与低温回水之间存在温度差，当烟气经过换热器21表面时，烟气的热量会传递至换热器21中的回水，从而可以对回水进行加热，烟气的温度也大大降低，实现对烟气的余热回收利用，大大提高了能量利用率，降低了能量浪费。

(2)在对原锅炉系统进行改造时，只需在锅炉10与烟气排出装置30之间连接冷凝热回收装置20即可获得烟气余热回收系统，操作简单，且冷凝热回收装置20结构简单，体积小巧，在空间受限的情况下也可以很好地安装，具有很强的适应性，因而可以被广泛使用。

(3)在进行烟气余热回收利用时，由于烟气中的大量热量传递至换热器21的回水中，烟气中的水蒸气因温度的降低而液化成冷凝水，冷凝水可通过冷凝水处理装置40进行搜集和处理，从而使得这部分水蒸气不会随着烟气排放至空气中，从而避免了烟气在排放过程中形成白烟。

在一个实施例中，锅炉10为燃煤锅炉，通过燃烧煤来对锅炉10中的水进行加热，排烟温度可以达到110℃～160℃，通过冷凝热回收装置20后，其温度可以大大降低，甚至可以降低至60℃左右，实现对烟气的余热回收利用。

在一个实施例中，锅炉为燃气锅炉，通过燃烧天然气来对锅炉10中的水进行加热，排烟温度可以达到140℃左右，通过冷凝热回收装置20后，其温度可以大大降低，甚至可以降低至60℃左右，实现对烟气的余热回收利用。

请参阅图1，在一个实施例中，冷凝热回收装置20设有烟气入口201、烟气出口202以及冷凝水出口203，烟气入口201与锅炉烟气出口104连接，从而供烟气进入冷凝热回收装置20中，烟气出口202与烟气排出装置30连接，冷凝水出口203与冷凝水处理装置40连接。换热器21的数量为一个，烟气在冷凝热回收装置20中只需经过一次换热器21，即通过烟气出口202排出至烟气排出装置30中，同时冷凝水则通过冷凝水出口203进入冷凝水处理装置40中。

请参阅图2，在一个实施例中，换热器21的数量为多个，且多个换热器21可沿烟气的流动方向依次设于冷凝热回收装置20中，从而烟气从烟气入口201进入冷凝热回收装置20后，可以依次经过多个换热器21进行热量交换，从而有助于提高余热回收利用率。每个换热器21均连接有一个第一锅炉回水管道13，从而换热器21相互隔离，分别与烟气进行热量交换。例如换热器21的数量可以为两个，两个换热器21均单独连接有一个第一锅炉回水管道13，且两个换热器21均通过管道与锅炉回水口103连接。

请参阅图3，在一个实施例中，锅炉烟气余热回收系统还设有第二锅炉回水管道14，第二锅炉回水管道14直接与锅炉回水口103连接，其设于冷凝热回收装置外，可使回水直接回流至锅炉10中。

请参阅图3，在一个实施例中，为了能够对回水的流动路径进行控制，第一锅炉回水管道13和第二锅炉回水管道14上均设有阀门15，从而可以单独对每个回水管道进行控制。例如，当需要所有的回水均经过烟气的余热加热后再回流至锅炉10时，此时可以关闭第二锅炉回水管道14上的阀门15，而保持第一锅炉回水管道13的阀门15打开即可。同理，当需要回水直接回流至锅炉10时，可以打开第二锅炉回水管道14上的阀门15，而关闭第一锅炉回水管道13的阀门15即可。

请参阅图3和图4，在一个实施例中，在回水回流至锅炉10时，锅炉回水口103连接有一个回水管16，第一锅炉回水管道13和第二锅炉回水管道14均与该回水管16连接，即回水先汇合后再通过回水管16回流至锅炉10中。回水管16上还设有水泵17，用于提供动力，从而有助于回水更好地回流至锅炉10中。

请参阅图4和图6，为了能够对空气管道11中的空气进行预热，空气管道11中还设置有空气预热器111，空气预热器111通过第一锅炉回水管道13与换热器21连接，此时回水依次流经空气预热器111和换热器21后回到锅炉10中。供暖系统排出的回水温度大约为45℃，其温度高于空气的温度。空气管道11中的空气在流经空气预热器111的表面时，空气预热器111中的回水会将热量传递至空气，使得空气的温度升高，而回水的温度降低，一方面可以对空气起到预热作用，另一方面也可以降低进入换热器21中的回水的温度，从而使得换热器21中回水的温度与烟气的温度差值更大，烟气可传递至回水的热量越多，更有助于提高烟气余热的回收利用。

请参阅图4和图6，在一个实施例中，空气预热器111的数量为一个，此时空气仅通过该一个空气预热器111进行预热。

请参阅图5，在一个实施例中，空气预热器111的数量为多个，换热器21的数量也相应为多个，且空气预热器111的数量不多于换热器21的数量，与每个换热器21连接的第一锅炉回水管道13上至多连接有一个空气预热器111，多个空气预热器111沿空气的流动方向依次设置，从而多个空气预热器111可以依次对空气进行预热，有助于提高空气预热后的温度，提高能量的利用效率。例如，换热器21的数量为两个，空气预热器111的数量也为两个，每个空气预热器111连接于一个第一锅炉回水管道13上。

请参阅图7，在一个实施例中，空气管道11靠近锅炉10的空气入口101的一侧还设有鼓风机112，用于提供动力，其可以将空气管道11中的空气鼓至锅炉10中。

请参阅图8，在一个实施例中，烟气排出装置30包括烟囱31，冷凝热回收装置20的烟气出口202与烟囱31连接，从而通过烟囱31将烟气排放至空气中。烟囱31中还设有引风机32，从而能够更好地将烟气排放至空气中。

在一个实施例中，烟气的冷凝水中通常有溶于水的氮氧化物(例如硝酸、亚硝酸等酸性成分)，其pH值通常小于5，具有较强的酸性，无法直接回收利用，若直接排放既浪费水资源又会造成污染危害，因而需要对其pH值进行调节。冷凝水处理装置40包括依次连接的冷凝水回收箱、除铁装置、加药处理装置以及储水池，其中冷凝水回收箱与冷凝热回收装置20的冷凝水出口203连接，用于接收冷凝热回收装置20排出的冷凝水，并且通过沉降的方式将冷凝水中的固体物与冷凝水分离，从而可以将冷凝水中的固体杂质沉淀并过滤掉。除铁装置可于过滤吸附冷凝水中携带的铁磁性固体物质；加药处理装置至少用于加入药剂调节冷凝水的pH值，使得冷凝水的pH值可以满足要求；储水池可用于储存加药处理装置输出的冷凝水，冷凝水满足排放要求，可以直接排放，也可以进行循环利用。

进一步地，加药处理装置包括冷凝水处理箱、pH传感器、加药装置以及控制器，其中冷凝水处理箱用于接收并容纳来自除铁装置的冷凝水，pH传感器用于检测冷凝水处理箱内的冷凝水的pH值，加药装置用于向冷凝水处理箱内添加药剂，该药剂可以改变冷凝水的pH值(例如可以提高冷凝水的pH值)。控制器则可以根据pH传感器检测的pH值来控制加药装置的工作状态，例如当冷凝水的pH值偏低时，控制器则控制加药装置持续加药，使得冷凝水的pH值提高至预定水平，然后控制器则控制加药装置停止工作。

以下提供几种锅炉烟气余热回收系统的实施例，应当理解的是，锅炉烟气余热回收系统并不仅限于下述的形式。

请参阅图1，实施例一：

一种锅炉烟气余热回收系统，包括锅炉10、冷凝热回收装置20、烟气排出装置30以及冷凝水处理装置40，锅炉10设有空气入口101、锅炉供水口102、锅炉回水口103以及锅炉烟气出口104，空气入口101连接有空气管道11，供外部空气进入锅炉10进行助燃，锅炉供水口102连接有锅炉供水管道12。锅炉烟气出口104与冷凝热回收装置20连接，冷凝热回收装置20与烟气排出装置30和冷凝水处理装置40均连接，冷凝热回收装置20内设有一个换热器21，换热器21的两端分别与第一锅炉回水管道13和锅炉回水口103连接，第一锅炉回水管道13上设有阀门15，锅炉回水经第一锅炉回水管道13流动至换热器21中，并经换热器21后通过锅炉回水口103回到锅炉10中。

请参阅图2，实施例二：

一种锅炉烟气余热回收系统，包括锅炉10、冷凝热回收装置20、烟气排出装置30以及冷凝水处理装置40，锅炉10设有空气入口101、锅炉供水口102、锅炉回水口103以及锅炉烟气出口104，空气入口101连接有空气管道11，供外部空气进入锅炉10进行助燃，锅炉供水口102连接有锅炉供水管道12。锅炉烟气出口104与冷凝热回收装置20连接，冷凝热回收装置20与烟气排出装置30和冷凝水处理装置40均连接，冷凝热回收装置20内设有两个换热器21，每个换热器21分别连接有一个第一锅炉回水管道13，每个第一锅炉回水管道13上均设有阀门15。锅炉回水口103连接有一个回水管16，回水管16上设有水泵17，两个第一锅炉回水管道13均与该回水管16连接，即回水先汇合后再通过回水管16回流至锅炉10中。

请参阅图3和图4，实施例三：

一种锅炉烟气余热回收系统，包括锅炉10、冷凝热回收装置20、烟气排出装置30以及冷凝水处理装置40，锅炉10设有空气入口101、锅炉供水口102、锅炉回水口103以及锅炉烟气出口104，空气入口101连接有空气管道11，供外部空气进入锅炉10进行助燃，锅炉供水口102连接有锅炉供水管道12。锅炉烟气出口104与冷凝热回收装置20连接，冷凝热回收装置20与烟气排出装置30和冷凝水处理装置40均连接，冷凝热回收装置20内设有两个换热器21，每个换热器21分别连接有一个第一锅炉回水管道13，每个第一锅炉回水管道13上均设有阀门15。锅炉烟气余热回收系统还设有第二锅炉回水管道14，其上设有阀门15，第二锅炉回水管道14设于冷凝热回收装置外，可使回水直接回流至锅炉10中。锅炉回水口103连接有一个回水管16，回水管16上设有水泵17，两个第一锅炉回水管道13和第二锅炉回水管道14均与该回水管16连接，即回水先汇合后再通过回水管16回流至锅炉10中。

请参阅图5，实施例四：

在实施例三的基础上，空气管道11中还设置有两个空气预热器111，每个空气预热器111通过一个第一锅炉回水管道13与一个换热器21连接，两个空气预热器111沿空气的流动方向依次设置。

请参阅图4和图6，实施例五：

在实施例三的基础上，空气管道11中还设置有一个空气预热器111，空气预热器111通过第一锅炉回水管道13与一换热器21连接，此时回水依次流经空气预热器111和换热器21后回到锅炉10中。

请参阅图7，实施例六：

在实施例五的基础上，空气管道11靠近锅炉10的空气入口101的一侧设有鼓风机112。

请参阅图7，实施例七：

在实施例六的基础上，烟气排出装置30包括烟囱31，烟囱31与冷凝热回收装置20连接。

实施例八：

请参阅图8，在实施例七的基础上，烟气排出装置30还包括引风机32，引风机32设于烟囱31中，用于将烟气排出至烟囱31外。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锅炉烟气余热回收系统，其特征在于：包括锅炉、冷凝热回收装置、烟气排出装置以及冷凝水处理装置；

所述锅炉设有空气入口、锅炉供水口、锅炉回水口以及锅炉烟气出口；

所述空气入口连接有空气管道，供外部空气进入所述锅炉进行助燃；

所述锅炉供水口连接有锅炉供水管道；

所述锅炉烟气出口与所述冷凝热回收装置连接，所述冷凝热回收装置与所述烟气排出装置和所述冷凝水处理装置均连接；

所述冷凝热回收装置内设有至少一个换热器，所述换热器的两端分别与第一锅炉回水管道和所述锅炉回水口连接。

2.如权利要求1所述的锅炉烟气余热回收系统，其特征在于：所述空气管道中设有空气预热器，所述空气预热器通过所述第一锅炉回水管道与所述换热器连接。

3.如权利要求1所述的锅炉烟气余热回收系统，其特征在于：所述空气管道靠近所述空气入口的一侧设有鼓风机。

4.如权利要求1所述的锅炉烟气余热回收系统，其特征在于：所述换热器的数量为多个，每个所述换热器的一端均连接有一个所述第一锅炉回水管道，每个所述换热器的另一端均与所述锅炉回水口连接。

5.如权利要求1所述的锅炉烟气余热回收系统，其特征在于：所述锅炉回水口还连接有第二锅炉回水管道，所述第二锅炉回水管道设于所述冷凝热回收装置外。

6.如权利要求5所述的锅炉烟气余热回收系统，其特征在于：所述第一锅炉回水管道和所述第二锅炉回水管道上均设有阀门。

7.如权利要求5所述的锅炉烟气余热回收系统，其特征在于：所述锅炉回水口设有回水管，所述回水管与所述第一锅炉回水管道和所述第二锅炉回水管道均连接，所述回水管上设有水泵。

8.如权利要求1所述的锅炉烟气余热回收系统，其特征在于：所述烟气排出装置包括烟囱，所述冷凝热回收装置设有烟气出口，所述烟气出口与所述烟囱连接。

9.如权利要求8所述的锅炉烟气余热回收系统，其特征在于：所述烟囱中设有引风机。

10.如权利要求1～9任一项所述的锅炉烟气余热回收系统，其特征在于：所述冷凝水处理装置包括依次连接的冷凝水回收箱、除铁装置、加药处理装置以及储水池；

所述冷凝水回收箱与所述冷凝热回收装置连接；

所述加药处理装置至少用于加入药剂调节冷凝水的pH值。