CN109990457B - 一种高效燃气热水锅炉及其控制方法 - Google Patents

一种高效燃气热水锅炉及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高效燃气热水锅炉及其控制方法，包括锅炉本体和吸收式热泵，吸收式热泵包括发生器、冷凝器、吸收器和蒸发器，所述发生器与锅炉本体共用一个燃烧器风机，所述发生器排烟室连通锅炉本体的后烟室，锅炉本体的后烟室连接排烟管道，所述排烟管道设有锅炉节能器和烟气冷凝器，后烟室的排烟经锅炉节能器和烟气冷凝器冷凝后排出，采暖回水经吸收器、冷凝器、锅炉节能器和锅炉本体加热后形成采暖供水。本发明所述高效燃气热水锅炉及其控制方法，将锅炉本体与吸收式热泵的燃烧空气来源于同一个燃烧器风机，吸收式热泵没有独立控制，完全根据锅炉整体的负荷随动调节运行，匹配性一致，回收效率高，运行稳定。

Description

一种高效燃气热水锅炉及其控制方法
技术领域
本发明涉及锅炉热泵耦合领域，特别涉及一种高效燃气热水锅炉及其控制方法。
背景技术
由于环保需求，集中供热锅炉已逐渐由燃煤锅炉改成燃气锅炉。单台锅炉供热功率经常在2.8MW以上，由于受采暖回水温度的限制，锅炉排烟温度较高，烟气冷凝热不能得到充分利用，锅炉热效率不高。
为了进一步降低排烟温度，回收烟气中的热量，现有技术是在锅炉排烟处增加独立的燃气溴化锂吸收式热泵及烟气冷凝器，通过溴化锂热泵自带的燃烧器燃烧作为能源，将烟气中的低温冷凝热回收利用，加热采暖回水。溴化锂热泵独立控制运行，该技术存在的问题有：1、锅炉与热泵匹配不好，影响回收效率；2、增加烟气冷凝器后提高了锅炉的排烟阻力，影响锅炉的稳定运行；3、锅炉与热泵不能同步调节运行，导致热泵运行不稳定、回收效率不高。4、溴化锂热泵燃烧后产生的高温烟气很难回收，浪费了能源。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种高效燃气热水锅炉，吸收式热泵作为锅炉的一个部件，不独立运行，完全根据锅炉整体的运行状况随动运行，大大简化了管理要求，提高了运行效率。
为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：
一种高效燃气热水锅炉，包括锅炉本体和吸收式热泵，吸收式热泵包括发生器、冷凝器、吸收器和蒸发器，所述发生器与锅炉本体共用一个燃烧器风机，所述发生器排烟室连通锅炉本体的后烟室，锅炉本体的后烟室连接排烟管道，所述排烟管道设有锅炉节能器和烟气冷凝器，所述后烟室的排烟经锅炉节能器和烟气冷凝器冷凝后排出，采暖回水经吸收器、冷凝器、锅炉节能器和锅炉本体加热后形成采暖供水。
作为本发明的优选实施方案，所述燃烧器风机的风量通过调节风机频率或风门大小来实现，燃烧器风机的频率或风门大小由采暖量而定。
作为本发明的优选实施方案，所述燃烧器风机送入发生器的风量小于送入锅炉本体的风量。
作为本发明的优选实施方案，所述锅炉本体与发生器均采用超低氮预混燃烧器，燃气分别通入锅炉本体和发生器内，与燃烧器风机送入的空气预混燃烧。
作为本发明的优选实施方案，所述烟气冷凝器采用立式壳管式换热器，烟气自左向右沿壳层流动，水自右向左沿管层流动，烟气与水进行逆流换热。
可选地，所述吸收式热泵为单级或双级吸收式热泵。
本发明还提供一种高效燃气热水锅炉控制方法，采用权利要求所述的高效燃气热水锅炉，根据锅炉整体的采暖量控制燃烧器风机的频率或风门大小，采暖量降低时，燃烧器风机频率或风门大小降低，锅炉本体与吸收式热泵的燃烧功率自动同步降低；采暖量升高时，燃烧器风机频率或风门大小升高，锅炉本体与吸收式热泵的燃烧功率自动同步升高。
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1.锅炉本体与吸收式热泵的燃烧空气来源于同一个燃烧器风机，通过控制燃烧器风机的频率，即可实现锅炉及热泵的控制。吸收式热泵没有独立控制，完全根据锅炉整体的负荷随动调节运行，匹配性一致，回收效率高，运行稳定性好。
2.吸收式热泵的排烟接入锅炉本体的后烟室，排烟热量经锅炉节能器和烟气冷凝器得到同步回收，大大提高了运行效率。
附图说明
图1为本发明所述高效燃气热水锅炉原理图；
图2为实施例一所述高效燃气热水锅炉流程图；
图3为实施例一所述锅炉本体和吸收器优选结构示意图。
图中：110-锅炉本体，120-锅炉节能器，130-烟气冷凝器，111-后烟室，112-排烟管道；210-发生器，220-冷凝器，230-蒸发器，240-吸收器，250-节流阀，260-溶液热交换器，211-发生器排烟室，212-发生器排烟管；10-第一炉排管，20-第一稳焰管，30-换热管；40-第二炉排管，50-第二稳焰管，60-溶液管。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
如图1所示，本发明所述高效燃气热水锅炉，包括锅炉本体110和吸收式热泵(图中点划线矩形框所示)，吸收式热泵包括发生器210、冷凝器220、蒸发器230、吸收器240，发生器210与锅炉本体110共用一个燃烧器风机310；发生器210的排烟室211通过管道212连通锅炉本体110的后烟室111，锅炉本体110的后烟室111连接排烟管道112，排烟管道112设有锅炉节能器120和烟气冷凝器130，后烟室111的排烟经锅炉节能器120和烟气冷凝器130冷凝后排出，采暖回水经吸收器240、冷凝器230、锅炉节能器120和锅炉本体110加热后形成采暖供水。
采暖回水可依次经吸收器240、冷凝器230、锅炉节能器120和锅炉本体110加热，也可先经锅炉节能器120、再经吸收器240、冷凝器230和锅炉本体110加热，具体流程根据实际情况而定。
本实施例中，锅炉本体110与发生器210共用一个燃烧器风机310，发生器的燃烧风量完全由燃烧器风机310的频率而定，也即通过控制燃烧器风机310的频率，即可实现锅炉及热泵的控制。吸收式热泵没有独立控制，完全根据锅炉整体的负荷随动调节运行，匹配性一致，回收效率高，运行稳定性好。
同时，吸收式热泵的排烟接入锅炉本体的后烟室111，排烟热量经锅炉节能器120和烟气冷凝器130得到同步回收，大大提高了运行效率。
燃烧器风机310采用变频控制，燃烧器风机310的频率由锅炉整体的采暖量而定，锅炉整体的采暖量减低时，燃烧器风机的频率降低，热泵的燃烧功率随之自动降低，吸收烟气热量自动减少，热泵不需要单独控制。可选地，也可通过调节燃烧器风机310的风门大小来控制燃烧机的工作风量，风门大小由锅炉整体的采暖量而定，当锅炉整体的采暖量减低时，燃烧器风机的风门关小，，热泵的燃烧功率随之自动同步降低，吸收烟气热量自动减少。当然，也可通过控制燃烧器风机的其他参数，来自动匹配锅炉整体的采暖量，不局限于风门大小和风机频率。
本发明所述高效燃气热水锅炉可采用传统锅炉或超低氮锅炉，吸收式热泵可以为单级或双级吸收式热泵，吸收式热泵的工作介质选用溴化锂溶液，双级吸收式热泵的循环原理与单级吸收式热泵类似，在此不做赘述。
实施例一
本实施例采用单级吸收式热泵作为高效燃气热水锅炉的附件，单级吸收式热泵采用溴化锂溶液作为工质，具体表述如下：
如图2所示，一种高效燃气热水锅炉，包括锅炉本体110和吸收式热泵，吸收式热泵包括发生器210、冷凝器220、蒸发器230、吸收器240、节流阀250和溶液热交换器260，发生器210与锅炉本体110共用一个燃烧器风机310；发生器210的排烟室211通过管道212连通锅炉本体110的后烟室111，锅炉本体110的后烟室111连接排烟管道112，排烟管道112设有锅炉节能器120和烟气冷凝器130，后烟室111的排烟依次经锅炉节能器120和烟气冷凝器130冷凝后排出，采暖回水依次经吸收器240、冷凝器230、锅炉节能器120和锅炉本体110加热后形成采暖供水。
本实施例中，燃烧器风机310采用变频控制，燃烧器风机310的频率由锅炉整体的采暖量而定，锅炉整体的采暖量减低时，燃烧器风机的频率降低，热泵的燃烧功率随之自动降低，吸收烟气热量自动减少，热泵不需要单独控制。
本实施例设定采暖供水温度110℃，采暖回水温度为50℃，燃烧器风机310送入锅炉本体的风量为A1，送入热泵发生器的风量为A2，A1/A2＝8/1，运行时，本发明所述高效燃气热水锅炉可将排烟温度降低至35℃，吸收式热泵的COP可达1.7，高效燃气热水锅炉热效率理论上可达106％。
值得注意的是，为保证锅炉整体的采暖量，燃烧器风机送入发生器的风量A1需小于送入锅炉本体的风量A2，A1/A2的比值可根据具体工况做出调整，只要能满足锅炉整体的采暖量和排烟降温量需求，均在本申请的保护范围之内。
本实施例所述锅炉本体110与发生器210均采用超低氮预混燃烧器，燃气分别通入锅炉本体110和发生器210内，与燃烧器风机310送入的空气预混燃烧，充分降低锅炉的氮氧化物排放。
作为本发明的优选实施例，锅炉本体和发生器均采用如图3所示的超低氮燃烧结构，以充分降低锅炉的氮氧化物排放。
如图3所示，锅炉本体110包括锅炉炉膛和锅炉炉体，锅炉炉膛内设有并排设置的第一炉排管10和第一稳焰管20，锅炉炉体内并列设有多排换热管30，锅炉节能器120出口流出的回水分别进入第一炉排管10、第一稳焰管20和换热管30内，与高温烟气换热，形成采暖供水。同时，混合气体经超低氮预混燃烧器送入后燃烧，经第一炉排管10降温、第一稳焰管20稳焰后形成稳定火焰并产生高温烟气，高温烟气经换热管30内的水冷却后，烟气中NOx排放量小于30mg/Nm3再进入锅炉本体后烟室111。
发生器210包括发生器炉膛和发生器炉体，发生器炉膛内设有并排设置的第二炉排管40和第二稳焰管50，发生器炉体内并列设有多排溶液管60，溴化锂稀溶液分别进入第二炉排管40、第二稳焰管50和溶液管60内，与高温烟气换热，形成溴化锂浓溶液并释放水蒸汽。同时，混合气体经超低氮预混燃烧器送入后燃烧，经第二炉排管40降温、第二稳焰管50稳焰后形成稳定火焰并产生高温烟气，高温烟气经溶液管60内的溶液冷却后，烟气中NOx排放量小于30mg/Nm3再进入发生器排烟室211，经发生器排烟管212送入锅炉本体的后烟室140内。由此发生器和锅炉本体的排烟中氮氧化物的含量均较小，保证了锅炉的排烟要求。
为进一步提高烟气冷凝效果，烟气冷凝器130采用壳管式换热器，烟气自左而右沿壳层流动，水自右而左沿管层流动，烟气与水进行逆流换热。烟气自左而右流动时，可冲刷管壁的冷凝水，减小管壁的液模热阻，提高冷凝换热系数。。
为了提高烟气冷凝器130的耐腐蚀性能，烟气冷凝器130内的换热管采用316L等耐腐蚀材料制作，换热管与管板之间采用胀接，无焊接，确保烟气冷凝器的抗腐蚀性能。
实施例二
本实施例提供一种高效燃气热水锅炉控制方法，采用如图1-图3所述高效燃气热水锅炉，锅炉运行时，根据锅炉整体的采暖量控制燃烧器风机的频率或风门大小，采暖量降低时，燃烧器风机频率或风门大小降低，锅炉本体与吸收式热泵的燃烧功率自动同步降低；采暖量升高时，燃烧器风机频率或风门大小升高，锅炉本体与吸收式热泵的燃烧功率自动同步升高。吸收式热泵没有独立控制，完全根据锅炉整体的负荷随动调节运行，匹配性一致，回收效率高，运行稳定性好。
当燃烧器风机频率调整好后，锅炉系统根据预设排烟温度控制吸收式热泵中工质的流量、采暖回水的流量和烟气冷凝管路中水的流量，从而满足锅炉整体的采暖量和排烟温度需求。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高效燃气热水锅炉，包括锅炉本体(110)和吸收式热泵，吸收式热泵包括发生器(210)、冷凝器(220)、蒸发器(230)和吸收器(240)，其特征在于：
所述发生器(210)与锅炉本体(110)共用一个燃烧器风机(310)，
所述发生器(210)的排烟室(211)连通锅炉本体(110)的后烟室(111)，锅炉本体的后烟室(111)连接排烟管道(112)，所述排烟管道(112)设有锅炉节能器(120)和烟气冷凝器(130)，
所述后烟室(111)的排烟经锅炉节能器(120)和烟气冷凝器(130)冷凝后排出，采暖回水经吸收器(240)、冷凝器(220)、锅炉节能器(120)和锅炉本体(110)加热后形成采暖供水；
所述燃烧器风机(310)的风量通过调节风机频率或风门大小来实现，燃烧器风机(310)的频率或风门大小由采暖量而定。
2.根据权利要求1所述的高效燃气热水锅炉，其特征在于：所述燃烧器风机(310)送入发生器(210)的风量小于送入锅炉本体(110)的风量。
3.根据权利要求2所述的高效燃气热水锅炉，其特征在于：所述锅炉本体(110)与发生器(210)均采用超低氮预混燃烧器，燃气分别通入锅炉本体(110)和发生器(210)内，与燃烧器风机(310)送入的空气预混燃烧。
4.根据权利要求3所述的高效燃气热水锅炉，其特征在于：所述烟气冷凝器(130)采用壳管式换热器，烟气自左而右沿壳层流动，水自右而左沿管层流动，烟气与水进行逆流换热。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的高效燃气热水锅炉，其特征在于：所述吸收式热泵为单级或双级吸收式热泵。
6.一种高效燃气热水锅炉控制方法，采用权利要求1-5中任一项所述的高效燃气热水锅炉，其特征在于：
根据锅炉整体的采暖量控制燃烧器风机的频率或风门大小，采暖量降低时，燃烧器风机频率或风门大小降低，锅炉本体与吸收式热泵的燃烧功率自动同步降低；采暖量升高时，燃烧器风机频率或风门大小升高，锅炉本体与吸收式热泵的燃烧功率自动同步升高。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3018709A1 (de) * 1980-05-16 1981-11-26 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Parallel-bivalent als absorber-waermepumpe und heizkessel arbeitende zum erwaermen eines waermetraegermediums
CN2510763Y (zh) * 2001-11-30 2002-09-11 清华大学 利用燃气蒸汽循环热电厂烟气余热的吸收式热泵供暖装置
JP4187562B2 (ja) * 2003-03-28 2008-11-26 大阪瓦斯株式会社 アンモニア吸収ヒートポンプ
CN205299569U (zh) * 2015-12-21 2016-06-08 同方川崎节能设备有限公司 一种烟气余热回收系统及燃气锅炉设备
CN205383632U (zh) * 2016-02-24 2016-07-13 陈丽萍 天然气锅炉烟气余热梯级利用系统
CN109163477A (zh) * 2018-08-03 2019-01-08 西安交通大学 一种燃气锅炉烟气余热和凝结水回收的吸收式热泵系统

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