CN114484488B - 一种具有漏水自检和清洗功能的烟气换热系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有漏水自检和清洗功能的烟气换热系统，包括两个主管道、沿主管道的布设方向设置在两个主管道之间的换热通道、平行设置于换热通道中的多个烟气换热器，还包括控制各部件开闭的控制器；烟气换热器长度方向的一侧面底部设置有进水管且另一侧面顶部设置有出水管，所有烟气换热器以正反接相间的方式接入两个主管道；第一主管道的前端部安装有循环水泵且末端部与蓄热水箱相连；第二主管道的前端部安装有气源且末端部设置有废水排水口；第一主管道的末端上安装有流量传感器；第二主管道的前端上安装有气压传感器和电磁截止阀；两个主管道的前端和末端分别通过一个连接管道相连；本发明能够保证烟气换热系统高效率运行。

Description

一种具有漏水自检和清洗功能的烟气换热系统

技术领域

本发明涉及烟气余热回收技术领域，特别是涉及一种具有漏水自检和清洗功能的烟气换热系统。

背景技术

双碳战略背景下，走节约能源、发展循环经济的可持续发展之路，已成为企业发展的必然选择，研发和推广能源回收利用技术迫在眉睫。结合生产工艺，烟气余热回收技术已经在工业余热回收领域进行了大量应用，但是余热回收过程中，烟气换热系统在长久运行时，换热器经常会发生漏水及堵塞的情况，如不能及时的进行处理，会严重影响系统的换热效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足而提供一种具有漏水自检和清洗功能的烟气换热系统，以保证烟气换热高效率运行。

为解决上述技术问题，本发明的内容包括：

一种具有漏水自检和清洗功能的烟气换热系统，所述系统包括并行设置的第一主管道和第二主管道、沿主管道的布设方向设置在两个主管道之间的换热通道、沿换热通道的走气方向设置于其中的多个烟气换热器，所有的烟气换热器均平行设置；每个烟气换热器长度方向的一侧面底部设置有进水管，长度方向的另一侧面顶部设置有出水管，每个烟气换热器的进水管和出水管分别与第一主管道和第二主管道相连接，并且所有的烟气换热器是以正反接相间的方式接入两个主管道；每个烟气换热器的出水管和进水管上、两个主管道的前端和末端上以及每个主管道上且位于相邻两个烟气换热器之间的位置各安装有一个电磁阀；与第一个烟气换热器的进水管相连的第一主管道的前端部安装有循环水泵，第一主管道的末端部与蓄热水箱的进水口相连；与第一个烟气换热器的出水管相连的第二主管道的前端部安装有气源，第二主管道的末端部设置有废水排水口；第一主管道的末端上且位于该末端上的电磁阀的出口侧安装有流量传感器；第二主管道的前端上且位于该前端上的电磁阀的进口侧安装有气压传感器和电磁截止阀；两个主管道的前端和末端分别通过一个连接管道相连，并且前端的连接管道的一端接在第一主管道前端上的电磁阀的出口侧，前端的连接管道的另一端接在第二主管道前端上的电磁阀的进口侧，末端的连接管道的两端均接在两个主管道末端上的电磁阀的进口侧，这两个连接管道上也各安装有一个电磁阀；所述系统还包括控制器，并且各个电磁阀、电磁截止阀、循环水泵、气压传感器、流量传感器和气源均与控制器相连。

进一步的，第二主管道的前端上且位于气源与连接管道之间安装有溢流阀。

进一步的，所述电磁截止阀和溢流阀均为气动元件。

进一步的，每个烟气换热器的出水管和进水管上的电磁阀均位于换热通道的外部。

进一步的，所述烟气换热器为由六块钢板焊接而成的扁平长方体形，沿烟气走向的前后两个大端面上均匀设置有多个通烟管。

进一步的，所述烟气换热器的内腔中且位于出水管与进水管之间水平焊接有多个交错布置且将烟气换热器的内腔隔成竖直波浪形通道的隔水板。

本发明的有益效果是：

本发明的烟气换热系统能够进行漏水自检，同时也可以实现烟气换热器自动清洗功能，达到提高烟气余热回收率的目的。烟气换热过程中会实时进行流量监测，控制器实时对比循环水进水流量和出水流量，当循环水排水流量明显小于系统设定流量时，则检测到系统存在漏水状况，系统对每一个烟气换热器进行气压漏水检测，然后输出检测结果，找到漏水的烟气换热器；烟气换热一段时间后，会有颗粒杂质沉淀在烟气换热器中，所以每隔一定时间，在不进行烟气换热时段，对每个烟气换热器进行冲洗，防止循环水管和烟气换热器堵塞，保证烟气换热系统高效率运行。

附图说明

图1是本发明烟气换热系统的结构示意图；

图2是本发明烟气换热系统的循环水运行路线图；

图3是本发明烟气换热器的结构示意图；

图4是本发明烟气换热系统的自检和清洗流程图；

图5是本发明烟气换热系统的自检逻辑控制图；

图6是本发明烟气换热器的清洗逻辑控制图；

图中：1、蓄热水箱，2、电磁阀，3、烟气换热器，3-1、通烟管，3-2、出水管，3-3、隔水板，3-4、颗粒杂质，3-5、进水管，4、电磁截止阀，5、气压传感器，6、气源，7、溢流阀，8、换热通道，9循环水泵，10、流量传感器，11、第一主管道，12、连接管道，13、废水排水口，14、第二主管道。

具体实施方式

为便于理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

如图1和图2所示，本发明提供了一种具有漏水自检和清洗功能的烟气换热系统，系统包括两个并行设置的主管道11和第二主管道14、沿主管道的布设方向设置在两个主管道之间的换热通道8、由换热通道8的走气方向设置于其中的多个烟气换热器3，所有的烟气换热器3均平行设置；每个烟气换热器3长度方向的一侧面底部设置有进水管3-5，长度方向的另一侧面顶部设置有出水管3-2，每个烟气换热器3的进水管3-5和出水管3-2分别与第一主管道11和第二主管道14相连接，并且所有的烟气换热器3是以正反接相间的方式接入两个主管道；每个烟气换热器3的出水管3-2和进水管3-5上、两个主管道的前端和末端上以及每个主管道上且位于相邻两个烟气换热器3之间的位置各安装有一个电磁阀2；与第一个烟气换热器3的进水管3-5相连的第一主管道11的前端部安装有循环水泵9，第一主管道11的末端部与蓄热水箱1的进水口相连；与第一个烟气换热器3的出水管3-2相连的第二主管道14的前端部安装有气源6，第二主管道14的末端部设置有废水排水口13；第一主管道11的末端上且位于该末端上的电磁阀2的出口侧安装有流量传感器10；第二主管道14的前端上且位于该前端上的电磁阀2的进口侧安装有气压传感器5和电磁截止阀4；两个主管道的前端和末端分别通过一个连接管道12相连，并且前端的连接管道12的一端接在第一主管道11前端上的电磁阀2的出口侧，前端的连接管道12的另一端接在第二主管道14前端上的电磁阀2的进口侧，末端的连接管道12的两端均接在两个主管道末端上的电磁阀2的进口侧，这两个连接管道12上也各安装有一个电磁阀2；系统还包括控制器，并且各个电磁阀2、电磁截止阀4、循环水泵9、气压传感器5、流量传感器10和气源6均与控制器相连。

第二主管道14的前端上且位于气源6与连接管道12之间安装有溢流阀7。

每个烟气换热器3的出水管3-2和进水管3-5上的电磁阀2均位于换热通道8的外部。

电磁截止阀4和溢流阀7均为气动元件，溢流阀7用以稳定气源6的压力，流量传感器10用以监测系统换热后的循环水出水流量。换热系统中烟气换热器3的数量为N。

第一主管道11与循环水泵9直接相连，第二主管道14与气源6直接相连。换热通道8中的多个烟气换热器3是以正反接相间的方式接入两个主管道，即从靠近循环水泵9（或者换热通道8的进烟口）的第一个烟气换热器3开始，第奇数个烟气换热器3的进水管3-5和出水管3-2分别连接第一主管道11和第二主管道14，第偶数个烟气换热器3的进水管3-5和出水管3-2分别连接第二主管道14和第一主管道11。上述接入方式保证系统布置简洁高效，换热效率高。从循环水泵9经第一个烟气换热器3的进水管3-5向该烟气换热器3供水开始，循环水从第一个烟气换热器3的出水管3-2流出后再经一段第二主管道14后流入第二个烟气换热器3的进水管3-5，所有烟气换热器3都是从底部的进水管3-5进水并从顶部的出水管3-2出水，直至换热结束后的高温循环水从最后一个烟气换热器3的出水管3-2流入蓄热水箱1中为结束，这样所有的烟气换热器3串联在一起形成了本换热系统的循环水路径，如图2中的曲线所示。系统换热过程中，该循环水路径上的所有电磁阀2均为开启状态。

而反过来，从气源6经第一个烟气换热器3的出水管3-2向该烟气换热器3中通入高压气体开始，然后高压气体从第一个烟气换热器3的进水管3-5流出后再经一段第一主管道11后流入第二个烟气换热器3的出水管3-2，所有烟气换热器3都是从顶部的出水管3-2进气并从底部的进水管3-5出气，直至高压气体将所有烟气换热器3中残留的循环水从第二主管道14末端的废水排水口13排出，这样所有的烟气换热器3串联在一起形成了本换热系统的排水路径。当系统烟气换热结束或者出现漏水时，控制器首先关闭循环水泵9，开启排水路径上的所有电磁阀2并关闭其它电磁阀2；然后开启电磁截止阀4，将气源6接入换热系统，进行排水操作。

如图3所示，烟气换热器3为由六块钢板焊接而成的扁平长方体形，沿烟气走向的前后两个大端面上均匀设置有多个通烟管3-1。通烟管3-1用于供烟气通过烟气换热器3。烟气换热器3的内部且位于出水管3-2与进水管3-5之间水平焊接有多个交错布置且将烟气换热器3的内腔隔成竖直波浪形通道的隔水板3-3。隔水板3-3可以使水流在烟气换热器3中按图3中箭头方向呈波浪形流动，提高换热效率。

漏水监测：如图4所示，高温烟气进入换热通道8，循环水路径上的电磁阀2全部开启，N个烟气换热器3顺次接入：第一主管道11前端和末端上的电磁阀2均开启，前端连接管道12上的电磁阀2关闭，第二主管道14前端和末端上的电磁阀2均关闭；第一个烟气换热器3的进水管3-5和出水管3-2上的电磁阀2均开启，第二主管道14上且位于第一个烟气换热器3的出水管3-2与第二个换热器4的进水管3-5之间的电磁阀2开启，第一主管道11上且位于第一个烟气换热器3的进水管3-5与第二个换热器4的出水管3-2之间的换热电磁水阀关闭；第二个烟气换热器3的进水管3-5和出水管3-2上的电磁阀2均开启，第一主管道11上且位于第二个烟气换热器3的出水管3-2与第三个换热器4的进水管3-5之间的电磁阀2开启，第二主管道14上且位于第二个烟气换热器3的进水管3-5与第三个换热器4的出水管3-2之间的电磁阀2关闭；第三个烟气换热器3的进水管3-5和出水管3-2上的电磁阀2均开启，然后依次类推，直至最后一个烟气换热器3的进水管3-5和出水管3-2上的电磁阀2均开启，如果最后一个烟气换热器3是第偶数个，末端连接管道12上的电磁阀2关闭，最终的循环热水从第一主管道11的末端口流入蓄热水箱1；如果最后一个烟气换热器3是第奇数个，则末端连接管道12上的电磁阀2开启，最终的循环热水仍然从第一主管道11的末端口流入蓄热水箱1。

循环水泵9开启，控制器调节循环水泵9的转速，使其满足初始设定流量值（调定流量值）后系统开始换热。第一主管道11的末端上的流量传感器10实时监测循环水出水量并将该出水量监测值发送至控制器；控制器实时的将该出水量监测流量值与循环水泵9的调定流量值进行对比，当调定流量值减去监测流量值的差大于Δq（Δq为一测定值）时，说明换热系统发生了明显的漏水；然后控制器关闭循环水泵9，并且关闭第一主管道11前端上的电磁阀2，接下来控制器控制气源6开启，系统启动排水及自检程序。

排水：当系统烟气换热结束或者出现漏水时，控制器首先关闭循环水泵9，开启排水路径上的所有电磁阀2并关闭其它电磁阀2；第一主管道11前端和末端上的电磁阀2均关闭，前端连接管道12上的电磁阀2也关闭，第二主管道14前端和末端上的电磁阀2均开启；各烟气换热器3的出水管3-2和进水管3-5上的电磁阀2均保持开启状态；第二主管道14上且位于第一个烟气换热器3的出水管3-2与第二个换热器4的进水管3-5之间的电磁阀2关闭，第一主管道11上且位于第一个烟气换热器3的进水管3-5与第二个换热器4的出水管3-2之间的换热电磁水阀开启；第一主管道11上且位于第二个烟气换热器3的出水管3-2与第三个换热器4的进水管3-5之间的电磁阀2关闭，第二主管道14上且位于第二个烟气换热器3的进水管3-5与第三个换热器4的出水管3-2之间的电磁阀2开启；然后以此类推；如果最后一个烟气换热器3是第偶数个，末端连接管道12上的电磁阀2关闭，开启电磁截止阀4将气源6接入换热系统，利用气压将各烟气换热器3中的存水（循环废水）依次顶压出去，从最后一个烟气换热器3的进水管3-5排出的循环废水从第二主管道14的末端废水排水口13排出系统；如果最后一个烟气换热器3是第奇数个，则末端连接管道12上的电磁阀2开启，开启电磁截止阀4将气源6接入换热系统，最终顶压出来的循环废水仍然从第二主管道14的末端废水排水口13排出。

漏水自检：如图5所示，系统排水结束后，利用气源6对每个烟气换热器3进行漏水检查，检查过程中，所有的烟气换热器3都是从底部的进水管3-5进气，而其顶部的出水管3-2上的电磁阀2均关闭。因此气源6向第奇数个烟气换热器3中通气时，首先要经过前端的连接管道12，此时该连接管道12上的电磁阀2开启，而对第偶数个烟气换热器3检测时，关闭前端连接管道12上的电磁阀2。

自检前关闭所有的电磁阀2。对于第一个烟气换热器3，其进水管3-5上的电磁阀2开启，同时前端连接管道12上的电磁阀2开启，然后开启电磁截止阀4将气源6接入第一个烟气换热器3，利用气源6向该烟气换热器3冲入P压力气体后，关闭气源6和电磁截止阀4，保压T时间，当气压传感器5的压力小于P-Δp（Δp为一测定值）时，则记录该烟气换热器3漏水，当气压传感器5的压力不小于P-Δp时，则说明该烟气换热器3没有漏水；第一个烟气换热器3检测完后，关闭其进水管3-5上的电磁阀2，关闭前端连接管道12上的电磁阀2，继续检测第二个烟气换热器3。对于第二个烟气换热器3，其进水管3-5上的电磁阀2开启，开启第二主管道14上且位于第二个烟气换热器3的进水管3-5与电磁截止阀4之间的所有电磁阀2，然后开启电磁截止阀4，用同样的方式对第二个烟气换热器3是否存在漏水进行检测；第二个烟气换热器3检测完后，关闭其进水管3-5上的电磁阀2，并关闭第二主管道14前端上的电磁阀2，继续检测第三个烟气换热器3。对于第三个烟气换热器3，其进水管3-5上的电磁阀2开启，前端连接管道12上的电磁阀2开启，开启第一主管道11上且位于第三个烟气换热器3的进水管3-5与前端连接管道12上之间的所有电磁阀2，然后开启电磁截止阀4，对第三个烟气换热器3是否存在漏水进行检测；第三个烟气换热器3检测完后，关闭其进水管3-5上的电磁阀2，关闭前端连接管道12上的电磁阀2，继续检测第四个烟气换热器3。此后依次类推，对其它的烟气换热器3进行检测。

具体流程是：从第一个至第N个烟气换热器3依次检测。控制器中烟气换热器3的数量记录值记为D，初始化值为0，关闭所有电磁阀2后自动加1，将D值与N值比较，当D小于N时，单独检测第D个烟气换热器3，并记录该烟气换热器3漏是否漏水；当检测过程中烟气换热器3的记录值D增大到大于N时，说明N个烟气换热器3全部检测完毕；控制器输出存在漏水的烟气换热器3的编号，提供维修依据。

烟气换热器3的清洗：由于烟气换热器3的结构及其循环水进水方式，烟气换热器3的进水管3-5及烟气换热器3的底层很容易被颗粒杂质3-4阻塞，影响循环水流动，使换热效率降低，因此需要对换热系统中的N个烟气换热器3进行清洗。首先关闭系统中所有的电磁阀2，然后开启相应的电磁阀2，单独对每个烟气换热器3进行清洗，而且是从第一个至第N个烟气换热器3依次进行清洗。清洗过程中，所有的烟气换热器3都是从顶部的出水管3-2进水并从其底部的进水管3-5出水，清洗废水最终从第二主管道14末端的废水排水口13排出。循环水泵9向第奇数个烟气换热器3中通清洗水时，首先要经过前端的连接管道12向烟气换热器3中通水，最后还要经过末端的连接管道12向废水排水口13排水，此时这两个连接管道12上的电磁阀2均开启；循环水泵9通向待检烟气换热器3的出水管3-2路径上的电磁阀2以及待检烟气换热器3的进水管3-5通向废水排水口13路径上的电磁阀2均开启。

清洗过程中，第一主管道11前端上的电磁阀2始终保持开启状态，第一主管道11末端上的电磁阀2始终保持关闭状态，第二主管道14末端上的电磁阀2始终保持开启状态。对第一个烟气换热器3进行清洗时，前端连接管道12上以及第二主管道14前端上的电磁阀2均开启，第一个烟气换热器3的出水管3-2和进水管3-5上的电磁阀2均开启，第一主管道11上且位于第一个烟气换热器3的进水管3-5与末端连接管道12之间的所有电磁阀2均开启，同时末端连接管道12上的电磁阀2也开启，然后启动循环水泵9并将其流量调至最大，对第一个烟气换热器3由上而下进行冲洗，冲洗废水从第二主管道14末端的废水排水口13排出；第一个烟气换热器3清洗完后，关闭循环水泵9，关闭两个连接管道12上的电磁阀2，关闭第一个烟气换热器3的出水管3-2和进水管3-5上的电磁阀2，关闭第一主管道11上且位于第二个烟气换热器3的出水管3-2与末端连接管道12之间的所有电磁阀2。然后对第二个烟气换热器3进行清洗，开启第二个烟气换热器3的出水管3-2和进水管3-5上的电磁阀2，同时开启第二主管道14上且位于第二个烟气换热器3的进水管3-5与末端连接管道12之间的所有电磁阀2，然后启动循环水泵9并将其流量调至最大，对第一个烟气换热器3由上而下进行冲洗，冲洗废水从第二主管道14末端的废水排水口13排出；第二个烟气换热器3清洗完后，关闭循环水泵9，关闭第二个烟气换热器3的出水管3-2和进水管3-5上的电磁阀2，关闭第二主管道11上且位于第三个烟气换热器3的进水管3-5与末端连接管道12之间的所有电磁阀2。此后依次类推，对其它的烟气换热器3进行清洗。

如图6所示，清洗程序为：控制器中烟气换热器3的数量记录值记为M，初始值为0，控制器控制循环水泵9停机，关闭系统中所有电磁阀2后，烟气换热器3的数量记录值M加1；判断M值与N值的大小，当M值小于N时，单独清洗第M个烟气换热器3，清洗完毕后，记录值M加1，当记录值M大于N时，说明所有烟气换热器3都冲洗完成，系统清洗结束。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种具有漏水自检和清洗功能的烟气换热系统，其特征在于：所述系统包括并行设置的第一主管道（11）和第二主管道（14）、沿主管道的布设方向设置在两个主管道之间的换热通道（8）、沿换热通道（8）的走气方向设置于其中的多个烟气换热器（3），所有的烟气换热器（3）均平行设置；每个烟气换热器（3）长度方向的一侧面底部设置有进水管（3-5），长度方向的另一侧面顶部设置有出水管（3-2），每个烟气换热器（3）的进水管（3-5）和出水管（3-2）分别与第一主管道（11）和第二主管道（14）相连接，并且所有的烟气换热器（3）是以正反接相间的方式接入两个主管道；每个烟气换热器（3）的出水管（3-2）和进水管（3-5）上、两个主管道的前端和末端上以及每个主管道上且位于相邻两个烟气换热器（3）之间的位置各安装有一个电磁阀（2）；与第一个烟气换热器（3）的进水管（3-5）相连的第一主管道（11）的前端部安装有循环水泵（9），第一主管道（11）的末端部与蓄热水箱（1）的进水口相连；与第一个烟气换热器（3）的出水管（3-2）相连的第二主管道（14）的前端部安装有气源（6），第二主管道（14）的末端部设置有废水排水口（13）；

第一主管道（11）的末端上且位于该末端上的电磁阀（2）的出口侧安装有流量传感器（10）；第二主管道（14）的前端上且位于该前端上的电磁阀（2）的进口侧安装有气压传感器（5）和电磁截止阀（4）；两个主管道的前端和末端分别通过一个连接管道（12）相连，并且前端的连接管道（12）的一端接在第一主管道（11）前端上的电磁阀（2）的出口侧，前端的连接管道（12）的另一端接在第二主管道（14）前端上的电磁阀（2）的进口侧，末端的连接管道（12）的两端均接在两个主管道末端上的电磁阀（2）的进口侧，这两个连接管道（12）上也各安装有一个电磁阀（2）；

所述系统还包括控制器，并且各个电磁阀（2）、电磁截止阀（4）、循环水泵（9）、气压传感器（5）、流量传感器（10）和气源（6）均与控制器相连。

2.根据权利要求1所述的具有漏水自检和清洗功能的烟气换热系统，其特征在于：第二主管道（14）的前端上且位于气源（6）与连接管道（12）之间安装有溢流阀（7）。

3.根据权利要求2所述的具有漏水自检和清洗功能的烟气换热系统，其特征在于：所述电磁截止阀（4）和溢流阀（7）均为气动元件。

4.根据权利要求1所述的具有漏水自检和清洗功能的烟气换热系统，其特征在于：每个烟气换热器（3）的出水管（3-2）和进水管（3-5）上的电磁阀（2）均位于换热通道（8）的外部。

5.根据权利要求1所述的具有漏水自检和清洗功能的烟气换热系统，其特征在于：所述烟气换热器（3）为由六块钢板焊接而成的扁平长方体形，沿烟气走向的前后两个大端面上均匀设置有多个通烟管（3-1）。

6.根据权利要求5所述的具有漏水自检和清洗功能的烟气换热系统，其特征在于：所述烟气换热器（3）的内腔中且位于出水管（3-2）与进水管（3-5）之间水平焊接有多个交错布置且将烟气换热器（3）的内腔隔成竖直波浪形通道的隔水板（3-3）。

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