CN203336626U - 一种协同控制的分控相变换热系统 - Google Patents

一种协同控制的分控相变换热系统 Download PDF

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郝江平
闫润生
刘新华
孙广藩
何宁
赵康
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Shanxi Sanhesheng Industry Technology Co ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种协同控制的分控相变换热系统,所述系统包括空气预热器、高温水加热器、烟道相变换热器、低温水加热器、汽液换热器和风道换热器,各个设备之间通过管道连通,并设置若干水温传感器和烟气温度传感器。本实用新型可以适应不同环境温度的地区、自动适应随季节、昼夜和气候变化造成的环境温度变化,以及自动适应机组负荷变化造成的排烟温度变化,自动调整余热回收。

Description

一种协同控制的分控相变换热系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及安全可控的烟气余热回收技术领域,具体地,本实用新型涉及一种协同控制的分控相变换热系统。
背景技术
[0002] 传统相变换热技术强调冷热源相变参数的一致性,为了降低冷源回流到热源的相变介质的过冷度,相变介质在传热过程中的流动不能有较大的压降,这样在实际应用和性能上有较多局限。分控相变技术通过将传统统一的相变换热过程分为冷、热源相对独立的单元和不同过程,根据需要分别控制不同单元的相变参数,各单元换热自行调节,并且通过专设的换热器调节系统的过冷度,即具有很强的灵活性,也有很强的综合能力,从而使得相变换热的适应性和经济性得到很大的提高。
[0003] 实际应用中,热源烟气余热参数、尾部烟气系统和设备布置对余热回收利用的方式有较大影响,而利用回收余热的冷源参数及用途对余热回收的经济性有更大影响,比如利用电站锅炉烟气余热加热锅炉助燃空气提高的发电效率显著高于利用烟气余热加热汽机凝结水提高的效率,但能否使余热回收利用系统充分得到利用还受制于较多因素。为了提高不同使用条件的烟气余热回收利用系统的经济性和可靠性,分控相变换热系统需要不同的设计方案。
[0004] 之前的分控相变换热烟气余热利用系统侧重将从锅炉尾部烟气回收的热量用于加热锅炉供风,但进入锅炉空气预热器的风温提高后,烟气与空气在空气预热器的平均传热温差减小,如果超出设计值,余热回收利用的效果会随环境温度的升高而下降。对于处于热带地区的余热利用系统,其冬季持续时间较短,平均环境温度较高,环境四季和昼夜的温差较小,余热加热热风来提高余热利用经济性的潜力有限。
[0005] 之前的分控相变换热烟气余热利用系统虽然通过组合外接水源来提高系统的经济性,但由于气流调节阀的设置方式和控制方案限制,不能有效使余热回收利用系统自动适应随季节、气候和昼夜发生的环境温度变化以及随机组负荷及燃料变化产生的运行参数变化,仅增强了烟气余热回收设备的安全性,但排烟温度没有同时作为自动控制的对象,因而难以获得最佳的经济性;另外,由于系统没有控制外接水源进入高温水加热器的入口水温,也就无法确保高温水加热器不发生低温腐蚀。
实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的在于,提供一种协同控制的分控相变换热系统,该系统可以适应不同环境温度的地区、自动适应随季节、昼夜和气候变化造成的环境温度变化,以及自动适应机组负荷变化造成的排烟温度变化,自动调整余热回收。
[0007] 为达到上述目的,本实用新型采用了如下的技术方案:
[0008] 一种协同控制的分控相变换热系统,所述系统包括空气预热器3、烟道相变换热器
5、低温水加热器8、汽液换热器12和风道换热器17 ;[0009] 所述空气预热器3、烟道相变换热器5按烟气流向依次设置在烟道I上;
[0010] 所述烟道换热器5的烟气出口上设置一烟气温度传感器6 ;
[0011] 所述第一水管20上设置第一水温传感器18,用于检测低温水加热器8的出水温度;
[0012] 所述烟道相变换热器5通过第二水管22与汽液换热器12连通,所述烟道相变换热器5上设置一输出蒸汽总管23,所述输出蒸汽总管23分为第一支路24、第二支路25和第三支路26,第一支路24接入低温水加热器8,第二支路25接入汽液换热器12,第三支路26接入风道换热器17 ;
[0013] 所述第二水管23上设置第二进水阀13,所述第一支路24上设置一低温水加热器供汽调节阀7,所述第三支路26上设置一风道换热器供汽调节阀14 ;
[0014] 所述低温水加热器8通过第一出水管27输水进入水箱16,所述汽液换热器12通过第二出水管28输水进入水箱16,所述风道换热器17通过第三出水管29输水进入水箱16,所述水箱16通过第四出水管30输水进入汽液换热器12,且第四出水管上设置一水泵15 ;
[0015] 所述低温水加热器8与外接水管路11相连通,且外接水管路11上设置第一进水阀10 ;
[0016] 所述风道换热器17通过风道2将空气输送到空气预热器3中。
[0017] 进一步地,所述系统还包括一高温水加热器4,所述高温水加热器4按烟气流向设置在空气预热器3前或后的烟道I上,所述高温水加热器4通过第一水管20与低温水加热器8连通,所述高温水加热器4上还设置一出水管21,所述出水管21上设置第二水温传感器19,用于检测高温水加热器4的出水温度;在第一进水阀10前的外接水管路11上接出一旁路水管31,旁路水管31接入第一水管20,旁路水管31上还设置一水管旁路阀9。
[0018] 所述高温水加热器4按烟气流向可以设置在空气预热器3前或后的烟道I上。也可以设置在空气预热器3的旁路烟道中。
[0019] 所述空气预热器3、高温水加热器4、烟道相变换热器5中任选两者之间的烟道I上设置除尘器,也可以设置其他设备,但前述设备按烟气流向的前后关系不变。
[0020] 在第三支路26上接有辅助蒸汽管,在冬季需要加强空气预热时可以补充外来蒸汽。
[0021] 一种基于上述协同控制的分控相变换热系统的换热方法,所述方法包括以下步骤:
[0022] 烟道相变换热器5吸收流经烟道I的烟气热量,将通过第二水管22进入其内部的水蒸发为蒸汽,所述蒸汽通过输出蒸汽总管23输出,并分别通过第一支路24、第二支路25和第三支路26向低温水加热器8、汽液换热器12和风道换热器17的汽侧供汽;
[0023] 进入低温水加热器8的蒸汽向通过外接水管路11进入低温水加热器8的水传热,进入汽液换热器12的蒸汽向通过第四出水管30进入汽液换热器12的冷凝水传热,进入风道换热器17的蒸汽向风道换热器17风道侧的冷风传热;
[0024] 上述三路蒸汽在各自的换热器内均放出潜热冷凝为水,经第一出水管27、第二出水管28和第三出水管29流入水箱16,水箱16内的冷凝水经水泵15升压,经第四出水管30进入汽液换热器12,被加热后经第二水管22进入烟道相变换热器5,继续吸收烟气热量蒸发为蒸汽开始新的传热循环;
[0025] 外接水经低温水加热器8加热后,供用户使用;
[0026] 或者,外接水经低温水加热器8和高温水加热器4加热后,从出水管21输出,并供用户使用;
[0027] 其中,风道换热器供汽调节阀14的开度受控于烟道相变换热器5内的相变参数(发生相变时的温度和压力);低温水加热器供汽调节阀7的开度受控于烟道相变换热器5出口的烟气温度传感器6的测量值;第一进水阀10的开度受控于第一水温传感器18的测量值;水管旁路阀9的开度受控于第二水温传感器19的测量值和烟气温度传感器6的测量值;
[0028] 所述风道换热器供汽调节阀14、低温水加热器供汽调节阀7、第一进水阀10、水管旁路阀9的开度通过中央控制单元根据烟气温度传感器6、第一水温传感器18、第二水温传感器19的测量值与设定值的对比结果进行协同控制调节。
[0029] 所述烟气温度传感器6、低温水加热器供汽调节阀7、风道换热供汽调节阀14和第一进水阀10的协同控制步骤为:
[0030] 当环境温度升高或机组负荷提高,烟气温度传感器6的测量值大于设定值,则低温水加热器供汽调节阀7的开度开大,烟道相变换热器5内的相变参数降低,同时低温水加热器8出口水温提高;随之风道换热器供汽调节阀14的开度关小,第一进水阀10的开度开大;
[0031] 当环境温度降低或机组负荷降低,烟气温度传感器6的测量值小于设定值,则低温水加热器供汽调节阀7的开度减少,烟道相变换热器5内的相变参数升高,同时低温水加热器8出口水温减少;随之风道换热器供汽调节阀14的开度开大,第一进水阀10的开度变小。
[0032] 所述换热方法还包括水管旁路阀9的控制步骤:
[0033] 当第一水温传感器19的测量值和烟气温度传感器6的测量值高于设定值时,打开水管旁路阀9,增加高温水加热器4的外接水流量,以同时降低出水管21的出水水温和烟道相变换热器5出口烟气温度。
[0034] 在本实用新型中,第二进水阀13负责控制进入烟道相变换热器5的水量;风道换热器供汽调节阀14可控制进入风道换热器17的蒸汽量;低温水加热器供汽调节阀7可控制进入低温水加热器8的蒸汽量。风道换热器供汽调节阀14和低温水加热器供汽调节阀7均可控制烟道相变换热器5的出口蒸汽流量,因而均为控制烟道相变换热器5相变参数的汽流调节阀,因此,在烟道相变换热器5的产汽量不变的情况下,一个开大时,为保持相变参数的稳定另一个则会关小,这两种汽流调节阀可以反向调节、进行协同控制,当其中一个控制相变参数,另一个则控制排烟温度;
[0035] 以下对风道换热器供汽调节阀14和低温水加热器供汽调节阀7的协同控制方案进行详细叙述。
[0036] 协同控制方案一
[0037] 低温水加热器供汽调节阀7的开度根据烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6的测量值与烟道相变换热器5出口烟气温度设定值的偏差自动控制,当烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6的测量值大于烟道相变换热器5出口烟气温度设定值时,则低温水加热器供汽调节阀7的开度开大,同时,降低了烟道相变换热器5内的相变参数。当烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6的测量值小于烟道相变换热器5出口烟气温度设定值时,则低温水加热器供汽调节阀7的开度关小,同时,升高了烟道相变换热器5内的相变参数。
[0038] 风道换热器供汽调节阀14的开度根据烟道相变换热器5内的相变参数(相变温度或相变压力)与烟道相变换热器5内的相变参数设定值的偏差自动控制,当烟道相变换热器5内的相变参数(相变温度或相变压力)小于设定值时,则风道换热器供汽调节阀14的开度关小。当烟道相变换热器5内的相变参数(相变温度或相变压力)大于设定值时,则风道换热器供汽调节阀14的开度开大。
[0039] 协同控制方案二
[0040] 风道换热器供汽调节阀14的开度根据烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6的测量值与烟道相变换热器5出口烟气温度设定值的偏差自动控制,当烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6的测量值小于烟道相变换热器5出口烟气温度设定值时,则风道换热器供汽调节阀14的开度开大,同时,降低了烟道相变换热器5内的相变参数(温度和压力)。当烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6的测量值大于于烟道相变换热器5出口烟气温度设定值时,则风道换热器供汽调节阀14的开度关小,同时,升高了烟道相变换热器5内的相变参数(温度和压力)。.[0041] 低温水加热器供汽调节阀7的开度根据烟道相变换热器5内的相变参数(相变温度或相变压力)与烟道相变换热器5内的相变参数设定值的偏差自动控制,当烟道相变换热器5内的相变参数(相变温度或相变压力)小于设定值时,则低温水加热器供汽调节阀7的开度关小。当烟道相变换热器5内的相变参数(相变温度或相变压力)大于设定值时,则低温水加热器供汽调节阀7的开度开大。
[0042] 本实用新型中,排烟温度和烟道相变换热器内的相变参数或烟道相变换热器的壁温设定值一般要高于烟气酸露点并留有一定裕量,但当烟道相变换热器采用防腐材料时,可以允许排烟温度和烟道相变换热器的壁温略低于烟气酸露点,对设备和系统的危害较轻。
[0043] 烟道相变换热器5出口烟气温度设定值比烟气酸露点高-20°C〜60°C,并可根据烟气酸露点的变化自动调节,当与烟气酸露点有对应关系的烟气中含硫量比设定值高时,则根据控制器的控制计算相应提高烟道相变换热器5出口烟气温度设定值,反之亦然。
[0044] 烟道相变换热器5内的相变参数的设定值比烟气酸露点高_20°C〜30°C,并可根据烟气酸露点的变化自动调节,当与烟气酸露点有对应关系的烟气中含硫量比设定值高时,则根据控制器的控制计算相应提高烟道相变换热器5内的相变参数的设定值,反之亦然。
[0045] 该调节方式即确保了余热的充分有效利用,又确保了烟道相变换热器5减轻或不发生低温腐蚀。所述过程,在可确保烟道相变换热器5壁温测量准确的情况下,可以采用烟道相变换热器5的壁温替代烟道相变换热器5内的相变参数作为控制参数。
[0046] 在执行前述协同控制方案之一时,第一进水阀10和水管旁路阀9可有多个控制方案与前述协同控制方案相协同配合。以下对第一进水阀10和水管旁路阀9的协同控制方案进行详细描述。[0047] 第一进水阀10和水管旁路阀9协同控制方案一
[0048] 第一进水阀10的开度受低温水加热器8出口部分的第一水温传感器18测量的水温度控制,当第一水温传感器18测量的水温度低于设定值时,则关小第一进水阀10,以使得进入低温水加热器8的水量减少,从而使得高温水加热器4的进口水温与相应设定值保持一致,当第一水温传感器18测量的水温度高于设定值时,则开大第一进水阀10,以使得进入低温水加热器8的水量增加,从而使得高温水加热器4的进口水温与相应设定值保持一致;
[0049] 低温水加热器8出口水温的设定值比烟气酸露点高_40°C〜30°C,并可根据烟气酸露点的变化自动调节,当与烟气酸露点有对应关系的烟气中含硫量比设定值高时,则根据控制器的控制计算相应提高低温水加热器8出口水温的设定值,反之亦然。
[0050] 该调节方式即确保了余热的充分有效利用,又确保了高温水加热器4不发生或减轻低温腐蚀。所述过程,在可确保高温水加热器4壁温测量准确的情况下,可采用高温水加热器4壁温替代低温水加热器8出口水温作为控制参数。
[0051] 第二水温传感器19用于监控高温水加热器4出口水温,以辅助调节高温水加热器4出口水温和烟道相变换热器5出口烟气温度。当第二水温传感器19的测量值或烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6测量值高于相应设定值时,可通过开大水管旁路阀9的开度来增加进入高温水加热器4的低温水流量,从而减小第二水温传感器19的测量值或烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6测量值与设定值的偏差,当第二水温传感器19的测量值或烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6测量值低于相应设定值时,可通过关小水管旁路阀9的开度来减少进入高温水加热器4的低温水流量,从而减少第二水温传感器19的测量值或烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6测量值与设定值的偏差。
[0052] 第一进水阀10和水管旁路阀9的协同控制方案二
[0053] 第一进水阀10的开度受第二水温传感器19测量的水温度控制,当第二水温传感器19测量的水温度低于设定值时,则关小第一进水阀10,以使得进入高温水加热器4的低温水量减少,从而使得高温水加热器4的出口水温与相应设定值保持一致,当第二水温传感器19测量的水温度高于设定值时,则开大第一进水阀10,以使得进入高温水加热器4的低温水量增加,从而使得高温水加热器4的出口水温与相应设定值保持一致。
[0054] 第二水温传感器19用于监控高温水加热器4的出口水温,可确保余热回收利用的经济性和安全性;
[0055] 水管旁路阀9的开度根据烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6的测量值或第一水温传感器18的测量值来调节。当烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6的测量值增高时可自动或手动开大水管旁路阀9的开度,以降低进入高温水加热器4的水温,从而降低烟道相变换热器5出口烟气温度,当烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6的测量值减少时可自动或手动关小水管旁路阀9的开度,以增加进入高温水加热器4的水温,从而升高烟道相变换热器5出口烟气温度。
[0056] 当第一水温传感器18的测量值低于设定值时,则自动或手动关小水管旁路阀9的开度,当第一水温传感器18的测量值高于设定值时,则自动或手动开大水管旁路阀9的开度。
[0057] 本实用新型系统的整体简化的又一协同控制方案:风道换热器供汽调节阀14控制烟道相变换热器5内的相变参数,排烟温度控制第一进水阀10,这样可实现,以降低排烟温度为目标的同时,确保了烟道相变换热器5不发生低温腐蚀;
[0058] 第一进水阀10的开度根据烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6的测量值来调节。当烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6的测量值增高时可自动开大第一进水阀10的开度,以降低进入高温水加热器4的水温,从而降低烟道相变换热器5出口烟气温度,同时增加了低温水加热器8内蒸汽耗量,烟道相变换热器5内的相变参数(相变温度或相变压力)下降,当烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6的测量值减少时可自动关小第一进水阀10的开度,以增加进入高温水加热器4的水温,从而增加烟道相变换热器5出口烟气温度,同时减少了低温水加热器8内蒸汽耗量,烟道相变换热器5内的相变参数(相变温度或相变压力)升高。
[0059] 风道换热器供汽调节阀14的开度根据烟道相变换热器5内的相变参数(相变温度或相变压力)与设定值的偏差自动控制,当烟道相变换热器5内的相变参数(相变温度或相变压力)小于设定值时,则风道换热器供汽调节阀14的开度关小,当烟道相变换热器5内的相变参数(相变温度或相变压力)大于设定值时,则风道换热器供汽调节阀14的开度开大。
[0060] 低温水加热器供汽调节阀7和水管旁路阀9可手动控制,以调节外接水在低温水加热器8和高温水加热器4的加热负荷分配,通过其调节加热负荷分配可以修正运行参数变化和系统设计误差带来的影响,增加了系统调节的能力和精度。当开大低温水加热器供汽调节阀7或水管旁路阀9时,在其它条件不变下,烟道I中的烟气经烟道相变换热器5传递给低温水加热器8中外接水的热量增大,而直接传递给高温水加热器4中外接水的热量减小,当关小低温水加热器供汽调节阀7或水管旁路阀9时,在其它条件不变下,烟道I中的烟气经烟道相变换热器5传递给低温水加热器8中外接水的热量减少,而直接传递给高温水加热器4中外接水的热量增加。
[0061] 增加低温水加热器8中外接水的吸热量可提高进入高温水加热器4的外接水的温度,减轻高温水加热器4的低温腐蚀危害;反之,在高温水加热器4不发生低温腐蚀或允许的低温腐蚀范围内,减小低温水加热器8中外接水的吸热量可降低进入高温水加热器4的外接水的温度,从而增加烟气对高温水加热器4的传热量,可降低烟道相变换热器5出口的排烟温度,提高余热回收效益。
[0062] 本实用新型系统的整体简化的再一简化协同控制方案:风道换热器供汽调节阀14控制烟道相变换热器5内的相变参数,高温水加热器4出口温度来调节控制第一进水阀10,这样可实现,通过控制外接水流量来改变低温水加热器8、高温水加热器4与烟道相变换热器5的换热比率,以降低排烟温度。当随着排烟温度升高,第二水温传感器19的测量值高于设定值时,控制开大第一进水阀10以增加外接水的流量和吸热量,从而降低了排烟温度,同时增加了低温水加热器8内的蒸汽耗量,烟道相变换热器5内的相变参数(相变温度或相变压力)下降;当烟道相变换热器5内的相变参数小于设定值时,则风道换热器供汽调节阀14的开度关小。当随着排烟温度降低,第二水温传感器19的测量值低于设定值时,控制关小第一进水阀10以减少外接水的流量和吸热量,从而升高了排烟温度,同时减少了低温水加热器8内的蒸汽耗量,烟道相变换热器5内的相变参数(相变温度或相变压力)升高;当烟道相变换热器5内的相变参数大于设定值时,则风道换热器供汽调节阀14的开度开大。[0063] 如上所述,
[0064] 当由环境进入风道2的空气温度增高时,受烟气与空气的传热温差减小的影响,在空气预热器3中空气被加热的温升减小,空气预热器3后的排烟温度升高,高温水加热器4与烟道相变换热器5的换热量均加大,烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6的测量值和第一水温传感器18、第二水温传感器19的测量值也提高,随之,前述以上几种协同控制方案的控制过程最终均使得进入风道换热器17内的蒸汽量比例减小,以降低风道换热器17出口的空气温度(也即降低进入空气预热器3的空气温度),从而增大在空气预热器3中烟气与空气的传热温差,空气被加热的温升增大,空气预热器后的排烟温度减小,减小排烟余热的损失。
[0065] 反之,当由环境进入风道2的空气温度减小时,受烟气与空气的传热温差增高的影响,在空气预热器3中空气被加热的温升增大,空气预热器3后的排烟温度降低,高温水加热器4与烟道相变换热器5的换热量均减少,烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6的测量值和第一水温传感器18、第二水温传感器19的测量值也降低,随之,前述以上几种协同控制方案的控制过程最终均使得进入风道换热器17内的蒸汽量比例增大,以提高风道换热器17出口的空气温度(也即降低了进入空气预热器的空气温度),从而降低在空气预热器3中烟气与空气的传热温差,空气被加热的温升减小,空气预热器5后的排烟温度提高,避免或减轻空气预热器及其后的受热面的低温腐蚀;
[0066] 本实用新型的换热系统对排烟温度、凝结水温度和烟道内换热器壁温进行协同控制,可以适应不同环境温度的地区、自动适应随季节、昼夜和气候变化造成的环境温度变化,以及自动适应机组负荷变化造成的排烟温度变化,自动调整余热回收的利用方式,确保受热面安全下,余热首先用来加热空气,同时排烟温度始终在可控之下,达到了余热回收利用的最佳经济性和安全性。
附图说明
[0067] 图1为本实用新型的协同控制的分控相变换热系统的结构示意图;
[0068] 其中,1、烟道;2、风道;3、空气预热器;4、高温水加热器;5、烟道相变换热器;6、烟气温度传感器;7、低温水加热器供汽调节阀;8、低温水加热器;9、水管旁路阀;10、第一进水阀;11、外接水管路;12、汽液换热器;13、第二进水阀;14、风道换热器供汽调节阀;15、水泵;16、水箱;17、风道换热器;18、第一水温传感器;19、第二水温传感器;20、第一水管;21、出水管;22、第二水管;23、输出蒸汽总管;24、第一支路;25、第二支路;26、第三支路;27、第一出水管;28、第二出水管;29、第三出水管;30、第四出水管;31、旁路水管。
具体实施方式
[0069] 下面以附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0070] 实施例1
[0071] 如图1所示,一种协同控制的分控相变换热系统,所述系统包括空气预热器3、高温水加热器4、烟道相变换热器5、低温水加热器8、汽液换热器12和风道换热器17 ;
[0072] 所述空气预热器3、高温水加热器4、烟道相变换热器5依次设置在烟道I上;
[0073] 所述高温水加热器4通过第一水管20与低温水加热器8连通,所述高温水加热器4上还设置一出水管21,所述烟道换热器5的烟气出口上设置一烟气温度传感器6 ;
[0074] 所述第一水管20上设置第一水温传感器18,用于检测低温水加热器8的出水温度,所述出水管21上设置第二水温传感器19,用于检测高温水加热器4的出水温度;
[0075] 所述烟道相变换热器5通过第二水管22与汽液换热器12连通,所述烟道相变换热器5上设置一输出蒸汽总管23,所述输出蒸汽总管23分为第一支路24、第二支路25和第三支路26,第一支路24接入低温水加热器8,第二支路25接入汽液换热器12,第三支路26接入风道换热器17 ;
[0076] 所述第二水管23上设置第二进水阀13,所述第一支路24上设置一低温水加热器供汽调节阀7,所述第三支路26上设置一风道换热器供汽调节阀14 ;
[0077] 所述低温水加热器8通过第一出水管27输水进入水箱16,所述汽液换热器12通过第二出水管28输水进入水箱16,所述风道换热器17通过第三出水管29输水进入水箱16,所述水箱16通过第四出水管30输水进入汽液换热器12,且第四出水管上设置一水泵15 ;
[0078] 所述低温水加热器8与外接水管路11相连通,且外接水管路11上设置第一进水阀10,在第一进水阀10前的外接水管路11上接出一旁路水管31,旁路水管31接入第一水管20,旁路水管31上还设置一水管旁路阀9 ;
[0079] 所述风道换热器17通过风道2将空气输送到空气预热器3中。
[0080] 一种基于上述协同控制的分控相变换热系统的换热方法,所述方法包括以下步骤:
[0081] 烟道相变换热器5吸收流经烟道I的烟气热量,将通过第二水管22进入其内部的水蒸发为蒸汽,所述蒸汽通过输出蒸汽总管23输出,并分别通过第一支路24、第二支路25和第三支路26向低温水加热器8、汽液换热器12和风道换热器17的汽侧供汽;
[0082] 进入低温水加热器8的蒸汽向通过外接水管路11进入低温水加热器8的水传热,进入汽液换热器12的蒸汽向通过第四出水管30进入汽液换热器12的冷凝水传热,进入风道换热器17的蒸汽向风道换热器17风道侧的冷风传热;
[0083] 上述三路蒸汽在各自的换热器内均放出潜热冷凝为水,经第一出水管27、第二出水管28和第三出水管29流入水箱16,水箱16内的冷凝水经水泵15升压,经第四出水管30进入汽液换热器12,被加热后经第二水管22进入烟道相变换热器5,继续吸收烟气热量蒸发为蒸汽开始新的传热循环;
[0084] 从外接水经低温水加热器8和高温水加热器4加热后,从出水管21输出,并供用户使用;
[0085] 其中,风道换热器供汽调节阀14的开度受控于烟道相变换热器5内的相变参数(发生相变时的温度和压力);低温水加热器供汽调节阀7的开度受控于烟道相变换热器5出口的烟气温度传感器6的测量值;第一进水阀10的开度受控于第一水温传感器18的测量值;水管旁路阀9的开度受控于第二水温传感器19的测量值和烟气温度传感器6的测量值;
[0086] 所述风道换热器供汽调节阀14、低温水加热器供汽调节阀7、第一进水阀10、水管旁路阀9的开度通过中央控制单元根据烟气温度传感器6、第一水温传感器18、第二水温传感器19的测量值与设定值的对比结果进行协同控制调节。[0087] 本实施例中所述风道换热器供汽调节阀14和低温水加热器供汽调节阀7的协同控制步骤为:
[0088] 低温水加热器供汽调节阀7的开度根据烟气温度传感器6的测量值与设定值的偏差自动控制,当烟气温度传感器6的测量值大于设定值时,则低温水加热器供汽调节阀7的开度开大,同时,降低了烟道相变换热器5内的相变参数;
[0089] 风道换热器供汽调节阀14的开度根据烟道相变换热器5内的相变参数与设定值的偏差自动控制,当烟道相变换热器5内的相变参数小于设定值时,则风道换热器供汽调节阀14的开度关小。
[0090] 本实施例中所述第一进水阀10和第一水温传感器18的协同控制步骤为:
[0091] 第一进水阀10的开度受第一水温传感器18测量的水温度控制,当第一水温传感器18测量的水温度低于设定值时,则关小第一进水阀10,以使得进入低温水加热器8的水量减少,当第一水温传感器18测量的水温度高于设定值时,则开大第一进水阀10,以使得进入低温水加热器8的水量增加;
[0092] 低温水加热器8出口水温的设定值比烟气酸露点高_40°C〜30°C,并可根据烟气酸露点的变化自动调节,当与烟气酸露点有对应关系的烟气中含硫量比设定值高时,则根据控制器的控制计算相应提高低温水加热器8出口水温的设定值。
[0093] 本实施例中所述烟气温度传感器6、低温水加热器供汽调节阀7、风道换热供汽调节阀14和第一进水阀10的协同控制步骤为:
[0094] 当环境温度升高或机组负荷提高,烟气温度传感器6的测量值大于设定值,则低温水加热器供汽调节阀7的开度开大,烟道相变换热器5内的相变参数降低,同时低温水加热器8出口水温提高;随之风道换热器供汽调节阀14的开度关小,第一进水阀10的开度开大;
[0095] 当环境温度降低或机组负荷降低,烟气温度传感器6的测量值小于设定值,则低温水加热器供汽调节阀7的开度减少,烟道相变换热器5内的相变参数升高,同时低温水加热器8出口水温减少;随之风道换热器供汽调节阀14的开度开大,第一进水阀10的开度变小。
[0096] 本实施例中所述水管旁路阀9和第一进水阀10的协同控制步骤为:
[0097] 第一进水阀10的开度受第一水温传感器18测量的水温度控制,当第一水温传感器18测量的水温度低于设定值时,则关小第一进水阀10,以使得进入低温水加热器8的水量减少,从而使得高温水加热器4的进口水温与相应设定值保持一致;
[0098] 低温水加热器8出口水温的设定值比烟气酸露点高_40°C〜30°C,并可根据烟气酸露点的变化自动调节,当与烟气酸露点有对应关系的烟气中含硫量比设定值高时,则根据控制器的控制计算相应提高低温水加热器8出口水温的设定值;
[0099] 第二水温传感器19用于监控高温水加热器4出口水温,以辅助调节高温水加热器4出口水温和烟道相变换热器5出口烟气温度,当第二水温传感器19的测量值或烟气温度传感器6测量值高于相应设定值时,可通过开大水管旁路阀9的开度来增加进入高温水加热器4的低温水流量,从而减小第二水温传感器19的测量值与设定值的偏差或烟气温度传感器6测量值与设定值的偏差。
[0100] 本实施例中所述水管旁路阀9和第一进水阀10的协同控制步骤还可以为:[0101] 第一进水阀10的开度受第二水温传感器19测量的水温度控制,当第二水温传感器19测量的水温度低于设定值时,则关小第一进水阀10,以使得进入高温水加热器4的低温水量减少,从而使得高温水加热器4的出口水温与相应设定值保持一致;
[0102] 水管旁路阀9的开度根据烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6的测量值或第一水温传感器18的测量值来调节;
[0103] 当烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6的测量值增高时可自动或手动开大水管旁路阀9的开度,以降低进入高温水加热器4的水温,从而降低烟道相变换热器5出口烟气温度;
[0104] 当第一水温传感器18的测量值低于设定值时,则自动或手动关小水管旁路阀9的开度。
[0105] 当烟道相变换热器5出口烟气温度传感器6测量值始终低于设定值,则烟气回收的全部余热都用于加热锅炉供风,余热回收利用的效率达到最高。
[0106] 实施例2
[0107] 一种协同控制的分控相变换热系统,所述系统包括空气预热器3、烟道相变换热器
5、低温水加热器8、汽液换热器12和风道换热器17 ;
[0108] 所述空气预热器3、烟道相变换热器5按烟气流向依次设置在烟道I上;
[0109] 所述烟道换热器5的烟气出口上设置一烟气温度传感器6 ;
[0110] 所述第一水管20上设置第一水温传感器18,用于检测低温水加热器8的出水温度;
[0111] 所述烟道相变换热器5通过第二水管22与汽液换热器12连通,所述烟道相变换热器5上设置一输出蒸汽总管23,所述输出蒸汽总管23分为第一支路24、第二支路25和第三支路26,第一支路24接入低温水加热器8,第二支路25接入汽液换热器12,第三支路26接入风道换热器17 ;
[0112] 所述第二水管23上设置第二进水阀13,所述第一支路24上设置一低温水加热器供汽调节阀7,所述第三支路26上设置一风道换热器供汽调节阀14 ;
[0113] 所述低温水加热器8通过第一出水管27输水进入水箱16,所述汽液换热器12通过第二出水管28输水进入水箱16,所述风道换热器17通过第三出水管29输水进入水箱16,所述水箱16通过第四出水管30输水进入汽液换热器12,且第四出水管上设置一水泵15 ;
[0114] 所述低温水加热器8与外接水管路11相连通,且外接水管路11上设置第一进水阀10 ;
[0115] 所述风道换热器17通过风道2将空气输送到空气预热器3中。
[0116] 一种基于上述协同控制的分控相变换热系统的换热方法,所述方法包括以下步骤:
[0117] 烟道相变换热器5吸收流经烟道I的烟气热量,将通过第二水管22进入其内部的水蒸发为蒸汽,所述蒸汽通过输出蒸汽总管23输出,并分别通过第一支路24、第二支路25和第三支路26向低温水加热器8、汽液换热器12和风道换热器17的汽侧供汽;
[0118] 进入低温水加热器8的蒸汽向通过外接水管路11进入低温水加热器8的水传热,进入汽液换热器12的蒸汽向通过第四出水管30进入汽液换热器12的冷凝水传热,进入风道换热器17的蒸汽向风道换热器17风道侧的冷风传热;
[0119] 上述三路蒸汽在各自的换热器内均放出潜热冷凝为水,经第一出水管27、第二出水管28和第三出水管29流入水箱16,水箱16内的冷凝水经水泵15升压,经第四出水管30进入汽液换热器12,被加热后经第二水管22进入烟道相变换热器5,继续吸收烟气热量蒸发为蒸汽开始新的传热循环;
[0120] 从外接水经低温水加热器8加热后,供用户使用;
[0121] 其中,风道换热器供汽调节阀14的开度受控于烟道相变换热器5内的相变参数(发生相变时的温度和压力);低温水加热器供汽调节阀7的开度受控于烟道相变换热器5出口的烟气温度传感器6的测量值;第一进水阀10的开度受控于第一水温传感器18的测
量值;
[0122] 所述风道换热器供汽调节阀14、低温水加热器供汽调节阀7、第一进水阀10的开度通过中央控制单元根据烟气温度传感器6、第一水温传感器18的测量值与设定值的对比结果进行协同控制调节。
[0123] 本实施例中所述风道换热器供汽调节阀14和低温水加热器供汽调节阀7的协同控制步骤为:
[0124] 风道换热器供汽调节阀14的开度根据烟气温度传感器6的测量值与设定值的偏差自动控制,当测量值小于设定值时,则风道换热器供汽调节阀14的开度开大,同时,降低了烟道相变换热器5内的相变参数;
[0125] 低温水加热器供汽调节阀7的开度根据烟道相变换热器5内的相变参数与设定值的偏差自动控制,当烟道相变换热器5内的相变参数小于设定值时,则低温水加热器供汽调节阀7的开度关小。
[0126] 本实施例中所述第一进水阀10和第一水温传感器18的协同控制步骤为:
[0127] 第一进水阀10的开度受第一水温传感器18测量的水温度控制,当第一水温传感器18测量的水温度低于设定值时,则关小第一进水阀10,以使得进入低温水加热器8的水量减少,当第一水温传感器18测量的水温度高于设定值时,则开大第一进水阀10,以使得进入低温水加热器8的水量增加;
[0128] 低温水加热器8出口水温的设定值比烟气酸露点高_40°C〜30°C,并可根据烟气酸露点的变化自动调节,当与烟气酸露点有对应关系的烟气中含硫量比设定值高时,则根据控制器的控制计算相应提高低温水加热器8出口水温的设定值。
[0129] 本实施例中所述烟气温度传感器6、低温水加热器供汽调节阀7、风道换热供汽调节阀14和第一进水阀10的协同控制步骤为:
[0130] 当环境温度升高或机组负荷提高,烟气温度传感器6的测量值大于设定值,则低温水加热器供汽调节阀7的开度开大,烟道相变换热器5内的相变参数降低,同时低温水加热器8出口水温提高;随之风道换热器供汽调节阀14的开度关小,第一进水阀10的开度开大;
[0131] 当环境温度降低或机组负荷降低,烟气温度传感器6的测量值小于设定值,则低温水加热器供汽调节阀7的开度减少,烟道相变换热器5内的相变参数升高,同时低温水加热器8出口水温减少;随之风道换热器供汽调节阀14的开度开大,第一进水阀10的开度变小。

Claims (4)

1.一种协同控制的分控相变换热系统,其特征在于,所述系统包括空气预热器(3)、烟道相变换热器(5)、低温水加热器(8)、汽液换热器(12)、风道换热器(17)和第一水管(20); 所述空气预热器(3 )和烟道相变换热器(5 )按烟气流向依次设置在烟道(I)上; 所述烟道换热器(5)的烟气出口上设置一烟气温度传感器(6); 所述第一水管(20 )上设置第一水温传感器(18 ),用于检测低温水加热器(8 )的出水温度; 所述烟道相变换热器(5 )通过第二水管(22 )与汽液换热器(12 )连通,所述烟道相变换热器(5)上设置一输出蒸汽总管(23),所述输出蒸汽总管(23)分为第一支路(24)、第二支路(25 )和第三支路(26 ),第一支路(24 )接入低温水加热器(8 ),第二支路(25 )接入汽液换热器(12 ),第三支路(26 )接入风道换热器(17); 所述第二水管(22)上设置第二进水阀(13),所述第一支路(24)上设置一低温水加热器供汽调节阀(7 ),所述第三支路(26 )上设置一风道换热器供汽调节阀(14 ); 所述低温水加热器(8 )通过第一出水管(27 )输水进入水箱(16 ),所述汽液换热器(12)通过第二出水管(28)输水进入水箱(16),所述风道换热器(17)通过第三出水管(29)输水进入水箱(16 ),所述水箱(16 )通过第四出水管(30 )输水进入汽液换热器(12 ),且第四出水管上设置一水泵(15); 所述低温水加热器(8 )与外接水管路(11)相连通,且外接水管路(11)上设置第一进水阀(10); 空气经过安装在风道(2)上的所述风道换热器(17)进入到空气预热器(3)。
2.根据权利要求1所述的协同控制的分控相变换热系统,其特征在于,所述系统还包括一高温水加热器(4 ),所述高温水加热器(4 )按烟气流向设置在空气预热器(3 )前或后的烟道(I)上,所述高温水加热器(4 )通过第一水管(20 )与低温水加热器(8 )连通,所述高温水加热器(4)上还设置一出水管(21),所述出水管(21)上设置第二水温传感器(19),用于检测高温水加热器(4)的出水温度; 在第一进水阀(10)前的外接水管路(11)上接出一旁路水管(31),旁路水管(31)接入第一水管(20),旁路水管(31)上还设置一水管旁路阀(9)。
3.根据权利要求2所述的协同控制的分控相变换热系统,其特征在于,所述空气预热器(3)、高温水加热器(4)、烟道相变换热器(5)中任选两者之间的烟道(I)上设置除尘器。
4.根据权利要求1或2所述的协同控制的分控相变换热系统,其特征在于,在第三支路(26)接有辅助蒸汽管,用于冬季需要加强空气预热时补充外来蒸汽。
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