CN215892763U - 一种锅炉废气余热利用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种锅炉废气余热利用系统，包括锅炉燃烧换热系统、散热循环系统和热泵系统；锅炉燃烧换热系统包括排烟管、集烟罩、热交换器、燃气进气管、燃气阀、燃烧器、风机和冷凝水排放管；散热循环系统包括出水管、回水管、散热器和水泵；出水管连接散热器的入口，散热器的出口连接回水管，水泵设置在回水管上。通过本实用新型所述的锅炉废气余热利用系统，在锅炉的循环水路上，置放余热利用模块的蒸发器和冷凝器，余热利用模块通过蒸发器吸收采暖回水中的热量，并通过冷凝器利用所吸收的热量对采暖出水进行加热，这样采暖回水的温度降低，与废气温度之间的温差加大，吸热更加充分，能够使得更多的废气热量被回收利用。
Description
技术领域
本实用新型属于锅炉废气余热利用技术领域，特别涉及一种锅炉废气余热利用系统。
背景技术
燃气锅炉，是通过燃烧时产生热气来加热流经热交换器中的水流成为热水流，热水流（或采暖出水）在水泵作用下流经散热器，对空间内的空气释放热量成为温水流（或采暖回水），并重新回到燃气锅炉，然后再次被燃烧时产生热气所加热形成热水流，这样水流循环流动持续加热空间内的空气，用于采暖或物料烘干等。
由于燃气锅炉具备功率大、即时加热效果好、且火焰温度高的特点，故而被广泛用于采暖、物料烘干、生产热水和蒸汽等领域。
普通燃气锅炉，正常燃烧时火焰温度可达到400℃以上，与水流换热后的废气温度仍然在110~260℃。普通燃气采暖锅炉所排放的废气中仍然含有较多的热量。这些热量既有废气显热，又包含水蒸气潜热，而水蒸气潜热量不容忽视，尤其是以天然气为气源的情况下。所以废气直接排放，不仅造成热量的浪费，而且造成环境热污染。可见，普通燃气锅炉的废气余热利用，起节能价值和意义巨大。
市场上常见锅炉就较好地利用了废气余热，常见冷凝式燃气采暖锅炉就是以回水流来吸收废气部分热量，废气部分热量（包括部分显热和部分水蒸气潜热）被水流吸收，通常外排时气温80~95℃。常见以12T天然气的锅炉为例，其效率可达101~109%(以燃气低热值来计算)。
但目前来看，常见的锅炉效率仍然不够高，所排放的废气温度仍然在80℃以上，仍然有可利用的水蒸气的汽化潜热和部分显热排放到大气中白白浪费掉了。这是由于回水的温度较高（采暖回水通常为30~45℃，物料烘干时回水温度更高），要吸收更多热量就需要更大的换热器，设备笨重也不经济，效率也不理想。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型针对现有技术的不足，提供一种锅炉废气余热利用系统，在锅炉的循环水路上，置放余热利用模块的蒸发器和冷凝器，余热利用模块通过蒸发器吸收采暖回水中的热量，并通过冷凝器利用所吸收的热量对采暖出水进行加热，这样采暖回水的温度降低，与废气温度之间的温差加大，吸热更加充分，能够使得更多的废气热量被回收利用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种锅炉废气余热利用系统，包括锅炉燃烧换热系统、散热循环系统和热泵系统；
所述锅炉燃烧换热系统包括排烟管、与排烟管的出烟端相连接的集烟罩、热交换器、燃气进气管、设置在燃气进气管上的燃气阀、燃烧器、风机和冷凝水排放管；
所述散热循环系统包括出水管、回水管、散热器和水泵；所述出水管连接所述散热器的入口，所述散热器的出口连接所述回水管，所述水泵设置在所述回水管上；
所述热交换器的出水口连接所述出水管的入水口；所述回水管的出水口连接所述热交换器的入水口；
所述热泵系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和冷媒管线，所述压缩机的出口与所述冷凝器的入口连接，所述冷凝器的出口与所述膨胀阀的入口相连，所述膨胀阀的出口与所述蒸发器的入口相连，所述蒸发器的出口与所述压缩机的入口相连，这样通过冷媒管线串联形成一个冷媒循环回路；
所述热泵系统的冷凝器的水路串联在所述出水管中，所述蒸发器的水路串联在所述回水管中。
进一步的，所述热交换器包括相串联的冷凝换热器和中高温换热器。
进一步的，所述散热器为两个或两个以上，两个及两个以上的散热器相互并联，相并联的所述散热器通过集水器与回水总管相连、通过分水器与出水管相连。
进一步的，所述冷凝换热器和中高温换热器中间还设置有冷凝水收集槽，所述冷凝水排放管与所述冷凝水收集槽相连接。
进一步的，所述冷凝器的水路串联在所述冷凝换热器和中高温换热器之间。
进一步的，所述蒸发器置于冷水容器内，所述冷凝器置于热水容器内。
进一步的，所述压缩机为变频压缩机，能够根据负荷及水温进行变频调节。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：第一，能够通过蒸发器吸收采暖总回水的热量，能够通过冷凝器利用所吸收的热量对采暖出水进行加热，这样采暖回水的温度降低，与废气温度之间的温差加大，吸热更加充分，能够使得更多的废气热量被回收利用。
其二，能够通过蒸发器吸收采暖总回水的热量，所吸收的热量能够通过冷凝器对即将进入加热热交换器的水流进行加热处理，从而使得采暖回水的温度降低，与废气温度之间的温差加大，吸热更加充分，更多的废气热量被回收利用。减少废气的热量损失和热污染排放。
其三，本申请所述的技术方案，能够适用于冷凝式燃气锅炉、非冷凝式燃气锅炉，适用于电锅炉、生物质锅炉。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型的第一种实施方式的结构示意图；
图2为本实用新型的第二种实施方式的结构示意图；
图3为本实用新型的第三种实施方式的结构示意图；
图4为本实用新型的第四种实施方式的结构示意图。
图中：1、排烟管；2、集烟罩；3、热交换器；4、燃气进气管；5、燃气阀；6、燃烧器；7、风机；8、冷凝水排放管；9、出水管；10、回水管；11、散热器；12、水泵；13、压缩机；14、冷凝器；15、膨胀阀；16、蒸发器；17、冷媒管线；18、冷凝换热器；19、中高温换热器；20、冷凝水收集槽；21、集水器；22、分水器。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步清楚阐述本实用新型的内容，但本实用新型的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。
实施例一
如图1所示，一种锅炉废气余热利用系统，包括锅炉燃烧换热系统、散热循环系统和热泵系统；
所述锅炉燃烧换热系统包括排烟管1、与排烟管1的出烟端相连接的集烟罩2、热交换器3、燃气进气管4、设置在燃气进气管4上的燃气阀5、燃烧器6、风机7和冷凝水排放管8；
所述散热循环系统包括出水管9、回水管10、散热器11和水泵12；所述出水管9连接所述散热器11的入口，所述散热器11的出口连接所述回水管10，所述水泵12设置在所述回水管10上；
所述热交换器3的出水口连接所述出水管9的入水口；所述回水管10的出水口连接所述热交换器3的入水口；
所述热泵系统包括压缩机13、冷凝器14、膨胀阀15、蒸发器16和冷媒管线17，所述压缩机13的出口与所述冷凝器14的入口连接，所述冷凝器14的出口与所述膨胀阀15的入口相连，所述膨胀阀15的出口与所述蒸发器16的入口相连，所述蒸发器16的出口与所述压缩机13的入口相连，这样通过冷媒管线17串联形成一个冷媒循环回路；
所述热泵系统的冷凝器14的水路串联在所述出水管9中，所述蒸发器16的水路串联在所述回水管10中。
如图所示，所述散热器11为两个或两个以上，两个及两个以上的散热器11相互并联，相并联的所述散热器11通过集水器21与回水总管相连、通过分水器22与出水管9相连。
根据本实用新型的另一个实施例，所述蒸发器16置于冷水容器内，所述冷凝器14置于热水容器内。
根据本实用新型的另一个实施例，所述压缩机13为变频压缩机13，能够根据负荷及水温进行变频调节。
根据本实用新型的另一个实施例，所述回水管10的入水口连接新水入口或补水口。
所述燃气进气管4贯穿集烟罩2的顶部设置，所述燃烧器6设置在燃气进气管4的底部且位于集烟罩2的上端内部，所述风机7设置在集烟罩2的顶部，所述冷凝水排放管8设置在排烟管1的下端。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于：如图2所示，所述热交换器3包括相串联的冷凝换热器18和中高温换热器19。
所述冷凝器14的水路串联在所述冷凝换热器18和中高温换热器19之间。
实施例三
本实施例与实施例一的不同之处在于：如图3所示，所述燃气进气管4贯穿集烟罩2的底部设置，所述燃烧器6设置在燃气进气管4的顶部且位于集烟罩2的上端内部，所述风机7设置在集烟罩2的底部。
所述冷凝换热器18和中高温换热器19中间还设置有冷凝水收集槽20，所述冷凝水排放管8与所述冷凝水收集槽20相连接。
实施例四
本实施例与实施例一的不同之处在于：如图4所示，所述燃气进气管4贯穿集烟罩2的底部设置，所述燃烧器6设置在燃气进气管4的顶部且位于集烟罩2的上端内部，所述风机7设置在集烟罩2的底部。
如图4所示，所述热交换器3包括相串联的冷凝换热器18和中高温换热器19。
所述冷凝器14的水路串联在所述冷凝换热器18和中高温换热器19之间。
本实用新型的工作原理：本专利在冷凝式燃气采暖炉的循环水路上，置放热泵系统的蒸发器16和冷凝器14，热泵系统通过蒸发器16吸收采暖回水的热量，并将所吸收的热量通过冷凝器14加热采暖出水，这样采暖回水的温度降低，与废气温度之间的温差加大，吸热更加充分，更多的废气热量被回收利用。
热泵系统：冷媒在压缩机13作用下，进入冷凝器14放热给水流，经膨胀阀15后进入蒸发器16吸收回水热量，然后被压缩机13吸收，并被压缩至冷凝器14放热，形成一个冷媒循环。燃气采暖锅炉的热交换器3分为两个：冷凝换热器18和中高温换热器19；热泵系统的蒸发器16设置在回水管10路上，用于吸收回水热量；热泵系统的冷凝器14设置在“冷凝换热器18”出口和“中高温换热器19”进水口之间，用于加热即将进入“中高温换热器19”的水流。
本申请所述的技术方案在冷凝式燃气采暖炉的基础上增加热泵系统，具体来说有两种方式：其一，热泵系统通过蒸发器16吸收采暖总回水的热量，并将所吸收的热量通过冷凝器14加热采暖总出水；其二，热泵系统通过蒸发器16吸收采暖总回水的热量，但热泵系统的冷凝器14设置在冷凝热交换器3出口和加热热交换器3进水口之间，并将所吸收的热量通过冷凝器14加热即将进入加热热交换器3的水流；两种方式均可以实现：采暖回水的温度降低，与废气温度之间的温差加大，吸热更加充分，更多的废气热量被回收利用。减少废气的热量损失和热污染排放。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种锅炉废气余热利用系统，其特征在于：包括锅炉燃烧换热系统、散热循环系统和热泵系统；
所述锅炉燃烧换热系统包括排烟管(1)、与排烟管(1)的出烟端相连接的集烟罩(2)、热交换器(3)、燃气进气管(4)、设置在燃气进气管(4)上的燃气阀(5)、燃烧器(6)、风机(7)和冷凝水排放管(8)；
所述散热循环系统包括出水管(9)、回水管(10)、散热器(11)和水泵(12)；所述出水管(9)连接所述散热器(11)的入口，所述散热器(11)的出口连接所述回水管(10)，所述水泵(12)设置在所述回水管(10)上；
所述热交换器(3)的出水口连接所述出水管(9)的入水口；所述回水管(10)的出水口连接所述热交换器(3)的入水口；
所述热泵系统包括压缩机(13)、冷凝器(14)、膨胀阀(15)、蒸发器(16)和冷媒管线(17)，所述压缩机(13)的出口与所述冷凝器(14)的入口连接，所述冷凝器(14)的出口与所述膨胀阀(15)的入口相连，所述膨胀阀(15)的出口与所述蒸发器(16)的入口相连，所述蒸发器(16)的出口与所述压缩机(13)的入口相连，这样通过冷媒管线(17)串联形成一个冷媒循环回路；
所述热泵系统的冷凝器(14)的水路串联在所述出水管(9)中，所述蒸发器(16)的水路串联在所述回水管(10)中。
2.如权利要求1所述的锅炉废气余热利用系统，其特征在于：所述热交换器(3)包括相串联的冷凝换热器(18)和中高温换热器(19)。
3.如权利要求1所述的锅炉废气余热利用系统，其特征在于：所述散热器(11)为两个或两个以上，两个及两个以上的散热器(11)相互并联，相并联的所述散热器(11)通过集水器(21)与回水总管相连、通过分水器(22)与出水管(9)相连。
4.如权利要求2所述的锅炉废气余热利用系统，其特征在于：所述冷凝换热器(18)和中高温换热器(19)中间还设置有冷凝水收集槽(20)，所述冷凝水排放管(8)与所述冷凝水收集槽(20)相连接。
5.如权利要求2所述的锅炉废气余热利用系统，其特征在于：所述冷凝器(14)的水路串联在所述冷凝换热器(18)和中高温换热器(19)之间。
6.如权利要求1所述的锅炉废气余热利用系统，其特征在于：所述蒸发器(16)置于冷水容器内，所述冷凝器(14)置于热水容器内。
7.如权利要求1所述的锅炉废气余热利用系统，其特征在于：所述压缩机(13)为变频压缩机(13)，能够根据负荷及水温进行变频调节。
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