一種鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電站鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)及其控制方法，利用復(fù)合相變換熱器及其配套設(shè)施，回收電站鍋爐的排煙余熱，回收的熱量用來加熱鍋爐凝結(jié)水、補(bǔ)給水、二次風(fēng)、供暖回水等，根據(jù)不同的季節(jié)不同的冷源供應(yīng)情況，而采取不同的工況控制方法，大體可以分為三種工況：自循環(huán)工況，冬季工況，夏季工況，可實(shí)現(xiàn)對整個相變換熱器設(shè)備可能出現(xiàn)的不同最低壁面溫度的閉環(huán)控制，保證相變換熱器壁面溫度恒定或可控可調(diào)，以適應(yīng)燃料種類以及工況的變化，達(dá)到大幅度回收煙氣余熱的節(jié)能目的。
【專利說明】一種鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鍋爐排煙余熱利用領(lǐng)域，特別涉及一種電站鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)及其控制方法，利用復(fù)合相變換熱器及其配套設(shè)施，回收電站鍋爐的排煙余熱，回收的熱量用來加熱鍋爐凝結(jié)水、補(bǔ)給水、二次風(fēng)、供暖回水等，可達(dá)到合理用熱、節(jié)能降耗、減少污染物排放的目的；利用該控制方法，可實(shí)現(xiàn)對整個相變換熱器設(shè)備可能出現(xiàn)的不同最低壁面溫度的閉環(huán)控制，保證相變換熱器壁面溫度恒定或可控可調(diào)，以適應(yīng)燃料種類以及工況的變化，達(dá)到大幅度回收煙氣余熱的節(jié)能目的。
【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)約資源是我國的基本國策。是我國長期堅(jiān)持的發(fā)展原則，根據(jù)我國“十一五”期間要實(shí)現(xiàn)單位GDP “降耗”20%的硬指標(biāo)，節(jié)能與環(huán)保，正在成為我國轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，力口快發(fā)展的關(guān)鍵所在，成為當(dāng)前一項(xiàng)緊迫的任務(wù)。
[0003]一般來說，鍋爐排煙溫度按照經(jīng)典的控制酸露腐蝕條件的設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)，計(jì)算排煙溫度已經(jīng)留有設(shè)備保護(hù)的余地。但隨著運(yùn)行時間的延長，排煙溫度因設(shè)備局部積灰而升高。在鍋爐各項(xiàng)熱損失中，排煙損失占鍋爐總熱損失的比例最大。在高參數(shù)鍋爐中表現(xiàn)更為明顯，排煙損失占鍋爐總熱損失的比例占40?50%，甚至更高。目前鍋爐運(yùn)行排煙溫度夏季約為166°C，冬季約為144°C，年運(yùn)行時間在5500小時左右。夏季較高的排煙溫度，已經(jīng)嚴(yán)重影響到布袋除塵器的安全運(yùn)行。同時，排煙溫度高于酸露點(diǎn)溫度的50-80度，具有較大的節(jié)能空間。
[0004]為了充分利用鍋爐排煙余熱，提高鍋爐的熱效率，利用煙氣余熱加熱其他介質(zhì)(鍋爐凝結(jié)水、補(bǔ)給水、取暖回水或送風(fēng)等)，可達(dá)到合理用熱、節(jié)能降耗、減少污染物排放的目的。采用復(fù)合相變換熱器技術(shù)，能有效的降低排煙溫度，一方面保護(hù)了布袋除塵器，另一方面節(jié)省燃料消耗，減少污染排放。
[0005]但是現(xiàn)有的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)或控制方法，不能實(shí)現(xiàn)在有效利用鍋爐排煙余熱的同時，保持合相變換熱器保持金屬受熱面壁面溫度處于較高的溫度水平，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)離酸露點(diǎn)的腐蝕區(qū)域的目的，不能實(shí)現(xiàn)從根本上避免了結(jié)露腐蝕和由此發(fā)生的堵灰，因而現(xiàn)有的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)其維護(hù)成本較高?，F(xiàn)有技術(shù)的另一個缺點(diǎn)是，不能實(shí)現(xiàn)換熱器金屬受熱面最低壁面溫度處于可控可調(diào)狀態(tài)，復(fù)合相變換熱器調(diào)節(jié)能力有限，排煙溫度和壁面溫度不能保持相對穩(wěn)定，不能適應(yīng)鍋爐的燃料品種以及負(fù)荷的變化。上述缺點(diǎn)使得相變換熱器易出現(xiàn)的老化問題，設(shè)備的使用壽命有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供的一種鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)及其控制方法，利用復(fù)合相變換熱器及其配套設(shè)施，回收電站鍋爐的排煙余熱，回收的熱量用來加熱鍋爐凝結(jié)水、補(bǔ)給水、二次風(fēng)、供暖回水等，可達(dá)到合理用熱、節(jié)能降耗、減少污染物排放的目的；利用該控制方法，可實(shí)現(xiàn)對整個相變換熱器設(shè)備可能出現(xiàn)的不同最低壁面溫度的閉環(huán)控制，保證相變換熱器壁面溫度恒定或可控可調(diào)，以適應(yīng)燃料種類以及工況的變化，達(dá)到大幅度回收煙氣余熱的節(jié)能目的。
[0007]本發(fā)明的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)及其控制方法，根據(jù)不同的季節(jié)不同的冷源供應(yīng)情況，而采取不同的工況控制方法，大體可以分為三種工況:自循環(huán)工況，冬季冷源充足時使用，系統(tǒng)循環(huán)水在余熱利用系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，回收煙氣熱量，加熱采暖水、二次風(fēng)；冬季工況，冬季使用，系統(tǒng)從一個低壓加熱器的入口取水，回收煙氣熱量，加熱采暖水、二次風(fēng)，從另一個低壓加熱器的入口回水；夏季工況，夏季冷源不足時使用，系統(tǒng)從一個低壓加熱器入口取水，從另一個低壓加熱器的入口回水。
[0008]本發(fā)明的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)，所使用的復(fù)合相變換熱器，在結(jié)構(gòu)和布置方式上也進(jìn)行了相應(yīng)的改變，具體是換熱器相變下段中的換熱管束，設(shè)置在前若干排的換熱管束相比設(shè)置在后排的換熱管束，具有大的換熱管直徑和少的換熱管數(shù)量；設(shè)置在前若干排或前后若干排的每排換熱管束的上聯(lián)管、下聯(lián)管的左右兩端分別設(shè)置控制閥門。換熱器相變下段的上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一方面可以增強(qiáng)前排換熱管束的耐磨性能，同時可有效減少后排換熱管束的酸露腐蝕，并且在由于鍋爐工況調(diào)整、煙氣含硫量過高而發(fā)生嚴(yán)重腐蝕時，或者前排換熱管束發(fā)生嚴(yán)重磨損時，能夠切斷磨損或腐蝕部分的管束，保證鍋爐及后續(xù)設(shè)備的安全運(yùn)行。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)，包括相變換熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、二次風(fēng)換熱器、供暖水換熱器、主供水管路和主回水管路，其特征在于:
[0011]所述相變換熱系統(tǒng)包括多個復(fù)合相變換熱器，每個復(fù)合相變換熱器均包括換熱器相變下段和汽包，所述換熱器相變下段置于鍋爐煙道尾部中，所述換熱器相變下段經(jīng)上升管、下降管與置于煙道上部的汽包連接，所述換熱器相變下段中的換熱介質(zhì)在煙道中吸收煙氣的熱量蒸發(fā)為氣態(tài)后經(jīng)所述上升管通入汽包中，在所述汽包中與除鹽水管路接觸冷凝為液態(tài)后經(jīng)所述下降管返回所述換熱器相變下段中；所述汽包分管程和殼程兩部分，其中，殼程部分通過上升管、下降管與換熱器相變下段組成換熱介質(zhì)循環(huán)回路，管程部分的進(jìn)口端接所述主供水管路，管程部分的出口端接所述主回水管路，且管程部分的進(jìn)口端、出口端均設(shè)置控制閥門；
[0012]與水源連接的所述主供水管路分為兩個支路，其中支路I與各復(fù)合相變換熱器的汽包的管程部分的進(jìn)口端連接，支路II經(jīng)低壓加熱器I后流入低壓加熱器II ;所述主供水管路的支路I上與相變換熱系統(tǒng)連接前的部分上，設(shè)有主控制閥門及供水泵；
[0013]所述主回水管路一端與各復(fù)合相變換熱器的汽包的管程部分的出口端連接，之后依次串接有二次風(fēng)換熱器、供暖水換熱器，在所述主回水管路的末端分為兩個支路，其中一個支路A與所述主供水管路的支路I連接，另一個支路B與所述主供水管路的支路II連接，且所述主回水管路的末端的支路A、支路B上均設(shè)有控制閥門；在所述主回水管路上還分別設(shè)有所述二次風(fēng)換熱器的旁通管路和所述供暖水換熱器的旁通管路，所述二次風(fēng)換熱器的旁通管路和所述供暖水換熱器的旁通管路上均設(shè)有控制閥門；所述二次風(fēng)換熱器、供暖水換熱器的進(jìn)水管路、出水管路上均設(shè)有控制閥門；
[0014]所述主供水管路的支路I的進(jìn)口處，即所述主供水管路的支路I與所述主回水管路的末端的支路A的接入點(diǎn)之前的進(jìn)口管路上，也設(shè)有控制閥門；[0015]所述控制系統(tǒng)包括多個溫度傳感器、流量計(jì)及控制器，所述主供水管路的支路I上、所述主回水管路上均設(shè)有流量傳感器，各換熱器相變下段的煙氣進(jìn)口處還設(shè)有流量傳感器；各溫度傳感器、流量計(jì)均通過信號線路與控制器連接，所述控制器通過控制線路與所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)中的所有控制閥門連接，所述控制器通過采集到的溫度、流量信號控制各控制閥門的開閉。
[0016]進(jìn)一步地，所述多個溫度傳感器包括，所述二次風(fēng)換熱器、供暖水換熱器的進(jìn)水管路、出水管路上均設(shè)有溫度傳感器，各換熱器相變下段處設(shè)壁溫傳感器，各換熱器相變下段的煙氣進(jìn)口處、出口處設(shè)有煙氣溫度傳感器，各汽包的管程部分的進(jìn)口處、出口處設(shè)有凝結(jié)水溫度傳感器。
[0017]進(jìn)一步地，所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)中的所有控制閥門均包括手動控制閥門和電動控制閥門，各電動控制閥門通過控制線路與所述控制器連接，受所述控制器控制。進(jìn)一步地，也可以通過各手動控制閥手動增減調(diào)節(jié)閥開度，實(shí)現(xiàn)對相變換熱器壁溫的手動控制。
[0018]進(jìn)一步地，所述主供水管路的支路I上還設(shè)有與控制閥門及供水泵并聯(lián)的備用控制閥門及供水泵。
[0019]進(jìn)一步地，所述主回水管路的末端的支路B與低壓加熱器1、低壓加熱器II之間的主供水管路的支路II連接。
[0020]進(jìn)一步地，當(dāng)通過壁溫傳感器檢測到換熱器相變下段處的壁溫升高超過設(shè)定值時，所述控制器通過控制線路加大相應(yīng)換熱器相變下段所對應(yīng)的汽包的管程部分的進(jìn)口端、出口端處的控制閥門的開度。這樣通過換熱器的水流量加大，帶走換熱器增多的熱量，致使壁溫下降，從而達(dá)到穩(wěn)定壁溫在設(shè)定值附近的目的。進(jìn)一步地，當(dāng)所述控制器將所有汽包的管程部分的進(jìn)口端、出口端處的控制閥門的開度均設(shè)定為最大開度時，若各換熱器相變下段處的壁溫仍然超過設(shè)定值時，則所述控制器控制增大所述主供水管路上的主控制閥門的開度。進(jìn)一步地，若所述主供水管路上的主控制閥門的開度達(dá)到最大時，若各換熱器相變下段處的壁溫仍然超過設(shè)定值時，則進(jìn)一步增大供水泵的水泵變頻器頻率，加大供水泵的輸出功率，這樣通過各個相變換熱器段的水流量加大，導(dǎo)致各個壁溫下降。
[0021]進(jìn)一步地，所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)包括自循環(huán)工況、冬季工況和夏季工況:當(dāng)所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)處于自循環(huán)工況時，冬季冷源充足時使用，所述二次風(fēng)換熱器、所述供暖水換熱器的旁通管路上的控制閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，所述二次風(fēng)換熱器、所述供暖水換熱器的進(jìn)水管路、出水管路上的控制閥門均處于打開狀態(tài)，所述主回水管路的末端的支路B上的控制閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，所述主回水管路的末端的支路A上的控制閥門均處于打開狀態(tài)，所述主供水管路的支路I的進(jìn)口處的控制閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0022]進(jìn)一步地，當(dāng)所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)處于冬季工況時，冬季冷源不充足時使用，所述二次風(fēng)換熱器、所述供暖水換熱器的旁通管路上的控制閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，所述二次風(fēng)換熱器、所述供暖水換熱器的進(jìn)水管路、出水管路上的控制閥門均處于打開狀態(tài)，所述主回水管路的末端的支路B上的控制閥門均處于打開狀態(tài)，所述主回水管路的末端的支路A上的控制閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，所述主供水管路的支路I的進(jìn)口處的控制閥門處于打開狀態(tài)。
[0023]進(jìn)一步地，當(dāng)所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)處于夏季工況時，夏季冷源不充足時使用，所述二次風(fēng)換熱器、所述供暖水換熱器的旁通管路上的控制閥門均處于打開狀態(tài)，所述二次風(fēng)換熱器、所述供暖水換熱器的進(jìn)水管路、出水管路上的控制閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，所述主回水管路的末端的支路B上的控制閥門均處于打開狀態(tài)，所述主回水管路的末端的支路A上的控制閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，所述主供水管路的支路I的進(jìn)口處的控制閥門處于打開狀態(tài)。
[0024]進(jìn)一步地，本發(fā)明的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)，所使用的復(fù)合相變換熱器，在結(jié)構(gòu)和布置方式上也進(jìn)行了相應(yīng)的改變，具體是換熱器相變下段中的換熱管束，設(shè)置在前若干排的換熱管束相比設(shè)置在后排的換熱管束，具有大的換熱管直徑和少的換熱管數(shù)量；設(shè)置在前若干排或前后若干排的每排換熱管束的上聯(lián)管、下聯(lián)管的左右兩端分別設(shè)置控制閥門。換熱器相變下段的上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一方面可以增強(qiáng)前排換熱管束的耐磨性能，同時可有效減少后排換熱管束的酸露腐蝕，并且在由于鍋爐工況調(diào)整、煙氣含硫量過高而發(fā)生嚴(yán)重腐蝕時，或者前排換熱管束發(fā)生嚴(yán)重磨損時，能夠切斷磨損或腐蝕部分的管束，保證鍋爐及后續(xù)設(shè)備的安全運(yùn)行。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種上述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:根據(jù)季節(jié)的不同和冷源是否充足而將所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)切換到自循環(huán)工況、冬季工況和夏季工況等三種不同的工況，其中，自循環(huán)工況為冬季且冷源充足的情況；冬季工況為冬季但冷源不充足的情況；夏季工況為夏季冷源不充足的情況。
[0026]進(jìn)一步地，當(dāng)處于冬季且冷源充足時，將所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)切換至自循環(huán)工況，此時關(guān)閉所述二次風(fēng)換熱器、所述供暖水換熱器的旁通管路上的控制閥門，打開所述二次風(fēng)換熱器、所述供暖水換熱器的進(jìn)水管路、出水管路上的控制閥門；關(guān)閉所述主回水管路的末端的支路B上的控制閥門，打開所述主回水管路的末端的支路A上的控制閥門；關(guān)閉所述主供水管路的支路I的進(jìn)口處的控制閥門。
[0027]進(jìn)一步地，當(dāng)處于冬季但冷源不充足時，，將所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)切換至冬季工況，關(guān)閉所述二次風(fēng)換熱器、所述供暖水換熱器的旁通管路上的控制閥門，打開所述二次風(fēng)換熱器、所述供暖水換熱器的進(jìn)水管路、出水管路上的控制閥門；打開所述主回水管路的末端的支路B上的控制閥門，關(guān)閉所述主回水管路的末端的支路A上的控制閥門；打開所述主供水管路的支路I的進(jìn)口處的控制閥門。
[0028]進(jìn)一步地，當(dāng)處于夏季冷源不充足時，將所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)切換至夏季工況，打開所述二次風(fēng)換熱器、所述供暖水換熱器的旁通管路上的控制閥門，關(guān)閉所述二次風(fēng)換熱器、所述供暖水換熱器的進(jìn)水管路、出水管路上的控制閥門，打開所述主回水管路的末端的支路B上的控制閥門，關(guān)閉所述主回水管路的末端的支路A上的控制閥門，打開所述主供水管路的支路I的進(jìn)口處的控制閥門。
[0029]進(jìn)一步地，當(dāng)通過壁溫傳感器檢測到換熱器相變下段處的壁溫升高超過設(shè)定值時，所述控制器通過控制線路加大相應(yīng)換熱器相變下段所對應(yīng)的汽包的管程部分的進(jìn)口端、出口端處的控制閥門的開度。這樣通過換熱器的水流量加大，帶走換熱器增多的熱量，致使壁溫下降，從而達(dá)到穩(wěn)定壁溫在設(shè)定值附近的目的。進(jìn)一步地，當(dāng)所述控制器將所有汽包的管程部分的進(jìn)口端、出口端處的控制閥門的開度均設(shè)定為最大開度時，若各換熱器相變下段處的壁溫仍然超過設(shè)定值時，則所述控制器控制增大所述主供水管路上的主控制閥門的開度。進(jìn)一步地，若所述主供水管路上的主控制閥門的開度達(dá)到最大時，若各換熱器相變下段處的壁溫仍然超過設(shè)定值時，則進(jìn)一步增大供水泵的水泵變頻器頻率，加大供水泵的輸出功率，這樣通過各個相變換熱器段的水流量加大，導(dǎo)致各個壁溫下降。
[0030]本發(fā)明的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)及其控制方法，同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下顯著的技術(shù)效果:能夠在鍋爐的設(shè)計(jì)和改造中，大幅度降低煙氣的排放溫度，使大量中低溫?zé)崮鼙挥行Щ厥?，產(chǎn)生十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益；在降低排煙溫度的同時，保持金屬受熱面壁面溫度處于較高的溫度水平，遠(yuǎn)離酸露點(diǎn)的腐蝕區(qū)域，從根本上避免了結(jié)露腐蝕和由此發(fā)生的堵灰，大幅度降低設(shè)備的維護(hù)成本；保證換熱器金屬受熱面最低壁面溫度處于可控可調(diào)狀態(tài)，使復(fù)合相變換熱器具有相當(dāng)幅度的調(diào)節(jié)能力，使排煙溫度和壁面溫度保持相對穩(wěn)定，并能適應(yīng)鍋爐的燃料品種以及負(fù)荷的變化；在保留熱管換熱器具有高效傳熱特性的同時，通過適時排放不凝氣體有效解決相變換熱器可能出現(xiàn)的老化問題，大大延長設(shè)備的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖2為本發(fā)明所使用的復(fù)合相變換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖3為本發(fā)明的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)處于自循環(huán)模式時的示意圖。
[0034]圖4為本發(fā)明的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)處于冬季模式時的示意圖。
[0035]圖5為本發(fā)明的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)處于夏季模式時的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0037]圖1為本發(fā)明的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。包括相變換熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、二次風(fēng)換熱器2、供暖水換熱器3、主供水管路4和主回水管路5。
[0038]所述相變換熱系統(tǒng)包括多個復(fù)合相變換熱器1，圖1中顯示有4個，根據(jù)實(shí)際需要可以設(shè)置多個。如圖2所示，每個復(fù)合相變換熱器I均包括換熱器相變下段101和汽包102，所述換熱器相變下段101置于鍋爐煙道尾部中，所述換熱器相變下段101經(jīng)上升管103、下降管104與置于煙道上部的汽包102連接，所述換熱器相變下段101中的換熱介質(zhì)在煙道中吸收煙氣的熱量蒸發(fā)為氣態(tài)后經(jīng)所述上升管103通入汽包102中，在所述汽包102中與除鹽水管路接觸冷凝為液態(tài)后經(jīng)所述下降管104返回所述換熱器相變下段101中；所述汽包102分管程和殼程兩部分，其中，殼程部分通過上升管103、下降管104與換熱器相變下段101組成換熱介質(zhì)循環(huán)回路，管程部分的進(jìn)口端接所述主供水管路4，管程部分的出口端接所述主回水管路5，且管程部分的進(jìn)口端、出口端均設(shè)置控制閥門；
[0039]所述主供水管路4與冷凝水供應(yīng)管路6連接，所述冷凝水供應(yīng)管路6經(jīng)低壓加熱器I 7后流入低壓加熱器II 8，冷凝水供應(yīng)管路6除向所述主供水管路4提供所需的冷凝水夕卜，還分別向低壓加熱器I 7、低壓加熱器II 8供水。所述主供水管路4設(shè)有主控制閥門Fl及供水泵10 ；
[0040]所述主回水管路5 —端與各復(fù)合相變換熱器I的汽包102的管程部分的出口端連接，之后依次串接有二次風(fēng)換熱器2、供暖水換熱器3，在所述主回水管路5的末端分為兩個支路，其中一個支路5A與所述主供水管路4連接，另一個支路5B與所述冷凝水供應(yīng)管路6連接，且所述主回水管路5的末端的支路5A、5B上均設(shè)有控制閥門，參見圖1，分別為F2、F3 ;在所述主回水管路5上還分別設(shè)有所述二次風(fēng)換熱器的旁通管路和所述供暖水換熱器的旁通管路，所述二次風(fēng)換熱器的旁通管路和所述供暖水換熱器的旁通管路上均設(shè)有控制閥門，參見圖1，分別為F4、F5 ;所述二次風(fēng)換熱器、供暖水換熱器的進(jìn)水管路、出水管路上均設(shè)有控制閥門，分別為F6?F9 ;所述主供水管路4的進(jìn)口處，也設(shè)有控制閥門FlO。
[0041]所述控制系統(tǒng)包括多個溫度傳感器(圖中未示出)、流量計(jì)及控制器(圖中未示出)所述主供水管路4上、所述主回水管路5上均設(shè)有流量傳感器，分別為L1、L2。各換熱器相變下段101的煙氣進(jìn)口處還設(shè)有流量傳感器(圖中未示出);各溫度傳感器、流量計(jì)均通過信號線路與控制器連接，所述控制器通過控制線路與所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)中的所有控制閥門連接，所述控制器通過采集到的溫度、流量信號控制各控制閥門的開閉。
[0042]具體地，所述多個溫度傳感器包括，設(shè)置在所述二次風(fēng)換熱器2、供暖水換熱器3的進(jìn)水管路、出水管路上的溫度傳感器，設(shè)置在各換熱器相變下段101處的壁溫傳感器，設(shè)置在各換熱器相變下段101的煙氣進(jìn)口處、出口處的煙氣溫度傳感器，設(shè)置在各汽包102的管程部分的進(jìn)口處、出口處的凝結(jié)水溫度傳感器。
[0043]進(jìn)一步地，所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)中的所有控制閥門均包括手動控制閥門和電動控制閥門，各電動控制閥門通過控制線路與所述控制器連接，受所述控制器控制。進(jìn)一步地，也可以通過各手動控制閥手動增減調(diào)節(jié)閥開度，實(shí)現(xiàn)對相變換熱器壁溫的手動控制。
[0044]進(jìn)一步地，所述主供水管路4上還設(shè)有與主控制閥門Fl及供水泵10并聯(lián)的備用控制閥門BI及備用供水泵Pl。
[0045]進(jìn)一步地，所述主回水管路的末端的支路5B與低壓加熱器I 7、低壓加熱器II 8之間的冷凝水供應(yīng)管路6連接。
[0046]進(jìn)一步地，當(dāng)通過壁溫傳感器檢測到換熱器相變下段101處的壁溫升高超過設(shè)定值時，所述控制器通過控制線路加大相應(yīng)換熱器相變下段所對應(yīng)的汽包102的管程部分的進(jìn)口端、出口端處的控制閥門的開度。這樣通過換熱器的水流量加大，帶走換熱器增多的熱量，致使壁溫下降，從而達(dá)到穩(wěn)定壁溫在設(shè)定值附近的目的。進(jìn)一步地，當(dāng)所述控制器將所有汽包102的管程部分的進(jìn)口端、出口端處的控制閥門的開度均設(shè)定為最大開度時，若各換熱器相變下段101處的壁溫仍然超過設(shè)定值時，則所述控制器控制增大所述主供水管路4上的主控制閥門Fl的開度。進(jìn)一步地，若所述主供水管路4上的主控制閥門Fl的開度達(dá)到最大時，若各換熱器相變下段101處的壁溫仍然超過設(shè)定值時，則進(jìn)一步增大供水泵10的水泵變頻器頻率，加大供水泵101的輸出功率，這樣通過各個相變換熱器段的水流量加大，導(dǎo)致各個壁溫下降。
[0047]進(jìn)一步地，當(dāng)通過壁溫傳感器檢測到換熱器相變下段101處的壁溫低于設(shè)定值時，所述控制器通過控制線路減小相應(yīng)換熱器相變下段101所對應(yīng)的汽包102的管程部分的進(jìn)口端、出口端處的控制閥門的開度。這樣通過減小換熱器的水流量，使壁溫恢復(fù)在設(shè)定值附近的目的。
[0048]如圖3至5所示，所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)包括自循環(huán)工況、冬季工況和夏季工況:當(dāng)所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)處于自循環(huán)工況時，冬季冷源充足時使用，所述二次風(fēng)換熱器2、所述供暖水換熱器3的旁通管路上的控制閥門F4、F5均處于關(guān)閉狀態(tài)，所述二次風(fēng)換熱器2、所述供暖水換熱器3的進(jìn)水管路、出水管路上的控制閥門均處于打開狀態(tài)，所述主回水管路5的末端的支路5B上的控制閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，所述主回水管路5的末端的支路5A上的控制閥門均處于打開狀態(tài)，所述主供水管路4進(jìn)口處的控制閥門FlO處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0049]進(jìn)一步地，當(dāng)所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)處于冬季工況時，冬季冷源不充足時使用，所述二次風(fēng)換熱器2、所述供暖水換熱器3的旁通管路上的控制閥門F4、F5均處于關(guān)閉狀態(tài)，所述二次風(fēng)換熱器2、所述供暖水換熱器3的進(jìn)水管路、出水管路上的控制閥門均處于打開狀態(tài)，所述主回水管路的末端的支路B上的控制閥門均處于打開狀態(tài)，所述主回水管路5的末端的支路5A上的控制閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，所述主供水管路4進(jìn)口處的控制閥門FlO處于打開狀態(tài)。
[0050]進(jìn)一步地，當(dāng)所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)處于夏季工況時，夏季冷源不充足時使用，所述二次風(fēng)換熱器2、所述供暖水換熱器3的旁通管路上的控制閥門F4、F5均處于打開狀態(tài)，所述二次風(fēng)換熱器2、所述供暖水換熱器3的進(jìn)水管路、出水管路上的控制閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，所述主回水管路5的末端的支路5B上的控制閥門均處于打開狀態(tài)，所述主回水管路5的末端的支路5A上的控制閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，所述主供水管路4進(jìn)口處的控制閥門FlO處于打開狀態(tài)。
[0051]本發(fā)明的上述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)及其控制方法，同現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠大幅度降低鍋爐煙氣的排放溫度，使大量中低溫?zé)崮鼙挥行Щ厥眨a(chǎn)生十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益；在降低排煙溫度的同時，保持金屬受熱面壁面溫度處于較高的溫度水平，遠(yuǎn)離酸露點(diǎn)的腐蝕區(qū)域，從根本上避免了結(jié)露腐蝕和由此發(fā)生的堵灰，大幅度降低設(shè)備的維護(hù)成本；保證換熱器金屬受熱面最低壁面溫度處于可控可調(diào)狀態(tài)，使復(fù)合相變換熱器具有相當(dāng)幅度的調(diào)節(jié)能力，使排煙溫度和壁面溫度保持相對穩(wěn)定，并能適應(yīng)鍋爐的燃料品種以及負(fù)荷的變化；在保留熱管換熱器具有高效傳熱特性的同時，通過適時排放不凝氣體有效解決相變換熱器可能出現(xiàn)的老化問題，大大延長設(shè)備的使用壽命。
[0052]本發(fā)明的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)，所使用的復(fù)合相變換熱器，在結(jié)構(gòu)和布置方式上也進(jìn)行了相應(yīng)的改變，具體是換熱器相變下段中的換熱管束，設(shè)置在前若干排的換熱管束相比設(shè)置在后排的換熱管束，具有大的換熱管直徑和少的換熱管數(shù)量；設(shè)置在前若干排或前后若干排的每排換熱管束的上聯(lián)管、下聯(lián)管的左右兩端分別設(shè)置控制閥門。換熱器相變下段的上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一方面可以增強(qiáng)前排換熱管束的耐磨性能，同時可有效減少后排換熱管束的酸露腐蝕，并且在由于鍋爐工況調(diào)整、煙氣含硫量過高而發(fā)生嚴(yán)重腐蝕時，或者前排換熱管束發(fā)生嚴(yán)重磨損時，能夠切斷磨損或腐蝕部分的管束，保證鍋爐及后續(xù)設(shè)備的安全運(yùn)行。
[0053]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)，包括相變換熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、二次風(fēng)換熱器、供暖水換熱器、主供水管路和主回水管路，其特征在于: 所述相變換熱系統(tǒng)包括多個復(fù)合相變換熱器，每個復(fù)合相變換熱器均包括換熱器相變下段和汽包，所述換熱器相變下段置于鍋爐煙道尾部中，所述換熱器相變下段經(jīng)上升管、下降管與置于煙道上部的汽包連接，所述換熱器相變下段中的換熱介質(zhì)在煙道中吸收煙氣的熱量蒸發(fā)為氣態(tài)后經(jīng)所述上升管通入汽包中，在所述汽包中與除鹽水管路接觸冷凝為液態(tài)后經(jīng)所述下降管返回所述換熱器相變下段中；所述汽包分管程和殼程兩部分，其中，殼程部分通過上升管、下降管與換熱器相變下段組成換熱介質(zhì)循環(huán)回路，管程部分的進(jìn)口端接所述主供水管路，管程部分的出口端接所述主回水管路，且管程部分的進(jìn)口端、出口端均設(shè)置控制閥門； 所述主供水管路與冷凝水供應(yīng)管路連接，所述冷凝水供應(yīng)管路經(jīng)低壓加熱器I后流入低壓加熱器II，冷凝水供應(yīng)管路除向所述主供水管路提供所需的冷凝水外，還分別向低壓加熱器1、低壓加熱器II供水。所述主供水管路設(shè)有主控制閥門及供水泵；所述主回水管路一端與各復(fù)合相變換熱器的汽包的管程部分的出口端連接，之后依次串接有二次風(fēng)換熱器、供暖水換熱器，在所述主回水管路的末端分為兩個支路，其中一個支路A與所述主供水管路連接，另一個支路B與所述冷凝水供應(yīng)管路連接，且所述主回水管路的末端的支路A、支路B上均設(shè)有控制閥門；在所述主回水管路上還分別設(shè)有所述二次風(fēng)換熱器的旁通管路和所述供暖水換熱器的旁通管路，所述二次風(fēng)換熱器的旁通管路和所述供暖水換熱器的旁通管路上均設(shè)有控制閥門；所述二次風(fēng)換熱器、供暖水換熱器的進(jìn)水管路、出水管路上均設(shè)有控制閥門；所述主供水管路的進(jìn)口處也設(shè)有控制閥門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括多個溫度傳感器、流量計(jì)及控制器，所述主供水管路、主回水管路上均設(shè)有流量傳感器，各換熱器相變下段的煙氣進(jìn)口處還設(shè)有流量傳感器；各溫度傳感器、流量計(jì)均通過信號線路與控制器連接，所述控制器通過控制線路與所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)中的所有控制閥門連接，所述控制器通過采集到的溫度、流量信號控制各控制閥門的開閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述多個溫度傳感器包括，所述二次風(fēng)換熱器、供暖水換熱器的進(jìn)水管路、出水管路上均設(shè)有溫度傳感器，各換熱器相變下段處設(shè)壁溫傳感器，各換熱器相變下段的煙氣進(jìn)口處、出口處設(shè)有煙氣溫度傳感器，各汽包的管程部分的進(jìn)口處、出口處設(shè)有凝結(jié)水溫度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)中的所有控制閥門均包括手動控制閥門和電動控制閥門，各電動控制閥門通過控制線路與所述控制器連接，受所述控制器控制。進(jìn)一步地，也可以通過各手動控制閥手動增減調(diào)節(jié)閥開度，實(shí)現(xiàn)對相變換熱器壁溫的手動控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述主供水管路的支路I上還設(shè)有與控制閥門及供水泵并聯(lián)的備用控制閥門及供水泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述主回水管路的末端的支路B與低壓加熱器1、低壓加熱器II之間的主供水管路的支路II連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)通過壁溫傳感器檢測到換熱器相變下段處的 壁溫升高超過設(shè)定值時，所述控制器通過控制線路加大相應(yīng)換熱器相變下段所對應(yīng)的汽包的管程部分的進(jìn)口端、出口端處的控制閥門的開度。進(jìn)一步地，當(dāng)所述控制器將所有汽包的管程部分的進(jìn)口端、出口端處的控制閥門的開度均設(shè)定為最大開度時，若各換熱器相變下段處的壁溫仍然超過設(shè)定值時，則所述控制器控制增大所述主供水管路上的主控制閥門的開度。進(jìn)一步地，若所述主供水管路上的主控制閥門的開度達(dá)到最大時，若各換熱器相變下段處的壁溫仍然超過設(shè)定值時，則進(jìn)一步增大供水泵的水泵變頻器頻率，加大供水泵的輸出功率，這樣通過各個相變換熱器段的水流量加大，導(dǎo)致各個壁溫下降。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)包括自循環(huán)工況、冬季工況和夏季工況:當(dāng)所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)處于自循環(huán)工況時，冬季冷源充足時使用，所述二次風(fēng)換熱器、所述供暖水換熱器的旁通管路上的控制閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，所述二次風(fēng)換熱器、所述供暖水換熱器的進(jìn)水管路、出水管路上的控制閥門均處于打開狀態(tài)，所述主回水管路的末端的支路B上的控制閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，所述主回水管路的末端的支路A上的控制閥門均處于打開狀態(tài)，所述主供水管路的支路I的進(jìn)口處的控制閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)處于冬季工況時，冬季冷源不充足時使用，所述二次風(fēng)換熱器、所述供暖水換熱器的旁通管路上的控制閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，所述二次風(fēng)換熱器、所述供暖水換熱器的進(jìn)水管路、出水管路上的控制閥門均處于打開狀態(tài)，所述主回水管路的末端的支路B上的控制閥門均處于打開狀態(tài)，所述主回水管路的末端的支路A上的控制閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，所述主供水管路的支路I的進(jìn)口處的控制閥門處于打開狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述鍋爐排煙余熱利用系統(tǒng)處于夏季工況時，夏季冷源不充足時使用，所述二次風(fēng)換熱器、所述供暖水換熱器的旁通管路上的控制閥門均處于打開狀態(tài)，所述二次風(fēng)換熱器、所述供暖水換熱器的進(jìn)水管路、出水管路上的控制閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，所述主回水管路的末端的支路B上的控制閥門均處于打開狀態(tài)，所述主回水管路的末端的支路A上的控制閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，所述主供水管路的支路I的進(jìn)口處.的控制閥門處于打開狀態(tài)。
【文檔編號】F22D5/00GK103471083SQ201310468133
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】呂元, 張志剛, 劉輝 申請人:中興能源（唐山）節(jié)能有限公司