本實用新型屬于鍋爐煙氣余熱回收技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用熱泵產(chǎn)生低溫水進行鍋爐煙氣冷凝式熱回收的熱泵輔助型鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

鍋爐煙氣余熱回收是一項很普遍的鍋爐節(jié)能技術(shù)，可以在不改變鍋爐內(nèi)在結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上有效的提高能源的利用效率，常規(guī)的煙氣余熱回收裝置的設(shè)計要避免傳熱面內(nèi)冷凝現(xiàn)象的發(fā)生，因此，排煙溫度的降幅非常有限。

冷凝式煙氣余熱回收，通過針對性的換熱器材質(zhì)設(shè)計，可避免因冷凝現(xiàn)象所帶來的換熱器腐蝕。利用較低溫度的水來冷卻鍋爐排煙，實現(xiàn)煙氣溫度降低，當?shù)陀跓煔饫淠郎囟葧r，煙氣中水蒸汽冷凝，同時實現(xiàn)煙氣顯熱釋放和水蒸汽凝結(jié)潛熱釋放，換熱器內(nèi)的水吸熱而被加熱，實現(xiàn)熱能回收，提高鍋爐系統(tǒng)熱效率。對天然氣鍋爐系統(tǒng)而言，由于天然氣的主要成分為甲烷，含氫量很高，因而燃燒后排出的煙氣中含有大量的水蒸氣(容積成分接近20％)，水蒸氣的汽化潛熱占天然氣高位發(fā)熱量的比例為10％～11％，故進行冷凝式熱回收可取得巨大的節(jié)能效益。

冷凝式余熱回收可取得較大的熱回收效益，但是對于普通的鍋爐供暖系統(tǒng)，缺少流量穩(wěn)定的低溫冷水進行不間斷的熱回收工作，故冷凝式余熱回收面臨著應(yīng)用受限的問題。目前較為普遍的為使用蒸汽鍋爐補水系統(tǒng)的低溫水進行熱回收。該種系統(tǒng)設(shè)置一套不間斷循環(huán)的熱回收系統(tǒng)，利用水泵從不斷的從補水箱抽取低溫水到安裝與鍋爐排煙管的換熱器進行熱交換，加熱后的水回到補水箱，以此不斷循環(huán)。由于系統(tǒng)補水量與鍋爐煙氣排放量之間存在的不完全匹配，補水箱中的水溫逐漸升高，熱回收換熱器兩側(cè)的水氣溫差逐漸減小，熱回收量逐漸減小，最終使的補水箱溫度維持在一個較高的水平，大量的煙氣余熱沒能回收而直接排放浪費掉。

因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型實施例的目的在于提供一種熱泵輔助型鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中由于缺少穩(wěn)定的低溫冷水對鍋爐煙氣進行冷凝式回收，造成現(xiàn)有鍋爐熱回收效率低下，鍋爐最終排煙溫度較高，沒有達到對煙氣熱量大規(guī)?；厥盏哪康?，大量煙氣余熱未能回收便直接排入大氣的情況。通過新增配套的熱泵機組，利用熱泵機組的冷熱聯(lián)供作用，既冷卻了熱回收循環(huán)水保持較高冷凝熱回收效果，同時將熱量源源不斷的輸送到供熱系統(tǒng)，形成了較低能耗的大規(guī)模熱量回收效果。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種熱泵輔助型鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)，連接在外部供熱回水管道出口與入口兩端，包括換熱器、水環(huán)熱泵、補水箱、若干溫度傳感器、智能控制柜、系統(tǒng)輔助設(shè)備；水環(huán)熱泵包含一熱泵冷凝器、一熱泵蒸發(fā)器；補水箱上部設(shè)有熱水進出口，下部設(shè)有冷水進出口；補水箱冷水出口、換熱器入口、補水箱熱水入口形成第一熱循環(huán)；補水箱熱水出口、熱泵蒸發(fā)器入口、熱泵蒸發(fā)器出口、補水箱冷水入口形成第二熱循環(huán)；供熱回水管道出口、熱泵冷凝器入口、熱泵冷凝器出口、供熱回水管道入口形成第三熱循環(huán)；若干溫度傳感器用于獲取三個熱循環(huán)的運行溫度，并反饋給智能控制柜，智能控制柜根據(jù)溫度傳感器的溫度，調(diào)節(jié)系統(tǒng)輔助設(shè)備來控制三個熱循環(huán)的運行。

較佳地，所述系統(tǒng)輔助設(shè)備包括：三個控制熱循環(huán)的變頻水泵、一個控制供熱回水管道入口的電動水閥。

較佳地，該系統(tǒng)設(shè)有八個溫度傳感器，用于獲取鍋爐排煙溫度、補水箱溫度、換熱器進口溫度、換熱器出口溫度、熱泵蒸發(fā)器進口溫度、熱泵蒸發(fā)器出口溫度、供熱回水溫度、供熱供水溫度。

本實用新型中，運行的最佳熱回收策略為：實時監(jiān)測包括鍋爐在內(nèi)所有設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，通過設(shè)定熱泵運行參數(shù)、控制合適補水箱溫度，利用最低的水環(huán)熱泵、水泵功耗，較低的冷水溫度，取得最大的余熱回收量。補水箱外部接管遵循熱水上部進，冷水下部出的原則，實現(xiàn)水箱內(nèi)部自然分層策略，提高系統(tǒng)效率。

熱泵輔助型鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)即是針對當今冷凝式熱回收存在的這種無法持續(xù)低溫換熱的情況而設(shè)計。我們擬利用水環(huán)熱泵的冷熱聯(lián)供功能，冷側(cè)連接鍋爐冷凝熱回收系統(tǒng)，對熱回收熱水不斷的制冷降溫，保持換熱效果，同時熱側(cè)接入外部熱水管道(如建筑采暖供熱回水管道)，持續(xù)不斷的對(采暖)供熱回水加熱，保持余熱回收最大化，同時監(jiān)控包括鍋爐在內(nèi)的全系統(tǒng)狀態(tài)，在鍋爐低排熱量時停止熱回收系統(tǒng)，以適應(yīng)鍋爐系統(tǒng)的間歇式運行。

熱泵輔助型鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)與當前效率最高的補水箱循環(huán)冷凝式余熱系統(tǒng)相比，存在較大創(chuàng)新，主要體現(xiàn)在以下方面：1)、提供了更低的熱回收換熱冷水溫度，熱泵強制制冷可實現(xiàn)15℃出水；2)、高度自動化控制，完美匹配鍋爐運行，降低回收系統(tǒng)本身能耗；3)相比常規(guī)冷凝式熱回收系統(tǒng)，可進一步提高3％以上的鍋爐效率。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例，對本實用新型進行詳細說明。

請參閱圖1，本實用新型提供一種熱泵輔助型鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：換熱器5、水環(huán)熱泵3、補水箱4、若干溫度傳感器11-18、智能控制柜19、系統(tǒng)輔助設(shè)備7-10。外部供熱回水管道20提供低溫水。

所述換熱器5用于低溫水與鍋爐排煙進行熱交換；

所述水環(huán)熱泵3用于加熱供熱系統(tǒng)回水管道20提供的低溫水，并將補水箱4水溫降低，以提高余熱回收效果；

所述補水箱4用于鍋爐6系統(tǒng)補水，用于余熱回收系統(tǒng)的中間緩沖作用，具備一定的熱回收蓄熱量；熱水進出口安裝在水箱上部，冷水進出口安裝水箱下部；

所述傳感器11-18用于獲取鍋爐及供暖系統(tǒng)運行中的參數(shù)信息：如鍋爐排煙溫度17、補水箱溫度18、換熱器進口溫度15、換熱器出口溫度16、熱泵蒸發(fā)器2進口溫度13、熱泵蒸發(fā)器2出口溫度14、供熱回水溫度11、供熱供水溫度12；

所述智能控制柜19根據(jù)所述傳感器11-18、鍋爐6及水環(huán)熱泵3獲取的運行參數(shù)信息，對參數(shù)進行分析；

所述智能控制柜19根據(jù)得出的最佳熱回收策略控制所述水環(huán)熱泵3及系統(tǒng)輔助設(shè)備7-10。

所述系統(tǒng)輔助設(shè)備7-10包括：變頻水泵7、變頻水泵8、變頻水泵9、電動水閥10。

所述的最佳熱回收策略，其特征在于，實時監(jiān)測包括鍋爐6在內(nèi)所有設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，通過設(shè)定水環(huán)熱泵3運行參數(shù)、控制合適補水箱溫度，利用最低的水環(huán)熱泵3、水泵功耗、較低的冷水溫度，取得最大的余熱回收量。

請參閱圖1，在具體實施過程中，鍋爐煙氣熱回收系統(tǒng)涉及三個熱交換及三個工作循環(huán)：

(1)、變頻水泵9將水不斷的從補水箱4中抽出，送到換熱器5中與從鍋爐6排出的煙氣進行熱交換，進行鍋爐6煙氣余熱回收，然后回到補水箱4中，以此循環(huán)；

(2)、變頻水泵8將水不斷的從補水箱4中抽出，送到熱泵3的蒸發(fā)器2中，水環(huán)熱泵3的冷媒在熱泵蒸發(fā)器2中蒸發(fā)吸熱，將補水箱4中來的水的熱量帶走；

(3)、變頻水泵7將水不斷的從供熱回水管中抽出，送到水環(huán)熱泵3的熱泵冷凝器1中，與水環(huán)熱泵3的冷媒在熱泵冷凝器1中熱交換，最終將熱量帶到供熱回水管道20中。

本實用新型實施例所述的熱回收系統(tǒng)工作過程如下：

鍋爐6運行時，智能控制柜19通過實時在線通訊取得鍋爐系統(tǒng)運行信號，通過傳感器17檢測鍋爐排煙溫度，當達到設(shè)定值時，進入熱泵輔助型鍋爐余熱回收系統(tǒng)的全套設(shè)備自動啟動程序，熱泵輔助型鍋爐余熱回收系統(tǒng)設(shè)備自動啟動程序為：

啟動變頻水泵9，檢測補水箱4溫度，補水箱4溫度達到設(shè)定值后開啟電動閥門10、變頻水泵7、變頻水泵8，開啟水環(huán)熱泵3，啟動完成。

熱泵輔助型鍋爐余熱回收系統(tǒng)正常運行時，可在智能控制柜19中實時監(jiān)測系統(tǒng)運行狀態(tài)，包括傳感器11-18讀取的各點水溫參數(shù)，通過通訊模塊讀取熱泵主機內(nèi)部運行參數(shù)、鍋爐系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)。

鍋爐6根據(jù)外部負荷需求自動調(diào)整負荷率，熱泵輔助型鍋爐余熱回收系統(tǒng)通過在線通訊讀取相關(guān)信息后，根據(jù)系統(tǒng)各點溫度參數(shù)，實時調(diào)整變頻水泵7、8、9轉(zhuǎn)速與水環(huán)熱泵3運行參數(shù)，使熱回收系統(tǒng)與鍋爐排熱量相匹配，盡可能減少熱回收系統(tǒng)自身的能耗。

當水環(huán)熱泵3及其輔助設(shè)備7、8中某一設(shè)備出現(xiàn)故障時，智能控制柜19將自動停止熱泵成套設(shè)備，并根據(jù)補水箱及換熱器進出口溫度參數(shù)分析決定是否停止換熱循環(huán)水泵9。在水箱溫度達到設(shè)定值后，換熱循環(huán)水泵9停止。

當換熱循環(huán)水泵9出現(xiàn)故障，智能控制柜19將自動停止所有設(shè)備。

當傳感器15與傳感器16之間溫差低于設(shè)定值時，停止熱回收系統(tǒng)。

鍋爐6關(guān)閉時，熱泵輔助型鍋爐余熱回收系統(tǒng)通過鍋爐通訊模塊取得信號后，將自動進入系統(tǒng)關(guān)閉程序：

關(guān)閉熱泵3，再關(guān)閉水泵7、水泵8、電動閥門10，最后關(guān)閉水泵9，關(guān)閉完成；

以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。