分控相变综合余热利用的空气预热系统及空气预热方法技术方案

本发明专利技术公开了一种分控相变综合余热利用的空气预热系统及空气预热方法，所述系统包括：空气预热器(33)、空气预热器前风道(31)、空气预热器后烟道(32)、凝结水主干管(11)、蒸汽总管(15)、空气加热器(28)、烟气相变冷却器(12)、烟气水冷却器(7)、相变水加热器(17)、凝结水调节阀(30)、汽流调节阀(14)、液流管(5)。本发明专利技术将末级烟气余热回收换热器采用分控相变换热方式，与凝结水空气加热器和高温烟气冷却器组合，提高了余热回收的效益。

【技术实现步骤摘要】
分控相变综合余热利用的空气预热系统及空气预热方法
本专利技术属于安全可控的传热
，特别适合应用于锅炉烟气的余热回收利用和空气预热等领域。
技术介绍
相变换热具有换热系数高、介质携带潜热大，以及相变饱和温度与饱和压力唯一对应，相变流体温度分布均匀，相变参数容易控制等特点，因而被广泛应用于强化传热和余热回收利用系统。分控相变技术因为将冷、热源相变参数分别独立控制，使得热源相变参数不受冷源换热相变参数的影响，可靠保障了热源相变参数的稳定，其应用在燃用高硫煤等产生的高腐蚀性气体时，在防止热源换热器发生低温腐蚀和堵灰的烟气余热回收系统中独具优势。同时其可智能优化控制加热凝结水和空气预热器入口空气的方式，使得余热回收的效益提高。但现有的分控相变系统相对也有些不足，由于其使得烟气余热全部间接加热凝结水，增大了传热温差，增加了传热过程的损失；由于凝结水加热器传热端差的影响，其凝结水来水温度不能太高，因而旁路凝结水排挤低温级低加抽汽降低了余热利用的效率；另外，现有的分控相变技术采用汽液换热器来降低烟道相变冷却器的进水过冷度，需要外接辅汽补充加热水，系统较为复杂，否则受主加热蒸汽和水的传热端差影响，水温难以接近主加热蒸汽的饱和温度。
技术实现思路
针对现有分控相变换热技术的不足，本专利技术的目的在于，提出了一种分控相变综合余热利用的空气预热系统，末级烟气余热回收换热器采用分控相变换热方式，与凝结水空气加热器和高温烟气冷却器组合，提高了余热回收的效益和设备性能。为达到上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种分控相变综合余热利用的空气预热系统，包括：空气预热器33、空气预热器前风道31、空气预热器后烟道32、凝结水主干管11、蒸汽总管15、空气加热器28、烟气相变冷却器12、烟气水冷却器7、相变水加热器17、凝结水调节阀30、汽流调节阀14、液流管5；所述凝结水主干管11上沿凝结水流向依次设置有空气加热器28、凝结水调节阀30、相变水加热器17、烟气水冷却器7；所述空气加热器28，相变水加热器17和烟气水冷却器7的水侧均与凝结水主干管11联通；所述凝结水主干管11的来水端和回水端均连接在沿凝结水流向汽轮机的最低温级低压加热器后的凝结水主管上，所述回水端与凝结水主管的连接点沿凝结水主管水流向在来水端与凝结水主管的连接点之后；所述空气预热器前风道31和空气预热器后烟道32分别与空气预热器33的风道进口侧和烟道出口侧联通；所述空气加热器28空气侧与空气预热器前风道31联通；所述烟气水冷却器7的烟气侧与空气预热器后烟道32联通；所述烟气相变冷却器12沿烟气流向设置在烟气水冷却器7后的空气预热器后烟道32上，所述烟气相变冷却器12的烟气侧与空气预热器后烟道32联通；所述烟气相变冷却器12和相变水加热器17的蒸汽侧通过蒸汽总管15联通；所述蒸汽总管15上设置有汽流调节阀14；所述液流管5的一端连接在烟气相变冷却器12的进液侧，所述液流管5的另一端连接在相变水加热器17汽侧下部；或者所述液流管5的另一端连接在其它向烟气相变冷却器12提供冷凝液的设备；所述液流管5上设置有液流调节阀；所述相变水加热器17的底部高于烟气相变冷却器12的底部，确保相变水加热器17汽侧内的冷凝液可以通过自然循环方式，经液流管5回流到烟气相变冷却器12；所述相变参数传感器13设置在烟气相变冷却器12上，用于测量烟气相变冷却器12内相变压力或相变温度；所述系统还包括：空气加热器旁路管以及其上设置的空气加热器旁路阀19和空气加热器旁路节流阀；所述空气加热器旁路节流阀可用于调节空气加热器旁路管的流动阻力，以改善空气加热器旁路阀19的调节特性。所述空气加热器旁路管一端连接在空气加热器28前的凝结水主干管11上，另一端连接在相变水加热器17和凝结水调节阀30之间的凝结水主干管11上。作为本专利技术的一个改进，所述系统还包括：相变水加热器前水温传感器18、烟气水冷却器入口水温传感器9、烟气水冷却器出口水温传感器8、一级空气温度传感器4和烟道出口烟温传感器22；所述相变水加热器前水温传感器18设置在所述空气加热器旁路管与凝结水主干管11在相变水加热器17和凝结水调节阀30之间的连接点和相变水加热器17之间的凝结水主干管11上；所述烟气水冷却器入口水温传感器9设置在相变水加热器17和烟气水冷却器7之间的凝结水主干管11上；所述烟气水冷却器出口水温传感器8设置在烟气水冷却器7之后的凝结水主干管11上；所述一级空气温度传感器4沿空气流向设置在空气加热器28后的空气预热器前风道31上；所述烟道出口烟温传感器22沿烟气流向设置在烟气相变冷却器12后的空气预热器后烟道32上。作为本专利技术的另一个改进，所述系统还包括：低温水循环管26以及其上设置的低温水循环泵23和低温水循环调节阀29；所述低温水循环管26一端连接在空气加热器28和凝结水调节阀30之间的凝结水主干管11上；另一端连接在汽轮机低压加热器凝结水主管上的最低温级低压加热器前或者轴封加热器前；作为本专利技术的再一个改进，所述系统还包括：所述烟气水冷却器7由低温烟气水冷却器7b和高温烟气水冷却器7a组成；所述低温烟气水冷却器7b和高温烟气水冷却器7a沿凝结水流向依次布置在凝结水主干管11上；所述凝结水主干管11上在所述烟气水冷却器入口水温传感器9和相变水加热器17之间设置有增压水泵10；所述系统还包括：热水再循环管2；所述热水再循环管2的一端连接在低温烟气水冷却器7b和高温烟气水冷却器7a之间的凝结水主干管11上；所述热水再循环管2的另一端连接在相变水加热器17和相变水加热器前水温传感器18之间的凝结水主干管11；或者所述热水再循环管2的另一端连接在相变水加热器17和增压水泵10之间的凝结水主干管11；所述热水再循环管2上设有热水再循环调阀1；所述热水再循环管2上设有热水再循环增压泵；所述空气预热器前风道31上沿空气流向在一级空气温度传感器4后依次设置有高温空气加热器3和二级空气温度传感器4a；所述高温空气加热器3的空气侧与空气预热器前风道31相联通；所述高温空气加热器3的凝结水侧与热水再循环管2相联通。作为本专利技术的更进一步的改进，所述系统还包括：水预热加热器6；所述水预加热器6的高温一侧联通在低温烟气水冷却器7b和高温烟气水冷却器7a之间的凝结水主干管11上；所述水预加热器6的低温一侧为相变蒸发换热侧，所述相变蒸发换热侧的液空间与液流管5联通，所述相变蒸发换热侧的汽空间通过水预加热器蒸汽管与烟气相变冷却器12的汽侧联通；或者与蒸汽总管15在汽流调节阀14前联通。在上述任一技术方案的基础上，本专利技术的另一个改进在于：低温水循环管26上沿凝结水流向依次设有低温水冷却器27和低温水加热器25；所述低温水冷却器27的空气侧与空气预热器前风道31联通；所述低温水冷却器27沿空气流向位于空气加热器28前；所述低温水冷却器27沿空气流向位于空气预热器前风道31上的风机前，以使低温水冷却器27有更大的传热温差，并可使凝结水温降低更多；低温水循环管26内凝结水流经低温水冷却器27时，将热量传递给空气预热器前风道31内流经低温水冷却器27的空气，空气温度升高，凝结水温度降低；低温水循环管26内凝结水流经低温水加热器25时，与进入低温水加热器25来自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分控相变综合余热利用的空气预热系统，其特征在于，所述系统包括：空气预热器(33)、空气预热器前风道(31)、空气预热器后烟道(32)、凝结水主干管(11)、蒸汽总管(15)、空气加热器(28)、烟气相变冷却器(12)、烟气水冷却器(7)、相变水加热器(17)、凝结水调节阀(30)、汽流调节阀(14)、液流管(5)；所述凝结水主干管(11)上沿凝结水流向依次设置有空气加热器(28)、凝结水调节阀(30)、相变水加热器(17)和烟气水冷却器(7)；所述空气加热器(28)、相变水加热器(17)和烟气水冷却器(7)的水侧均与凝结水主干管(11)联通；所述空气预热器前风道(31)和空气预热器后烟道(32)分别与空气预热器(33)的风道进口侧和烟道出口侧联通；所述空气加热器(28)空气侧与空气预热器前风道(31)联通；所述烟气水冷却器(7)的烟气侧与空气预热器后烟道(32)联通；所述烟气相变冷却器(12)沿烟气流向设置在烟气水冷却器(7)后的空气预热器后烟道(32)上，所述烟气相变冷却器(12)的烟气侧与空气预热器后烟道(32)联通；所述烟气相变冷却器(12)和相变水加热器(17)的蒸汽侧通过蒸汽总管(15)联通；所述蒸汽总管(15)上设置有汽流调节阀(14)；所述液流管(5)的一端连接在烟气相变冷却器(12)的进液侧，所述液流管(5)的另一端连接在相变水加热器(17)汽侧下部；或者所述液流管(5)的另一端连接在其它向烟气相变冷却器(12)提供冷凝液的设备；所述液流管(5)上设置有液流调节阀；所述相变水加热器(17)的底部高于烟气相变冷却器(12)的底部，确保相变水加热器(17)汽侧内的冷凝液可以通过自然循环方式，经液流管(5)回流到烟气相变冷却器(12)；所述相变参数传感器(13)设置在烟气相变冷却器(12)上，用于测量烟气相变冷却器(12)内相变压力或相变温度；所述系统还包括：空气加热器旁路管以及其上串联设置的空气加热器旁路阀(19)和空气加热器旁路节流阀；所述空气加热器旁路管一端连接在空气加热器(28)前的凝结水主干管(11)上，另一端连接在相变水加热器(17)和凝结水调节阀(30)之间的凝结水主干管(11)上。...

【技术特征摘要】
1.一种分控相变综合余热利用的空气预热系统，其特征在于，所述系统包括：空气预热器(33)、空气预热器前风道(31)、空气预热器后烟道(32)、凝结水主干管(11)、蒸汽总管(15)、空气加热器(28)、烟气相变冷却器(12)、烟气水冷却器(7)、相变水加热器(17)、凝结水调节阀(30)、汽流调节阀(14)、液流管(5)；所述凝结水主干管(11)上沿凝结水流向依次设置有空气加热器(28)、凝结水调节阀(30)、相变水加热器(17)和烟气水冷却器(7)；所述空气加热器(28)、相变水加热器(17)和烟气水冷却器(7)的水侧均与凝结水主干管(11)联通；所述空气预热器前风道(31)和空气预热器后烟道(32)分别与空气预热器(33)的风道进口侧和烟道出口侧联通；所述空气加热器(28)空气侧与空气预热器前风道(31)联通；所述烟气水冷却器(7)的烟气侧与空气预热器后烟道(32)联通；所述烟气相变冷却器(12)沿烟气流向设置在烟气水冷却器(7)后的空气预热器后烟道(32)上，所述烟气相变冷却器(12)的烟气侧与空气预热器后烟道(32)联通；所述烟气相变冷却器(12)和相变水加热器(17)的蒸汽侧通过蒸汽总管(15)联通；所述蒸汽总管(15)上设置有汽流调节阀(14)；所述液流管(5)的一端连接在烟气相变冷却器(12)的进液侧，所述液流管(5)的另一端连接在相变水加热器(17)汽侧下部；或者所述液流管(5)的另一端连接在其它向烟气相变冷却器(12)提供冷凝液的设备；所述液流管(5)上设置有液流调节阀；所述相变水加热器(17)的底部高于烟气相变冷却器(12)的底部，确保相变水加热器(17)汽侧内的冷凝液可以通过自然循环方式，经液流管(5)回流到烟气相变冷却器(12)；所述相变参数传感器(13)设置在烟气相变冷却器(12)上，用于测量烟气相变冷却器(12)内相变压力或相变温度；所述系统还包括：空气加热器旁路管以及其上串联设置的空气加热器旁路阀(19)和空气加热器旁路节流阀；所述空气加热器旁路管一端连接在空气加热器(28)前的凝结水主干管(11)上，另一端连接在相变水加热器(17)和凝结水调节阀(30)之间的凝结水主干管(11)上。2.根据权利要求1所述的一种分控相变综合余热利用的空气预热系统，其特征在于，所述系统还包括：相变水加热器前水温传感器(18)、烟气水冷却器入口水温传感器(9)、烟气水冷却器出口水温传感器(8)、一级空气温度传感器(4)和烟道出口烟温传感器(22)；所述相变水加热器前水温传感器(18)设置在所述空气加热器旁路管与凝结水主干管(11)在相变水加热器(17)和凝结水调节阀(30)之间的连接点和相变水加热器(17)之间的凝结水主干管(11)上；所述烟气水冷却器入口水温传感器(9)设置在相变水加热器(17)和烟气水冷却器(7)之间的凝结水主干管(11)上；所述烟气水冷却器出口水温传感器(8)设置在烟气水冷却器(7)之后的凝结水主干管(11)上；所述一级空气温度传感器(4)沿空气流向设置在空气加热器(28)后的空气预热器前风道(31)上；所述烟道出口烟温传感器(22)沿烟气流向设置在烟气相变冷却器(12)后的空气预热器后烟道(32)上。3.根据权利要求1所述的一种分控相变综合余热利用的空气预热系统，其特征在于，所述系统还包括：低温水循环管(26)以及其上设置的低温水循环泵(23)和低温水循环调节阀(29)；所述低温水循环管(26)一端连接在空气加热器(28)和凝结水调节阀(30)之间的凝结水主干管(11)上；另一端连接在汽轮机低压加热器凝结水主管上的最低温级低压加热器前或者轴封加热器前。4.根据权利要求1所述的一种分控相变综合余热利用的空气预热系统，其特征在于，所述烟气水冷却器(7)由低温烟气水冷却器(7b)和高温烟气水冷却器(7a)组成；所述低温烟气水冷却器(7b)和高温烟气水冷却器(7a)沿凝结水流向依次布置在凝结水主干管(11)上；所述凝结水主干管(11)上在所述烟气水冷却器入口水温传感器(9)和相变水加热器(17)之间设置有增压水泵(10)；所述系统还包括：热水再循环管(2)；所述热水再循环管(2)的一端连接在低温烟气水冷却器(7b)和高温烟气水冷却器(7a)之间的凝结水主干管(11)上；所述热水再循环管(2)的另一端连接在相变水加热器(17)和相变水加热器前水温传感器(18)之间的凝结水主干管(11)；或者所述热水再循环管(2)的另一端连接在相变水加热器(17)和增压水泵(10)之间的凝结水主干管(11)；所述热水再循环管(2)上设有热水再循环调阀(1)；所述空气预热器前风道(31)上沿空气流向在一级空气温度传感器(4)后依次设置有高温空气加热器(3)和二级空气温度传感器(4a)；所述高温空气加热器(3)的空气侧与空气预热器前风道(31)相联通；所述高温空气加热器(3)的凝结水侧与热水再循环管(2)相联通。5.根据权利要求4所述的一种分控相变综合余热利用的空气预热系统，其特征在于，所述系统还包括水预加热器(6)；所述水预加热器(6)的高温一侧联通在低温烟气水冷却器(7b)和高温烟气水冷却器(7a)之间的凝结水主干管(11)上；所述水预加热器(6)的低温一侧为相变蒸发换热侧，所述相变蒸发换热侧的液空间与液流管(5)联通；所述相变蒸发换热侧的汽空间通过水预加热器蒸汽管与烟气相变冷却器(12)的汽侧联通，或者与蒸汽总管(15)在汽流调节阀(14)前联通。6.根据权利要求1-5任一所述的一种分控相变综合余热利用的空气预热系统，其特征在于，低温水循环管(26)上沿凝结水流向依次设有低温水冷却器(27)和低温水加热器(25)；所述低温水冷却器(27)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝江平，闫润生，
申请(专利权)人：山西三合盛节能环保技术股份有限公司，郝江平，
类型：发明
国别省市：山西,14