余热回收系统、锅炉系统及余热回收方法技术方案

本发明专利技术涉及余热回收系统、锅炉系统及余热回收方法。包括依次设在烟道的第一、第二换热器，第一换热器为普通材质的空水换热器，第二换热器为耐腐蚀材质的空水换热器，两换热器之间设置板式的第三换热器，第一换热介质依次从第二、第三、第一换热器中流过，并在第二、第一换热器中与烟气热交换，在第三换热器中与引入锅炉系统的蒸汽热交换，并设置控温模块控制第一换热介质在第一换热器内温度在设定的略高于露点温度的温度范围内，使得烟气中的水蒸气在第一换热器表面不会冷凝，而是集中于第二换热器表面进行冷凝，使得具有高效换热的前提下还具有很好的防腐性能，而且整体成本较低。

【技术实现步骤摘要】
余热回收系统、锅炉系统及余热回收方法
本专利技术涉及余热回收系统、锅炉系统及余热回收方法。
技术介绍
随着我国节能减排政策的不断深化，为企业或居民提供蒸汽的原有燃煤锅炉逐渐被天然气为燃料的燃气锅炉取代，以某工业园为例，3台燃气锅炉每小时能够产生蒸汽150吨，其消耗能力巨大，而燃烧后的尾气温度在110-150℃附近，天然气的主要成分为甲烷CH4，根据其燃烧化学式：CH4+2O2＝CO2+2H2O，1m3天然气充分燃烧后，在不考虑冷凝时的热值约为35.88MJ。在考虑冷凝放热时，由于水蒸气冷凝时会大量放热，该热值可以高达39.82MJ，可见，燃烧的尾气中包含大量的热能。根据单台锅炉50t/h蒸发量和4586.48Nm3/h的燃气消耗量，其生成的水蒸气约为：1.6137kg/s，通过查询焓值表可知，按照降温至50℃的饱和湿度尾气计算，由于冷凝可释放的热功率约为1827kW，尾气中释放的热功率约为，1015kW，合计约2850kW。该功率约可以将50t/h(13.88kg/s)的水升温2850/(13.88×4.2)＝48.9K，即如果给水温度为20℃，通过余热回收系统，可直接获得约70℃的热水。按照经济性分析，该2850kW的余热回收能源，即回收2.85MJ/s相当于2.85/35.88＝0.079m3的天然气所释放的热值。每小时可节省0.079×3600＝284.4m3天然气。按照2.5元/m3的天然气价计算，每小时相当于节省2.5×0.079×3600＝714.9元的燃料费。按照每天20小时运转，即可节省714.9×20＝14298元/天。另一方面，如果考虑碳排放，每天可减少碳排放8.2吨。由此可见，提高尾气的热能的回收利用率意义巨大。然而现有技术中的尾气余热回收的回收效率低下，若想提高换热效率，则需要降低换热介质温度，这就会导致尾气中的水蒸气在换热器的表面大量冷凝，从而形成腐蚀性的酸性溶液，酸性溶液会导致换热器外表面严重腐蚀、生锈，生锈的氧化物还会导致换热器上供尾气通过的通道被堵塞，使通风不畅；而若要解决腐蚀问题则会投入巨大，导致经济性差，供汽单位考虑到成本问题，对于余热回收系统不看好，严重限制了余热回收系统的推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种既能有效防腐，又能显著提高换热效率，而且成本投入不高的余热回收系统；本专利技术的目的还在于提供一种使用上述余热回收系统的锅炉系统；本专利技术的目的还在于提供一种既能有效防腐，又能显著提高换热效率，而且成本投入不高的余热回收方法。本专利技术的余热回收系统的技术方案如下：一种余热回收系统，包括：第一换热器，用于设置在烟道内，第一换热器为空水换热器，内部具有第一内部管路，第一内部管路具有第一进水口和第一出水口；第一换热器的材质为普通碳钢材质；第二换热器，用于设置在烟道内，沿烟气流向位于第一换热器下游，第二换热器为空水换热器，具有第二内部管路，第二内部管路具有冷却水进口和冷却水出口；第三换热器，为水水换热的板式换热器，内部具有相互交叉贴合的热端管路和冷端管路，冷端管路的进口与所述冷却水出口连通，冷端管路的出口与所述第一进水口连通；热端管路的进口用于与锅炉系统的输出蒸汽的蒸汽管路连通；第一换热介质，自冷却水进口流入，依次流经第二内部管路、冷端管路和第一内部管路，从第一出水口流出；第三换热器的材质为耐腐蚀金属或非金属材质；控温模块，包括设置在冷端管路的出口与第一出水口之间某处的温度检测传感器、设置在热端管路的进口前的管路上的调节阀以及与温度检测传感器和调节阀控制连接的控制器，根据温度检测模块反馈控制调节阀，以控制进入热端管路的蒸汽的流量的方式控制第一换热介质的温度处于设定温度范围内，设定温度范围的最低温度大于烟气中水蒸气在第一换热器外表面冷凝时的露点温度。在上述方案的基础上，进一步改进如下，余热回收系统还包括用于设置在烟道内，沿烟气流向位于第二换热器下游的第四换热器以用于为烟气回热，第四换热器为空水换热器，第四换热器具有第四内部管路，第四内部管路具有第四进水口和第四出水口，所述第一出水口与第四进水口连通，第四出水口用于与锅炉系统的进水管路连通。在上述方案的基础上，进一步改进如下，所述第一换热器的第一内部管路的横截面为椭圆形，椭圆形的长度方向沿烟气的流向设置。在上述方案的基础上，进一步改进如下，所述第一换热器为翅片管换热器。在上述方案的基础上，进一步改进如下，所述第二换热器为光管换热器。本专利技术的锅炉系统的技术方案如下：一种锅炉系统，包括锅炉本体、与锅炉本体相连的烟道和进水管路，还包括向外输出蒸汽的蒸汽管路，还包括：第一换热器，用于设置在烟道内，第一换热器为空水换热器，内部具有第一内部管路，第一内部管路具有第一进水口和第一出水口；第一换热器的材质为普通碳钢材质；第二换热器，用于设置在烟道内，沿烟气流向位于第一换热器下游，第二换热器为空水换热器，具有第二内部管路，第二内部管路具有冷却水进口和冷却水出口；第三换热器，为水水换热的板式换热器，内部具有相互交叉贴合的热端管路和冷端管路，冷端管路的进口与所述冷却水出口连通，冷端管路的出口与所述第一进水口连通；热端管路的进口用于与锅炉系统的输出蒸汽的蒸汽管路连通；第一换热介质，自冷却水进口流入，依次流经第二内部管路、冷端管路和第一内部管路，从第一出水口流出；第三换热器的材质为耐腐蚀金属或非金属材质；控温模块，包括设置在冷端管路的出口与第一出水口之间某处的温度检测传感器、设置在热端管路的进口前的管路上的调节阀以及与温度检测传感器和调节阀控制连接的控制器，根据温度检测模块反馈控制调节阀，以控制进入热端管路的蒸汽的流量的方式控制第一换热介质的温度处于设定温度范围内，设定温度范围的最低温度大于烟气中水蒸气在第一换热器外表面冷凝时的露点温度。在上述方案的基础上，进一步改进如下，余热回收系统还包括用于设置在烟道内，沿烟气流向位于第二换热器下游的第四换热器以用于为烟气回热，第四换热器为空水换热器，第四换热器具有第四内部管路，第四内部管路具有第四进水口和第四出水口，所述第一出水口与第四进水口连通，第四出水口用于与锅炉系统的进水管路连通。在上述方案的基础上，进一步改进如下，所述第一换热器的第一内部管路的横截面为椭圆形，椭圆形的长度方向沿烟气的流向设置。在上述方案的基础上，进一步改进如下，所述第一换热器为翅片管换热器。在上述方案的基础上，进一步改进如下，所述第二换热器为光管换热器。本专利技术的余热回收方法的技术方案如下：一种余热回收方法，包括以下步骤：S10、在烟道内沿烟气流向依次设置空水换热的第一换热器和第二换热器，第一换热器和第二换热器分别具有第一内部管路和第二内部管路，第一换热器采用普通碳钢材质，第二换热器采用耐腐蚀的金属或非金属材质；S20、在烟气的罩设范围外设置第三换热器，第三换热器为具有热端管路和冷端管路的水水换热器；S30、将冷端管路的进口与第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种余热回收系统，其特征在于，包括：/n第一换热器，用于设置在烟道内，第一换热器为空水换热器，内部具有第一内部管路，第一内部管路具有第一进水口和第一出水口；第一换热器的材质为普通碳钢材质；/n第二换热器，用于设置在烟道内，沿烟气流向位于第一换热器下游，第二换热器为空水换热器，具有第二内部管路，第二内部管路具有冷却水进口和冷却水出口；/n第三换热器，为水水换热的板式换热器，内部具有相互交叉贴合的热端管路和冷端管路，冷端管路的进口与所述冷却水出口连通，冷端管路的出口与所述第一进水口连通；热端管路的进口用于与锅炉系统的输出蒸汽的蒸汽管路连通；/n第一换热介质，自冷却水进口流入，依次流经第二内部管路、冷端管路和第一内部管路，从第一出水口流出；第三换热器的材质为耐腐蚀金属或非金属材质；/n控温模块，包括设置在冷端管路的出口与第一出水口之间某处的温度检测传感器、设置在热端管路的进口前的管路上的调节阀以及与温度检测传感器和调节阀控制连接的控制器，根据温度检测模块反馈控制调节阀，以控制进入热端管路的蒸汽的流量的方式控制第一换热介质的温度处于设定温度范围内，设定温度范围的最低温度大于烟气中水蒸气在第一换热器外表面冷凝时的露点温度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种余热回收系统，其特征在于，包括：
第一换热器，用于设置在烟道内，第一换热器为空水换热器，内部具有第一内部管路，第一内部管路具有第一进水口和第一出水口；第一换热器的材质为普通碳钢材质；
第二换热器，用于设置在烟道内，沿烟气流向位于第一换热器下游，第二换热器为空水换热器，具有第二内部管路，第二内部管路具有冷却水进口和冷却水出口；
第三换热器，为水水换热的板式换热器，内部具有相互交叉贴合的热端管路和冷端管路，冷端管路的进口与所述冷却水出口连通，冷端管路的出口与所述第一进水口连通；热端管路的进口用于与锅炉系统的输出蒸汽的蒸汽管路连通；
第一换热介质，自冷却水进口流入，依次流经第二内部管路、冷端管路和第一内部管路，从第一出水口流出；第三换热器的材质为耐腐蚀金属或非金属材质；
控温模块，包括设置在冷端管路的出口与第一出水口之间某处的温度检测传感器、设置在热端管路的进口前的管路上的调节阀以及与温度检测传感器和调节阀控制连接的控制器，根据温度检测模块反馈控制调节阀，以控制进入热端管路的蒸汽的流量的方式控制第一换热介质的温度处于设定温度范围内，设定温度范围的最低温度大于烟气中水蒸气在第一换热器外表面冷凝时的露点温度。


2.根据权利要求1所述的一种余热回收系统，其特征在于，余热回收系统还包括用于设置在烟道内，沿烟气流向位于第二换热器下游的第四换热器以用于为烟气回热，第四换热器为空水换热器，第四换热器具有第四内部管路，第四内部管路具有第四进水口和第四出水口，所述第一出水口与第四进水口连通，第四出水口用于与锅炉系统的进水管路连通。


3.根据权利要求1或2所述的一种余热回收系统，其特征在于，所述第一换热器的第一内部管路的横截面为椭圆形，椭圆形的长度方向沿烟气的流向设置。


4.根据权利要求3所述的一种余热回收系统，其特征在于，所述第一换热器为翅片管换热器。


5.根据权利要求4所述的一种余热回收系统，其特征在于，所述第二换热器为光管换热器。

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【专利技术属性】
技术研发人员：陈杰，郭云龙，高大伟，刘冰，
申请(专利权)人：上海东润换热设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31