一种基于分级组合换热的分控相变换热系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于分级组合换热的分控相变换热系统，该系统包括烟道、风道、空气预热器、外接水管路、低温水加热器供汽阀、低温水加热器、低温水加热器进水阀、汽液换热器、汽液换热器供汽阀、风道换热器供汽阀、风道换热器外接蒸汽供汽阀、疏水总管道、风道换热器、水箱、水泵、烟道换热器进水阀、烟道换热器、烟道换热器出汽阀。本实用新型专利技术将利用回收烟气余热的放热换热器分级组合设置，可根据环境空气温度和运行条件等不同情况，可将余热组合加热锅炉供风、汽轮机侧的凝结水等；同时通过分级加热凝结水以提高其温度，获得更高的能量品质，达到最佳的余热回收经济效益。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及安全可控的烟气余热回收
，具体涉及一种基于分级组合换热的分控相变换热系统。
技术介绍
在国内外强化传热技术以及专用于余热回收利用的技术中，已利用汽体凝结和液体沸腾蒸发换热系数高且温度均匀的特点，开发出许多高效相变换热技术。分控相变技术通过将传统统一的相变换热过程分为独立的单元和不同过程，根据需要分别控制不同单元的相变参数，既具有很强的灵活性，也有很强的综合能力，从而使得相变换热的适应性和经济性得到很大的提高。分控相变换热系统可根据不同的使用条件，开发出不同的系统方案，以获得最佳的效果。为了进一步提高系统的经济性和可靠性，之前的系统还有些需要改进。之前的系统(参见申请号为201110034409.1,201110177653.3,201110322725.9的中国专利申请)将从热源回收热量全部用于加热锅炉供风，对不同季节和锅炉，实际运行参数的换热，受热面的设计必须权衡最佳的技术经济性，缺乏足够的灵活性。通常由于夏季的传热温差减小，使得余热利用不足，经济效益降低。之前的系统冷源换热器内全压力等于相变参数分压力，不断随换热条件的变化而变化，从而使得水泵的吸入压力变化较大，水泵负荷调节的负担较重。之前的系统控制冷凝液过冷度时，主要靠冷凝液与热源换热器产生的蒸汽换热，热源换热负荷较低时，产生的蒸汽量不足，对过冷度的控制就有限。之后的专利(参见申请号为201110322725.9的中国专利申请)对此有所改进，通过高参数的外接汽源进入汽液换热器来辅助加热冷凝液，但由于高参数的外接汽源与低参数的蒸汽在汽液换热器内混合后温度降低，使得与冷凝液的换热温差减小，从而增大了换热器的换热面积。
技术实现思路
为了克服上述的换热系统的缺陷和问题，本技术提供了一种基于分级组合换热的分控相变换热系统，以及基于该系统的分控相变换热方法。根据本技术的基于分级组合换热的分控相变换热系统，该系统包括高温水加热器6、风道换热器21、汽液换热器11、低温水加热器8、水箱22、水泵23、烟道换热器25，其中烟道换热器的出口蒸汽母管分为三个支管，分别和风道换热器21的汽侧入口、低温水加热器8的汽侧入口和汽液换热器11的汽侧饱和蒸汽换热段入口相连，其对应的支管上分别设置风道换热器供汽阀13、低温水加热器供汽阀7和汽液换热器供汽阀12，风道换热器21、低温水加热器8和汽液换热器11的汽侧出口的疏水管道合并后与水箱22入口连接，水箱22出口经水泵23与汽液换热器11的水侧入口连接，汽液换热器11的水侧出口还和烟道换热器25的汽侧入口相连。所述低温水加热器(8 )、汽液换热器(11)、风道换热器(21)、烟道换热器(25 )均为非混合式换热器。所述烟道换热器25布置在空气预热器3后的烟道I中，风道换热器21布置在空气预热器3前(按空气流向)的风道2中。所述外接水管路4和低温水加热器8的水侧连接，且在低温水加热器8水侧入口前外接水管路4上设置低温水加热器进水阀10。可选的，低温水加热器⑶的水侧设置水旁路，其出、入口分别连接在低温水加热器进水阀10前和低温水加热器8的出口处的外接水管路4上，水旁路上设置低温水加热器水旁路阀9。可选的，所述空气预热器3烟气入口侧的烟道I上还设置有高温水加热器6，高温水加热器6的水侧入口与低温水加热器8的水侧出口相联，用于外接水和烟道I内烟气的热交换；所述高温水加热器6水侧出口的外接水管路4上还设置有高温水加热器出口水温传感器5。可选的，所述空气预热器3和烟道换热器25之间的烟道I上还设置有高温水加热器6，高温水加热器6的水侧入口与低温水加热器8的水侧出口相联，用于外接水和烟道I内烟气的热交换；所述高温水加热器6水侧出口的外接水管路4上还设置有高温水加热器出口水温传感器5。可选的，所述的空气预热器(3)的烟气侧设置一旁路烟道，所述旁路烟道的出、入口端分别安装在空气预热器(3)沿烟气方向的入口和出口处的烟道(I)上；所述旁路烟道上设高温水加热器(6)，所述高温水加热器(6)的水侧入口与低温水加热器⑶的水侧出口相联，用于外接水和烟道(I)内烟气的热交换，用于外接水和旁路烟道内烟气的热交换；所述高温水加热器(6)水侧出口的外接水管路(4)上还设置有高温水加热器出口水温传感器(5);所述高温水加热器(6)的烟气出口和入口侧分别设置旁路烟道出口挡板(29)和旁路烟道入口挡板(30)。所述高温水加热器出)为非混合式换热器。可选的，高温水加热器6设置于旁路烟道上，该旁路烟道的起始端分别连接在空气预热器3沿烟气方向的入口和出口处，并分别设置旁路烟道出口挡板29和旁路烟道入口挡板30。可选的，所述系统还包括外接蒸汽管路14，其分为两路，一路经外接蒸汽供汽阀15和汽液换热器11的过热蒸汽换热端相连，另一路经风道换热器外接蒸汽供汽阀16和风道换热器21的蒸汽入口管相连。可选的，所述水泵23出口管道连接有排水阀28，用于维持水箱22水位的稳定。可选的，风道换热器21的蒸汽入口管上还设置有补汽装置18，通过向向风道换热器21的蒸汽侧补充气体维持风道换热器21内的压力稳定和控制换热系数；风道换热器21的入口或出口联箱上设置有排汽装置19，通过排汽装置(19)将风道换热器(21)的蒸汽侧的气体排出维持风道换热器(21)内的压力稳定和控制换热系数。可选的，风道换热器21的蒸汽入口管处可以设置风道换热器供汽压力传感器17 ；所述水泵24出口管道上还设有水泵出口压力传感器27。所述的分控为烟道I侧的烟道换热器25的换热相变参数和烟道I侧之外的其它换热器的换热相变参数分别独立控制。所述的分级包括两方面。一方面外接水管路4内的水分两级加热，第一级热源采用烟道换热器25产生的蒸汽将外接水管路4内的水温提高；第二级热源直接采用烟道I中的温度较高的烟气，将前述被提高温度的水再提高。这样可以即保障换热器壁温不低于烟气酸露点，也可以提高被加热水的热品质。另一方面，水泵23出口有过冷度的水在汽液换热器11内经过了两级加热，第一级为热源采用烟道换热器25产生的蒸汽将前述水温提高；第二级热源直接采用外接蒸汽管路14中的温度较高的蒸汽，将前述被提高温度的水再提高。这样可在机组启停或低负荷运行时，始终可以确保进入烟道换热器25的水只有很小的过冷度，不发生低温腐蚀。所述烟道换热器25可以吸收烟气热量将内部的水蒸发为蒸汽，蒸汽流经烟道换热器出汽阀26后分为三个支路；一路经风道换热器供汽阀13进入风道换热器21，一路经低温水加热器供汽阀7进入低温水加热器8，另一路经汽液换热器供汽阀12进入汽液换热器11内的饱和蒸汽换热段；三路蒸汽在各自的换热器内放出热量冷凝为水，经各自的疏水管道或汇入疏水总管道20后流入水箱22，之后该冷凝水经水泵23升压，进入汽液换热器11内，先后经汽液换热器11内的饱和蒸汽换热段和过热蒸汽换热段与进入汽液换热器11的蒸汽换热后，经烟道换热器进水阀24进入烟道换热器25，吸收烟气热量蒸发为蒸汽开始新的传热循环。所述外接水管路4内水流经低温水加热器进水阀10进入低温水加热器8，然后可再流经设置于烟道或旁路烟道上的高温水加热器6送到热用户；低温水加热器进水阀10前(按水流向)接有低温水加热器8水侧旁路，外接水管路4内水流经低温水加热器水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分级组合换热的分控相变换热系统，其特征在于，所述的系统包括烟道（1）、风道（2）、空气预热器（3）、外接水管路（4）、低温水加热器供汽阀（7）、低温水加热器（8）、低温水加热器进水阀（10）、汽液换热器（11）、汽液换热器供汽阀（12）、风道换热器供汽阀（13）、风道换热器外接蒸汽供汽阀（16）、疏水总管道（20）、风道换热器（21）、水箱（22）、水泵（23）、烟道换热器进水阀（24）、烟道换热器（25）、烟道换热器出汽阀（26）；所述低温水加热器（8）、汽液换热器（11）、风道换热器（21）、烟道换热器（25）均为非混合式换热器；所述烟道换热器（25）布置在空气预热器（3）后的烟道（1）上，风道换热器（21）布置在空气预热器（3）前的风道（2）上；所述烟道换热器（25）出口的蒸汽母管分为三个支管，分别和风道换热器（21）的汽侧入口、低温水加热器（8）的汽侧入口和汽液换热器（11）的汽侧饱和蒸汽换热段入口相连，其对应的支管上分别设置风道换热器供汽阀（13）、低温水加热器供汽阀（7）和汽液换热器供汽阀（12）；所述风道换热器（21）、低温水加热器（8）和汽液换热器(11)的汽侧出口的疏水管道合并后与水箱(22)入口连接，水箱(22)出口经水泵(23)与汽液换热器(11)的水侧入口连接，所述汽液换热器(11)的水侧出口还和烟道换热器(25)的汽侧入口相连；所述外接水管路(4)和低温水加热器(8)的水侧连接，且在低温水加热器(8)水侧入口前外接水管路(4)上设置低温水加热器进水阀(10)；所述的分控为烟道（1）侧的烟道换热器（25）的换热相变参数和烟道（1）侧之外的其它换热器的换热相变参数分别独立控制。...

【技术特征摘要】
1.一种基于分级组合换热的分控相变换热系统，其特征在于，所述的系统包括烟道(1)、风道(2)、空气预热器(3)、外接水管路(4)、低温水加热器供汽阀(7)、低温水加热器(8)、低温水加热器进水阀(10)、汽液换热器(11)、汽液换热器供汽阀(12)、风道换热器供汽阀(13)、风道换热器外接蒸汽供汽阀(16)、疏水总管道(20)、风道换热器(21)、水箱(22 )、水泵(23 )、烟道换热器进水阀(24 )、烟道换热器(25 )、烟道换热器出汽阀(26 ); 所述低温水加热器(8)、汽液换热器(11)、风道换热器(21)、烟道换热器(25)均为非混合式换热器； 所述烟道换热器(25 )布置在空气预热器(3 )后的烟道(1)上，风道换热器(21)布置在空气预热器(3)前的风道(2)上； 所述烟道换热器(25)出口的蒸汽母管分为三个支管，分别和风道换热器(21)的汽侧入口、低温水加热器(8)的汽侧入口和汽液换热器(11)的汽侧饱和蒸汽换热段入口相连，其对应的支管上分别设置风道换热器供汽阀(13)、低温水加热器供汽阀(7)和汽液换热器供汽阀(12)； 所述风道换热器(21)、低温水加热器(8)和汽液换热器(11)的汽侧出口的疏水管道合并后与水箱(22)入口连接，水箱(22)出口经水泵(23)与汽液换热器(11)的水侧入口连接，所述汽液换热器(11)的水侧出口还和烟道换热器(25)的汽侧入口相连； 所述外接水管路(4)和低温水加热器(8)的水侧连接，且在低温水加热器(8)水侧入口前外接水管路(4)上设置低温水加热器进水阀(10)； 所述的分控为烟道(1)侧的烟道换热器(25 )的换热相变参数和烟道(1)侧之外的其它换热器的换热相变参数分别独立控制。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述低温水加热器(8)的水侧设置有水旁路，其出、入口端分别连接在低温水加热器进水阀(10)前和低温水加热器(8)的出口处的外接水管路(4)上，水旁路上设置低温水加热器水旁路阀(9)。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空气预热器(3)烟气入口侧的烟道(1)上还设置有高温水加热器(6)，高温水加热器(6)的水侧入口与低温水加热器⑶的水侧出口相连，用于外接水和烟道(I)内烟气的热交换；所述高温水加热器(6)水侧出口的外接水管...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝江平，闫润生，葛蔚，刘新华，孙广藩，何宁，赵康，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，山西三合盛工业技术有限公司，
类型：实用新型
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