專利名稱：一種基于分級組合換熱的分控相變換熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及安全可控的煙氣余熱回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于分級組合換熱的分控相變換熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在國內(nèi)外強化傳熱技術(shù)以及專用于余熱回收利用的技術(shù)中，已利用汽體凝結(jié)和液體沸騰蒸發(fā)換熱系數(shù)高且溫度均勻的特點，開發(fā)出許多高效相變換熱技術(shù)。分控相變技術(shù)通過將傳統(tǒng)統(tǒng)一的相變換熱過程分為獨立的單元和不同過程，根據(jù)需要分別控制不同單元的相變參數(shù)，既具有很強的靈活性，也有很強的綜合能力，從而使得相變換熱的適應(yīng)性和經(jīng)濟性得到很大的提高。分控相變換熱系統(tǒng)可根據(jù)不同的使用條件，開發(fā)出不同的系統(tǒng)方案，以獲得最佳的效果。為了進一步提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性，之前的系統(tǒng)還有些需要改進。之前的系統(tǒng)(參見申請?zhí)枮?01110034409.1,201110177653.3,201110322725.9的中國專利申請)將從熱源回收熱量全部用于加熱鍋爐供風，對不同季節(jié)和鍋爐，實際運行參數(shù)的換熱，受熱面的設(shè)計必須權(quán)衡最佳的技術(shù)經(jīng)濟性，缺乏足夠的靈活性。通常由于夏季的傳熱溫差減小，使得余熱利用不足，經(jīng)濟效益降低。之前的系統(tǒng)冷源換熱器內(nèi)全壓力等于相變參數(shù)分壓力，不斷隨換熱條件的變化而變化，從而使得水泵的吸入壓力變化較大，水泵負荷調(diào)節(jié)的負擔較重。之前的系統(tǒng)控制冷凝液過冷度時，主要靠冷凝液與熱源換熱器產(chǎn)生的蒸汽換熱，熱源換熱負荷較低時，產(chǎn)生的蒸汽量不足，對過冷度的控制就有限。之后的專利(參見申請?zhí)枮?01110322725.9的中國專利申請)對此有所改進，通過高參數(shù)的外接汽源進入汽液換熱器來輔助加熱冷凝液，但由于高參數(shù)的外接汽源與低參數(shù)的蒸汽在汽液換熱器內(nèi)混合后溫度降低，使得與冷凝液的換熱溫差減小，從而增大了換熱器的換熱面積。

實用新型內(nèi)容為了克服上述的換熱系統(tǒng)的缺陷和問題，本實用新型提供了一種基于分級組合換熱的分控相變換熱系統(tǒng)，以及基于該系統(tǒng)的分控相變換熱方法。根據(jù)本實用新型的基于分級組合換熱的分控相變換熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括高溫水加熱器6、風道換熱器21、汽液換熱器11、低溫水加熱器8、水箱22、水泵23、煙道換熱器25，其中煙道換熱器的出口蒸汽母管分為三個支管，分別和風道換熱器21的汽側(cè)入口、低溫水加熱器8的汽側(cè)入口和汽液換熱器11的汽側(cè)飽和蒸汽換熱段入口相連，其對應(yīng)的支管上分別設(shè)置風道換熱器供汽閥13、低溫水加熱器供汽閥7和汽液換熱器供汽閥12，風道換熱器21、低溫水加熱器8和汽液換熱器11的汽側(cè)出口的疏水管道合并后與水箱22入口連接，水箱22出口經(jīng)水泵23與汽液換熱器11的水側(cè)入口連接，汽液換熱器11的水側(cè)出口還和煙道換熱器25的汽側(cè)入口相連。所述低溫水加熱器(8 )、汽液換熱器(11)、風道換熱器(21)、煙道換熱器(25 )均為非混合式換熱器。所述煙道換熱器25布置在空氣預(yù)熱器3后的煙道I中，風道換熱器21布置在空氣預(yù)熱器3前(按空氣流向)的風道2中。所述外接水管路4和低溫水加熱器8的水側(cè)連接，且在低溫水加熱器8水側(cè)入口前外接水管路4上設(shè)置低溫水加熱器進水閥10。可選的，低溫水加熱器⑶的水側(cè)設(shè)置水旁路，其出、入口分別連接在低溫水加熱器進水閥10前和低溫水加熱器8的出口處的外接水管路4上，水旁路上設(shè)置低溫水加熱器水旁路閥9。可選的，所述空氣預(yù)熱器3煙氣入口側(cè)的煙道I上還設(shè)置有高溫水加熱器6，高溫水加熱器6的水側(cè)入口與低溫水加熱器8的水側(cè)出口相聯(lián)，用于外接水和煙道I內(nèi)煙氣的熱交換；所述高溫水加熱器6水側(cè)出口的外接水管路4上還設(shè)置有高溫水加熱器出口水溫傳感器5?？蛇x的，所述空氣預(yù)熱器3和煙道換熱器25之間的煙道I上還設(shè)置有高溫水加熱器6，高溫水加熱器6的水側(cè)入口與低溫水加熱器8的水側(cè)出口相聯(lián)，用于外接水和煙道I內(nèi)煙氣的熱交換；所述高溫水加熱器6水側(cè)出口的外接水管路4上還設(shè)置有高溫水加熱器出口水溫傳感器5。可選的，所述的空氣預(yù)熱器(3)的煙氣側(cè)設(shè)置一旁路煙道，所述旁路煙道的出、入口端分別安裝在空氣預(yù)熱器(3)沿煙氣方向的入口和出口處的煙道(I)上；所述旁路煙道上設(shè)高溫水加熱器(6)，所述高溫水加熱器(6)的水側(cè)入口與低溫水加熱器⑶的水側(cè)出口相聯(lián)，用于外接水和煙道(I)內(nèi)煙氣的熱交換，用于外接水和旁路煙道內(nèi)煙氣的熱交換；所述高溫水加熱器(6)水側(cè)出口的外接水管路(4)上還設(shè)置有高溫水加熱器出口水溫傳感器
(5);所述高溫水加熱器(6)的煙氣出口和入口側(cè)分別設(shè)置旁路煙道出口擋板(29)和旁路煙道入口擋板(30)。所述高溫水加熱器出)為非混合式換熱器?？蛇x的，高溫水加熱器6設(shè)置于旁路煙道上，該旁路煙道的起始端分別連接在空氣預(yù)熱器3沿煙氣方向的入口和出口處，并分別設(shè)置旁路煙道出口擋板29和旁路煙道入口擋板30?？蛇x的，所述系統(tǒng)還包括外接蒸汽管路14，其分為兩路，一路經(jīng)外接蒸汽供汽閥15和汽液換熱器11的過熱蒸汽換熱端相連，另一路經(jīng)風道換熱器外接蒸汽供汽閥16和風道換熱器21的蒸汽入口管相連?？蛇x的，所述水泵23出口管道連接有排水閥28，用于維持水箱22水位的穩(wěn)定?？蛇x的，風道換熱器21的蒸汽入口管上還設(shè)置有補汽裝置18，通過向向風道換熱器21的蒸汽側(cè)補充氣體維持風道換熱器21內(nèi)的壓力穩(wěn)定和控制換熱系數(shù)；風道換熱器21的入口或出口聯(lián)箱上設(shè)置有排汽裝置19，通過排汽裝置(19)將風道換熱器(21)的蒸汽側(cè)的氣體排出維持風道換熱器(21)內(nèi)的壓力穩(wěn)定和控制換熱系數(shù)?？蛇x的，風道換熱器21的蒸汽入口管處可以設(shè)置風道換熱器供汽壓力傳感器17 ；所述水泵24出口管道上還設(shè)有水泵出口壓力傳感器27。所述的分控為煙道I側(cè)的煙道換熱器25的換熱相變參數(shù)和煙道I側(cè)之外的其它換熱器的換熱相變參數(shù)分別獨立控制。[0023]所述的分級包括兩方面。一方面外接水管路4內(nèi)的水分兩級加熱，第一級熱源采用煙道換熱器25產(chǎn)生的蒸汽將外接水管路4內(nèi)的水溫提高；第二級熱源直接采用煙道I中的溫度較高的煙氣，將前述被提高溫度的水再提高。這樣可以即保障換熱器壁溫不低于煙氣酸露點，也可以提高被加熱水的熱品質(zhì)。另一方面，水泵23出口有過冷度的水在汽液換熱器11內(nèi)經(jīng)過了兩級加熱，第一級為熱源采用煙道換熱器25產(chǎn)生的蒸汽將前述水溫提高；第二級熱源直接采用外接蒸汽管路14中的溫度較高的蒸汽，將前述被提高溫度的水再提高。這樣可在機組啟?；虻拓摵蛇\行時，始終可以確保進入煙道換熱器25的水只有很小的過冷度，不發(fā)生低溫腐蝕。所述煙道換熱器25可以吸收煙氣熱量將內(nèi)部的水蒸發(fā)為蒸汽，蒸汽流經(jīng)煙道換熱器出汽閥26后分為三個支路；一路經(jīng)風道換熱器供汽閥13進入風道換熱器21，一路經(jīng)低溫水加熱器供汽閥7進入低溫水加熱器8，另一路經(jīng)汽液換熱器供汽閥12進入汽液換熱器11內(nèi)的飽和蒸汽換熱段；三路蒸汽在各自的換熱器內(nèi)放出熱量冷凝為水，經(jīng)各自的疏水管道或匯入疏水總管道20后流入水箱22，之后該冷凝水經(jīng)水泵23升壓，進入汽液換熱器11內(nèi)，先后經(jīng)汽液換熱器11內(nèi)的飽和蒸汽換熱段和過熱蒸汽換熱段與進入汽液換熱器11的蒸汽換熱后，經(jīng)煙道換熱器進水閥24進入煙道換熱器25，吸收煙氣熱量蒸發(fā)為蒸汽開始新的傳熱循環(huán)。所述外接水管路4內(nèi)水流經(jīng)低溫水加熱器進水閥10進入低溫水加熱器8，然后可再流經(jīng)設(shè)置于煙道或旁路煙道上的高溫水加熱器6送到熱用戶；低溫水加熱器進水閥10前(按水流向)接有低溫水加熱器8水側(cè)旁路，外接水管路4內(nèi)水流經(jīng)低溫水加熱器水旁路閥9后可直接進入高溫水加熱器6 ;高溫水加熱器6后(按水流向)的外接水管路4上設(shè)有測量水溫的高溫水加熱器出口水溫傳感器5 ;如果進入空氣預(yù)熱器3的煙氣溫度足夠高，設(shè)置高溫水加熱器6可進一步提高被加熱水的溫度水平，從而提高余熱回收的能量品質(zhì)(火用)，若外接水管路4內(nèi)工質(zhì)來自汽輪機凝結(jié)水，則可排擠更高參數(shù)汽輪機抽汽去發(fā)電，提高余熱利用的經(jīng)濟性和適應(yīng)性。如果進入空氣預(yù)熱器3的煙氣溫度不夠高，為不影響空氣預(yù)熱器的換熱，本實用新型也可不設(shè)高溫水加熱器6和低溫水加熱器水旁路閥9，經(jīng)過低溫水加熱器8加熱的水直接供熱用戶；如果進入空氣預(yù)熱器3的煙氣溫度變化較大，也可使高溫水加熱器6分為水側(cè)并聯(lián)的多級，通過切換并聯(lián)的不同級的高溫水加熱器6，可改變水的吸熱量，從而調(diào)節(jié)進入空氣預(yù)熱器3的煙氣溫度為最佳值。所述外接蒸汽管路14 一路經(jīng)汽液換熱器外接蒸汽供汽閥15進入汽液換熱器11內(nèi)的過熱蒸汽換熱段，另一路經(jīng)風道換熱器外接蒸汽供汽閥16后與前述煙道換熱器25產(chǎn)生的蒸汽混合，由蒸汽管道進入風道換熱器21 ;進入汽液換熱器11內(nèi)的外接蒸汽管路14經(jīng)過熱蒸汽換熱段加熱水后，進入汽液換熱器11內(nèi)的飽和蒸汽換熱段與前述煙道換熱器25產(chǎn)生的蒸汽混合，繼續(xù)冷凝放熱來加熱水；為控制風道換熱器21內(nèi)的壓力，在進入風道換熱器21前的蒸汽管道上安裝有測控用的風道換熱器供汽壓力傳感器17。所述水泵23出口管道連接有排水閥28，補汽裝置18接在風道換熱器21入口蒸汽管道上，排汽裝置19接在風道換熱器21的入口或出口聯(lián)箱上。當風道換熱器21內(nèi)部的壓力降低，補汽裝置18將釋放出惰性汽體隨蒸汽進入風道換熱器21內(nèi)，以維持風道換熱器21內(nèi)部壓力的穩(wěn)定和控制換熱系數(shù)；當風道換熱器21內(nèi)壓力過高時，風道換熱器21通過排汽裝置19將內(nèi)部的部分不凝汽體排出，從而維持風道換熱器21內(nèi)壓力的穩(wěn)定。[0028]所述水泵23出口管道上設(shè)有水泵出口壓力傳感器27，該壓力傳感器測量的泵出口水壓力可用來調(diào)節(jié)水泵電機的供電頻率，以維持水泵出口壓力的穩(wěn)定。本實用新型系統(tǒng)的工作方法包括:煙道I內(nèi)煙氣流經(jīng)空氣預(yù)熱器3后和煙道換熱器25進行熱交換，煙道換熱器25吸收熱量將內(nèi)部的水蒸發(fā)為蒸汽，蒸汽流經(jīng)煙道I換熱器出汽閥26后分別向風道換熱器21、低溫水加熱器8和汽液換熱器11供汽；三路蒸汽在各自的換熱器內(nèi)放出熱量冷凝為水，經(jīng)各自的疏水管道流入水箱22，之后該冷凝水經(jīng)水泵23升壓，進入汽液換熱器11內(nèi)，先后經(jīng)汽液換熱器11內(nèi)的飽和蒸汽換熱段和過熱蒸汽換熱段與進入汽液換熱器11的蒸汽換熱后，經(jīng)煙道換熱器進水閥24進入煙道換熱器25，吸收煙氣熱量蒸發(fā)為蒸汽開始新的傳熱循環(huán)。外接水管路4內(nèi)的水流經(jīng)低溫水加熱器進水閥10后，進入所述低溫水加熱器8內(nèi)水側(cè)和進入低溫水加熱器8內(nèi)汽側(cè)的蒸汽進行熱交換。所述風道2內(nèi)煙氣和風道換熱器21進行熱交換，后流經(jīng)空氣預(yù)熱器3流出風道?？蛇x的，一種調(diào)節(jié)煙道換熱器25產(chǎn)生蒸汽的相變壓力和溫度的方法，該方法通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)換熱器出汽閥26的開度來實現(xiàn)來實現(xiàn)?？蛇x的，一種調(diào)節(jié)汽液換熱器11出口的水溫的方法，該方法包括將氣液換熱器11的汽側(cè)與外界蒸汽管路14連接，并通過外接蒸汽供汽閥15調(diào)節(jié)汽液換熱器11的出口水溫。比如，當汽液換熱器11出口的水溫低于設(shè)定值時，開大汽液換熱器外接蒸汽供汽閥15，以增加過熱度較高的蒸汽對水的加熱提高汽液換熱器11的出口水溫?？蛇x的，調(diào)節(jié)汽液換熱器11出口水溫的另一方法，該方法通過調(diào)節(jié)汽液換熱器供汽閥12的開度來實現(xiàn)?？蛇x的，一種調(diào)節(jié)煙道換熱器25產(chǎn)生蒸汽的供汽量方法，該方法通過調(diào)節(jié)汽液換熱器供汽閥12的開度來實現(xiàn)。比如，為了減少外接汽源供汽量，可開大汽液換熱器供汽閥12，以增加煙道換熱器25產(chǎn)生蒸汽的供汽量，增強回收余熱的有效利用。可選的，外接水管路4內(nèi)水流分為兩支路，一支路經(jīng)低溫水加熱器進水閥10進入低溫水加熱器8與進入其汽側(cè)的蒸汽進行熱交換，另一支路經(jīng)低溫水加熱器水旁路閥9流經(jīng)水旁路，兩支管合并后進入位于煙道I上的高溫水加熱器6，與煙道I內(nèi)煙氣進行熱交換。所述低溫水加熱器8的進水量由低溫水加熱器進水閥10調(diào)節(jié)，所述高溫水加熱器6的進水量由低溫水加熱器水旁路閥9和低溫水加熱器進水閥10調(diào)節(jié)。所述低溫水加熱器水旁路閥9根據(jù)高溫水加熱器出口水溫傳感器5測量的水溫調(diào)節(jié)開度，當高溫水加熱器出口水溫傳感器5測量的水溫高于設(shè)定值時，則通過自動控制裝置自動開大低溫水加熱器水旁路閥9 ；當測量的水溫低于設(shè)定值時，則通過自動控制裝置自動調(diào)小低溫水加熱器水旁路閥9。所述高溫水加熱器(6)出口水溫調(diào)節(jié)方法包括通過手動開啟或關(guān)閉低溫水加熱器進水閥(10)的開度來調(diào)節(jié)。當高溫水加熱器6安裝在旁路煙道上，所述旁路煙道的起始端分別連接在空氣預(yù)熱器3沿煙氣方向的入口和出口處，高溫水加熱器6的水側(cè)入口與低溫水加熱器8的水側(cè)出口相連，通過旁路煙道的入口調(diào)節(jié)擋板30或出口調(diào)節(jié)擋板29來調(diào)節(jié)旁路煙道的煙氣流量；所述旁路煙道的入口或出口調(diào)節(jié)擋板根據(jù)高溫水加熱器出口水溫傳感器5測量的水溫調(diào)節(jié)開度。當高溫水加熱器出口水溫傳感器(5)測量的水溫高于設(shè)定值時，則通過關(guān)小旁路煙道的入口調(diào)節(jié)擋板(30)或出口調(diào)節(jié)擋板(29)的開度；當測量的水溫低于設(shè)定值時，則通過開大旁路煙道的入口調(diào)節(jié)擋板(30)或出口調(diào)節(jié)擋板(29)的開度。所述低溫水加熱器進水閥10可調(diào)節(jié)進入低溫水加熱器8的水量，低溫水加熱器水旁路閥9和低溫水加熱器進水閥10配合可調(diào)節(jié)進入高溫水加熱器6的水量；低溫水加熱器水旁路閥9根據(jù)高溫水加熱器出口水溫傳感器5測量的水溫調(diào)節(jié)開度，當測量的水溫高于設(shè)定值時，則開大低溫水加熱器水旁路閥9，以使得更多的低溫水進入高溫水加熱器6，從而使得高溫水加熱器6的出口水溫與設(shè)定值保持一致，反之亦然。對于不設(shè)置高溫水加熱器6和低溫水加熱器水旁路閥9的系統(tǒng)，低溫水加熱器進水閥10根據(jù)高溫水加熱器出口水溫傳感器5測量的水溫調(diào)節(jié)開度，當測量的水溫高于設(shè)定值時，則開大低溫水加熱器進水閥10，以使得更多的低溫水進入低溫水加熱器8，從而使得低溫水加熱器8的出口水溫與設(shè)定值保持一致，反之亦然。由環(huán)境進入風道2的空氣溫度降低時，風道換熱器21內(nèi)相變壓力和溫度降低，當冬季由環(huán)境進入風道2的空氣溫度太低時，為了提高進入空氣預(yù)熱器的空氣溫度，需要打開風道換熱器外接蒸汽供汽閥16，以增加風道換熱器21內(nèi)蒸汽平均溫度和相變壓力，提高傳熱能力；通過外接汽源供汽還有利于維持風道換熱器21內(nèi)壓力的穩(wěn)定，提高水泵和變頻器工作的穩(wěn)定性；專用壓力控制器根據(jù)風道換熱器供汽壓力傳感器17測量的壓力與設(shè)定值的偏差來控制外接蒸汽供汽閥16的開度，當測量的壓力高于設(shè)定值時，將自動關(guān)小外接蒸汽供汽閥16的開度，以使得測量值與設(shè)定值保持一致，反之亦然；可通過調(diào)整設(shè)定值來改變外接蒸汽供汽閥16的開度，為避免外接蒸汽供汽使得系統(tǒng)超壓和影響煙道換熱器的正常換熱，可通過設(shè)定設(shè)定值上限來限制外接蒸汽供汽閥16的開度。當外接蒸汽管路14向系統(tǒng)供汽時，水箱22水位將逐漸增高，當水位傳感器測得的水位高于設(shè)定值時，通過水位控制器控制排水閥28的開度，將系統(tǒng)內(nèi)的水排至系統(tǒng)外利用，以維持水箱水位的穩(wěn)定。當進入風道換熱器21內(nèi)的蒸汽熱量小于風道換熱器21向外部空氣的放熱量時，熱平衡使風道換熱器21內(nèi)部的蒸汽相變壓力降低，這時補汽裝置18釋放出惰性汽體隨蒸汽進入風道換熱器21內(nèi)，以在保持風道換熱器21內(nèi)相變參數(shù)穩(wěn)定的熱平衡下增加換熱器內(nèi)的全壓，維持全壓的穩(wěn)定；當風道換熱器21內(nèi)壓力過高時，風道換熱器21通過排汽裝置19將內(nèi)部的部分不凝汽體排出，以降低內(nèi)部不凝汽體分壓，同時提高換熱系數(shù)，使得蒸汽放熱量增加，減小蒸汽分壓，從而維持全壓的穩(wěn)定。水泵23根據(jù)水泵出口壓力傳感器27測量的泵出口水壓力來調(diào)節(jié)水泵電機的供電頻率，當測量的水壓高于設(shè)定值時，通過控制器使變頻器降低水泵電機的供電頻率，以維持水泵出口壓力的穩(wěn)定，反之亦然。風道換熱器21內(nèi)壓力的穩(wěn)定也使得水泵入口壓力穩(wěn)定，可減輕變頻調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)負擔，有利于維持水泵出口壓力的穩(wěn)定。本實用新型的優(yōu)點在于:1、本實用新型將利用回收煙氣余熱的放熱換熱器分級組合設(shè)置，可根據(jù)環(huán)境空氣溫度和運行條件等不同情況，靈活利用余熱。本系統(tǒng)可將余熱組合加熱鍋爐供風、汽輪機側(cè)的凝結(jié)水等，同時通過分級加熱凝結(jié)水以提高其溫度，獲得更高的能量品質(zhì)，達到最佳的余熱回收，提高經(jīng)濟效益。2、本實用新型通過設(shè)置補汽、排汽裝置和外接蒸汽等，不僅有利于維持水泵入口壓力的穩(wěn)定，提高冷源換熱的調(diào)節(jié)能力，也有利于減少系統(tǒng)因負壓吸入空氣，減少腐蝕，提高設(shè)備的使用壽命。3、本實用新型通過變頻調(diào)節(jié)水泵電機的供電和通過自動調(diào)節(jié)外排水量來維持水箱水位等措施，使水泵的工作更為穩(wěn)定可靠。4、本實用新型通過將汽液換熱器分段設(shè)置為過熱蒸汽換熱段和飽和蒸汽換熱段，可使得汽液換熱溫差加大，從而以較小的換熱面積實現(xiàn)更高的換熱能力，降低了設(shè)備投資，減小了設(shè)備占地。5、本實用新型可通過設(shè)定閥后壓力的設(shè)定值上限來限制外接蒸汽供汽閥16的開度，以避免外接蒸汽供汽使得系統(tǒng)超壓和影響煙道換熱器的正常換熱。

圖1為本實用新型的示意圖，其中高溫換熱器設(shè)置于空氣預(yù)熱器3煙氣入口側(cè)的煙道I上。圖2為本實用新型的示意圖，其中高溫換熱器設(shè)置于空氣預(yù)熱器3和煙道換熱器25之間的煙道I上。圖3為本實用新型的示意圖，其中高溫換熱器設(shè)置于旁路煙道上。附圖標注:1、煙道；2、風道；3、空氣預(yù)熱器；4、外接水管路；5、高溫水加熱器出口水溫傳感器；6、高溫水加熱器；7、低溫水加熱器供汽閥；8、低溫水加熱器；9、溫水加熱器水旁路閥；10、低溫水加熱器進水閥；11、汽液換熱器；12、汽液換熱器供汽閥；13、風道換熱器供汽閥；14、外接蒸汽管路；15、汽液換熱器外接蒸汽供汽閥；16、風道換熱器外接蒸汽供汽閥；17、風道換熱器供汽壓力傳感器；18、補汽裝置；19、排汽裝置；20、疏水總管道；21、風道換熱器；22、水箱；23、水泵；24、煙道換熱器進水閥；25、煙道換熱器；26、煙道換熱器出汽閥；27、水泵出口壓力傳感器；28、排水閥；29、旁路煙道出口擋板；30、旁路煙道入口擋板。
具體實施方式
以下為本實用新型的一個最優(yōu)選實施例，其用作對本實用新型的解釋而不是限制。該基于分級組合換熱的分控相變換熱系統(tǒng)主要包括:煙道I ;風道2 ;空氣預(yù)熱器3 ;外接水管路4 ;高溫水加熱器出口水溫傳感器5 ;高溫水加熱器6 ;低溫水加熱器供汽閥7 ;低溫水加熱器8 ;低溫水加熱器水旁路閥9 ;低溫水加熱器進水閥10 ;汽液換熱器11 ;汽液換熱器供汽閥12 ;風道換熱器供汽閥13 ;外接蒸汽管路14 ;汽液換熱器外接蒸汽供汽閥15 ;風道換熱器外接蒸汽供汽閥16 ;風道換熱器供汽壓力傳感器17 ;補汽裝置18 ;排汽裝置19 ;疏水總管道20 ;風道換熱器21 ;水箱22 ;水泵23 ;煙道換熱器進水閥24 ;煙道換熱器25 ;煙道換熱器出汽閥26 ;水泵出口壓力傳感器27 ；排水閥28 ;29、旁路煙道出口擋板；30、旁路煙道入口擋板。所述低溫水加熱器8、汽液換熱器11、風道換熱器21、煙道換熱器25均為非混合式換熱器。其中，煙道換熱器出口的蒸汽母管分為三個支管，分別和風道換熱器21的汽側(cè)入口、低溫水加熱器8的汽側(cè)入口和汽液換熱器11的汽側(cè)飽和蒸汽換熱段入口相連，其對應(yīng)的支管上分別設(shè)置風道換熱器供汽閥13、低溫水加熱器供汽閥7和汽液換熱器供汽閥12。風道換熱器21、低溫水加熱器8和汽液換熱器11汽側(cè)出口的疏水管道合并后與水箱22入口連接，水箱22出口經(jīng)水泵23與汽液換熱器11的水側(cè)入口連接，汽液換熱器11的水側(cè)出口還和煙道換熱器25的汽側(cè)入口相連。汽汽煙道換熱器25布置在空氣預(yù)熱器3后的煙道I中，風道換熱器21布置在空氣預(yù)熱器3前(按空氣流向)的風道2中。外接水管路4和低溫水加熱器8的水側(cè)連接，且在低溫水加熱器8水側(cè)入口前外接水管路4上設(shè)置低溫水加熱器進水閥10。低溫水加熱器(8)的水側(cè)設(shè)置有水旁路，其出、入口端分別連接在低溫水加熱器進水閥(10)前和低溫水加熱器⑶的出口處的外接水管路(4)上。水旁路上設(shè)置低溫水加熱器水旁路閥9。煙氣側(cè)還可以設(shè)置有高溫水加熱器6，高溫水加熱器6后水側(cè)出口的外接水管路
(4)上還設(shè)置有高溫水加熱器出口水溫傳感器5。高溫水加熱器6設(shè)置位置靈活，可以設(shè)置在空氣預(yù)熱器3煙氣入口側(cè)的煙道I上(參見附圖1 )，或設(shè)置于空氣預(yù)熱器3和煙道換熱器25之間的煙道I上(參見附圖2);或設(shè)置于旁路煙道上，該旁路煙道的出、入口分別連接在空氣預(yù)熱器3沿煙氣方向的入口和出口處，高溫水加熱器6的煙氣出口和入口側(cè)分別設(shè)置旁路煙道出口擋板29和旁路煙道入口擋板30 (參見附圖3)。該裝置還包括外接蒸汽管路14，其分為兩路，一路經(jīng)外接蒸汽供汽閥15和汽液換熱器11的過熱蒸汽換熱端相連，另一路經(jīng)風道換熱器外接蒸汽供汽閥16和風道換熱器21的蒸汽入口管相連。水泵23出口管道連接有排水閥28，用于維持水箱22水位的穩(wěn)定。風道換熱器21的蒸汽入口管道上還設(shè)置有補汽裝置18，風道換熱器21的蒸汽入口管或出口聯(lián)箱上設(shè)置有排汽裝置19，用于維持風道換熱器21內(nèi)的壓力穩(wěn)定。風道換熱器21的蒸汽入口管處還設(shè)置有設(shè)置風道換熱器供汽壓力傳感器17 ;所述水泵24出口管道上還設(shè)有水泵出口壓力傳感器27。該系統(tǒng)的工作方法包括:煙道換熱器25吸收煙氣熱量將內(nèi)部的水蒸發(fā)為蒸汽，蒸汽流經(jīng)煙道換熱器出汽閥26后分別向風道換熱器21、低溫水加熱器8和汽液換熱器11供汽；三路蒸汽在各自的換熱器內(nèi)放出熱量冷凝為水，經(jīng)各自的疏水管道流入水箱22，之后該冷凝水經(jīng)水泵23升壓，進入汽液換熱器11內(nèi)，先后經(jīng)汽液換熱器11內(nèi)的飽和蒸汽換熱段和過熱蒸汽換熱段與進入汽液換熱器11的蒸汽換熱后，經(jīng)煙道換熱器進水閥24進入煙道換熱器25，吸收煙氣熱量蒸發(fā)為蒸汽開始新的傳熱循環(huán)。煙道換熱器出汽閥26通過控制煙道換熱器25的相變參數(shù)(壓力和溫度)以確保煙道換熱器25的壁溫高于煙氣酸露點，不發(fā)生低溫腐蝕；煙道換熱器進水閥24負責控制進入煙道換熱器25的水量。外接水管路4內(nèi)的水流經(jīng)低溫水加熱器進水閥10后，進入所述低溫水加熱器8內(nèi)水側(cè)和進入低溫水加熱器8內(nèi)汽側(cè)的蒸汽進行熱交換。風道2內(nèi)煙氣和風道換熱器21進行熱交換，后流經(jīng)空氣預(yù)熱器3流出風道。調(diào)節(jié)換熱器出汽閥26的開度可以用來調(diào)節(jié)煙道換熱器25產(chǎn)生蒸汽的相變壓力和溫度。風道換熱器供汽閥13可控制進入風道換熱器21的蒸汽量，低溫水加熱器供汽閥7可控制進入低溫水加熱器8的蒸汽量，汽液換熱器供汽閥12可控制進入汽液換熱器11的蒸汽量；當夏季由環(huán)境進入風道2的空氣溫度增高時，受煙氣與空氣的傳熱溫差減小的影響，空氣被加熱的溫升有限，排煙溫度升高，煙道換熱器25內(nèi)的相變參數(shù)增高，超出煙道換熱器出汽閥26的控制范圍，這時可將低溫水加熱器供汽閥7打開，關(guān)小風道換熱器供汽閥13，使得煙道換熱器25產(chǎn)生的蒸汽更多用來加熱外接水管路4內(nèi)的水，以降低煙道換熱器25產(chǎn)生蒸汽的相變壓力和溫度，從而降低排煙溫度，提高經(jīng)濟效益。當汽液換熱器11出口的水溫低于設(shè)定值時，汽液換熱器外接蒸汽供汽閥15將自動開大，以增加過熱度較高的蒸汽對水的加熱提高汽液換熱器11的出口水溫；為了減少外接汽源供汽量，可開大汽液換熱器供汽閥12，以增加煙道換熱器25產(chǎn)生蒸汽的供汽量，增強回收余熱的有效利用；也可以將氣液換熱器11的汽側(cè)與外界蒸汽管路14連接，并通過外接蒸汽供汽閥15調(diào)節(jié)汽液換熱器11的出口水溫。當在煙道I上設(shè)置高溫水加熱器時，比如空氣預(yù)熱器3煙氣入口側(cè)的煙道I上設(shè)置高溫水加熱器6 (參見圖1)，或者在空氣預(yù)熱器3和煙道換熱器25之間的煙道I上設(shè)置高溫水加熱器6 ；(參見圖2)低溫水加熱器進水閥10可調(diào)節(jié)進入低溫水加熱器8的水量，低溫水加熱器水旁路閥9和低溫水加熱器進水閥10配合可調(diào)節(jié)進入高溫水加熱器6的水量；低溫水加熱器水旁路閥9根據(jù)高溫水加熱器出口水溫傳感器5測量的水溫調(diào)節(jié)開度，當測量的水溫高于設(shè)定值時，則開大低溫水加熱器水旁路閥9，以使得更多的低溫水進入高溫水加熱器6，從而使得高溫水加熱器6的出口水溫與設(shè)定值保持一致，反之亦然。當高溫水加熱器(6)安裝在旁路煙道上時(參見圖3)，通過旁路煙道的入口調(diào)節(jié)擋板30或出口調(diào)節(jié)擋板29來調(diào)節(jié)旁路煙道的煙氣流量；所述旁路煙道的入口或出口調(diào)節(jié)擋板根據(jù)高溫水加熱器出口水溫傳感器5測量的水溫調(diào)節(jié)開度。當高溫水加熱器出口水溫傳感器(5)測量的水溫高于設(shè)定值時，則通過關(guān)小旁路煙道的入口調(diào)節(jié)擋板(30)或出口調(diào)節(jié)擋板(29)的開度；當測量的水溫低于設(shè)定值時，則通過開大旁路煙道的入口調(diào)節(jié)擋板
(30)或出口調(diào)節(jié)擋板(29)的開度。對于不設(shè)置高溫水加熱器6和低溫水加熱器水旁路閥9的系統(tǒng)，低溫水加熱器進水閥10根據(jù)高溫水加熱器出口水溫傳感器5測量的水溫調(diào)節(jié)開度，當測量的水溫高于設(shè)定值時，則開大低溫水加熱器進水閥10，以使得更多的低溫水進入低溫水加熱器8，從而使得低溫水加熱器8的出口水溫與設(shè)定值保持一致，反之亦然。由環(huán)境進入風道2的空氣溫度降低時，風道換熱器21內(nèi)相變壓力和溫度降低，當冬季由環(huán)境進入風道2的空氣溫度太低時，為了提高進入空氣預(yù)熱器的空氣溫度，需要打開風道換熱器外接蒸汽供汽閥16，以增加風道換熱器21內(nèi)蒸汽平均溫度和相變壓力，提高傳熱能力；通過外接汽源供汽還有利于維持風道換熱器21內(nèi)壓力的穩(wěn)定，提高水泵和變頻器工作的穩(wěn)定性；專用壓力控制器根據(jù)風道換熱器供汽壓力傳感器17測量的壓力與設(shè)定值的偏差來控制外接蒸汽供汽閥16的開度，當測量的壓力高于設(shè)定值時，將自動關(guān)小外接蒸汽供汽閥16的開度，以使得測量值與設(shè)定值保持一致，反之亦然；可通過調(diào)整設(shè)定值來改變外接蒸汽供汽閥16的開度，為避免外接蒸汽供汽使得系統(tǒng)超壓和影響煙道換熱器的正常換熱，可通過設(shè)定設(shè)定值上限來限制外接蒸汽供汽閥16的開度。當外接蒸汽管路14向系統(tǒng)供汽時，水箱22水位將逐漸增高，當水位傳感器測得的水位高于設(shè)定值時，通過水位控制器控制排水閥28的開度，將系統(tǒng)內(nèi)的水排至系統(tǒng)外利用，以維持水箱水位的穩(wěn)定。當進入風道換熱器21內(nèi)的蒸汽熱量小于風道換熱器21向外部空氣的放熱量時，熱平衡使風道換熱器21內(nèi)部的蒸汽相變壓力降低，這時補汽裝置18釋放出惰性汽體隨蒸汽進入風道換熱器21內(nèi)，以在保持風道換熱器21內(nèi)相變參數(shù)穩(wěn)定的熱平衡下增加換熱器內(nèi)的全壓，維持全壓的穩(wěn)定；當風道換熱器21內(nèi)壓力過高時，風道換熱器21通過排汽裝置19將內(nèi)部的部分不凝汽體排出，以降低內(nèi)部不凝汽體分壓，同時提高換熱系數(shù)，使得蒸汽放熱量增加，減小蒸汽分壓，從而維持全壓的穩(wěn)定。水泵23根據(jù)水泵出口壓力傳感器27測量的泵出口水壓力來調(diào)節(jié)水泵電機的供電頻率，當測量的水壓高于設(shè)定值時，通過控制器使變頻器降低水泵電機的供電頻率，以維持水泵出口壓力的穩(wěn)定，反之亦然。風道換熱器21內(nèi)壓力的穩(wěn)定也使得水泵入口壓力穩(wěn)定，可減輕變頻調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)負擔，有利于維持水泵出口壓力的穩(wěn)定。
權(quán)利要求1.一種基于分級組合換熱的分控相變換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括煙道(1)、風道(2)、空氣預(yù)熱器(3)、外接水管路(4)、低溫水加熱器供汽閥(7)、低溫水加熱器(8)、低溫水加熱器進水閥(10)、汽液換熱器(11)、汽液換熱器供汽閥(12)、風道換熱器供汽閥(13)、風道換熱器外接蒸汽供汽閥(16)、疏水總管道(20)、風道換熱器(21)、水箱(22 )、水泵(23 )、煙道換熱器進水閥(24 )、煙道換熱器(25 )、煙道換熱器出汽閥(26 ); 所述低溫水加熱器(8)、汽液換熱器(11)、風道換熱器(21)、煙道換熱器(25)均為非混合式換熱器； 所述煙道換熱器(25 )布置在空氣預(yù)熱器(3 )后的煙道(1)上，風道換熱器(21)布置在空氣預(yù)熱器(3)前的風道(2)上； 所述煙道換熱器(25)出口的蒸汽母管分為三個支管，分別和風道換熱器(21)的汽側(cè)入口、低溫水加熱器(8)的汽側(cè)入口和汽液換熱器(11)的汽側(cè)飽和蒸汽換熱段入口相連，其對應(yīng)的支管上分別設(shè)置風道換熱器供汽閥(13)、低溫水加熱器供汽閥(7)和汽液換熱器供汽閥(12)； 所述風道換熱器(21)、低溫水加熱器(8)和汽液換熱器(11)的汽側(cè)出口的疏水管道合并后與水箱(22)入口連接，水箱(22)出口經(jīng)水泵(23)與汽液換熱器(11)的水側(cè)入口連接，所述汽液換熱器(11)的水側(cè)出口還和煙道換熱器(25)的汽側(cè)入口相連； 所述外接水管路(4)和低溫水加熱器(8)的水側(cè)連接，且在低溫水加熱器(8)水側(cè)入口前外接水管路(4)上設(shè)置低溫水加熱器進水閥(10)； 所述的分控為煙道(1)側(cè)的煙道換熱器(25 )的換熱相變參數(shù)和煙道(1)側(cè)之外的其它換熱器的換熱相變參數(shù)分別獨立控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述低溫水加熱器(8)的水側(cè)設(shè)置有水旁路，其出、入口端分別連接在低溫水加熱器進水閥(10)前和低溫水加熱器(8)的出口處的外接水管路(4)上，水旁路上設(shè)置低溫水加熱器水旁路閥(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣預(yù)熱器(3)煙氣入口側(cè)的煙道(1)上還設(shè)置有高溫水加熱器(6)，高溫水加熱器(6)的水側(cè)入口與低溫水加熱器⑶的水側(cè)出口相連，用于外接水和煙道(I)內(nèi)煙氣的熱交換；所述高溫水加熱器(6)水側(cè)出口的外接水管路(4)上還設(shè)置有高溫水加熱器出口水溫傳感器(5);所述高溫水加熱器(6)為非混合式換熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣預(yù)熱器(3)和煙道換熱器(25)之間的煙道(1)上還設(shè)置有高溫水加熱器(6)，高溫水加熱器(6)的水側(cè)入口與低溫水加熱器⑶的水側(cè)出口相連，用于外接水和煙道(I)內(nèi)煙氣的熱交換；所述高溫水加熱器(6)水側(cè)出口的外接水管路(4)上還設(shè)置有高溫水加熱器出口水溫傳感器(5);所述高溫水加熱器(6)為非混合式換熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的空氣預(yù)熱器(3)的煙氣側(cè)設(shè)置一旁路煙道，所述旁路煙道的出、入口端分別安裝在空氣預(yù)熱器(3)沿煙氣方向的入口和出口處的煙道(1)上；所述旁路煙道上設(shè)高溫水加熱器(6)，所述高溫水加熱器6)的水側(cè)入口與低溫水加熱器(8)的水側(cè)出口相連，用于外接水和煙道(1)內(nèi)煙氣的熱交換，用于外接水和旁路煙道內(nèi)煙氣的熱交換；所述高溫水加熱器(6)水側(cè)出口的外接水管路(4)上還設(shè)置有高溫水加熱器出口水溫傳感器(5);所述高溫水加熱器(6)的煙氣出口和入口側(cè)分別設(shè)置旁路煙道出口擋板(29)和旁路煙道入口擋板(30);所述高溫水加熱器(6)為非混合式換熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括外接蒸汽管路(14)，其分為兩路，一路經(jīng)外接蒸汽供汽閥(15)和汽液換熱器(11)的汽側(cè)過熱蒸汽換熱段入口相連，另一路經(jīng)風道換熱器外接蒸汽供汽閥(16)和風道換熱器(21)的蒸汽入口管相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述水泵(23)出口管道連接有排水閥(28)，用于維持水箱(22)水位的穩(wěn)定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述風道換熱器(21)的蒸汽入口管上還設(shè)置有補氣裝置(18)，通過向風道換熱器(21)的蒸汽側(cè)補充氣體維持風道換熱器(21)內(nèi)的壓力穩(wěn)定和控制換熱系數(shù)；所述風道換熱器(21)的入口或出口聯(lián)箱上設(shè)置有排氣裝置(19)，通過排汽裝置(19)將風道換熱器(21)的蒸汽側(cè)的氣體排出維持風道換熱器(21)內(nèi)的壓力穩(wěn)定和控制換熱系數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述風道換熱器(21)的蒸汽入口管處可以設(shè)置風道換熱器供汽壓力傳感器(17);所述水泵(24)出口管道上還設(shè)有水泵出口壓力傳 感器(27)。
專利摘要本實用新型公開了一種基于分級組合換熱的分控相變換熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括煙道、風道、空氣預(yù)熱器、外接水管路、低溫水加熱器供汽閥、低溫水加熱器、低溫水加熱器進水閥、汽液換熱器、汽液換熱器供汽閥、風道換熱器供汽閥、風道換熱器外接蒸汽供汽閥、疏水總管道、風道換熱器、水箱、水泵、煙道換熱器進水閥、煙道換熱器、煙道換熱器出汽閥。本實用新型將利用回收煙氣余熱的放熱換熱器分級組合設(shè)置，可根據(jù)環(huán)境空氣溫度和運行條件等不同情況，可將余熱組合加熱鍋爐供風、汽輪機側(cè)的凝結(jié)水等；同時通過分級加熱凝結(jié)水以提高其溫度，獲得更高的能量品質(zhì)，達到最佳的余熱回收經(jīng)濟效益。
文檔編號F28D15/06GK202974001SQ20122059020
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者郝江平, 閆潤生, 葛蔚, 劉新華, 孫廣藩, 何寧, 趙康 申請人:中國科學院過程工程研究所, 山西三合盛工業(yè)技術(shù)有限公司