锅炉余热利用装置的制作方法

本发明涉及一种锅炉余热利用装置。

背景技术：

锅炉尾部受热面通常采用省煤器加空气预热器的结构形式。电站锅炉一般都设有高加，省煤器入口水温一般在150℃以上，不会发生结露腐蚀。也有些不设高加的小型电站锅炉，由于入口水温在100℃左右，当烟气酸露点高于100℃时，省煤器就有发生低温腐蚀的可能。特别是大多小型工业锅炉因不设热力除氧装置，常温给水，致使省煤器入口水温过低而导致结露腐蚀、堵灰等故障时有发生，从而影响锅炉正常运行。因此，在目前的实际应用中，人们为了避免省煤器的低温腐蚀，确保锅炉安全运行，只好牺牲部分锅炉热效率，适当提升排烟温度。

技术实现要素：

为克服以上现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种锅炉余热利用装置，其能够利用自循环预热锅炉给水，通过降低排烟温度的方法回收烟气余热，并将回收的热量用于提高锅炉给水温度，从而有效提高了锅炉系统的热效率。

本发明的技术方案是：

一种锅炉余热利用装置，分别包括了给水进口、给水出口、水水换热器和省煤器，其中所述给水进口通过第一进水管连通至所述水水换热器的进水口，所述水水换热器的第一出水口通过第二进水管连通至所述省煤器的进水口，所述省煤器的出水口通过第一出水管连通至所述水水换热器的回水口，并且所述省煤器的出水口还通过第二出水管连通至所述给水出口，同时在所述第一进水管、第二进水管、第一出水管和第二出水管上还分别设有进口阀、测温仪表、自控调节阀和出水调节阀；

所述水水换热器的第二出水口还通过第三出水管与所述给水出口连通，所述给水进口还通过旁通管与所述给水出口连通，同时在所述第三出水管和旁通管上还分别设有出口阀和旁通阀；

该装置还包括了控制单元，并且所述测温仪表的输出端电连接至所述控制单元的输入端，所述控制单元的输出端电连接至所述自控调节阀的输入端。

上述锅炉余热利用装置，其包括了正常运行状态、水水换热器解列状态和装置解列状态三种工作状态；

当该装置处于正常运行状态时，所述进口阀、出口阀和出水调节阀均导通，所述旁通阀关闭；

当该装置处于水水换热器解列状态时，所述自控调节阀和出口阀均关闭，所述出水调节阀导通；

当该装置处于装置解列状态时，所述进口阀、出水调节阀和出口阀均关闭，所述旁通阀导通。

上述锅炉余热利用装置，其还包括了上位机，所述上位机通过以太网交换机与所述控制单元进行无线连接，用于向所述控制单元发送设定温度信号。

上述锅炉余热利用装置，其中对于所述自控调节阀，调节其阀门开度的具体步骤为：

控制单元分别接收上位机发送的设定温度信号和测温仪表发送的现场温度信号；

控制单元比较设定温度和现场温度之间的偏差；

当现场温度小于设定温度时，控制单元执行pid控制算法增大自控调节阀的阀门开度；

当现场温度大于设定温度时，控制单元执行pid控制算法减小自控调节阀的阀门开度。

上述锅炉余热利用装置，其中所述控制单元采用plc控制器。

上述锅炉余热利用装置，其中所述控制单元分别包括了

温度采集模块，所述温度采集模块用于接收并处理所述测温仪表输出的温度信息；

微控制器，所述微控制器的输入端与所述温度采集模块的输出端连接，用于接收所述温度采集模块输出的温度信息并进行处理；

驱动模块，所述驱动模块的输入端与所述微控制器的输出端连接，用于接收所述微控制器输出的处理信息，并驱动控制所述自控调节阀的阀门开度；以及

无线通信模块，所述无线通信模块与所述微控制器的信号端连接，用于向所述微控制器发送设定温度信息，以及接收所述测温仪表的现场温度信息。

本发明的有益效果是：通过采用上述结构，本发明能够利用自循环预热锅炉给水，通过降低排烟温度的方法回收烟气余热，并将回收的热量用于提高锅炉给水温度，从而有效提高了锅炉系统的热效率。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是锅炉余热利用装置的整体结构示意图；

图2是控制单元在实施例一下的电路结构示意图；

图3是调节自控调节阀的阀门开度的具体步骤示意框图；

图4是控制单元在实施例二下的电路结构框图。

图中：给水进口1，给水出口2，水水换热器3，省煤器4，控制单元5，第一进水管101，进口阀1011，第二进水管102，测温仪表1021，第一出水管201，自控调节阀2011，第二出水管202，出水调节阀2021，第三出水管203，出口阀2031，旁通管301，旁通阀3011。

具体实施方式

如图1所示，为锅炉余热利用装置的整体结构示意图，该装置分别包括了给水进口1、给水出口2、水水换热器3和省煤器4，其中给水进口1通过第一进水管101连通至水水换热器3的进水口，水水换热器3的第一出水口通过第二进水管102连通至省煤器4的进水口，省煤器4的出水口通过第一出水管201连通至水水换热器3的回水口，并且省煤器4的出水口还通过第二出水管202连通至给水出口2，同时在第一进水管101、第二进水管102、第一出水管201和第二出水管202上还分别设有进口阀1011、测温仪表1021、自控调节阀2011和出水调节阀2021；

水水换热器3的第二出水口还通过第三出水管203与给水出口2连通，给水进口1还通过旁通管301与给水出口2连通，同时在第三出水管203和旁通管301上还分别设有出口阀2031和旁通阀3011；

该装置还包括了控制单元5，并且测温仪表1021的输出端电连接至控制单元5的输入端，控制单元5的输出端电连接至自控调节阀2011的输入端。

当该装置处于正常运行状态时，进口阀1011、出口阀2031均处于全开导通状态，出水调节阀2021处于适当开度下的导通状态，而旁通阀3011处于关闭状态。低温给水依次通过给水进口1和第一进水管101，首先进入水水换热器3管程预热至设定温度，预热后的水通过第二进水管102进入省煤器4吸收烟气的热量，此时水温升高成为高温水，其中一部分高温水作为热源通过第一出水管201返回水水换热器3以对低温给水进行加热，然后再通过第三出水管203流动至给水出口2，而另一部分高温水则通过第二出水管202直接流动至给水出口2，高温水汇合至给水出口2后去汽包或下一级省煤器；

通过将测温仪表1021测得的温度信号反馈至控制单元5，控制单元5可据此自动调节自控调节阀2011的阀门开度，这样便调节了高温水通过第一出水管201返回至水水换热器3的热水流量，在进入省煤器4的给水流量和温度一定时，此时便可控制调节了水水换热器3的热交换量，这样水水换热器3进入省煤器4的给水温度便可得到调节被控制在设定值。

这样，只要将水水换热器3进入省煤器4的给水温度控制在烟气酸露点之上，即可确保省煤器4的最低壁温始终高于烟气酸露点，从而不仅可有效避免省煤器4遭受低温腐蚀，同时还可大幅度降低排烟温度（如，可将排烟温度降至仅比省煤器4的最低壁温高5℃左右），从而有效回收利用了烟气余热。

在上述结构下，利用省煤器4吸收烟气余热的部分高温给水返回水水换热器3，以进一步预热进入省煤器4的给水，使其达到设定值以实现省煤器4的最低壁温高于烟气酸露点，避免发生低温腐蚀的目的。而通过测温仪表1021测得的温度信号反馈到控制单元5自动调节自控调节阀2011的阀门开度，可自动调控省煤器4的最低壁温。

并且，该装置适用于带热力除氧的工业锅炉和不设高加（或高加解列）104℃除氧的电站锅炉，其可在保证尾锅炉省煤器受热面不结露腐蚀的前提下，利用自循环预热锅炉给水，通过降低排烟温度的方法回收烟气余热，并将回收的热量用于提高锅炉给水温度，从而有效提高了锅炉系统的热效率。

当水水换热器3发生故障时，该装置可设置为水水换热器解列状态，即此时自控调节阀2011和出口阀2031均处于关闭状态，出水调节阀2021处于导通状态（或全开状态），这样可将水水换热器3解列，保证了省煤器4仍可正常运行。

当整个装置发生故障时，该装置可设置为装置解列状态，此时进口阀1011、出水调节阀2021和出口阀2031均处于关闭状态，旁通阀3011处于导通状态（或者全开状态），从而将整个装置解列，保证锅炉仍可继续运行。

进一步地，省煤器4根据需要可以选择不同换热管结构，光管易于清灰，但耗钢量高且占据空间大；h型翅片管顺列布置较易清灰，耗钢量和占据空间都小于光管；螺旋翅片管错列布置，耗钢量和占据空间最小，采用声波清灰也可获得理想效果。

作为不设高加（或高加解列）104℃除氧的电站锅炉，烟气酸露点低于104℃时，可解列水水换热器3，即关闭自控调节阀2011和出口阀2031，并将调节阀2021处于全开位置，此时省煤器4仍可正常运行。

作为不设104℃除氧工业锅炉，给水温度通常在60℃以下，省煤器4降低排烟温度所吸收的热量不足以将给水加热至烟气酸露点以上，此时可适当打开旁通阀3011，减少通过装置的给水流量来保证装置的正常运行。

如图2和图3所示，分别为控制单元的电路结构示意图和调节自控调节阀的阀门开度的具体步骤示意框图。其中，控制室的上位机可通过以太网交换机与控制单元5（可采用plc控制器）进行无线连接，用于向控制单元5发送设定温度信号。此时，控制单元5分别接收上位机发送的控制室操作指令（即设定温度信号）和测温仪表1021发送的现场温度信号，然后控制单元5比较设定温度和现场温度之间的偏差，进而，当现场温度小于设定温度时，控制单元5可执行pid控制算法，自动增大自控调节阀2011的阀门开度，当现场温度大于设定温度时，控制单元5可执行pid控制算法，自动减小自控调节阀2011的阀门开度，直至最终上述现场温度与设定温度达成一致。

如图4所示，为控制单元5在另一种实施例下的电路结构框图。控制单元5分别包括了温度采集模块、微控制器、驱动模块和无线通信模块。其中，温度采集模块用于接收并处理测温仪表1021输出的温度信息；微控制器的输入端与温度采集模块的输出端连接，用于接收温度采集模块输出的温度信息并进行处理；驱动模块的输入端与微控制器的输出端连接，用于接收微控制器输出的处理信息，并驱动控制自控调节阀2011的阀门开度；无线通信模块与微控制器的信号端连接，用于向微控制器发送设定温度信号，以及接收测温仪表1021的现场温度信号。而该现场温度信息还可进一步通过上位机的hmi（人机界面）进行实时显示。

上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。