一种锅炉排烟余热利用系统及其控制方法
【专利摘要】本发明提供了一种电站锅炉排烟余热利用系统及其控制方法，利用复合相变换热器及其配套设施，回收电站锅炉的排烟余热，回收的热量用来加热锅炉凝结水、补给水、二次风、供暖回水等，根据不同的季节不同的冷源供应情况，而采取不同的工况控制方法，大体可以分为三种工况：自循环工况，冬季工况，夏季工况，可实现对整个相变换热器设备可能出现的不同最低壁面温度的闭环控制，保证相变换热器壁面温度恒定或可控可调，以适应燃料种类以及工况的变化，达到大幅度回收烟气余热的节能目的。
【专利说明】一种锅炉排烟余热利用系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锅炉排烟余热利用领域，特别涉及一种电站锅炉排烟余热利用系统及其控制方法，利用复合相变换热器及其配套设施，回收电站锅炉的排烟余热，回收的热量用来加热锅炉凝结水、补给水、二次风、供暖回水等，可达到合理用热、节能降耗、减少污染物排放的目的；利用该控制方法，可实现对整个相变换热器设备可能出现的不同最低壁面温度的闭环控制，保证相变换热器壁面温度恒定或可控可调，以适应燃料种类以及工况的变化，达到大幅度回收烟气余热的节能目的。
【背景技术】
[0002]节约资源是我国的基本国策。是我国长期坚持的发展原则，根据我国“十一五”期间要实现单位GDP “降耗”20%的硬指标，节能与环保，正在成为我国转变经济增长方式，力口快发展的关键所在，成为当前一项紧迫的任务。
[0003]一般来说，锅炉排烟温度按照经典的控制酸露腐蚀条件的设计规范设计，计算排烟温度已经留有设备保护的余地。但随着运行时间的延长，排烟温度因设备局部积灰而升高。在锅炉各项热损失中，排烟损失占锅炉总热损失的比例最大。在高参数锅炉中表现更为明显，排烟损失占锅炉总热损失的比例占40?50%，甚至更高。目前锅炉运行排烟温度夏季约为166°C，冬季约为144°C，年运行时间在5500小时左右。夏季较高的排烟温度，已经严重影响到布袋除尘器的安全运行。同时，排烟温度高于酸露点温度的50-80度，具有较大的节能空间。
[0004]为了充分利用锅炉排烟余热，提高锅炉的热效率，利用烟气余热加热其他介质(锅炉凝结水、补给水、取暖回水或送风等)，可达到合理用热、节能降耗、减少污染物排放的目的。采用复合相变换热器技术，能有效的降低排烟温度，一方面保护了布袋除尘器，另一方面节省燃料消耗，减少污染排放。
[0005]但是现有的锅炉排烟余热利用系统及其控制系统或控制方法，不能实现在有效利用锅炉排烟余热的同时，保持合相变换热器保持金属受热面壁面温度处于较高的温度水平，从而实现远离酸露点的腐蚀区域的目的，不能实现从根本上避免了结露腐蚀和由此发生的堵灰，因而现有的锅炉排烟余热利用系统其维护成本较高。现有技术的另一个缺点是，不能实现换热器金属受热面最低壁面温度处于可控可调状态，复合相变换热器调节能力有限，排烟温度和壁面温度不能保持相对稳定，不能适应锅炉的燃料品种以及负荷的变化。上述缺点使得相变换热器易出现的老化问题，设备的使用寿命有限。
【发明内容】
[0006]本发明提供的一种锅炉排烟余热利用系统及其控制方法，利用复合相变换热器及其配套设施，回收电站锅炉的排烟余热，回收的热量用来加热锅炉凝结水、补给水、二次风、供暖回水等，可达到合理用热、节能降耗、减少污染物排放的目的；利用该控制方法，可实现对整个相变换热器设备可能出现的不同最低壁面温度的闭环控制，保证相变换热器壁面温度恒定或可控可调，以适应燃料种类以及工况的变化，达到大幅度回收烟气余热的节能目的。
[0007]本发明的锅炉排烟余热利用系统及其控制方法，根据不同的季节不同的冷源供应情况，而采取不同的工况控制方法，大体可以分为三种工况:自循环工况，冬季冷源充足时使用，系统循环水在余热利用系统内循环，回收烟气热量，加热采暖水、二次风；冬季工况，冬季使用，系统从一个低压加热器的入口取水，回收烟气热量，加热采暖水、二次风，从另一个低压加热器的入口回水；夏季工况，夏季冷源不足时使用，系统从一个低压加热器入口取水，从另一个低压加热器的入口回水。
[0008]本发明的锅炉排烟余热利用系统，所使用的复合相变换热器，在结构和布置方式上也进行了相应的改变，具体是换热器相变下段中的换热管束，设置在前若干排的换热管束相比设置在后排的换热管束，具有大的换热管直径和少的换热管数量；设置在前若干排或前后若干排的每排换热管束的上联管、下联管的左右两端分别设置控制阀门。换热器相变下段的上述结构设计，一方面可以增强前排换热管束的耐磨性能，同时可有效减少后排换热管束的酸露腐蚀，并且在由于锅炉工况调整、烟气含硫量过高而发生严重腐蚀时，或者前排换热管束发生严重磨损时，能够切断磨损或腐蚀部分的管束，保证锅炉及后续设备的安全运行。
[0009]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0010]根据本发明的一方面，提供了一种锅炉排烟余热利用系统，包括相变换热系统、控制系统、二次风换热器、供暖水换热器、主供水管路和主回水管路，其特征在于:
[0011]所述相变换热系统包括多个复合相变换热器，每个复合相变换热器均包括换热器相变下段和汽包，所述换热器相变下段置于锅炉烟道尾部中，所述换热器相变下段经上升管、下降管与置于烟道上部的汽包连接，所述换热器相变下段中的换热介质在烟道中吸收烟气的热量蒸发为气态后经所述上升管通入汽包中，在所述汽包中与除盐水管路接触冷凝为液态后经所述下降管返回所述换热器相变下段中；所述汽包分管程和壳程两部分，其中，壳程部分通过上升管、下降管与换热器相变下段组成换热介质循环回路，管程部分的进口端接所述主供水管路，管程部分的出口端接所述主回水管路，且管程部分的进口端、出口端均设置控制阀门；
[0012]与水源连接的所述主供水管路分为两个支路，其中支路I与各复合相变换热器的汽包的管程部分的进口端连接，支路II经低压加热器I后流入低压加热器II ;所述主供水管路的支路I上与相变换热系统连接前的部分上，设有主控制阀门及供水泵；
[0013]所述主回水管路一端与各复合相变换热器的汽包的管程部分的出口端连接，之后依次串接有二次风换热器、供暖水换热器，在所述主回水管路的末端分为两个支路，其中一个支路A与所述主供水管路的支路I连接，另一个支路B与所述主供水管路的支路II连接，且所述主回水管路的末端的支路A、支路B上均设有控制阀门；在所述主回水管路上还分别设有所述二次风换热器的旁通管路和所述供暖水换热器的旁通管路，所述二次风换热器的旁通管路和所述供暖水换热器的旁通管路上均设有控制阀门；所述二次风换热器、供暖水换热器的进水管路、出水管路上均设有控制阀门；
[0014]所述主供水管路的支路I的进口处，即所述主供水管路的支路I与所述主回水管路的末端的支路A的接入点之前的进口管路上，也设有控制阀门；[0015]所述控制系统包括多个温度传感器、流量计及控制器，所述主供水管路的支路I上、所述主回水管路上均设有流量传感器，各换热器相变下段的烟气进口处还设有流量传感器；各温度传感器、流量计均通过信号线路与控制器连接，所述控制器通过控制线路与所述锅炉排烟余热利用系统中的所有控制阀门连接，所述控制器通过采集到的温度、流量信号控制各控制阀门的开闭。
[0016]进一步地，所述多个温度传感器包括，所述二次风换热器、供暖水换热器的进水管路、出水管路上均设有温度传感器，各换热器相变下段处设壁温传感器，各换热器相变下段的烟气进口处、出口处设有烟气温度传感器，各汽包的管程部分的进口处、出口处设有凝结水温度传感器。
[0017]进一步地，所述锅炉排烟余热利用系统中的所有控制阀门均包括手动控制阀门和电动控制阀门，各电动控制阀门通过控制线路与所述控制器连接，受所述控制器控制。进一步地，也可以通过各手动控制阀手动增减调节阀开度，实现对相变换热器壁温的手动控制。
[0018]进一步地，所述主供水管路的支路I上还设有与控制阀门及供水泵并联的备用控制阀门及供水泵。
[0019]进一步地，所述主回水管路的末端的支路B与低压加热器1、低压加热器II之间的主供水管路的支路II连接。
[0020]进一步地，当通过壁温传感器检测到换热器相变下段处的壁温升高超过设定值时，所述控制器通过控制线路加大相应换热器相变下段所对应的汽包的管程部分的进口端、出口端处的控制阀门的开度。这样通过换热器的水流量加大，带走换热器增多的热量，致使壁温下降，从而达到稳定壁温在设定值附近的目的。进一步地，当所述控制器将所有汽包的管程部分的进口端、出口端处的控制阀门的开度均设定为最大开度时，若各换热器相变下段处的壁温仍然超过设定值时，则所述控制器控制增大所述主供水管路上的主控制阀门的开度。进一步地，若所述主供水管路上的主控制阀门的开度达到最大时，若各换热器相变下段处的壁温仍然超过设定值时，则进一步增大供水泵的水泵变频器频率，加大供水泵的输出功率，这样通过各个相变换热器段的水流量加大，导致各个壁温下降。
[0021]进一步地，所述锅炉排烟余热利用系统包括自循环工况、冬季工况和夏季工况:当所述锅炉排烟余热利用系统处于自循环工况时，冬季冷源充足时使用，所述二次风换热器、所述供暖水换热器的旁通管路上的控制阀门均处于关闭状态，所述二次风换热器、所述供暖水换热器的进水管路、出水管路上的控制阀门均处于打开状态，所述主回水管路的末端的支路B上的控制阀门均处于关闭状态，所述主回水管路的末端的支路A上的控制阀门均处于打开状态，所述主供水管路的支路I的进口处的控制阀门处于关闭状态。
[0022]进一步地，当所述锅炉排烟余热利用系统处于冬季工况时，冬季冷源不充足时使用，所述二次风换热器、所述供暖水换热器的旁通管路上的控制阀门均处于关闭状态，所述二次风换热器、所述供暖水换热器的进水管路、出水管路上的控制阀门均处于打开状态，所述主回水管路的末端的支路B上的控制阀门均处于打开状态，所述主回水管路的末端的支路A上的控制阀门均处于关闭状态，所述主供水管路的支路I的进口处的控制阀门处于打开状态。
[0023]进一步地，当所述锅炉排烟余热利用系统处于夏季工况时，夏季冷源不充足时使用，所述二次风换热器、所述供暖水换热器的旁通管路上的控制阀门均处于打开状态，所述二次风换热器、所述供暖水换热器的进水管路、出水管路上的控制阀门均处于关闭状态，所述主回水管路的末端的支路B上的控制阀门均处于打开状态，所述主回水管路的末端的支路A上的控制阀门均处于关闭状态，所述主供水管路的支路I的进口处的控制阀门处于打开状态。
[0024]进一步地，本发明的锅炉排烟余热利用系统，所使用的复合相变换热器，在结构和布置方式上也进行了相应的改变，具体是换热器相变下段中的换热管束，设置在前若干排的换热管束相比设置在后排的换热管束，具有大的换热管直径和少的换热管数量；设置在前若干排或前后若干排的每排换热管束的上联管、下联管的左右两端分别设置控制阀门。换热器相变下段的上述结构设计，一方面可以增强前排换热管束的耐磨性能，同时可有效减少后排换热管束的酸露腐蚀，并且在由于锅炉工况调整、烟气含硫量过高而发生严重腐蚀时，或者前排换热管束发生严重磨损时，能够切断磨损或腐蚀部分的管束，保证锅炉及后续设备的安全运行。
[0025]根据本发明的另一方面，还提供了一种上述锅炉排烟余热利用系统的控制方法，其特征在于:根据季节的不同和冷源是否充足而将所述锅炉排烟余热利用系统切换到自循环工况、冬季工况和夏季工况等三种不同的工况，其中，自循环工况为冬季且冷源充足的情况；冬季工况为冬季但冷源不充足的情况；夏季工况为夏季冷源不充足的情况。
[0026]进一步地，当处于冬季且冷源充足时，将所述锅炉排烟余热利用系统切换至自循环工况，此时关闭所述二次风换热器、所述供暖水换热器的旁通管路上的控制阀门，打开所述二次风换热器、所述供暖水换热器的进水管路、出水管路上的控制阀门；关闭所述主回水管路的末端的支路B上的控制阀门，打开所述主回水管路的末端的支路A上的控制阀门；关闭所述主供水管路的支路I的进口处的控制阀门。
[0027]进一步地，当处于冬季但冷源不充足时，，将所述锅炉排烟余热利用系统切换至冬季工况，关闭所述二次风换热器、所述供暖水换热器的旁通管路上的控制阀门，打开所述二次风换热器、所述供暖水换热器的进水管路、出水管路上的控制阀门；打开所述主回水管路的末端的支路B上的控制阀门，关闭所述主回水管路的末端的支路A上的控制阀门；打开所述主供水管路的支路I的进口处的控制阀门。
[0028]进一步地，当处于夏季冷源不充足时，将所述锅炉排烟余热利用系统切换至夏季工况，打开所述二次风换热器、所述供暖水换热器的旁通管路上的控制阀门，关闭所述二次风换热器、所述供暖水换热器的进水管路、出水管路上的控制阀门，打开所述主回水管路的末端的支路B上的控制阀门，关闭所述主回水管路的末端的支路A上的控制阀门，打开所述主供水管路的支路I的进口处的控制阀门。
[0029]进一步地，当通过壁温传感器检测到换热器相变下段处的壁温升高超过设定值时，所述控制器通过控制线路加大相应换热器相变下段所对应的汽包的管程部分的进口端、出口端处的控制阀门的开度。这样通过换热器的水流量加大，带走换热器增多的热量，致使壁温下降，从而达到稳定壁温在设定值附近的目的。进一步地，当所述控制器将所有汽包的管程部分的进口端、出口端处的控制阀门的开度均设定为最大开度时，若各换热器相变下段处的壁温仍然超过设定值时，则所述控制器控制增大所述主供水管路上的主控制阀门的开度。进一步地，若所述主供水管路上的主控制阀门的开度达到最大时，若各换热器相变下段处的壁温仍然超过设定值时，则进一步增大供水泵的水泵变频器频率，加大供水泵的输出功率，这样通过各个相变换热器段的水流量加大，导致各个壁温下降。
[0030]本发明的锅炉排烟余热利用系统及其控制方法，同现有技术相比，具有以下显著的技术效果:能够在锅炉的设计和改造中，大幅度降低烟气的排放温度，使大量中低温热能被有效回收，产生十分可观的经济效益；在降低排烟温度的同时，保持金属受热面壁面温度处于较高的温度水平，远离酸露点的腐蚀区域，从根本上避免了结露腐蚀和由此发生的堵灰，大幅度降低设备的维护成本；保证换热器金属受热面最低壁面温度处于可控可调状态，使复合相变换热器具有相当幅度的调节能力，使排烟温度和壁面温度保持相对稳定，并能适应锅炉的燃料品种以及负荷的变化；在保留热管换热器具有高效传热特性的同时，通过适时排放不凝气体有效解决相变换热器可能出现的老化问题，大大延长设备的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本发明的锅炉排烟余热利用系统的结构示意图。
[0032]图2为本发明所使用的复合相变换热器的结构示意图。
[0033]图3为本发明的锅炉排烟余热利用系统处于自循环模式时的示意图。
[0034]图4为本发明的锅炉排烟余热利用系统处于冬季模式时的示意图。
[0035]图5为本发明的锅炉排烟余热利用系统处于夏季模式时的示意图。
【具体实施方式】
[0036]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
[0037]图1为本发明的锅炉排烟余热利用系统的结构示意图。包括相变换热系统、控制系统、二次风换热器2、供暖水换热器3、主供水管路4和主回水管路5。
[0038]所述相变换热系统包括多个复合相变换热器1，图1中显示有4个，根据实际需要可以设置多个。如图2所示，每个复合相变换热器I均包括换热器相变下段101和汽包102，所述换热器相变下段101置于锅炉烟道尾部中，所述换热器相变下段101经上升管103、下降管104与置于烟道上部的汽包102连接，所述换热器相变下段101中的换热介质在烟道中吸收烟气的热量蒸发为气态后经所述上升管103通入汽包102中，在所述汽包102中与除盐水管路接触冷凝为液态后经所述下降管104返回所述换热器相变下段101中；所述汽包102分管程和壳程两部分，其中，壳程部分通过上升管103、下降管104与换热器相变下段101组成换热介质循环回路，管程部分的进口端接所述主供水管路4，管程部分的出口端接所述主回水管路5，且管程部分的进口端、出口端均设置控制阀门；
[0039]所述主供水管路4与冷凝水供应管路6连接，所述冷凝水供应管路6经低压加热器I 7后流入低压加热器II 8，冷凝水供应管路6除向所述主供水管路4提供所需的冷凝水夕卜，还分别向低压加热器I 7、低压加热器II 8供水。所述主供水管路4设有主控制阀门Fl及供水泵10 ；
[0040]所述主回水管路5 —端与各复合相变换热器I的汽包102的管程部分的出口端连接，之后依次串接有二次风换热器2、供暖水换热器3，在所述主回水管路5的末端分为两个支路，其中一个支路5A与所述主供水管路4连接，另一个支路5B与所述冷凝水供应管路6连接，且所述主回水管路5的末端的支路5A、5B上均设有控制阀门，参见图1，分别为F2、F3 ;在所述主回水管路5上还分别设有所述二次风换热器的旁通管路和所述供暖水换热器的旁通管路，所述二次风换热器的旁通管路和所述供暖水换热器的旁通管路上均设有控制阀门，参见图1，分别为F4、F5 ;所述二次风换热器、供暖水换热器的进水管路、出水管路上均设有控制阀门，分别为F6?F9 ;所述主供水管路4的进口处，也设有控制阀门FlO。
[0041]所述控制系统包括多个温度传感器(图中未示出)、流量计及控制器(图中未示出)所述主供水管路4上、所述主回水管路5上均设有流量传感器，分别为L1、L2。各换热器相变下段101的烟气进口处还设有流量传感器(图中未示出);各温度传感器、流量计均通过信号线路与控制器连接，所述控制器通过控制线路与所述锅炉排烟余热利用系统中的所有控制阀门连接，所述控制器通过采集到的温度、流量信号控制各控制阀门的开闭。
[0042]具体地，所述多个温度传感器包括，设置在所述二次风换热器2、供暖水换热器3的进水管路、出水管路上的温度传感器，设置在各换热器相变下段101处的壁温传感器，设置在各换热器相变下段101的烟气进口处、出口处的烟气温度传感器，设置在各汽包102的管程部分的进口处、出口处的凝结水温度传感器。
[0043]进一步地，所述锅炉排烟余热利用系统中的所有控制阀门均包括手动控制阀门和电动控制阀门，各电动控制阀门通过控制线路与所述控制器连接，受所述控制器控制。进一步地，也可以通过各手动控制阀手动增减调节阀开度，实现对相变换热器壁温的手动控制。
[0044]进一步地，所述主供水管路4上还设有与主控制阀门Fl及供水泵10并联的备用控制阀门BI及备用供水泵Pl。
[0045]进一步地，所述主回水管路的末端的支路5B与低压加热器I 7、低压加热器II 8之间的冷凝水供应管路6连接。
[0046]进一步地，当通过壁温传感器检测到换热器相变下段101处的壁温升高超过设定值时，所述控制器通过控制线路加大相应换热器相变下段所对应的汽包102的管程部分的进口端、出口端处的控制阀门的开度。这样通过换热器的水流量加大，带走换热器增多的热量，致使壁温下降，从而达到稳定壁温在设定值附近的目的。进一步地，当所述控制器将所有汽包102的管程部分的进口端、出口端处的控制阀门的开度均设定为最大开度时，若各换热器相变下段101处的壁温仍然超过设定值时，则所述控制器控制增大所述主供水管路4上的主控制阀门Fl的开度。进一步地，若所述主供水管路4上的主控制阀门Fl的开度达到最大时，若各换热器相变下段101处的壁温仍然超过设定值时，则进一步增大供水泵10的水泵变频器频率，加大供水泵101的输出功率，这样通过各个相变换热器段的水流量加大，导致各个壁温下降。
[0047]进一步地，当通过壁温传感器检测到换热器相变下段101处的壁温低于设定值时，所述控制器通过控制线路减小相应换热器相变下段101所对应的汽包102的管程部分的进口端、出口端处的控制阀门的开度。这样通过减小换热器的水流量，使壁温恢复在设定值附近的目的。
[0048]如图3至5所示，所述锅炉排烟余热利用系统包括自循环工况、冬季工况和夏季工况:当所述锅炉排烟余热利用系统处于自循环工况时，冬季冷源充足时使用，所述二次风换热器2、所述供暖水换热器3的旁通管路上的控制阀门F4、F5均处于关闭状态，所述二次风换热器2、所述供暖水换热器3的进水管路、出水管路上的控制阀门均处于打开状态，所述主回水管路5的末端的支路5B上的控制阀门均处于关闭状态，所述主回水管路5的末端的支路5A上的控制阀门均处于打开状态，所述主供水管路4进口处的控制阀门FlO处于关闭状态。
[0049]进一步地，当所述锅炉排烟余热利用系统处于冬季工况时，冬季冷源不充足时使用，所述二次风换热器2、所述供暖水换热器3的旁通管路上的控制阀门F4、F5均处于关闭状态，所述二次风换热器2、所述供暖水换热器3的进水管路、出水管路上的控制阀门均处于打开状态，所述主回水管路的末端的支路B上的控制阀门均处于打开状态，所述主回水管路5的末端的支路5A上的控制阀门均处于关闭状态，所述主供水管路4进口处的控制阀门FlO处于打开状态。
[0050]进一步地，当所述锅炉排烟余热利用系统处于夏季工况时，夏季冷源不充足时使用，所述二次风换热器2、所述供暖水换热器3的旁通管路上的控制阀门F4、F5均处于打开状态，所述二次风换热器2、所述供暖水换热器3的进水管路、出水管路上的控制阀门均处于关闭状态，所述主回水管路5的末端的支路5B上的控制阀门均处于打开状态，所述主回水管路5的末端的支路5A上的控制阀门均处于关闭状态，所述主供水管路4进口处的控制阀门FlO处于打开状态。
[0051]本发明的上述锅炉排烟余热利用系统及其控制方法，同现有技术相比，能够大幅度降低锅炉烟气的排放温度，使大量中低温热能被有效回收，产生十分可观的经济效益；在降低排烟温度的同时，保持金属受热面壁面温度处于较高的温度水平，远离酸露点的腐蚀区域，从根本上避免了结露腐蚀和由此发生的堵灰，大幅度降低设备的维护成本；保证换热器金属受热面最低壁面温度处于可控可调状态，使复合相变换热器具有相当幅度的调节能力，使排烟温度和壁面温度保持相对稳定，并能适应锅炉的燃料品种以及负荷的变化；在保留热管换热器具有高效传热特性的同时，通过适时排放不凝气体有效解决相变换热器可能出现的老化问题，大大延长设备的使用寿命。
[0052]本发明的锅炉排烟余热利用系统，所使用的复合相变换热器，在结构和布置方式上也进行了相应的改变，具体是换热器相变下段中的换热管束，设置在前若干排的换热管束相比设置在后排的换热管束，具有大的换热管直径和少的换热管数量；设置在前若干排或前后若干排的每排换热管束的上联管、下联管的左右两端分别设置控制阀门。换热器相变下段的上述结构设计，一方面可以增强前排换热管束的耐磨性能，同时可有效减少后排换热管束的酸露腐蚀，并且在由于锅炉工况调整、烟气含硫量过高而发生严重腐蚀时，或者前排换热管束发生严重磨损时，能够切断磨损或腐蚀部分的管束，保证锅炉及后续设备的安全运行。
[0053]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
【权利要求】
1.一种锅炉排烟余热利用系统，包括相变换热系统、控制系统、二次风换热器、供暖水换热器、主供水管路和主回水管路，其特征在于: 所述相变换热系统包括多个复合相变换热器，每个复合相变换热器均包括换热器相变下段和汽包，所述换热器相变下段置于锅炉烟道尾部中，所述换热器相变下段经上升管、下降管与置于烟道上部的汽包连接，所述换热器相变下段中的换热介质在烟道中吸收烟气的热量蒸发为气态后经所述上升管通入汽包中，在所述汽包中与除盐水管路接触冷凝为液态后经所述下降管返回所述换热器相变下段中；所述汽包分管程和壳程两部分，其中，壳程部分通过上升管、下降管与换热器相变下段组成换热介质循环回路，管程部分的进口端接所述主供水管路，管程部分的出口端接所述主回水管路，且管程部分的进口端、出口端均设置控制阀门； 所述主供水管路与冷凝水供应管路连接，所述冷凝水供应管路经低压加热器I后流入低压加热器II，冷凝水供应管路除向所述主供水管路提供所需的冷凝水外，还分别向低压加热器1、低压加热器II供水。所述主供水管路设有主控制阀门及供水泵；所述主回水管路一端与各复合相变换热器的汽包的管程部分的出口端连接，之后依次串接有二次风换热器、供暖水换热器，在所述主回水管路的末端分为两个支路，其中一个支路A与所述主供水管路连接，另一个支路B与所述冷凝水供应管路连接，且所述主回水管路的末端的支路A、支路B上均设有控制阀门；在所述主回水管路上还分别设有所述二次风换热器的旁通管路和所述供暖水换热器的旁通管路，所述二次风换热器的旁通管路和所述供暖水换热器的旁通管路上均设有控制阀门；所述二次风换热器、供暖水换热器的进水管路、出水管路上均设有控制阀门；所述主供水管路的进口处也设有控制阀门。
2.根据权利要求1所述的锅炉排烟余热利用系统，其特征在于，所述控制系统包括多个温度传感器、流量计及控制器，所述主供水管路、主回水管路上均设有流量传感器，各换热器相变下段的烟气进口处还设有流量传感器；各温度传感器、流量计均通过信号线路与控制器连接，所述控制器通过控制线路与所述锅炉排烟余热利用系统中的所有控制阀门连接，所述控制器通过采集到的温度、流量信号控制各控制阀门的开闭。
3.根据权利要求2所述的锅炉排烟余热利用系统，其特征在于，所述多个温度传感器包括，所述二次风换热器、供暖水换热器的进水管路、出水管路上均设有温度传感器，各换热器相变下段处设壁温传感器，各换热器相变下段的烟气进口处、出口处设有烟气温度传感器，各汽包的管程部分的进口处、出口处设有凝结水温度传感器。
4.根据权利要求3所述的锅炉排烟余热利用系统，其特征在于，所述锅炉排烟余热利用系统中的所有控制阀门均包括手动控制阀门和电动控制阀门，各电动控制阀门通过控制线路与所述控制器连接，受所述控制器控制。进一步地，也可以通过各手动控制阀手动增减调节阀开度，实现对相变换热器壁温的手动控制。
5.根据权利要求1至4任一项所述的锅炉排烟余热利用系统，其特征在于，所述主供水管路的支路I上还设有与控制阀门及供水泵并联的备用控制阀门及供水泵。
6.根据权利要求5所述的锅炉排烟余热利用系统，其特征在于，所述主回水管路的末端的支路B与低压加热器1、低压加热器II之间的主供水管路的支路II连接。
7.根据权利要求6所述的锅炉排烟余热利用系统，其特征在于，当通过壁温传感器检测到换热器相变下段处的 壁温升高超过设定值时，所述控制器通过控制线路加大相应换热器相变下段所对应的汽包的管程部分的进口端、出口端处的控制阀门的开度。进一步地，当所述控制器将所有汽包的管程部分的进口端、出口端处的控制阀门的开度均设定为最大开度时，若各换热器相变下段处的壁温仍然超过设定值时，则所述控制器控制增大所述主供水管路上的主控制阀门的开度。进一步地，若所述主供水管路上的主控制阀门的开度达到最大时，若各换热器相变下段处的壁温仍然超过设定值时，则进一步增大供水泵的水泵变频器频率，加大供水泵的输出功率，这样通过各个相变换热器段的水流量加大，导致各个壁温下降。
8.根据权利要求6所述的锅炉排烟余热利用系统，其特征在于，所述锅炉排烟余热利用系统包括自循环工况、冬季工况和夏季工况:当所述锅炉排烟余热利用系统处于自循环工况时，冬季冷源充足时使用，所述二次风换热器、所述供暖水换热器的旁通管路上的控制阀门均处于关闭状态，所述二次风换热器、所述供暖水换热器的进水管路、出水管路上的控制阀门均处于打开状态，所述主回水管路的末端的支路B上的控制阀门均处于关闭状态，所述主回水管路的末端的支路A上的控制阀门均处于打开状态，所述主供水管路的支路I的进口处的控制阀门处于关闭状态。
9.根据权利要求8所述的锅炉排烟余热利用系统，其特征在于，当所述锅炉排烟余热利用系统处于冬季工况时，冬季冷源不充足时使用，所述二次风换热器、所述供暖水换热器的旁通管路上的控制阀门均处于关闭状态，所述二次风换热器、所述供暖水换热器的进水管路、出水管路上的控制阀门均处于打开状态，所述主回水管路的末端的支路B上的控制阀门均处于打开状态，所述主回水管路的末端的支路A上的控制阀门均处于关闭状态，所述主供水管路的支路I的进口处的控制阀门处于打开状态。
10.根据权利要求8所述的锅炉排烟余热利用系统，其特征在于，当所述锅炉排烟余热利用系统处于夏季工况时，夏季冷源不充足时使用，所述二次风换热器、所述供暖水换热器的旁通管路上的控制阀门均处于打开状态，所述二次风换热器、所述供暖水换热器的进水管路、出水管路上的控制阀门均处于关闭状态，所述主回水管路的末端的支路B上的控制阀门均处于打开状态，所述主回水管路的末端的支路A上的控制阀门均处于关闭状态，所述主供水管路的支路I的进口处.的控制阀门处于打开状态。
【文档编号】F22D5/00GK103471083SQ201310468133
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2013年10月10日
【发明者】吕元, 张志刚, 刘辉 申请人:中兴能源（唐山）节能有限公司