烟气余热回收换热系统的制作方法

本实用新型涉及流体换热技术领域，尤其涉及一种烟气余热回收换热系统。

背景技术：

现有燃气供热锅炉烟气余热回收系统采用常规的烟气余热回收装置，锅炉回水先进入烟气余热回收装置，吸收烟气热量后，再进入锅炉继续温升，达到供暖要求温度后供热到用户；烟气温度由160-210℃降到110℃后排到大气；目前虽然使用了烟气余热回收装置，但其只吸收了烟气中很少的一部分热量，大部分热量(包括水蒸汽中的气化潜热和烟气中的热量)还是被白白浪费。即大量烟气排在大气中，烟气的余热也进入大气，烟气中的大量水分也进入大气，与空气中的尘埃混合，形成雾霾，同时烟气中的大量热量被浪费。

中国专利公开号：cn104235928a公开了一种锅炉烟气余热供热系统，锅炉(21)排出的烟气依次经过空气预热器(22)、脱硫系统(26)和第一烟气换热器(29)；第一烟气换热器(29)的冷源入口和冷源出口都与热泵(20)相连接；热泵(20)与热网循环水系统连接；热泵(20)中的冷却水通过第一烟气换热器(29)的冷源入口进入烟气换热器(29)被加热后，通过烟气换热器(29)的冷源出口返回热泵(20)，并加热流经热泵(20)的热网循环水系统中的热网回水。由此可见，所述供热系统存在以下问题：

第一，所述供热系统先对烟气进行脱硫处理，处理后会使温度降低，使得系统中水无法经过换热后快速达到指定温度，回收能效比低。

第二，所述供热系统直接使用烟气与水进行热交换，在换热效率低的同时，还会由于烟气泄漏而造成安全隐患。

第三，所述供热系统，设备繁多，运行复杂，投资比较高，并且运行设备庞大，维修费用高。

技术实现要素：

为此，本实用新型提供一种烟气余热回收换热系统，用以克服现有技术中烟气热能回收能效比低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种烟气余热回收换热系统，包括：

控制单元，其设置在管路外，用以控制管路运；

用以储存余热水的水箱；

与所述水箱相连，用以对余热水和供热水进行换热的余热换热器；

与所述余热换热器相连，用以控制管路中余热水和供热水运行的循环泵。

进一步地，所述控制单元包括：

用以计算所述余热换热器进出水口处供热水温度的温度检测模块；

与所述温度检测模块相连，用以计算所述余热换热器进出水口处供热水温差的计算模块；

与所述计算模块相连，用以控制所述循环泵启停的控制模块。

进一步地，所述余热换热器包括：

换热外壳，在换热外壳侧面顶部开设有余热水进口和供热水出口，在换热外壳侧面底部开设有余热水出口和供热水进口，用以分别输入和输出余热水以及供热水；

设置在所述换热壳体内部，用以分隔余热水和供热水的换热片。

进一步地，在所述换热外壳的供热水进口与供热水出口处分别设有温度检测器，用以实时检测供热水换热前后的温度差。

进一步地，所述温度检测器均与所述控制单元相连，用以将测得的温度输送至控制单元。

进一步地，所述温度检测器与所述控制单元的连接方式为有线连接或无线连接的一种或多种。

进一步地，所述换热片为多个并排放置的金属片，各金属片表面均设有波纹，且在各金属片顶部开设有余热水进口和供热水出口，在其底部开设有余热水出口和供热水进口。

进一步地，所述换热片的间距大于标准间距，以增加余热水与供热水的换热速度。

进一步地，所述循环泵分别设置在所述换热外壳的余热水出口和供热水入口处并与所述控制单元相连，用以控制管路内流体的流通。

进一步地，所述系统中还设有回水管，所述回水管两端分别与所述换热外壳中供热水进口管路与供热水出口管路相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，本实用新型所述烟气余热回收换热系统在烟气未经处理时使用余热水对烟气进行冷却，能够达到最大的换热效率，同时，用余热水与供热水进行换热，不会由于泄漏而发生危险，降低了系统中的安全隐患，回收能效比高。

尤其，所述系统中设有控制单元，其通过实时检测管路中供热水的温度，对管路进行控制以使系统输出的供热水维持在一定温度内，提高了所述系统的换热效率。

进一步地，所述余热换热器选用板式换热器，通过使用换热版对余热水和供热水进行换热，这样，能够提高余热水与供热水之间的换热效率，同时，使用板式换热器还能够减小所述系统的占用空间。

进一步地，所述系统中使用温度检测器对供热水换热前后的温度进行测量，使用温度作为参数并通过温度差对管路进行控制，测量简便，自动化效率高。

尤其，所述温度检测器与所述控制单元之间的连接方式为有线连接或无线连接，在保证检测精度的同时，还能够减少系统中的线路，使所述系统更加整洁。

进一步地，所述换热片表面设有波纹，这样，所述换热片的表面积增加，使余热水或换热水能够充分与所述换热片充分接触，减少了所述余热水和换热水的换热时间，提高了换热效率。

尤其，所述余热换热器管路中设有循环泵，通过循环泵的工作，能够使各管路中的流体达到指定流量，从而进行快速的换热，进一步提高了所述系统的换热效率。

进一步地，所述供热管路中还设有回流管，这样，所述回流管能够在输出供热水温度过低时，对其进行回流并使其进行二次换热，这样，能够使系统中输出的供热水维持在指定温度，提高了所述系统的换热效率。

附图说明

图1为本实用新型烟气余热回收换热系统的结构示意图；

图2为本实用新型所述控制单元的结构示意图；

图3为本实用新型所述余热换热器的结构示意图；

图4为本实用新型所述换热片中单个金属片的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本实用新型作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非在限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本实用新型所述烟气余热回收换热系统的结构示意图，包括控制单元1、水箱2、余热换热器3、循环泵4、温度检测器5和回流管6；其中，所述控制单元1分别与所述循环泵4、温度检测器5和回流管6相连，通过对温度检测器5测得的温度进行计算并将计算结果与预设值对比，通过对比结果控制所述循环泵4的工作状态以及汇流管6的开闭；所述水箱2与所述余热换热器的余热水入口相连，用以储存余热水；所述余热换热器3用以输送余热水和供热水并对余热水和供热水进行换热；所述循环泵4分别设置在所述余热换热器3的余热水出口管路和供热水入口管路，用以驱动管路中的水进行流动；所述温度检测器5分别设置在所述余热换热器3的供热水进口管路和供热管出口管路，用以实时检测供热水换热前后的温度；所述回流管6两端分别与所述余热换热器3的供热水进口管路和供热管出口管路相连，用以将所述换热后供热水回流并进行二次换热。

当所述系统运行时，所述余热水会先与烟气接触并吸收烟气中的热量，吸收完成后储存在所述水箱2中，所述温度检测器5会检测所述供热水管路中供热水在换热前后的温度并将其输送至所述控制单元1，所述控制单元1会对测得的温度进行计算并与预设值进行对比，对比后如果温差高于预设值，则控制单元1控制所述循环泵4开始运作，循环泵4开始运作并驱动各管路内的水开始流动，并使水箱中的余热水和供热水分别流入所述余热换热器3中不同的换热管路并开始换热，换热后所述余热水流出余热换热器3，所述供热水流出余热换热器并流入住户进行供热；当所述供热水出口处水温低于指定值时，所述控制系统1会控制所述回流管6使其打开，此时换热后供热水会进行回流并开始二次换热；当所述检测温差低于预设温差时，所述控制单元1会控制所述循环泵4停止运行，以此保证住户中的温度维持在指定范围。本领域的技术人员可以理解的是，本实用新型所述烟气余热回收换热系统不仅可用于对烟气余热的回收，也可用于其他热量的回收，只要满足所述系统能够达到其指定的工作状态即可。

请继续参阅图1所示，本实用新型所述水箱2为一矩形储水箱，其与所述余热换热器3中的余热水进口相连，用以储存余热水并将余热水输送至所述余热换热器中。在所述系统运行前，余热水会先与烟气进行接触，通过换热将烟气中热量转换到余热水中以此完成对烟气的冷却，烟气冷却后输送至处理设备进行处理，余热水输送至所述水箱2中并被储存起来，用以与供热水进行换热。可以理解的是，所述水箱2的形状可以为矩形、圆柱形或其他形状，只要满足所述水箱2能够装载指定体积的余热水即可。

请继续参阅图1所示，本实用新型所述循环泵4分别设置在所述余热换热器3的余热水出口管路和供热水进口管路处，用以驱动管路中的水进行流动。当所述控制单元1控制所述循环泵4开始工作时，循环泵4会开始运作并抽取管路中的水，使各管路中水开始流动，当所述控制单元1控制循环泵4停止工作时，循环泵4会停止运行，并以此降低管路中水流量。可以理解的是，所述循环泵的型号及功率本实施例均不作具体限制，只要满足所述循环泵4能够使各管路中水达到指定流量即可。

请继续参阅图1所示，本实用新型所述温度检测器5分别设置在所述余热换热器3中的供热水入口管路和供热水出口管路上并与所述控制单元1相连，用以分别实时测定供热水换热前后的温度，并将温度值发送至所述控制单元1中。在所述系统对供热水进行换热时，所述温度检测器5会对换热水换热前后的温度进行实时检测，并将测得的温度值发送至所述控制单元1。可以理解的是，所述温度检测器5与所述控制单元1的连接方式可以为有线连接，无线连接或其他链接方式，只要满足所述温度检测器5能够将测得的温度发送至所述控制单元1中即可。

请继续参阅图1所示，本实用新型所述回流管6为一直管，其两端分别与所述余热换热器3中的供热水入口管路和供热水出口管路相连，用以使换热后的供热水进行回流，在回流管6管路上设有阀门，其与所述控制单元1相连，用以控制回流管6的开闭；当所述控制单元1控制所述阀门开启，所述阀门会打开并使换热后的供热水回流至所述余热换热器3并进行二次换热以使供热水达到指定温度。

请参阅图2所示，其为本实用新型所述控制单元1的结构示意图，包括检测模块11、计算模块12和控制模块；其中所述检测模块11与所述温度检测器5相连，用以收集所述温度检测器5测得的温度值；所述计算模块12与所述检测模块11相连，用以对所述检测模块收集到的温度值进行计算并将求出的数值与预设值进行比较；所述控制模块13与所述计算模块相连，用以根据所述计算模块12的对比结果对所述循环泵4和回流管6中的阀门进行控制。

当所述控制单元开始工作时，所述检测模块11会从所述温度检测器5中分别收集供热水换热前后的温度值，收集后检测模块11将数据输送至所述计算单元12，计算单元12在收集数据后进行计算并得到供热水换热前后的温差，将温差与预设值进行对比，并根据对比结果对所述控制模块13下达指令使其对所述循环泵4或回流管6中的阀门进行控制；当所述温差值大于预设值时，控制模块13会控制循环泵4开始运转并使管路中水开始流动，当所述温差低于预设值时，控制模块13会控制循环泵4停止运转以降低管路中水流量，当所述余热换热器3供热水出口处水温低于预设值时，控制模块13会控制所述回流管6中阀门打开，使换热后供热水开始回流并进行二次换热。

请参阅图3所示，其为本实用新型所述余热换热器3的结构示意图，所述余热换热器3包括换热外壳31和换热片32；其中所述换热外壳31设置在所述换热片外部，用以保护所述换热片受到损害，所述换热片32堆叠在所述换热外壳31内部，用以对余热水和供热水进行换热。在所述换热片32所述余热换热器3内部堆叠成余热管路和供热管路两条管路，在换热时余热水和供热水分别进入对应管路，并在流经管路时完成换热。

具体而言，所述换热外壳31为两片金属板，其将所述换热片32夹在内部，以保护换热片32收到损坏，在所述换热外壳31前部金属板上开设有四个通孔，包括：设置在左上方的余热水入口311、设置在左下方的余热水出口312、设置在左下方的供热水入口313和设置在右上方的供热水出口314，用以分别使所述余热水和供热水输入以及输出所述余热换热器3。在所述余热换热器3运行时，余热水会从所述余热水入口311进入并由所述余热水出口312流出，供热水会从所述供热水入口313流入并由所述供热水出口314流出，在余热换热器3内部流动过程中完成换热。可以理解的是，所述换热板31的材料可以为铁、不锈钢或其他种类的金属或合金，只要满足所述换热板31能够达到指定强度即可。

请参阅图4所示，其为本实用新型所述单个换热片32的结构示意图，所述换热片32为多个叠加的矩形金属片，用以对余热水和供热水进行换热，在各换热片32表面上设有波纹，用以增加换热面积，各所述换热板32表面上均开设有四个通孔，包括：设置在左上方的余热进水口321、设置在左下方的余热出水口322、设置在左下方的供热进水口323和设置在右上方的供热出水口324，用以分别使所述余热水和供热水流经所述换热片32。在所述余热换热器3运行时，余热水会从所述余热进水口321进入并由所述余热出水口322流出，供热水会从所述供热进水口323流入并由所述供热出水口324流出，在余热换热器3内部流动过程中，余热水中的热量会传递至各金属片的空隙中并被供热水吸收，以此完成换热。可以理解的是，所述换热片32的材料本实施例不作具体限制，只要满足所述换热片能够对余热水和供热水进行高效换热即可。

实施例1

本实施例将使用上述系统对烟气进行换热，其中使用100吨烟气进行换热，排烟温度90℃，换热到35℃，换热温差90-35＝55℃，烟气质量1.256kg/m³,100锅炉每小时烟气排放量20-25m³/h，本实施例取平均数22.5m³/h计算；循环水泵流量：

q＝cm(t2-t1)

1398870焦＝4.2*1000*m*55

m＝1398870焦/4.2*1000*5

＝66.6*24＝1598*2安全系数＝3196t

循环泵流量：3196/24＝133吨。

根据q＝cm(t2-t1)进行计算，其中q为烟气总热量；c为烟气比热容，且100℃烟气比热容c＝1；m为烟气质量；t2为烟气入口温度；t1为烟气排放温度。

带入上述公式计算后得

q＝1*0.9*1.256*225000*(90-35)＝1398870j＝0.014gj/h

一个采暖期热量

＝0.014gj/h*20h*180d

＝50.4gj

合标准煤＝50.4/0.03413＝1476.75tce

按照燃煤价格计算节能款

＝1476.75*900元/tce＝132.91万元

由此可见，经本实用新型所述系统对烟气进行换热后，能够得到极高的换热效率以及极高的经济效益。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型；对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。