一种模块化烟气余热回收换热器系统的制作方法

本实用新型涉及换热器技术领域，具体地讲，涉及一种用于燃气内燃机分布式能源站的模块化烟气余热回收换热器系统。

背景技术：

目前，环境压力日益剧增，以燃煤为主要燃料集中发电的能源系统面临着压缩产能的现状，以天然气为代表的清洁能源引来了大发展的春天。天然气分布式电站具有临近用户，装机容量小，冷、热、电多种能源同时供应，能源梯级利用，以热定电，启停迅速、方便等特点。

在燃气内燃机发电机组分布式能源站末端通常需要安装热换器。换热器的种类繁多，按结构分类为：管壳式换热器、（钎）板式换热器、板翅式换热器等，其中，管壳式换热器应用较为广泛，设计技术和理论研究都比较有基础，运用可靠性比较高，目前研究热点主要集中在管程和壳程传热技术方面。同时一些新型的换热器也在研制过程中，非金属材料耐蚀换热器是常见的一种，例如石墨换热器、氟塑料换热器和玻璃换热器。

然而分布式能源站使用的换热器有其特殊的环境，首先，烟气-热水型换热器根据电站额定容量的烟气量进行匹配的，而实际运行工况波动大，常常在部分负荷工况下运行，烟气的供应量低于换热器的要求，造成烟气中酸性物质（nox、so2）、水的凝结，造成腐蚀；其次，分布式能源站频繁的启停，散热器处在间断性工作，每次开启时，都会有酸性物质析出，造成换热器腐蚀，有实际案例表明，散热器腐蚀主要是硫化物酸性腐蚀；最后，在能源站部分负荷时，换热器热水的出水温度波动大，导致供能对象（热水用户）的体验非常差。

鉴于此，有必要设计一种适用于燃气内燃机分布式能源站的换热器。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、系统完善、循序渐进式增加换热能力、烟气余热利用率高的用于燃气内燃机分布式能源站的模块化烟气余热回收换热器系统。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种模块化烟气余热回收换热器系统，包括整体箱，其特征在于：还包括高温烟气输入总管、低温烟气输出总管、冷水输入总管、热水输出总管和若干个换热器模块；所述若干个换热器模块依次并联排列安装在整体箱内部腔室里，每个换热器模块单独工作；所述高温烟气输入总管、低温烟气输出总管、冷水输入总管和热水输出总管均布置在整体箱的外部；所述换热器模块包括一个高温换热器和一个低温换热器，所述高温换热器和低温换热器均具有进烟口、出烟口、进水口和出水口，高温换热器的进烟口通过一号支管与高温烟气输入总管连接，并在一号支管上安装节气阀门；高温换热器的出烟口通过二号支管与低温换热器的进烟口连接，并在二号支管上安装一号温度传感器；低温换热器的出烟口通过三号支管与低温烟气输出总管连接，并在三号支管上安装二号温度传感器；低温换热器的进水口通过一号输水管与冷水输入总管连接，并在该一号输水管上安装电动阀门，低温换热器的出水口通过二号输水管与高温换热器的进水口连接，高温换热器的出水口通过三号输水管与热水输出总管连接，并在三号输水管上安装三号温度传感器。

优选的，该换热器系统还包括控制器，所述控制器与每个换热器模块中的节气阀门、电动阀门、一号温度传感器、二号温度传感器和三号温度传感器均通信连接。

优选的，所述低温换热器的箱体底面倾斜设置，在低处设置冷凝水出口。

优选的，所述低温烟气输出总管由环氧树脂制成，内部设置有集水槽。

优选的，所述低温换热器内部具有多个换热水管，在换热水管外表面喷涂防腐蚀层。

本实用新型的工作过程为：首先，初始状态时，第一个换热器模块中的节气阀门保持常开，其他换热器模块中的节气阀门关闭；然后向第一个换热器模块通入烟气，控制器获取一号温度传感器和二号温度传感器的信息，当二号温度传感器的读数到了35℃时，即低温换热器出烟口的烟气温度为35℃时，此时控制器控制电动阀门打开一定开度；随着出烟温度缓慢上升，当低温换热器出烟口的烟气温度接近50℃时，以及根据三号温度传感器监测到的热水温度，进一步打开电动阀门的开度，直至电动阀门的开度完全打开；随着时间推移，当高温换热器出烟口的烟气温度升至125℃时，随后开启第二个换热器模块，第二个换热器模块开始工作，其节气阀门和电动阀门的开度根据第一个换热器模块中的高温换热器出烟口的烟气温度、低温换热器出烟口的烟气温度以及热水温度而确定，依次类推，逐步开启后续的换热器模块，直至满足燃气内燃机分布式发电机组全负荷工况。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、采用模块化设计，循序渐进式增加换热能力；

2、换热器适应能力强，灵活的分配单个模块的换热容量和模块的数量；

3、有效的控制烟气的岀温，并使其稳定在固定范围，一般为35℃-50℃，有效的消除了城市环境的热污染；

4、换热水管外表面喷涂防腐蚀层，有效抵御烟气中酸性成分造成的酸蚀，延长换热器的使用寿命；

5、最大限度的利用烟气余热，提高分布式能源站一次能源利用率；换热器可以按温度对热水进行分级供应，使低温热源也可梯级利用；

6、安装维护方便，有效的缩减维修时间，甚至不停机维修，节省安装预留场地，只需更换出发生故障的模块，降低了维修费用，节约资源。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例换热器系统的烟气侧结构示意图。

图2是本实用新型实施例换热器系统的水侧结构示意图。

图3是本实用新型实施例中换热器内部结构示意图。

附图标记说明：整体箱1、节气阀门2、电动阀门3、三号温度传感器4、高温烟气输入总管5、低温烟气输出总管6、冷水输入总管7、热水输出总管8、一号温度传感器9、二号温度传感器10、换热器模块11、高温换热器11-1、低温换热器11-2、冷凝水出口1121、三号输水管12、二号输水管13、一号输水管14、一号支管15、二号支管16、三号支管17、换热水管18。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图3。

本实施例为一种模块化烟气余热回收换热器系统，包括整体箱1、控制器、高温烟气输入总管5、低温烟气输出总管6、冷水输入总管7、热水输出总管8和若干个换热器模块11，若干个换热器模块11依次并联排列安装在整体箱1内部腔室里，每个换热器模块11单独工作；至于换热器模块11的数量根据发电机组工况确定。高温烟气输入总管5、低温烟气输出总管6、冷水输入总管7和热水输出总管8均布置在整体箱1的外部。整体箱1具有隔热保温层，保温层由不同材料组成，箱体外壁最高温度不超过40℃。

本实施例中，换热器模块11包括一个高温换热器11-1和一个低温换热器11-2，高温换热器11-1和低温换热器11-2均具有进烟口、出烟口、进水口和出水口。

本实施例中，高温换热器11-1的进烟口通过一号支管15与高温烟气输入总管5连接，并在一号支管15上安装节气阀门2，节气阀门2用于控制通入高温换热器11-1内的烟气量。

本实施例中，高温换热器11-1的出烟口通过二号支管16与低温换热器11-2的进烟口连接，并在二号支管16安装一号温度传感器9，一号温度传感器9用来监测高温换热器11-1出烟口的烟气温度，并将该温度值反馈给控制器。

本实施例中，低温换热器11-2的出烟口通过三号支管17与低温烟气输出总管6连接，并在三号支管17上安装二号温度传感器10，二号温度传感器10用来监测低温换热器11-2出烟口的烟气温度，并将该温度值反馈给控制器。

本实施例中，低温换热器11-2的进水口通过一号输水管14与冷水输入总管7连接，并在该一号输水管14上安装电动阀门3，电动阀门3控制进水流量，低温换热器11-2的出水口通过二号输水管13与高温换热器11-1的进水口连接，高温换热器11-1的出水口通过三号输水管12与热水输出总管8连接，并在三号输水管12上安装三号温度传感器4，三号温度传感器4监测换热后产生的热水温度。

本实施例中，控制器与每个换热器模块11中的节气阀门2、电动阀门3、一号温度传感器9、二号温度传感器10和三号温度传感器4均通信连接，至于控制器的原理参考现有技术。

本实施例中，低温换热器11-2的箱体底面倾斜设置，在低处设置冷凝水出口1121，低温换热器11-2内产生的冷凝水通过该冷凝水出口1121排出进行集中收集。

换热器内部具有多个换热水管，例如图3所示，其中标号18为换热水管，在低温换热器11-2内部的换热水管外表面喷涂防腐蚀层，能有效抵御烟气中酸性成分造成的酸蚀，延长换热器的使用寿命。低温烟气输出总管6由环氧树脂制成，内部设置有集水槽。

本实施例换热器系统的工作过程为：首先，初始状态时，第一个换热器模块11中的节气阀门2保持常开，其他换热器模块中的节气阀门关闭；然后向第一个换热器模块11通入烟气，控制器获取一号温度传感器9和二号温度传感器10的信息，当二号温度传感器10的读数到了35℃时，即低温换热器11-2出烟口的烟气温度为35℃时，此时控制器控制电动阀门3打开一定开度；随着出烟温度缓慢上升，当低温换热器11-2出烟口的烟气温度接近50℃时，以及根据三号温度传感器4监测到的热水温度，进一步打开电动阀门3的开度，直至电动阀门3的开度完全打开；随着时间推移，当高温换热器11-1出烟口的烟气温度升至125℃时，随后开启第二个换热器模块，第二个换热器模块开始工作，其节气阀门和电动阀门的开度根据第一个换热器模块中的高温换热器出烟口的烟气温度、低温换热器出烟口的烟气温度以及热水温度而确定，依次类推，逐步开启后续的换热器模块，直至满足燃气内燃机分布式发电机组全负荷工况。

本实施例中，换热器模块逐次投入工作，当前一个换热器模块处于换热稳定工作阶段后，开启下一个换热器模块；每个换热器模块的工作阶段分为预热阶段、热水过渡阶段、稳定工作阶段。这种精细化工作模式缩短了烟气在换热器中析出的时间，即便析出了酸性物质，停留在换热器中的时间也大大减少，提升换热装置的耐腐蚀性能，同提升了热水的供应品质。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。