[发明专利]一种协同控制的分控相变换热系统及换热方法

说明书

技术领域

本发明涉及安全可控的烟气余热回收技术领域，具体地，本发明涉及一种协同控制的分控相变换热系统及换热方法。

背景技术

传统相变换热技术强调冷热源相变参数的一致性，为了降低冷源回流到热源的相变介质的过冷度，相变介质在传热过程中的流动不能有较大的压降，这样在实际应用和性能上有较多局限。分控相变技术通过将传统统一的相变换热过程分为冷、热源相对独立的单元和不同过程，根据需要分别控制不同单元的相变参数，各单元换热自行调节，并且通过专设的换热器调节系统的过冷度，即具有很强的灵活性，也有很强的综合能力，从而使得相变换热的适应性和经济性得到很大的提高。

实际应用中，热源烟气余热参数、尾部烟气系统和设备布置对余热回收利用的方式有较大影响，而利用回收余热的冷源参数及用途对余热回收的经济性有更大影响，比如利用电站锅炉烟气余热加热锅炉助燃空气提高的发电效率显著高于利用烟气余热加热汽机凝结水提高的效率，但能否使余热回收利用系统充分得到利用还受制于较多因素。为了提高不同使用条件的烟气余热回收利用系统的经济性和可靠性，分控相变换热系统需要不同的设计方案。

之前的分控相变换热烟气余热利用系统侧重将从锅炉尾部烟气回收的热量用于加热锅炉供风，但进入锅炉空气预热器的风温提高后，烟气与空气在空气预热器的平均传热温差减小，如果超出设计值，余热回收利用的效果会随环境温度的升高而下降。对于处于热带地区的余热利用系统，其冬季持续时间较短，平均环境温度较高，环境四季和昼夜的温差较小，余热加热热风来提高余热利用经济性的潜力有限。

之前的分控相变换热烟气余热利用系统虽然通过组合外接水源来提高系统的经济性，但由于气流调节阀的设置方式和控制方案限制，不能有效使余热回收利用系统自动适应随季节、气候和昼夜发生的环境温度变化以及随机组负荷及燃料变化产生的运行参数变化，仅增强了烟气余热回收设备的安全性，但排烟温度没有同时作为自动控制的对象，因而难以获得最佳的经济性；另外，由于系统没有控制外接水源进入高温水加热器的入口水温，也就无法确保高温水加热器不发生低温腐蚀。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种协同控制的分控相变换热系统，该系统可以适应不同环境温度的地区、自动适应随季节、昼夜和气候变化造成的环境温度变化，以及自动适应机组负荷变化造成的排烟温度变化，自动调整余热回收。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种协同控制的分控相变换热系统，所述系统包括空气预热器3、烟道相变换热器5、低温水加热器8、汽液换热器12和风道换热器17；

所述空气预热器3、烟道相变换热器5按烟气流向依次设置在烟道1上；

所述烟道换热器5的烟气出口上设置一烟气温度传感器6；

所述第一水管20上设置第一水温传感器18，用于检测低温水加热器8的出水温度；

所述烟道相变换热器5通过第二水管22与汽液换热器12连通，所述烟道相变换热器5上设置一输出蒸汽总管23，所述输出蒸汽总管23分为第一支路24、第二支路25和第三支路26，第一支路24接入低温水加热器8，第二支路25接入汽液换热器12，第三支路26接入风道换热器17；

所述第二水管23上设置第二进水阀13，所述第一支路24上设置一低温水加热器供汽调节阀7，所述第三支路26上设置一风道换热器供汽调节阀14；

所述低温水加热器8通过第一出水管27输水进入水箱16，所述汽液换热器12通过第二出水管28输水进入水箱16，所述风道换热器17通过第三出水管29输水进入水箱16，所述水箱16通过第四出水管30输水进入汽液换热器12，且第四出水管上设置一水泵15；

所述低温水加热器8与外接水管路11相连通，且外接水管路11上设置第一进水阀10；

所述风道换热器17通过风道2将空气输送到空气预热器3中。

进一步地，所述系统还包括一高温水加热器4，所述高温水加热器4按烟气流向设置在空气预热器3前或后的烟道1上，所述高温水加热器4通过第一水管20与低温水加热器8连通，所述高温水加热器4上还设置一出水管21，所述出水管21上设置第二水温传感器19，用于检测高温水加热器4的出水温度；在第一进水阀10前的外接水管路11上接出一旁路水管31，旁路水管31接入第一水管20，旁路水管31上还设置一水管旁路阀9。

所述高温水加热器4按烟气流向可以设置在空气预热器3前或后的烟道1上。也可以设置在空气预热器3的旁路烟道中。