[发明专利]余热回收系统、锅炉系统及余热回收方法

说明书

本发明涉及余热回收系统、锅炉系统及余热回收方法。包括依次设在烟道的第一、第二换热器，第一换热器为普通材质的空水换热器，第二换热器为耐腐蚀材质的空水换热器，两换热器之间设置板式的第三换热器，第一换热介质依次从第二、第三、第一换热器中流过，并在第二、第一换热器中与烟气热交换，在第三换热器中与引入锅炉系统的蒸汽热交换，并设置控温模块控制第一换热介质在第一换热器内温度在设定的略高于露点温度的温度范围内，使得烟气中的水蒸气在第一换热器表面不会冷凝，而是集中于第二换热器表面进行冷凝，使得具有高效换热的前提下还具有很好的防腐性能，而且整体成本较低。

技术领域

本发明涉及余热回收系统、锅炉系统及余热回收方法。

背景技术

随着我国节能减排政策的不断深化，为企业或居民提供蒸汽的原有燃煤锅炉逐渐被天然气为燃料的燃气锅炉取代，以某工业园为例，3台燃气锅炉每小时能够产生蒸汽150吨，其消耗能力巨大，而燃烧后的尾气温度在110-150℃附近，天然气的主要成分为甲烷CH4，根据其燃烧化学式：CH4+2O2＝CO2+2H2O，1m³天然气充分燃烧后，在不考虑冷凝时的热值约为35.88MJ。在考虑冷凝放热时，由于水蒸气冷凝时会大量放热，该热值可以高达39.82MJ，可见，燃烧的尾气中包含大量的热能。

根据单台锅炉50t/h蒸发量和4586.48Nm3/h的燃气消耗量，其生成的水蒸气约为：1.6137kg/s，通过查询焓值表可知，按照降温至50℃的饱和湿度尾气计算，由于冷凝可释放的热功率约为1827kW，尾气中释放的热功率约为，1015kW，合计约2850kW。该功率约可以将50t/h(13.88kg/s)的水升温2850/(13.88×4.2)＝48.9K，即如果给水温度为20℃，通过余热回收系统，可直接获得约70℃的热水。按照经济性分析，该2850kW的余热回收能源，即回收2.85MJ/s相当于2.85/35.88＝0.079m³的天然气所释放的热值。每小时可节省0.079×3600＝284.4m³天然气。按照2.5元/m³的天然气价计算，每小时相当于节省2.5×0.079×3600＝714.9元的燃料费。按照每天20小时运转，即可节省714.9×20＝14298元/天。另一方面，如果考虑碳排放，每天可减少碳排放8.2吨。

由此可见，提高尾气的热能的回收利用率意义巨大。

然而现有技术中的尾气余热回收的回收效率低下，若想提高换热效率，则需要降低换热介质温度，这就会导致尾气中的水蒸气在换热器的表面大量冷凝，从而形成腐蚀性的酸性溶液，酸性溶液会导致换热器外表面严重腐蚀、生锈，生锈的氧化物还会导致换热器上供尾气通过的通道被堵塞，使通风不畅；而若要解决腐蚀问题则会投入巨大，导致经济性差，供汽单位考虑到成本问题，对于余热回收系统不看好，严重限制了余热回收系统的推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既能有效防腐，又能显著提高换热效率，而且成本投入不高的余热回收系统；本发明的目的还在于提供一种使用上述余热回收系统的锅炉系统；本发明的目的还在于提供一种既能有效防腐，又能显著提高换热效率，而且成本投入不高的余热回收方法。

本发明的余热回收系统的技术方案如下：

一种余热回收系统，包括：

第一换热器，用于设置在烟道内，第一换热器为空水换热器，内部具有第一内部管路，第一内部管路具有第一进水口和第一出水口；第一换热器的材质为普通碳钢材质；

第二换热器，用于设置在烟道内，沿烟气流向位于第一换热器下游，第二换热器为空水换热器，具有第二内部管路，第二内部管路具有冷却水进口和冷却水出口；

第三换热器，为水水换热的板式换热器，内部具有相互交叉贴合的热端管路和冷端管路，冷端管路的进口与所述冷却水出口连通，冷端管路的出口与所述第一进水口连通；热端管路的进口用于与锅炉系统的输出蒸汽的蒸汽管路连通；