一种用于燃气锅炉的余热回收系统及燃气锅炉的制作方法

1.本发明属于烟气余热回收技术领域，特别地涉及一种用于燃气锅炉的余热回收系统及燃气锅炉。


背景技术：

2.燃气锅炉为以燃气为燃料的锅炉，主要包括燃气热水锅炉、燃气蒸汽锅炉等。燃气热水锅炉通常用于供暖、洗浴等，燃气蒸汽锅炉通常用于燃气轮机联合循环发电等。
3.燃气锅炉在燃烧燃气(如天然气等)后会产生外排烟气，其中含有大量的水蒸气，排烟温度约70℃，露点温度40～60℃。水蒸气的气化潜热达到燃气热值的10～11％，目前基本上都没有利用而直接排放到大气。另外，锅炉外排烟气中的水蒸气排入大气后冷凝，造成冒白烟现象，形成视觉污染。因此，深度回收利用包括水蒸气气化潜热在内烟气余热，对节能减排都有重要意义。
4.示意性地，参见图1，为现有的燃气锅炉的工艺流程示意图。燃气锅炉包括锅炉本体1，空气风机2。空气e通过空气风机被送入锅炉本体2，与进入锅炉本体2的燃气a混合后进行燃烧，加热进入锅炉本体2的锅炉给水b。对于燃气蒸汽锅炉，锅炉给水b被加热后，会形成蒸汽d外供，蒸汽d可用于如发电等用途。而对于燃气热水锅炉，锅炉给水b被加热后，会形成热水外供，热水可用于供暖、洗浴等。燃气锅炉所形成的烟气c则被直接排放掉。
5.目前为了解决燃气锅炉烟气余热直接耗散的问题，烟气余热回收利用主要通过设置气水换热器，完成烟气-水换热回收烟气显热和水蒸气汽化潜热，降低排烟温度。
6.示意性地，参见图2，为现有的燃气锅炉的烟气余热利用的工艺流程示意图。在图1的工艺流程示意图的基础上，为了回收烟气余热，另行设置了第一气水换热器4用于回收余热。并且，同时设置了热泵7、热媒水泵6，使得热媒水i在热泵7和第一气水换热器4之间循环，从而回收烟气的热量。为了使热泵7工作，同时还需要提供余热水回水f和驱动热源h。
7.这种节能技术路线的主要问题在于，在回收一定热量的情况下的热泵负荷较高，因而投资也高。


技术实现要素：

8.为解决上述问题，本发明提供一种用于燃气锅炉的余热回收系统以及燃气锅炉，能够更好地实现烟气余热的回收，降低燃气锅炉热泵负荷，降低热泵投资。
9.本发明第一方面提供一种用于燃气锅炉的余热回收系统，所述燃气锅炉包括锅炉本体和排气部，其特征在于：所述余热回收系统包括：第一气水换热器，被配置为连接于所述排气部的出气口一侧，用于使得所述排气部排出的烟气与热媒水进行换热；热媒水泵，设置于连接所述第一气水换热器与热泵的管路上，用于使得所述热媒水在所述第一气水换热器和所述热泵之间循环，所述热泵用于通过所述热媒水回收所述排气部排出烟气的余热；第二气水换热器，被配置为连接于所述排气部的出气口一侧，用于使得第二给水g2流经通过，从而使得所述排气部排出的烟气与所述第二给水g2进行换热；其中，经过所述第二气水
换热器进行换热后所形成的第三给水g3进入所述热泵。
10.所述余热回收系统还包括空气加热器，被配置为连接于所述锅炉本体的进气口一侧，用于使得第一给水g1流经通过，从而通过所述第一给水g1加热进入所述燃气锅炉的空气；其中，所述第一给水g1加热所述空气后，形成所述第二给水g2。
11.所述燃气锅炉还包括空气风机，所述空气风机用于将空气注入所述锅炉本体；所述空气加热器被配置为连接于所述空气风机的进气口一侧。
12.所述输送所述第一给水g1的管道上，设置有第一支管路z1；所述第一支管路z1用于将第一给水g1输送至所述锅炉本体。
13.所述余热回收系统还包括第十阀门f10，设置于所述第一支管路z1上；第八阀门f8，设置于所述输送所述第一给水g1的管路上，且设置于连接所述第一支管路z1之后；其中，所述第十阀门f10和所述第八阀门f8共同用于调节所述第一支管路z1的工作状态。
14.所述热泵输出一侧被配置为连接有第二支管路z2；所述第二支管路z2用于将热泵供水输送至所述锅炉本体。
15.所述余热回收系统还包括：第五阀门f5，设置于所述第二支管路z2上，用于调节所述第二支管路z2的工作状态。
16.所述第一支管路z1和所述第二支管路z2部分共线。
17.所述热泵输出一侧被配置为连接有第三支管路z3；所述第三支管路z3用于输送热泵供水作为锅炉供水。
18.所述余热回收系统还包括：第四阀门f4，设置于所述第三支管路z3上，用于调节所述第三支管路z3的工作状态。
19.所述输送第二给水g2的管路上，设置有第四支管路z4；所述第四支管路z4还连接于输送所述第三给水g3的管路上。
20.所述余热回收系统还包括：第一阀门f1，设置于所述第四支管路z4上；以及第二阀门f2，设置于输送所述第三给水g3的管路上，且设置于连接所述第四支管路z4后；和/或第三阀门f3，设置于输送所述第二给水g2的管路上，且设置于连接所述第四支管路z4之后。
21.所述第一阀门f1，以及所述第二阀门f2和/或第三阀门f3，共同用于调节所述第二气水换热器的工作状态。
22.所述输送第一给水g1的管路上，设置有第五支管路z5；所述第五支管路z5还连接于输送所述第二给水g2的管路上。
23.所述余热回收系统还包括：第六阀门f6，设置于输送所述第二给水g2的管路上，且设置于连接所述第五支管路z5之前；和/或第七阀门f7，设置于输送所述第一给水g1的管路上，且设置于连接所述第五支管路z5之后；以及第九阀门f9，设置于输送所述第五支管路z5上。
24.所述第九阀门f9，以及所述第六阀门f6和/或第七阀门f7，共同用于调节所述空气加热器的工作状态。
25.所述第一给水g1可以包括余热水回水。
26.所述热泵输出可以用于提供余热水供水。
27.所述第一给水g1还可以包括锅炉给水。
28.本发明第二方面提供一种燃气锅炉，包括锅炉本体和排气部，以及本发明第一方
面提供的用于燃气锅炉的余热回收系统。
29.本发明提供的用于燃气锅炉的余热回收系统和燃气锅炉，通过多次换热来有效地利用烟气余热，降低热泵的负荷，能够更好地回收锅炉排出烟气的余热，降低热泵的负荷从而降低热泵投资，同时提高锅炉的热效率。相较于传统的燃气锅炉的热泵，本发明提供的用于燃气锅炉的余热回收系统，能够在外供热负荷一定的情况下，回收更多的热负荷；在回收余热一定的情况下，降低热泵负荷同时降低热泵投资。并且，本发明的余热回收系统还可以方便地用于现有的燃气锅炉的改造，减少新增的能耗设备，降低锅炉改造的投资、运营费以及能耗。
附图说明
30.下面参照附图进一步描述本发明，其中：
31.图1为现有的燃气锅炉的工艺流程示意图；
32.图2为现有的加装有热泵的燃气锅炉的工艺流程示意图；
33.图3为本发明的一种实施方式的工艺流程示意图；
34.图4为本发明的又一种实施方式的工艺流程示意图；
35.图5为本发明的又一种实施方式的工艺流程示意图；
36.图6为本发明的又一种实施方式的工艺流程示意图；
37.图7为本发明的又一种实施方式的工艺流程示意图。
38.图中：
39.1-锅炉本体；2-空气风机；3-空气加热器；4-第一气水换热器；5-第二气水换热器；6-热媒水泵；7-热泵；
40.f1-第一阀门；f2-第二阀门；f3-第三阀门；f4-第四阀门；f5-第五阀门；f6-第六阀门；f7-第七阀门；f8-第八阀门；f9-第九阀门；f10-第十阀门；f11-第十一阀门；
41.a-燃气；b-锅炉给水；c-烟气；d-蒸汽；d
’‑
热水；e-空气；f-余热水回水；g-余热水供水；h-驱动热源；i-热媒水；
42.z1-第一支管路；z2-第二支管路；z3-第三支管路；z4-第四支管路；z5-第五支管路；
43.g1-第一给水；g2-第二给水；g3-第三给水。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.实施例1
46.参见图3，在本发明的一种实施方式中，提供一种用于燃气锅炉的余热回收系统。燃气锅炉包括锅炉本体1和排气部。燃气锅炉可以是燃气蒸汽锅炉。锅炉给水b进入锅炉本体1后，被燃气锅炉加热，而后形成外排的蒸汽d。
47.余热回收系统包括第一气水换热器4、第二气水换热器5、热媒水泵6和热泵7。第一
气水换热器4连接于排气部的出气口一侧，用于使得排气部排出的烟气c与热媒水i进行换热。热媒水泵6设置于连接所述第一气水换热器4与所述热泵的管路上，例如可以连接在热媒水i从热泵7流向第一气水换热器4的管路上。热媒水泵6使得热媒水i在热泵7和第一气水换热器4之间循环流动，从而回收烟气c的余热。第二气水换热器5连接于排气部的出气口一侧，用于使得第二给水g2流经通过，从而使得所述排气部排出的烟气c与所述第二给水g2进行换热，回收所述排气部排出的烟气余热。并且，经过所述第二气水换热器5进行换热后的第三给水g3进入所述热泵7。其中，第二给水g2可以包括余热水回水f。余热水回水f可以是诸如在城市供暖系统中完成给居民供暖后的回水，也可以是诸如在厂区热水供应系统中完成如洗浴水供应后的回水。
48.本实施方式中的余热回收系统通过使得第二给水g2，如余热水回水f等，先与烟气进行换热，从而能够更好地回收烟气余热，从而有效地降低热泵负荷。
49.实施例2
50.参见图4，在本发明的另一种实施方式中，提供一种用于燃气锅炉的余热回收系统。燃气锅炉包括锅炉本体1和排气部。燃气锅炉可以是燃气蒸汽锅炉。锅炉给水b进入锅炉本体1后，被燃气锅炉加热，而后形成外排的蒸汽d。
51.本实施方式中的余热回收系统部分部件与图3示意的实施例相同，故在此不再赘述。具体地，本实施方式的余热回收系统进一步地还包括空气加热器3。空气加热器3连接于锅炉本体2进气口一侧，用于使得第一给水g1流经通过，从而通过所述第一给水g1加热进入所述锅炉本体1的空气e。进一步地，空气加热器3还可以连接于空气风机2的进气口一侧。第一给水g1加热所述空气e后，形成第二给水g2，并进入第二气水换热器5，从而与烟气c进行换热，回收所述排气部排出的烟气余热。
52.余热回收系统通过设置空气加热器3、第二气水换热器5，可以通过余热水回水f作为系统的第一给水g1，加热进入锅炉本体1的空气e；温度降低后所形成的第二给水g2与烟气c换热而被加热提高温度，形成第三给水g3；温度较高的第三给水g3再进入热泵。因此，余热回收系统的第三给水g3相较于传统的单独设置热泵使用的余热水回水，先回收部分外排烟气余热，温度升高。在回收烟气余热一定的情况下，能够有效地降低热泵的负荷，从而降低热泵的投资。热泵所输出的可以再作为余热水供水g使用。
53.实施例3
54.参见图5，在本发明的另一种实施方式中，提供一种用于燃气锅炉的余热回收系统。燃气锅炉包括锅炉本体1和排气部。燃气锅炉可以是燃气热水锅炉。锅炉给水b进入锅炉本体1后，被燃气锅炉加热，而后形成外供的热水d’。
55.余热回收系统包括空气加热器3、第二气水换热器5和热泵7。各部件的连接方式与图3所示意的实施方式中类似，故在此不再赘述。进一步地，余热回收系统中在输送第一给水g1的管道上，设置有第一支管路z1，用于将第一给水g1输送至锅炉本体1。在燃气热水锅炉中，第一给水g1可以是锅炉给水b。这样，锅炉给水b作为第一给水g1进入余热回收系统后，可以有一部分进入锅炉本体1，一部分流经通过空气加热器3，从而加热进入锅炉本体1的空气e。余热回收系统还包括第十阀门f10，设置于第一支管路z1上，以及第八阀门f8，设置于输送第一给水g1的管路上，并且设置于连接第一支管路z1之后；也即，设置在输送第一给水g1的管路在分叉出第一支管路z1之后的位置。这里的“之前”“之后”，以给水流动的方
向为准，即水流方向为从前至后。第十阀门f10与第八阀门f8共同用于调节第一支管路z1的工作状态。例如，第十阀门f10开启，第八阀门f8关闭，则锅炉给水b全部直接进入锅炉本体1，不流经通过空气加热器3；第十阀门f10部分开启，第八阀门f8部分开启，则锅炉给水b部分进入锅炉本体1，部分流经通过空气加热器3。此处的第一支管路z1的工作状态，如管路中的流量，可以按实际需要进行调节。
56.余热回收系统在热泵7输出一侧可以连接有第二支管路z2，用于将热泵7的供水输送至锅炉本体1。在第二支管路z2上还可以设置有第五阀门f5，用于调节第二支管路z2的工作状态。例如，第五阀门f5关闭时，热泵7的供水不输送至锅炉本体1；第五阀门f5部分开启，热泵7的供水以较小流量输送至锅炉本体。此处的第二支管路z2的工作状态，如管路中的流量，可以按实际需要进行调节。并且，第一支管路z1和第二支管路z2可以部分共线，从而降低改造管道的成本。
57.余热回收系统在热泵7输出一侧还可以连接有第三支管路z3，用于将热泵7的供述作为锅炉的外供热水d’。在第三支管路z3上还可以设置有第四阀门f4，用于调节第三支管路z3的工作状态。例如，第四阀门f4关闭时，热泵7的供水不作为外供热水d’输送；第四阀门f4部分开启，热泵7的供水以较小流量作为外供热水d’输送。此处的第三支管路z3的工作状态，如管路中的流量，可以按实际需要进行调节。
58.本实施方式中，第一给水g1可以是锅炉给水b，并且通过各个阀门的设置，能够使得锅炉给水b有效地作为余热回收系统的介质加热空气e并且回收烟气c的余热，也保证锅炉本体1的正常供水，且可以按实际需要调节各个管路的流量或开启关闭状态；并且，热泵7的输出可以作为锅炉给水的一部分，同时可以作为外供热水d’的一部分，因此余热回收系统能够有效地应用于燃气热水锅炉等的供水、给水，降低热泵负荷，减小热泵投资。
59.实施例4
60.参见图6，在本发明的另一种实施方式中，提供一种用于燃气锅炉的余热回收系统。本实施方式中的余热回收系统中的部分结构与图3所示意的实施方式中的类似，故在此不再赘述。其中本实施方式的燃气锅炉可以是燃气蒸汽锅炉，第一给水g1可以是余热水回水f。在本实施方式中，进一步地，余热回收系统在输送所述第二给水g2的管道上，还设置有第四支管路z4，第四支管路z4还连接于输送所述第三给水g3的管路上，也即输送第二给水g2的管路与输送第三给水g3的管路通过第四支管路z4进行连接，使得第二给水g2和第三给水g3相互连通而不经过、或部分流量经过第二气水换热器5。
61.余热回收系统还可以包括第一阀门f1，设置于第四支管路z4上；第二阀门f2，设置于输送第三给水g3的管路上，且在连接第四支管路z4之后；第三阀门f3，设置于输送所述第二给水g2的管路上，且在连接第四支管路z4之后。其中，第二阀门f2和第三阀门f3可以均设置，也可以只设置其中一个。第一阀门f1以及第二阀门f2或第三阀门f3共同用于调节所述第二气水换热器5的工作状态。例如，当第一阀门f1开启，第二阀门f2关闭或第三阀门f3关闭时，第二给水直接经过第四支管路z4进入热泵7，而不再流经通过第二气水换热器5；当第一阀门f1关闭，第二阀门f及第三阀门f3开启时，第二给水不能直接通过第四支管路z4进入热泵7，而会流经通过第二气水换热器5进行与烟气c的换热，当然若只有第二阀门f2或第三阀门f3时，则开启具有的那个阀门即可；而当第一阀门f1、第二阀门f2或第三阀门f3部分开启时，则可以调节进入第四支管路z4以及流经通过第二气水换热器5的管路的流量。因此，
第二气水换热器5的工作状态，如是否进行换热，或换热的流量等，可以按需进行调节。
62.余热回收系统在输送第一给水g1的管道上，还可以设置有第五支管路z5，第五支管路z5还连接于输送第二给水g2的管路上，也即输送第一给水g1的管路与输送第二给水g2的管路通过第五支管路z5进行连接，使得第一给水g1和第二给水g2相互连通而不经过、或部分流量经过空气换热器3。
63.余热回收系统还可以包括第九阀门f9，设置于第五支管路z5上；第六阀门f6，设置于输送第二给水g2的管路上，且在连接第五支管路z5之前；第七阀门f7，设置于输送所述第一给水g1的管路上，且在连接第五支管路z5之后。其中，第六阀门f6和第七阀门f7可以均设置，也可以只设置其中一个。第九阀门f9以及第六阀门f6或第七阀门f7共同用于调节所述空气加热器3的工作状态。具体的调节空气加热器3的工作状态的方式与前述第一阀门f1、第二阀门f2及第三阀门f3的调节方式类似，故在此不再赘述。
64.本实施方式中通过第四支管路z4、第一阀门f1、第二阀门f2、第三阀门f3，以及第五支管路z5、第九阀门f9、第六阀门f6、第七阀门f7的设置，可以调节空气加热器3以及第二气水换热器5的工作状态。在燃气锅炉的实际使用中，余热水回水f的量有时会比较大，此时若全部将其进入空气加热器3对空气e进行加热，一方面可能实际加热效果有限，第二给水g2的温降有限，另一方面可能使得空气加热器3体积加大而提高改造投资成本。同理第二气水换热器5也是一样。当然，根据燃气锅炉的实际需要，用于调节第二气水换热器5工作状态的第四支管路z4、第一阀门f1、第二阀门f2、第三阀门f3，以及用于调节空气加热器3工作状态的第五支管路z5、第九阀门f9、第六阀门f6、第七阀门f7，两套管路可以只选择使用其中一套或者两套均使用。因此，余热回收系统通过上述各个支管路及阀门的设置，能够使得空气加热器3和第二气水换热器5按实际工作需要进行流量控制或者开启关闭状态的切换，从而既可以控制成本，又可以达到最好的余热回收的效果。
65.实施例5
66.参见图7，在本发明的另一种实施方式中，提供一种用于燃气锅炉的余热回收系统。本实施方式中的余热回收系统中的部分结构与图4所示意的实施方式中的类似，故在此不再赘述。其中本实施方式的燃气锅炉可以是燃气热水锅炉，第一给水g1可以是锅炉给水b，锅炉外供的为外供热水d’。本实施方式类似于图5中示意的实施方式，设置有第四支管路z4和第五支管路z5，以及二者对应的第一阀门f1、第二阀门f2或第三阀门f3，以及第九阀门f9、第六阀门f6或第七阀门f7。
67.同前所述，第四支管路z4和第五支管路z5以及二者分别对应设置的阀门，可以用于调节第二气水换热器5和空气加热器3的工作状态。这样，根据燃气锅炉的实际需要，选择使用其中一套支管路及阀门或两套均使用，可以有效地按实际工作需要对空气加热器3和第二气水换热器5进行流量控制或者开启关闭状态的切换，从而既可以控制成本，又可以达到最好的余热回收的效果。
68.参见附图1-6，图中各部件之间的连线代表了各部件之间的管路连接，而箭头则代表了气体(如空气e、燃气a等)和液体(如第一给水g1、第二给水g2、第三给水g3等)的流动方向。可以理解的是，本发明的各个实施例中的余热回收系统还包括有必要的连接于空气加热器3、第一气水换热器4、第二气水换热器5及燃气锅炉等各个部件之间的管路。
69.进一步地，本发明还提供应用有前述各种余热回收系统的燃气锅炉，燃气锅炉包
括有锅炉本体1，排气部，以及如前述各个实施例所述的用于燃气锅炉的余热回收系统；本发明提供的燃气锅炉所包括的余热回收系统具体实施方式与前述一致，此处不再赘述。
70.当然，对于本领域的技术人员来说，本发明还可以有其他多种实施例。本发明的各个实施例中的技术特征在不冲突的情况下，可以相互组合以形成新的实施例。凡在本发明权利要求的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。