一种采用联合暖风器实现余热回收的系统的制作方法

1.本实用新型属于锅炉余热回收技术领域，具体涉及一种采用联合暖风器实现余热回收的系统。


背景技术：

2.火力发电厂排烟热损失是电站锅炉各项热损失中最大的一项，一般在5%～8%，占锅炉总热损失的80%或更高。影响排烟热损失的主要因素是锅炉排烟温度，一般情况下，排烟温度每升高10℃，排烟热损失增加0.6%～1.0%。现役火电机组中锅炉排烟温度普遍维持在125～150℃左右水平，甚至达到160℃，排烟温度高是一个普遍现象。
3.其中，锅炉暖风器是利用汽轮机低压抽汽加热空气预热器进口空气的热交换器。锅炉暖风器安装送风机出口与空气预热器入口之间，故又称前置式空气预热器。加装暖风器，使进入空气预热器的空气温度升高，空气预热器壁温升高，从而可防止低温腐蚀。采用暖风器后，使空气预热器的传热温差减小，锅炉排烟温度也就升高，锅炉热效率下降，且比采用热风再循环还要明显。但暖风器是以汽轮机低压抽汽为加热热源，低压抽汽量的增加，使汽轮机循环效率有所提高。锅炉热效率下降，汽轮机效率提高，两者能否相互抵偿，要看空气加热温度的高低以及采用抽汽压力的高低而不同。一般，汽轮机效率的升高抵消不了锅炉热效率的降低，结果，发电厂全厂效率会有所下降。
4.且现有的发电厂要么采用蒸汽暖风器，要么采用水暖暖风器，如专利cn114459016a中，采用的一种低温省煤器联合暖风器全工况调节系统，包括低温省煤器、暖风器、蒸汽加热器、凝结水加热器、循环水泵和膨胀水箱，虽然该技术方案中低温省煤器联合暖风器全工况内进行调节，但是暖风器采用水暖暖风器，为了冬季及低负荷工况下低省回收热量也能满足暖风器加热风温的需要，又加设了蒸汽加热器，整个系统就会显得冗余，结构也会变得复杂，节能效果大打折扣，锅炉效率也会大大降低。


技术实现要素：

5.针对现有技术的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种采用联合暖风器实现余热回收的系统，避免现有锅炉排烟热损失过高、结构复杂且不够节能的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种采用联合暖风器实现余热回收的系统，包括锅炉和低低温省煤器，所述低低温省煤器的入水口之前设有循环水泵；还包括涡节管式空预器和联合暖风器；
8.所述联合暖风器包括第一热媒进口、第一热媒出口、第二热媒进口和第二热媒出口；所述锅炉的蒸汽出口经第一管路与第一热媒进口相连，所述低低温省煤器的出水口经第二管路与第一热媒进口相连；所述第一热媒出口经第三管路与锅炉相连，第三管路上靠近第一热媒出口处安装有出口阀门，第一热媒出口还通过一流道连通第二热媒进口，所述流道上设有流道阀门；第二热媒出口经第四管路与低低温省煤器的入水口相连；
9.联合暖风器的风道出口与涡节管式空预器的空气进口相连；所述涡节管式空预器
的空气出口与锅炉相连，锅炉的烟气出口与涡节管式空预器的烟气进口相连，涡节管式空预器的烟气出口连接低低温省煤器。
10.进一步完善上述技术方案，所述联合暖风器包括外壳，外壳沿竖向两端敞口；所述外壳内设置有联合换热区，所述联合换热区内竖向间隔布置有多排横向的换热管，所述联合换热区包括上半区和位于所述上半区下方的下半区；
11.上半区顶部的换热管伸出外壳并形成所述第一热媒进口，上半区底部的换热管伸出外壳并形成为所述第一热媒出口，第一热媒进口和第一热媒出口通过上半区内的换热管连通；下半区顶部的换热管伸出外壳并形成为所述第二热媒进口，下半区底部的换热管伸出外壳并形成为所述第二热媒出口，第二热媒进口和第二热媒出口通过下半区内的换热管连通；
12.外壳的底端敞口为联合暖风器的风道进口并与一风机相连，外壳的顶端敞口并形成为所述联合暖风器的风道出口，联合暖风器的风道进口和风道出口之间为空气通道，所述空气通道的过流方向与换热管的长度方向相垂直。
13.进一步地，上半区的换热管沿热媒流动方向具有向下的倾斜度，下半区的换热管水平放置。
14.进一步地，所述多排横向的换热管呈依次相连的蛇形管屏且蛇形管屏的折弯部分别位于其左部和右部；
15.外壳的外侧对应蛇形管屏两边折弯部的位置均设有与空气通道相平行的管板，所述管板上对应折弯部的位置开设有供折弯部伸出管板之外的孔，开孔的面积大于折弯部的横截面积。
16.进一步地，所述第一热媒进口、第一热媒出口、第二热媒进口、第二热媒出口和流道均设于同一侧；
17.靠近所述流道的折弯部与管板相焊接；远离所述流道的折弯部的外面设置有罩壳，所述罩壳与管板相焊接以将折弯部罩设于内。
18.进一步地，所述第一管路和第二管路上靠近第一热媒进口处均设有进口阀门，第一管路上的进口阀门外接锅炉以用于控制蒸汽进入联合暖风器，第二管路上的进口阀门外接低低温省煤器以用于控制循环水进入联合暖风器。
19.进一步地，所述出口阀门包括紧邻相设的闸阀和电动阀且闸阀设于靠近所述流道的一侧；
20.所述进口阀门包括紧邻相设的闸阀和电动阀且闸阀设于靠近第一热媒进口的一侧。
21.进一步地，所述第二管路上靠近低低温省煤器处还设有热水取点用作生活热水。
22.进一步地，所述联合暖风器和低低温省煤器的换热管采用管壁的外表面上设置有若干球凹的内微肋丁胞复合强化换热管；
23.所述涡节管式空预器的换热管采用采用内壁具有多个球凸的涡节强化换热管。
24.相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
25.1、本实用新型的一种采用联合暖风器实现余热回收的系统，系统中的涡节管式空预器、低低温省煤器和联合暖风器三者相互联动，所述联合暖风器在于既可以采用来自锅炉的蒸汽加热空气，也可以采用来自低低温省煤器的循环水加热空气，且通过阀门控制联
合暖风器的上半区通蒸汽或整个联合换热区通循环水。这样，既能解决传统的蒸汽暖风器或水暖暖风器加热介质单一所带来的不足，无论夏季还是冬季，均能满足暖风器加热风温的需要；还能减少锅炉低压蒸汽的消耗，解决了锅炉排烟温度高、烟气温度高而导致的整个锅炉效率低的问题；所述联合暖风器结构简单，降低了整个系统的冗余度。
26.2、本实用新型的一种采用联合暖风器实现余热回收的系统，当夏天不需要供暖或生活热水时，整个联合换热区采用循环水加热空气，就关闭其中的出口阀门、打开流道阀门，让来自低低温省煤器的热水从第一热媒进口进入直到从第二热媒出口排出；当冬天需要热水供暖时，上半区采用蒸汽加热空气，则关闭流道阀门、打开出口阀门，让来自锅炉的蒸汽经第一热媒进口进入后从第一热媒出口排出；实现了蒸汽加热和循环水加热相结合，同时还能根据用户需求来调整换热管内的介质，又减少了锅炉低压抽汽量的消耗。
附图说明
27.图1为实施例的一种采用联合暖风器实现余热回收的系统的结构示意图；
28.图2为实施例中联合暖风器的结构示意图；
29.其中，锅炉1，低低温省煤器2，涡节管式空预器3，联合暖风器4，外壳41，上半区42，下半区43，风道进口44，风道出口45，折弯部46，管板47，罩壳48，出口阀门49，循环水泵5，第一管路6，第二管路7，热水取点71，第三管路8，流道9，流道阀门91，第四管路10，风机11，第一热媒进口a，第一热媒出口b，第二热媒进口c，第二热媒出口d，scr反应器12，除尘器13，脱硫塔14，烟囱15。
具体实施方式
30.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非
另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。
33.请参见图1-图2，具体实施例的一种采用联合暖风器实现余热回收的系统，包括锅炉1和低低温省煤器2，所述低低温省煤器2的入水口之前设有循环水泵5；还包括涡节管式空预器3和联合暖风器4；所述联合暖风器包括第一热媒进口a、第一热媒出口b、第二热媒进口c和第二热媒出口d；所述锅炉的蒸汽出口经第一管路6与第一热媒进口a相连，所述低低温省煤器2的出水口经第二管路7与第一热媒进口a相连；所述第一热媒出口b经第三管路8与锅炉相连，第三管路8上靠近第一热媒出口b处安装有出口阀门49，所述出口阀门49的入口之前、第一热媒出口b和第二热媒进口c之间通过一流道9连通，所述流道9上设有流道阀门91；第二热媒出口d经第四管路10与低低温省煤器2的入水口相连；
34.联合暖风器4的风道出口与涡节管式空预器3的空气进口相连；所述涡节管式空预器3的空气出口与锅炉1相连，锅炉1的烟气出口与涡节管式空预器3的烟气进口相连，涡节管式空预器3的烟气出口连接低低温省煤器2。
35.实施例的一种采用联合暖风器实现余热回收的系统，系统中的涡节管式空预器3、低低温省煤器2和联合暖风器4三者相互联动，所述联合暖风器4在于既可以采用来自锅炉1的蒸汽加热空气，也可以采用来自低低温省煤器2的循环水加热空气，且通过阀门控制联合暖风器4的一部分通蒸汽或整个联合暖风器4通循环水。这样，既能解决传统的蒸汽暖风器或水暖暖风器加热介质单一所带来的不足，无论夏季还是冬季，均能满足暖风器加热风温的需要；还能减少锅炉低压蒸汽的消耗，解决了锅炉排烟温度高、烟气温度高而导致的整个锅炉效率低的问题；所述联合暖风器4结构简单，降低了整个系统的冗余度。
36.请继续参见图1-图2，其中，所述联合暖风器4包括外壳41，外壳41沿竖向两端敞口；所述外壳41内设置有联合换热区，所述联合换热区内竖向间隔布置有多排横向的换热管，所述联合换热区包括上半区42和位于所述上半区下方的下半区43；
37.上半区42顶部的换热管伸出外壳41并形成所述第一热媒进口a，上半区42底部的换热管伸出外壳41并形成为所述第一热媒出口b，第一热媒进口a和第一热媒出口b通过上半区42内的换热管连通；下半区43顶部的换热管伸出外壳41并形成为所述第二热媒进口c，下半区43底部的换热管伸出外壳41并形成为所述第二热媒出口d，第二热媒进口c和第二热媒出口d通过下半区43内的换热管连通；
38.外壳41的底端敞口为联合暖风器的风道进口44并与一风机11相连，外壳的顶端敞口并形成为所述联合暖风器的风道出口45，联合暖风器的风道进口44和风道出口45之间为空气通道，所述空气通道的过流方向与换热管的长度方向相垂直。
39.这样，当夏天不需要供暖或生活热水时，整个联合换热区采用循环水加热空气，就关闭其中的出口阀门49、打开流道阀门91，让热水从第一热媒进口a进入直到从第二热媒出口d排出；当冬天需要热水供暖时，上半区42采用蒸汽加热空气，则关闭流道阀门91、打开出口阀门49，让蒸汽经第一热媒进口a进入后从第一热媒出口b排出；实现了蒸汽加热和循环水加热相结合，同时还能根据用户需求来调整换热管内的介质，又减少了锅炉低压抽汽量
的消耗。
40.其中，上半区42的换热管沿热媒流动方向具有向下的倾斜度，下半区43的换热管水平放置。
41.由于，只在上半区42进行蒸汽加热，而蒸汽加热会有冷凝水流出，若冷凝水留在换热管内，会影响换热效率，故将通蒸汽的换热管设置一定的倾斜度，以便排出冷凝水，而采用循环水加热空气时，则无需考虑该问题，故下半区43的换热管水平布置即可。实施时，上半区42的换热管采用5：1000的倾斜度。
42.其中，所述多排横向的换热管呈依次相连的蛇形管屏且蛇形管屏的折弯部46分别位于其左部和右部；
43.外壳41的外侧对应蛇形管屏两边折弯部46的位置均设有与空气通道相平行的管板47，所述管板47上对应折弯部46的位置开设有供折弯部46伸出管板47之外的孔，开孔的面积大于折弯部46的横截面积。
44.这样，管板47上开孔的面积大于折弯部46的横截面积，便于换热管受热膨胀。
45.其中，所述第一热媒进口a、第一热媒出口b、第二热媒进口c、第二热媒出口d和流道9均设于同一侧；
46.靠近所述流道9的折弯部46与管板47相焊接；远离所述流道9的折弯部46的外面设置有罩壳48，所述罩壳48与管板47相焊接以将折弯部46罩设于内。
47.这样，一侧的折弯部46与管板47焊接，另一侧的折弯部46不与管板47焊接，使得换热管朝向指定的一边受热膨胀，且不与管板47焊接的折弯部46外面设有罩壳48用以密封，避免热量流失。
48.可以理解的，实施时，在上半区42和下半区43内，蛇形管屏均为多个。在上半区内，多个蛇形管屏呈相互平行、横向间隔布置，每个蛇形管屏顶部的换热管伸出外壳形成为热媒进口，多个热媒进口通过集箱汇集形成所述的第一热媒进口a，同样的，每个蛇形管屏底部的换热管伸出外壳41并通过集箱汇集形成所述的第一热媒出口b。在下半区内，每个蛇形管屏顶部的换热管伸出外壳41并通过集箱汇集形成所述的第二热媒进口c，每个蛇形管屏底部的换热管伸出外壳41并通过集箱汇集形成所述的第二热媒出口d。
49.其中，所述第一管路6和第二管路7上靠近第一热媒进口a处均设有进口阀门，第一管路6上的进口阀门外接锅炉1以用于控制蒸汽进入联合暖风器4，第二管路7上的进口阀门外接低低温省煤器2以用于控制循环水进入联合暖风器4。
50.这样，风机11启动后，当采用蒸汽加热空气时，同时打开控制蒸汽的进口阀门和出门阀门49，关闭流道阀门91和控制循环水的进口阀门；当采用循环水加热空气时，同时打开循环水泵5、控制循环水的进口阀门和流道阀门91，关闭控制蒸汽的进口阀门和出门阀门49；从而实现联合暖风器内加热介质的切换。
51.实施时，流道阀门91采用蝶阀，以便快速地打开和关闭阀板。
52.其中，所述出口阀门49包括紧邻相设的闸阀和电动阀且闸阀设于靠近所述流道9的一侧；所述进口阀门包括紧邻相设的闸阀和电动阀且闸阀设于靠近第一热媒进口a的一侧。
53.这样，采用电动阀来实现对管道内介质的流量调节，设置闸阀则是为了起到保护作用，当电动阀失去控制时，则可以通过闸阀来进行全开或者全关的操作。
54.实施时，所述电动阀驱动装置为可逆的电动马达，通过马达一定时间的转动来驱动阀芯控制电动阀的阀门，采用ai模拟信号控制，可以对管道介质的流量进行调节，在特定的管道环境中也能改用数字信号控制。
55.其中，所述第二管路7上靠近低低温省煤器2处还设有热水取点71用作生活热水。
56.其中，所述联合暖风器4和低低温省煤器2的换热管采用管壁的外表面上设置有若干球凹的内微肋丁胞复合强化换热管；
57.所述涡节管式空预器3的换热管采用采用内壁具有多个球凸的涡节强化换热管。
58.这样，相较于普通的光管，内微肋丁胞复合强化换热管（具体请参考cn110081763a）和涡节强化换热管（具体请参考cn210108115u）有助于提高空预器、低低温省煤器和联合暖风器的换热效率，有效减少管内积灰甚至堵塞的现象，减少换热管所需要占用的空间（同等换热效果下换热管的数量），延长系统内设备的使用寿命。
59.本实施例中，锅炉1的烟气出口经scr反应器12连接涡节管式空预器3的烟气进口，由于采用的空预器使用的是涡节强化换热管，可以将烟气温度降低至160℃，通过热交换加热空气；低低温省煤器2采用内微肋丁胞复合强化换热管，进一步可以将烟气温度降低至140℃，而低低温省煤器2管内水温从50℃升到80℃；低低温省煤器2加热的热水用于联合暖风器4，联合暖风器4加热使涡节管式空预器3空气进口一、二次空气温度（风温）至30℃，再经过涡节管式空预器3后提高一次风温至360℃，二次风温至320℃，进入锅炉；最终实现了整个系统的温度有效利用，节能减排。低低温省煤器2连接除尘器13和脱硫塔14，烟气依次流经之后通过烟囱15排出。
60.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。