[发明专利]燃气锅炉低温排烟深度利用系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃气锅炉低温排烟深度利用系统及其控制方法，具体是涉及一种可根据锅炉烟气余热节能潜力，将烟气余热回收利用装置与烟气源热泵联合运行，依据特定的控制方法，实现烟气余热和冷凝水的回收利用，达到节能节水的运行模式，本发明适用于燃气锅炉、燃油锅炉、直燃机及工业燃气燃烧设备的烟气余热深度回收利用。

背景技术

我国能源结构正向清洁低碳转型，天然气用能设备发展迅速，但燃气的高效利用逐步成为当今节能的重要课题。目前普通燃气锅炉等热能动力设备排烟温度约150～250℃，排烟热损失达到20％以上，造成能源浪费和环境污染。目前市场上应用最多的是在燃气锅炉尾部加装烟气余热利用回收装置，由于受被加热介质的温度限制，即采暖回水温度一般较高，经烟气余热回收利用装置后排烟温度仍在55℃以上，烟气中还有近一半的余热被浪费。可见，若仅用烟气余热回收利用装置来回收烟气余热，其节能潜力是有限的。

众所周知，烟气温度降至露点以下时，才会有冷凝水析出。每立方米天然气燃烧约产生1.58kg的水蒸气，烟气露点温度一般在58℃左右，因此烟气温度越低，析出的冷凝水越多，若将这部分冷凝水加以利用，则节水潜力巨大。可见，仅采用烟气余热回收利用装置来降低烟气温度，受被加热介质影响较大，效果较好的也只能达到55℃，烟气中析出的冷凝水很少。

燃气锅炉低温排烟深度利用系统可将烟气温度降至约25℃，即回收85％以上的烟气余热和冷凝水，提高锅炉热效率17％以上。值得一提的是，烟气冷凝水析出的同时，会净化烟气中的SO₂和NO_X等有害气体，减少污染物的排放。可见，本发明是在保证节能效果的前提下，实现整个系统的节水和环保效果。

发明内容

(一)要解决的问题

本发明的目的是提供一种燃气锅炉低温排烟深度利用系统及其控制方法，以解决燃气动力设备排烟温度过高引起的能源和水资源浪费，达到节能、节水、环保的运行效果。同时，烟气源热泵在中低温环境下运行，可解决热泵在低温环境下结霜除霜的弊端。

(二)燃气锅炉低温排烟深度利用系统

本发明的燃气锅炉低温排烟深度利用系统是包括燃气锅炉、烟气余热回收利用装置、烟气源热泵、冷凝水水箱、自动加药系统、自动补水系统、烟气管道、热水管道、水路电动阀、电动风阀、风机、温度和压力传感器、数据采集和集中监控系统。其特征在于：燃气锅炉产生的高温烟气先经烟气余热回收利用装置降温后进入烟气源热泵，在烟气源热泵吸热后，烟气温度进一步降低；低温水分两路进入烟气余热回收利用装置和烟气源热泵，进水流量由电动阀调节，加热后的高温水返回热网系统；烟气冷凝后的冷凝水进入冷凝水水箱，经自动加药系统处理后，由补水泵抽到补水水箱。

本发明的主要部分是烟气余热回收利用装置、烟气源热泵、自动加药系统、自动补水系统、数据采集和集中监控系统。

(1)烟气余热回收利用装置：肋化系数高的翅片管为传热管，传热管的布置采用叉排，被加热水与烟气之间逆流换热，使装置结构紧凑且换热效率高；烟道与装置之间采用变径连接，以降低烟气流动阻力。

(2)烟气源热泵系统：由蒸发器、冷凝器、压缩机和膨胀阀组成。蒸发器直接布置在烟道内，蒸发器中制冷剂吸收烟气中的热量后由液体变成蒸气，经由压缩机后进入冷凝器，低温水在冷凝器中吸收制冷剂的热量，制冷剂降温后由气态变成液体，最后经膨胀阀节流降压后进入蒸发器，如此往复循环。烟气源热泵的蒸发器直接布置在烟道中，制冷剂直接吸收烟气中的热量，即充分利用了烟道内部空间，又提高了换热效率。

(3)自动加药系统：由在线PH分析仪、加药泵和自动加药控制柜组成。烟气中析出的冷凝水显酸性，加药处理后使PH达到10左右以用作系统补水。在线PH分析仪实时监测烟气冷凝水的PH值，控制柜则根据PH值来控制加药泵启停。

(4)自动补水系统：处理后的冷凝水，先经过滤器过滤后，由补水泵将冷凝水打入补水水箱或补水系统。补水泵则由冷凝水水箱中液位来控制其启停，采用间歇性工作节能模式。

(5)数据采集和集中监控系统：由感知系统、数据传输系统、采集系统和监控系统组成。感知系统主要采集温度传感器、压力传感器、电动阀开度、电动风阀开度、水箱液位、水泵和风机的启停等信号。将感知系统采集的数字量信号和4～20mA模拟量信号经数据传输系统传至采集系统终端，最后实现远程集中监控。

(三)燃气锅炉低温排烟深度利用系统的控制方法