用于集中供暖的烟气余热梯度全回收系统及运行控制方法与流程

本发明涉及烟气余热回收，具体地说是用于集中供暖的烟气余热梯度全回收系统及运行控制方法。

背景技术：

1、燃煤锅炉烟气余热回收技术是在对燃煤锅炉烟气余热利用重要性的基础上发展起来的。烟气余热是燃煤锅炉在燃烧过程中产生的热量，通常大部分会被直接排放到大气中，造成能源的浪费和环境的热污染。因此，回收利用这部分热量，不仅可以提高能源利用率，还可以减少对环境的影响。

2、在火力发电机组中，锅炉效率是机组经济性运行的重要指标。而在各类锅炉热损失中，排烟热损失占锅炉总的热损失一半以上。研究结果表明：排烟温度每上升10℃，锅炉效率降低0.6-1.0％，机组标煤耗上升1.2～2.4g/(kw·h)。现役机组的排烟温度设计值约为130℃左右，但由于燃煤条件及电厂运行水平等问题，排烟温度实际值普遍在150℃左右。较高的排烟温度会导致锅炉效率降低，增加能源消耗。

3、现有的烟气余热回收技术中，存在较为普遍的问题是：系统组成较为复杂，导致余热回收技术成本较高；传统吸收式热泵采用高温蒸汽驱动方式，系统制热效率、但是投资成本高、灵活性较差；传统单电热泵方式无法做到高温水供热，且系统效率低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于集中供暖的烟气余热梯度全回收系统及运行控制方法，利用该系统及运行方法，能够有效实现烟气余热的回收及利用，从而可降低能源效率。

2、本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种用于集中供暖的烟气余热梯度全回收系统，包括控制器、一级换热器、除尘器、二级换热器、喷淋塔、三级换热器、一级板式换热器、二级板式换热器、离心式热泵机组、螺杆式热泵机组，所述一级换热器、除尘器、二级换热器和喷淋塔之间依次通过烟气管道实现贯通连接，所述一级换热器与所述一级板式换热器之间设置有一级换热循环管路，所述二级换热器与所述二级板式换热器之间设置有二级换热循环管路，所述喷淋塔与三级换热器之间设置有三级换热循环管路，所述一级板式换热器、二级板式换热器、离心式热泵机组和螺杆式热泵机组之间设置有供暖回水循环加热管路，所述三级换热器、离心式热泵机组和螺杆式热泵机组之间设置有四级换热循环管路，所述控制器能够控制所述一级换热循环管路、二级换热循环管路、三级换热循环管路、四级换热循环管路及供暖回水循环加热管路的运行。

3、优选地，所述一级换热器为搪瓷玻璃烟气换热器，所述二级换热器为钛合金板式换热器，所述三级换热器为组合式钛合金螺旋板式换热器，所述一级板式换热器和二级板式换热器均为供暖板式换热器。

4、进一步地，所述一级换热循环管路包括第一管道、第二管道，所述第一管道和第二管道实现所述一级换热器的放热侧与一级板式换热器的吸热侧循环贯通，在所述第一管道上设置一第一变频水泵，所述控制器与第一变频水泵电性连接。

5、进一步地，所述二级换热循环管路包括第三管道、第四管道，所述第三管道和第四管道实现所述二级换热器的放热侧与二级板式换热器的吸热侧循环贯通，在所述第三管道上设置一第二变频水泵，所述控制器与第二变频水泵电性连接。

6、进一步地，所述三级换热循环管路包括第五管道、第六管道，所述第五管道和第六管道实现所述喷淋塔的喷淋浆液出入口与三级换热器的吸热侧循环贯通，在所述第五管道上设置一第三变频水泵，所述控制器与第三变频水泵电性连接。

7、进一步地，所述四级换热循环管路包括第七管道、第八管道、第九管道，所述第七管道实现三级换热器的放热侧出口与所述螺杆式热泵机组的蒸发器的入口的贯通，所述第八管道实现所述螺杆式热泵机组的蒸发器的出口与所述离心式热泵机组的蒸发器的入口的贯通，所述第九管道实现所述离心式热泵机组的蒸发器的出口与三级换热器的放热侧入口的贯通，在所述第九管道上串接一第四变频水泵，所述控制器与第四变频水泵电性连接。

8、进一步地，所述供暖回水循环加热管路包括第十管道、第十一管道、第十二管道、第十三管道、第十四管道，所述第十管道一端与用热端的回水管贯通连接，另一端与所述离心式热泵机组的冷凝器的入口贯通，在所述第十管道上设置一第一控制阀，所述第十一管道实现离心式热泵机组的冷凝器的出口与所述螺杆式热泵机组的冷凝器的入口的贯通，所述第十二管道实现螺杆式热泵机组的冷凝器的出口与所述二级板式换热器的放热侧的入口贯通，在所述第十二管道上设置一第二控制阀，所述第十三管道实现所述二级板式换热器的放热侧的出口与一级板式换热器的放热侧的进口的贯通，在所述第十三管道上设置一第三控制阀，所述第十四管道的一端与所述一级板式换热器的放热侧的出口贯通连接，另一端与用热端的供水管贯通连接，在所述第十四管道上串接有第四控制阀和第五变频水泵。

9、进一步地，在所述一级换热器一侧设置一蒸汽吹扫管路，所述蒸汽吹扫管路包括蒸汽通道、汽包，蒸汽管道实现汽包与蒸汽气源的贯通，所述汽包通过第十五管道实现与一级换热器的贯通，在所述第十五管道上设置一第五控制阀，在所述二级换热器一侧设置一高压水冲洗管路，所述高压水冲洗管路包括第十六管道，所述第十六管道实现第十二管道与二级换热器的贯通，在所述第十六管道上串接有第六变频水泵和第六控制阀，在所述第五管道上串接一扩容式除污器，在所述第五管道上设置有位于所述扩容式除污器上游和下游的第七控制阀和第八控制阀，在所述第七控制阀的上游和第八控制阀的下游之间设置一第一旁通管路，在所述第一旁通管路上串接一第九控制阀，在所述第十管道上串接一旋流式除污器，在所述第十管道上设置有位于所述旋流式除污器上游和下游的第十控制阀和第十一控制阀，在所述第十控制阀的上游和第十一控制阀的下游之间设置一第二旁通管路，在所述第二旁通管路上串接一第十二控制阀；在所述第十管道与所述第十一管道之间设置一第三旁通管路，在所述第三旁通管路上设置一第十三控制阀，在所述第十一管道与所述第十二管道之间设置一第四旁通管路，在所述第四旁通管路上设置一第十四控制阀，在所述第十三管道与所述第十四管道之间设置一第五旁通管路，在所述第五旁通管路上设置一第十五控制阀，在所述第十二管道与所述第十四管道之间设置一第六旁通管路，在所述第六旁通管路上设置一第十六控制阀。

10、进一步地，在所述烟气管道、第五管道、第七管道、第九管道、第十管道和第十二管道上均设置有压力传感器和温度传感器；在所述第一管道、第二管道、第三管道、第四管道和第八管道上均设置有温度传感器。

11、一种用于集中供暖的烟气余热梯度全回收系统的运行控制方法，包括如下步骤：

12、s1、启动控制器，控制器对各电控运行元件进行通电故障检测，如发现有故障，则控制器发出故障报警信息，以便通知工作人员进行故障排除；

13、s2、当各电控运行元件没有故障或故障排除后，工作人员在控制器的控制程序中，设定除尘器的入烟温度t1的比较阈值t11，喷淋塔的入烟温度t2的比较阈值t21、喷淋塔的出浆温度t3的比较阈值t31，用热端的回水温度t4的比较阈值t41、t42、t43、t44，t41＜t42＜t43＜t44，设定完上述比较阈值后，则控制器相应的启动各相关元件，使得该系统进入供热运行状态；

14、s3、在供热运行的整个过程中，控制器始终实时将t1与t11进行比较，当t1≤t11时，控制器按照设定程序调控第一变频水泵的工作频率，直到t1＞t11时，停止对第一变频水泵的调控；

15、在供热运行过程的整个过程中，控制器始终实时将t4与t41、t42、t43、t44进行比较：

16、当t4≤t41时，进入全负荷运行状态，此时，一级板式换热器、二级板式换热器、三级换热器、离心式热泵机组和螺杆式热泵机组均进行热交换工作，在全负荷运行状态过程中，控制器实时进行t2与t21的比较，t3与t31的比较，当t2≥t21时，控制器按照设定程序调控第二变频水泵和第五变频水泵的工作频率，直到t2＜t21时，停止对第二变频水泵和第五变频水泵的调控；当t3≥t31时，控制器按照设定程序调控第三变频水泵和第四变频水泵的工作频率，直到t3＜t31时，停止对第三变频水泵和四变频水泵的调控；

17、当t41＜t4时，进入部分负荷运行状态；在部分负荷运行状态中，当t41＜t4≤t42时，此时，控制器停止离心式热泵机组的运行；当t42＜t4≤t43时，此时，控制器停止螺杆式热泵机组的运行；当t43＜t4≤t44时，此时，控制器停止一级板式换热器的热交换运行；当t44＜t4时，此时，控制器停止二级板式换热器的热交换运行。

18、本发明的有益效果是：

19、(1)烟气余热回收率高，高温烟气显热、潜热均进行回收，烟温最低可达到35℃；当喷淋塔排烟温度达到35℃以下时，则能够有效实现消白烟功能，从而提高环境质量。

20、(2)热量梯级回收，根据不同烟温配置余热回收机组，有效解决了烟气换热器易堵塞、腐蚀等问题；

21、(3)系统采暖效率较高，前二级为换热器换热，第三级采用离心式热泵及螺杆式热泵组合，系统总效率可达10以上。

22、(4)系统制热温度高，可直接并入供热一网，继而有效实现供暖能源节约。

23、(5)系统可在控制器内部设定的程序下全自动运行，继而大大降低运行人工维护成本。