一种蒸汽锅炉模块化换热组合节能系统及方法与流程

本发明涉及节能式一体冷凝锅炉，特别涉及用于一体冷凝锅炉上的模块化换热组合节能系统及方法，属于锅炉技术领域。

背景技术：

由于蒸汽锅炉的冷凝水中含有大量热，所以蒸汽锅炉冷凝水回收用于锅炉补给水，将会显著提高整个热力系统的效率，节约电、燃料、水及污染处理费用，对工厂的节能降耗，提高经济效益有显著的作用。锅炉厂家的生产的冷凝锅炉出厂设计是按照给水温度为20度进行设计的，这种条件下锅炉的蒸汽系统稳定，排烟温度正常，用户的蒸汽冷凝水回收行为，使锅炉厂产品设计给水温度条件由传统的20度单一给水，变成高温回收水与常温水相结合，且冷凝水的回收量、回收温度及其占比在各行业用户呈现不同状态，即使同一个用户在不同的时间这些数据也会不同，所以采用冷凝水回收情况下复杂的给水条件使产品排烟温度因与冷凝水关联而变得不易控制。在使用实践中发现冷凝水作为补给水会给蒸汽锅炉带来以下问题：1、影响蒸汽系统的稳定；2、回水量与锅炉补水不匹配，易造成补水事故；3、如果回收的冷凝水温度高且量大，如果将锅炉尾部烟气直接与高温水换热后排放，会因进水温度的升高导致排烟温度升高，节能器等高温换热组件易出现给水气化换热效果变差，损坏换热部件，降低锅炉整体热效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服目前的蒸汽锅炉在冷凝水的回水使用中存在的上述问题，提供一种模块化换热组合节能系统及方法。

为实现本发明的目的，采用了下述的技术方案：一种蒸汽锅炉模块化换热组合节能系统，包括低温水箱、冷凝器、节能器、空气预热器、冷凝水回收机、控制系统，冷凝水回收机的出水上具有流量计和水温检测装置，所述的低温水箱下部为进水的低温端，上部为出水的高温端，所述的蒸汽锅炉的助燃空气从风机抽入空气预热器进行热交换升温后，再进入燃烧机，燃烧机燃烧后形成的烟气在锅炉的炉体内换热后再依次进入节能器和冷凝器进行热交换，径冷凝器排出烟气，低温水箱低温端与冷凝器的进水之间设置有连接管路，冷凝器出水与空气预热器的进水之间设置有连接管路，空气预热器的出水与低温水箱高温端之间设置有连接管路，低温水箱高温端与节能器的进水之间连接有管路，节能器的出水与锅炉的进水之间设置有连接管路；节能器的出水与低温水箱的低温端具有连接管路；

所述的节能系统还包括高温水箱，低温水箱的低温端与冷凝器的进水之间具有连接管路，冷凝器的出水与低温水箱的高温端之间具有连接管路，低温水箱与高温水箱进水之间具有连接管路，冷凝水回收机的出水管路连接在低温水箱和高温水箱进水之间的连接管路上，高温水箱的出水与空气预热器的进水之间具有连接管路，空气预热器的出水与锅炉的进水之间具有连接管路；节能器的出水与低温水箱的高温端具有连接管路；

上述的各管路上设置有电控阀门，各电控阀门连接至锅炉的控制系统。

进一步的；所述的节能系统还包括热力除氧器，低温水箱的高温端与热力除氧器进水之间具有连接管路，热力除氧器的出水与空气预热器的进水之间具有连接管路，空气预热器的出水与节能器的进水之间具有连接管路，节能器的出水与锅炉的进水之间具有连接管路，高温水箱出水与热力除氧器的进水之间具有连接管路，热力除氧器的出水与空气预热器的进水之间具有连接管路，上述的各管路上设置有电控阀门，各电控阀门连接至锅炉的控制系统。

一种模块化换热组合节能方法，采用上述的一种蒸汽锅炉模块化换热组合节能系统，所述的方法如下：当系统中没有热力除氧器时，

a：根据冷凝水的量和温度，经过控制系统计算当冷凝水和低温水箱的补水进入低温水箱后整个低温水箱的温度低于60℃时，控制系统通过控制相关管路上的电控阀门开关，实现如下流程a1：低温水箱的补水和冷凝水进入低温水箱的低温端，低温水箱的低温端的水经过连接管路流入冷凝器的进水，冷凝器的出水经过连接管路流入空气预热器的进水；空气预热器的出水通过连接管路流入低温水箱的高温端，低温水箱的高温端的出水通过连接管路流入节能器的进水，节能器的出水根据锅炉的补水信号进入锅炉或者低温水箱；

b：根据冷凝水的量和温度，经过控制系统计算当冷凝水和低温水箱的补水进入低温水箱后整个低温水箱的温度高于60℃时，控制系统通过控制相关管路上的电控阀门开关，实现如下流程b1：低温水箱的补水进入水箱低温端，低温水箱的低温端的出水通过连接管路流入冷凝器的进水，冷凝器的出水通过连接管路流入低温水箱的高温端，低温水箱高温端的出水与冷凝水混合后流入高温水箱的进水，高温水箱的出水通过连接管路流向空气预热器的进水，空气预热器的出水通过连接管路进入节能器的进水，节能器的出水根据锅炉的补水信号进入锅炉或者低温水箱

一种模块化换热组合节能方法，所述的方法如下：当系统中有热力除氧器时，采用以下a1或b1，

a1：根据冷凝水的量和温度，经过控制系统计算当冷凝水和低温水箱的补水进入低温水箱后整个低温水箱的温度低于60℃时，控制系统通过控制相关管路上的电控阀门开关，实现如下流程a2：低温水箱的补水和冷凝水进入低温水箱的低温端，低温水箱的低温端的水经过连接管路流入冷凝器的进水，冷凝器的出水经过连接管路流入低温水箱的高温端；低温水箱的高温端的出水通过连接管路流入热力除氧器的进水，热力除氧器的出水通过连接管路进入空气预热器的进水，空气预热器的出水通过连接管路进入节能器的进水，节能器的出水根据锅炉的补水信号进入锅炉或者低温水箱；

根据冷凝水的量和温度，经过控制系统计算当冷凝水和低温水箱的补水进入低温水箱后整个低温水箱的温度高于60℃时，控制系统通过控制相关管路上的电控阀门开关，实现如下流程b2：低温水箱的补水进入水箱低温端，低温水箱的低温端的出水通过连接管路流入冷凝器的进水，冷凝器的出水通过连接管路流入低温水箱的高温端，低温水箱高温端的出水与冷凝水混合后流入高温水箱的进水，高温水箱的出水通过连接管路流向热力除氧器的进水，热力除氧器的出水通过连接管路流向空气预热器的进水，空气预热器的出水通过连接管路进入节能器的进水，节能器的出水根据锅炉的补水信号进入锅炉或者低温水箱。

本发明的积极有益技术效果在于：本模块化蒸汽锅炉模块化换热组合节能系统根据冷凝水的回收量和回水温度对水箱中水温的整体影响设定了不同的换热路径，能够使锅炉运行平稳，蒸汽供应稳定，保持较低稳定的排烟温度，避免了节能器、冷凝器因为温度过高而受损，同时有效的利用了回收的冷凝水的热量，提高了锅炉的运行效率。

附图说明

图1是本发明a1方案的示意图。

图2是本发明a2方案的示意图。

图3是本发明b1方案的示意图。

具体实施方式

为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例，这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。

结合附图对本发明进一步详细的解释，附图中各标记为：1：炉体；2：节能器；3：冷凝器；4：冷凝水回收机；5：低温水箱；6：空气预热器；7：风机，8：燃烧机；9：热力除氧器；10：高温水箱。各图中，从风机到空气预热器再到燃烧器的箭头为空气流程，其它的箭头所示均是水流程。

如附图所示，一种蒸汽锅炉模块化换热组合节能系统，包括低温水箱5、冷凝器3、节能器2、空气预热器6、冷凝水回收机4、控制系统，冷凝水回收机的出水上具有流量计和水温检测装置，所述的低温水箱下部为进水的低温端，上部为出水的高温端，所述的蒸汽锅炉的助燃空气从风机7抽入空气预热器6进行热交换升温后，再进入燃烧机，燃烧机燃烧后形成的烟气在锅炉的炉体1内换热后再依次进入节能器和冷凝器进行热交换，经冷凝器排出烟气，上述在目前的蒸汽锅炉上都是现有的配置，低温水箱低温端与冷凝器的进水之间设置有连接管路，冷凝器出水与空气预热器的进水之间设置有连接管路，空气预热器的出水与低温水箱高温端之间设置有连接管路，低温水箱高温端与节能器的进水之间连接有管路，节能器的出水与锅炉的进水之间设置有连接管路。节能器的出水与低温水箱的高温端具有连接管路，节能器的出水与低温水箱的高温端具有连接管路用于节能器与水箱之间的循环，因为在实际使用中用户处给水并非理想的持连续状态，如果锅炉需要补水量太少或不补水时，就会导致节能器中的水停滞在节能器管排内并被烟气加热汽化，这时需要在节能器出口加个电动三通阀连接至低温水箱，根据锅炉补水信号判断节能器的出水是进入锅炉内部还是进入低温水箱。在各附图中，为了避免交叉，锅炉从节能器的出水进入低温水箱高温端的流程没有示出。

所述的节能系统还包括高温水箱10，低温水箱的低温端与冷凝器的进水之间具有连接管路，冷凝器的出水与低温水箱的高温端之间具有连接管路，低温水箱与高温水箱进水之间具有连接管路，冷凝水回收机的出水管路连接在低温水箱和高温水箱进水之间的连接管路上，高温水箱的出水与空气预热器的进水之间具有连接管路，空气预热器的出水与锅炉的进水之间具有连接管路；上述的各管路上设置有电控阀门，各电控阀门连接至锅炉的控制系统。电控阀门连接到控制系统控制上锅炉上常用的技术方案。

有的锅炉上配置有热力除氧器，这样所述的节能系统就可以还包括热力除氧器9，低温水箱的高温端与热力除氧器进水之间具有连接管路，热力除氧器的出水与空气预热器的进水之间具有连接管路，空气预热器的出水与节能器的进水之间具有连接管路，节能器的出水与锅炉的进水之间具有连接管路，高温水箱出水与热力除氧器的进水之间具有连接管路，热力除氧器的出水与空气预热器的进水之间具有连接管路，上述的各管路上设置有电控阀门，各电控阀门连接至锅炉的控制系统。

一种模块化换热组合节能方法，采用上述的一种蒸汽锅炉模块化换热组合节能系统，所述的方法如下：当系统中没有热力除氧器时，

a1：根据冷凝水的量和温度，经过控制系统计算当冷凝水和低温水箱的补水进入低温水箱后整个低温水箱的温度低于60℃时，控制系统通过控制相关管路上的电控阀门开关，实现如下流程a1：低温水箱的补水和冷凝水进入低温水箱的低温端，低温水箱的低温端的水经过连接管路流入冷凝器的进水，冷凝器的出水经过连接管路流入空气预热器的进水；空气预热器的出水通过连接管路流入低温水箱的高温端，低温水箱的高温端的出水通过连接管路流入节能器的进水，节能器的出水根据锅炉的补水信号进入锅炉或者低温水箱；图1是a1流程的示意图，这种情况下，冷凝水的回水量较少或者回水温度较低，低温补水与冷凝水混合后的温度较低，由于给水温度较低，将冷凝器和空气预热器串联使用，使低温水箱的温度不至于过高，同时排烟温度较低，有利于节能。

b1：根据冷凝水的量和温度，经过控制系统计算当冷凝水和低温水箱的补水进入低温水箱后整个低温水箱的温度高于60℃时，控制系统通过控制相关管路上的电控阀门开关，实现如下流程b1：低温水箱的补水进入水箱低温端，低温水箱的低温端的出水通过连接管路流入冷凝器的进水，冷凝器的出水通过连接管路流入低温水箱的高温端，低温水箱高温端的出水与冷凝水混合后流入高温水箱的进水，高温水箱的出水通过连接管路流向空气预热器的进水，空气预热器的出水通过连接管路进入节能器的进水，节能器的出水根据锅炉的补水信号进入锅炉或者低温水箱，图3是b1情况下的方案，低温水箱中的温度较低，经过冷凝器后使排烟温度较低，整体运行效率高，然后徐低温水箱的高温端的出水与冷凝水混合进入高温水箱，经过空气预热器换热后使助燃空气升温，降温后的水再进入节能器吸收热量，从而降低了节能器的进水及排烟温度，使节能器更加运行高效，而升温后的助燃空气与烟气混合后进入燃烧机还解决了低温空气与烟气混合带来的冷凝问题。燃烧为fgr烟气再循环燃烧，需要抽取部分烟气与助燃空气混合后返回燃烧中重新燃烧。

一种模块化换热组合节能方法，当系统中有热力除氧器时，所述的方法如下：

a2：根据冷凝水的量和温度，经过控制系统计算当冷凝水和低温水箱的补水进入低温水箱后整个低温水箱的温度低于60℃时，控制系统通过控制相关管路上的电控阀门开关，实现如下流程a2：低温水箱的补水和冷凝水进入低温水箱的低温端，低温水箱的低温端的水经过连接管路流入冷凝器的进水，冷凝器的出水经过连接管路流入低温水箱的高温端；低温水箱的高温端的出水通过连接管路流入热力除氧器的进水，热力除氧器的出水通过连接管路进入空气预热器的进水，空气预热器的出水通过连接管路进入节能器的进水，节能器的根据锅炉的补水信号进入锅炉或者低温水箱；图2是a2方案的示意图，这种情况下冷凝水的量少或温度低，进入低温水箱后整个给水温度不会太高，由于节能器已经被空气换热器流出的较低温度的水换热，所以冷凝器的进烟温度不高，从冷凝器出来进入低温水箱高温端后不至于使低温水箱的水温过高，同时冷凝器的排烟温度也低，有利于提高效率，整体运行效率较高，二高温水经过热力除氧器和空气预热器后对低温空气进行预热，从而降低了节能器的进水及排烟温度，使节能器更加运行高效，而升温后的助燃空气与烟气混合后进入燃烧机还解决了低温空气与烟气混合带来的冷凝问题。

b2：根据冷凝水的量和温度，经过控制系统计算当冷凝水和低温水箱的补水进入低温水箱后整个低温水箱的温度高于60℃时，控制系统通过控制相关管路上的电控阀门开关，实现如下流程b2：低温水箱的补水进入水箱低温端，低温水箱的低温端的出水通过连接管路流入冷凝器的进水，冷凝器的出水通过连接管路流入低温水箱的高温端，低温水箱高温端的出水与冷凝水混合后流入高温水箱的进水，高温水箱的出水通过连接管路流向热力除氧器的进水，热力除氧器的出水通过连接管路流向空气预热器的进水，空气预热器的出水通过连接管路进入节能器的进水，节能器的出水根据锅炉的补水信号进入锅炉或者低温水箱b2的方案就是在b1的基础上在高温水箱与空气预热器之间增加了热力除氧器，其它没变，这种情况的优势与b1方案相同。

关于控制系统计算当冷凝水和低温水箱的补水进入低温水箱后整个低温水箱的温度是否低于或高于60℃，因为低温水箱中配置有液位计和温度检测装置，冷凝水有流量和温度，有总补水量，所以低温补水有流量和温度，根据这些参数即可通过控制系统计算出当冷凝水和低温水箱的补水进入低温水箱后整个低温水箱的温度是否低于或高于60℃。

在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。

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