一种余热回收热水供热系统及其控制方法与流程

本发明属于余热回收热水供热领域，涉及一种余热回收热水供热系统及其控制方法。

背景技术：

1、为了实现烟气余热回收，现阶段实现的常规技术路线为在烟道上设置气水换热器，烟气通过设置在烟道内的换热管与供热热水进行换热。由于脱硫塔出口烟温较低，无法对供热回收进行有效加热，因此，气水换热器一般设置在脱硫塔入口及之前的烟道上。目前存在以下问题：由于烟气成分复杂，运行期间存在磨损及腐蚀换热管的情况，易造成换热管内热水泄露至烟道中，此过程不易发现，给机组运行造成安全隐患。再者，由于供热回收温度一般在40～50℃之间，气水换热器一般只能设置在温度较高的烟道上方可回收烟气余热。脱硫塔后烟温一般在50℃左右，无法对供热回收采用气水换热器对净烟气余热进行直接回收。

2、针对以上情况需要提出一种可避免热水泄露风险，可分段深度回收原烟气及净烟气余热的系统。同时，由于系统复杂程度增加，需要提出相应的分段回收控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种余热回收热水供热系统及其控制方法，该系统及其控制方法能够根据热用户需求进行原烟气及净烟气余热分段回收余热量的自动控制。

2、为达到上述目的，本发明公开了一种余热回收热水供热系统，包括脱硫塔入口原烟气管道、原烟气热管换热器、脱硫塔、净烟气热管换热器、烟囱、热泵机组、热泵机组循环泵、热网换热器、热网一次侧循环泵、热泵机组流量调节阀及原烟气热换换热器流量调节阀；

3、脱硫塔入口原烟气管道经原烟气热管换热器中的原烟气热管换热器烟气腔室与脱硫塔的入口相连通，脱硫塔的出口经净烟气热管换热器中的净烟气热管换热器烟气腔室与烟囱的入口相连通。

4、净烟气热管换热器中净烟气热管换热器热水腔室的出口经热泵机组的一次侧及热泵机组循环泵后与净烟气热管换热器热水腔室的入口相连通；

5、热泵机组的二次侧出口及原烟气热管换热器中原烟气热管换热器热水腔室的出口通过管道并管后与热网换热器的一次侧入口相连通，热网换热器的一次侧出口经热网一次侧循环泵后分为两路，其中一路经热泵机组流量调节阀与热泵机组的二次侧入口相连通，另一路经原烟气热换换热器流量调节阀与原烟气热管换热器热水腔室的入口相连通。

6、进一步的，还包括热用户及热网二次侧循环水泵，热网换热器的二次侧出口经热用户及热网二次侧循环水泵与热网换热器的二次侧入口相连通。

7、进一步的，原烟气热管换热器包括原烟气热管换热单元、原烟气热管换热器烟气腔室及原烟气热管换热器热水腔室，其中，原烟气热管换热单元的上侧位于所述原烟气热管换热器烟气腔室内，原烟气热管换热单元的下侧位于所述原烟气热管换热器热水腔室内。

8、进一步的，所述净烟气热管换热器包括净烟气热管换热单元、净烟气热管换热器烟气腔室及净烟气热管换热器热水腔室，其中，净烟气热管换热单元的上侧位于净烟气热管换热器烟气腔室内，净烟气热管换热单元的下侧位于所述净烟气热管换热器热水腔室内。

9、本发明所述余热回收热水供热系统的控制方法，包括以下步骤：

10、计算热泵机组的二次侧流量g23，根据热泵机组的二次侧流量g23控制热泵机组流量调节阀的开度，实现热泵机组二次侧流量的控制；

11、计算原烟气热管换热器热水腔室的热水流量g24，根据原烟气热管换热器热水腔室的热水流量g24控制原烟气热换换热器流量调节阀的开度，实现原烟气热管换热器热水腔室热水流量的控制。

12、进一步的，热泵机组二次侧流量g23的控制函数为：

13、g23＝f(t02sp，t01，t21，t24，g01，g21，η0，η2，gj1，tj1，gj2，tj2，gn，tn，cop，c0)

14、其中，t02sp为热网换热器二次侧出口的水温设定值，t01为热网换热器的二次侧入口温度，t21为热网换热器的一次侧出口水温，t24为原烟气热管换热器热水腔室输出的热水水温，g01为热网换热器二次侧的水流量，g21为热网换热器一次侧的水流量，η0为热网换热器的换热效率，gj2为净烟气热管换热器烟气腔室的烟气出口流量，tj1及tj2为净烟气热管换热器烟气腔室烟气入口及出口烟气温度，tn为净烟气热管换热器烟气腔室的冷凝水温度，cop为热泵机组的制热系数，c0为热水比热。

15、进一步的，原烟气热管换热器热水腔室热水流量g24的控制函数为：

16、g24＝f(t02sp，t01t21，t23，g01，g21，η0，η1，gy1，ty1，tj2，c0)

17、进一步的，原烟气热管换热器热水腔室的热水水温t24：

18、

19、其中，gy1为原烟气热管换热器烟气腔室的烟气入口流量,c0为热水比热，η1为净烟气热管换热器的换热效率。

20、进一步的，热泵机组二次侧出口的水温t23为：

21、

22、进一步的，原烟气热管换热器热水腔室的热水流量g24：

23、

24、本发明具有以下有益效果：

25、本发明所述的余热回收热水供热系统及其控制方法在具体操作时，采用在脱硫塔入口及出口烟道设置热管换热器，避免气水直接换热，降低因运行磨损换热管造成烟道内水泄漏的风险，热管换热器利用原烟气热管换热器及净烟气热管换热器两套换热单元对脱硫塔入口原烟气及出口净烟气余热进行分段回收，在提高烟气余热回收效率的同时，有效避免单纯在脱硫塔入口设置换热器导致回收余热过多，烟温降低太多对机组脱硫产生的不利影响，以热用户侧热网换热器出口二次侧水温设定值t02sp为输入值，实现热泵换热机组二次侧热水流量及原烟气热管换热器热水流量的控制，从而实现脱硫塔入口原烟气及出口净烟气余热分段回收自动控制，保证余热回收系统稳定、高效、节能运行。

技术特征：

1.一种余热回收热水供热系统，其特征在于，包括脱硫塔入口原烟气管道、原烟气热管换热器(1)、脱硫塔(5)、净烟气热管换热器(1a)、烟囱、热泵机组(6)、热泵机组循环泵(9)、热网换热器(7)、热网一次侧循环泵(8)、热泵机组流量调节阀(11)及原烟气热换换热器流量调节阀(12)；

2.根据权利要求1所述的余热回收热水供热系统，其特征在于，还包括热用户及热网二次侧循环水泵(10)，热网换热器(7)的二次侧出口经热用户及热网二次侧循环水泵(10)与热网换热器(7)的二次侧入口相连通。

3.根据权利要求1所述的余热回收热水供热系统，其特征在于，原烟气热管换热器包括原烟气热管换热单元(2)、原烟气热管换热器烟气腔室(3)及原烟气热管换热器热水腔室(4)，其中，原烟气热管换热单元(2)的上侧位于所述原烟气热管换热器烟气腔室(3)内，原烟气热管换热单元(2)的下侧位于所述原烟气热管换热器热水腔室(4)内。

4.根据权利要求1所述的余热回收热水供热系统，其特征在于，所述净烟气热管换热器(1a)包括净烟气热管换热单元(2a)、净烟气热管换热器烟气腔室(3a)及净烟气热管换热器热水腔室(4a)，其中，净烟气热管换热单元(2a)的上侧位于净烟气热管换热器烟气腔室(3a)内，净烟气热管换热单元(2a)的下侧位于所述净烟气热管换热器热水腔室(4a)内。

5.一种权利要求1所述余热回收热水供热系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的余热回收热水供热系统的控制方法，其特征在于，热泵机组(6)二次侧流量g23的控制函数为：

7.根据权利要求6所述的余热回收热水供热系统的控制方法，其特征在于，原烟气热管换热器热水腔室(4)热水流量g24的控制函数为：

8.根据权利要求6所述的余热回收热水供热系统的控制方法，其特征在于，原烟气热管换热器热水腔室(4)的热水水温t24：

9.根据权利要求6所述的余热回收热水供热系统的控制方法，其特征在于，热泵机组(6)二次侧出口的水温t23为：

10.根据权利要求6所述的余热回收热水供热系统的控制方法，其特征在于，原烟气热管换热器热水腔室(4)的热水流量g24为：

技术总结
本发明公开了一种余热回收热水供热系统及其控制方法，包括脱硫塔入口原烟气管道、原烟气热管换热器、脱硫塔、净烟气热管换热器、烟囱、热泵机组、热泵机组循环泵、热网换热器、热网一次侧循环泵、热泵机组流量调节阀及原烟气热换换热器流量调节阀；脱硫塔入口原烟气管道经原烟气热管换热器中的原烟气热管换热器烟气腔室与脱硫塔的入口相连通，脱硫塔的出口经净烟气热管换热器中的净烟气热管换热器烟气腔室与烟囱的入口相连通，该系统及其控制方法能够根据热用户需求进行原烟气及净烟气余热分段回收余热量的自动控制。

技术研发人员：殷结峰,牛国平,肖海丰,王海涛,蒙毅,岳佳全,吕晨峰,安磊,韩友超,续开新,秦鑫宇,黄晶晶,李文杰
受保护的技术使用者：西安西热锅炉环保工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5