本發(fā)明涉及余熱回收，具體涉及一種回收低溫含塵高酸煙氣余熱的蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、在金屬冶煉等工業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度在150℃以下的低溫含塵高酸煙氣普遍存在，其含塵量可高達(dá)2000mg/nm3，且含有so2等酸性成分。由于煙氣具有低溫、高塵、高酸的特性，傳統(tǒng)余熱回收設(shè)備在運(yùn)行中易受腐蝕和磨損，導(dǎo)致設(shè)備壽命短、換熱效率低。此外，現(xiàn)有工藝中煙氣余熱往往未經(jīng)有效回收即排放，不僅造成能源浪費(fèi)，還增加了后續(xù)除塵和脫硫的負(fù)荷。因此，開發(fā)一種能夠在低溫、高塵、高酸條件下穩(wěn)定運(yùn)行的余熱回收系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)蒸汽生產(chǎn)，具有重要的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保意義。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，部分方案嘗試通過常規(guī)合金換熱器生產(chǎn)熱水并結(jié)合閃蒸技術(shù)生成蒸汽，但因酸露點(diǎn)腐蝕和磨損問題難以長期穩(wěn)定運(yùn)行；另有方案提出使用氟塑料管換熱器，但其耐磨性不足，難以應(yīng)對高含塵煙氣工況。

3、針對上述問題，本發(fā)明提出了一種回收低溫含塵高酸煙氣余熱的蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)及方法，以實(shí)現(xiàn)低溫含塵高酸煙氣余熱的有效回收和蒸汽生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種回收低溫含塵高酸煙氣余熱的蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)及其控制方法，通過熱管換熱器、閃蒸、機(jī)械式蒸汽壓縮(mvr)和電控調(diào)節(jié)的協(xié)同作用，解決現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)備腐蝕、磨損和余熱利用效率低的問題，實(shí)現(xiàn)低溫含塵高酸煙氣余熱的綜合回收利用，生產(chǎn)穩(wěn)定的低壓飽和蒸汽。

2、為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種回收低溫含塵高酸煙氣余熱的蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)，包括：煙氣回路，與熱管換熱器的熱源側(cè)連接，用于將低溫含塵高酸煙氣輸入熱管換熱器進(jìn)行熱交換；

4、飽和水回路，與熱管換熱器的工質(zhì)側(cè)連接，包括循環(huán)補(bǔ)水箱、水箱加壓閥、入口電控三通閥、補(bǔ)水電控四通閥、出口電控三通閥、入口溫度傳感器及出口溫度傳感器；所述飽和水回路通過入口電控三通閥和補(bǔ)水電控四通閥形成閉合預(yù)熱回路，用于系統(tǒng)啟動時(shí)工質(zhì)的預(yù)熱；

5、閃蒸罐，其入口與熱管換熱器的工質(zhì)側(cè)出口連接，液體出口通過出口電控三通閥分別與循環(huán)補(bǔ)水箱及外部二次利用場景連接；

6、飽和蒸汽回路，包括蒸汽蓄熱器和機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)，所述蒸汽蓄熱器連接閃蒸罐的蒸汽出口，用于穩(wěn)定蒸汽壓力，所述機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)用于對蒸汽加壓后輸出；

7、電控回路，包括電控元件，用于根據(jù)入口溫度傳感器和出口溫度傳感器的反饋信號，控制入口電控三通閥、補(bǔ)水電控四通閥及出口電控三通閥的閥門開度，實(shí)現(xiàn)工質(zhì)溫度控制、補(bǔ)水比例調(diào)節(jié)及乏水二次利用分配。

8、進(jìn)一步的，閃蒸罐蒸汽出口與蒸汽蓄熱器相連，以平衡由煙氣波動帶來的蒸汽波動，使生產(chǎn)的蒸汽可以穩(wěn)定進(jìn)入機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)，根據(jù)要求產(chǎn)出相應(yīng)飽和蒸汽。

9、進(jìn)一步的，熱管換熱器為偏心徑向熱管換熱器，熱管元件單根換熱、相互獨(dú)立，單根受損容易更換，以應(yīng)對在低溫、高塵、酸性煙氣條件下，腐蝕嚴(yán)重、摩擦大等問題，有效提高系統(tǒng)效率。

10、進(jìn)一步的，飽和水回路中熱管換熱器與入口電控三通閥、補(bǔ)水電控四通閥組成閉合預(yù)熱回路，在系統(tǒng)啟動時(shí)使飽和水盡快達(dá)到閃蒸罐要求工況。

11、另一方面，本發(fā)明提出基于上述系統(tǒng)的蒸汽生產(chǎn)方法，包括以下步驟：

12、煙氣預(yù)熱階段：低溫含塵高酸煙氣進(jìn)入熱管換熱器的熱源側(cè)釋放熱量，降溫后進(jìn)入后續(xù)脫硫除塵工序；

13、系統(tǒng)啟動預(yù)熱：通過電控回路控制入口電控三通閥和補(bǔ)水電控四通閥，使循環(huán)水在閉合預(yù)熱回路中循環(huán)，直至入口溫度傳感器檢測到循環(huán)水溫度達(dá)到設(shè)定閾值；

14、閃蒸蒸汽生產(chǎn)：預(yù)熱完成后，電控回路切換閥門狀態(tài)，使飽和水進(jìn)入閃蒸罐閃蒸，生成低壓飽和蒸汽；

15、蒸汽穩(wěn)定與加壓：閃蒸后的蒸汽經(jīng)蒸汽蓄熱器穩(wěn)壓后進(jìn)入機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)加壓，輸出目標(biāo)壓力的蒸汽；

16、乏水余熱利用：閃蒸后的乏水通過出口電控三通閥按比例分配，一部分作為高溫補(bǔ)水與循環(huán)補(bǔ)水箱的低溫水混合后返回?zé)峁軗Q熱器，另一部分輸送至二次利用場景進(jìn)行余熱回收；

17、動態(tài)調(diào)節(jié)：通過出口溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測補(bǔ)水溫度，調(diào)節(jié)補(bǔ)水電控四通閥的高低溫補(bǔ)水混合比例，確保熱管換熱器入口工質(zhì)溫度穩(wěn)定。

18、進(jìn)一步的，所述電控回路通過以下邏輯實(shí)現(xiàn)控制：當(dāng)入口溫度傳感器檢測到循環(huán)水溫度低于設(shè)定閾值時(shí)，維持閉合預(yù)熱回路循環(huán)；當(dāng)溫度達(dá)到閾值時(shí)，切換入口電控三通閥和補(bǔ)水電控四通閥至主回路，使飽和水進(jìn)入閃蒸罐；根據(jù)出口溫度傳感器反饋，動態(tài)調(diào)整補(bǔ)水電控四通閥的高低溫補(bǔ)水比例，控制混合后水溫在±2℃范圍內(nèi)。

19、進(jìn)一步的，設(shè)置閃蒸罐及機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)，通過閃蒸技術(shù)生產(chǎn)低壓飽和蒸汽，通過機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)使系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽達(dá)到要求。

20、進(jìn)一步的，閃蒸后乏水以不同比例一部分作為高溫補(bǔ)水，另一部分作為低品位熱源進(jìn)行二次利用，在確保補(bǔ)水達(dá)到系統(tǒng)要求的條件下，有效提高乏水余熱利用率。

21、進(jìn)一步的，出口溫度傳感器與補(bǔ)水電控四通閥通過電控原件控制高溫及低溫補(bǔ)水的流量分配，保證補(bǔ)水溫度的穩(wěn)定性。

22、進(jìn)一步的，入口溫度傳感器與入口電控三通閥，補(bǔ)水電控四通閥通過電控原件，在預(yù)熱回路工質(zhì)達(dá)到目標(biāo)溫度后，通入閃蒸罐。

23、本發(fā)明的有益效果：

24、本發(fā)明系統(tǒng)基于熱管的相變傳熱原理采用偏心徑向熱管換熱器作為核心換熱單元，熱管蒸發(fā)段與含塵高酸煙氣接觸，工質(zhì)吸收煙氣余熱后汽化，通過內(nèi)部壓差向冷凝段擴(kuò)散并釋放潛熱，將飽和水加熱至閃蒸所需溫度。熱管的高效傳熱特性源于工質(zhì)相變過程的快速循環(huán)，其等效導(dǎo)熱系數(shù)顯著高于傳統(tǒng)金屬材料，且徑向偏心布局優(yōu)化了煙氣流動路徑，減少粉塵在管壁的沉積。熱管采用耐腐蝕合金及表面涂層技術(shù)，結(jié)合模塊化設(shè)計(jì)，單根熱管可獨(dú)立更換，避免因局部腐蝕或磨損導(dǎo)致整體換熱效率下降。通過調(diào)整熱管間距與傾角，利用重力作用促使粉塵滑落，維持換熱表面的清潔度。不僅提升了余熱回收效率，還解決了高酸煙氣對金屬材料的腐蝕問題，確保系統(tǒng)在惡劣工況下的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

25、本發(fā)明系統(tǒng)通過閃蒸罐與蒸汽蓄熱器的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)蒸汽參數(shù)的穩(wěn)定輸出。閃蒸罐利用等焓閃蒸原理將高溫飽和水轉(zhuǎn)化為蒸汽，而蒸汽蓄熱器通過高熱容儲熱介質(zhì)緩沖煙氣波動引起的蒸汽壓力變化。機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)(mvr)根據(jù)下游需求動態(tài)調(diào)節(jié)蒸汽壓力，形成閉環(huán)控制。閃蒸罐通過液位與壓力的實(shí)時(shí)反饋調(diào)節(jié)，確保蒸汽產(chǎn)量與余熱量匹配。蒸汽蓄熱器內(nèi)部儲熱介質(zhì)在煙氣負(fù)荷波動時(shí)吸收或釋放熱量，抑制壓力波動。mvr通過變頻驅(qū)動調(diào)節(jié)壓縮比，實(shí)現(xiàn)蒸汽壓力的精準(zhǔn)控制。有效應(yīng)對煙氣流量與溫度的動態(tài)變化，確保蒸汽供應(yīng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，滿足工業(yè)生產(chǎn)的嚴(yán)苛需求。

26、本發(fā)明系統(tǒng)通過乏水分級回用與動態(tài)混合控制降低腐蝕風(fēng)險(xiǎn)并提升余熱利用率。閃蒸后產(chǎn)生的乏水通過電控閥門分為高溫回用水與低品位熱源，前者與低溫補(bǔ)水混合后返回?fù)Q熱器，后者用于二次余熱回收?；旌纤疁氐膶?shí)時(shí)調(diào)控可避免換熱器入口溫度低于酸露點(diǎn)，從而抑制硫酸等酸性成分的冷凝腐蝕。同時(shí)，乏水的高溫回用減少了循環(huán)水中腐蝕性離子的富集，延緩設(shè)備劣化。二次利用的乏水通過低沸點(diǎn)工質(zhì)發(fā)電或預(yù)熱工藝介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)余熱的梯級利用。電控系統(tǒng)基于傳感器數(shù)據(jù)動態(tài)優(yōu)化混合比例與分流策略，在防腐蝕與能效提升之間取得平衡。

27、本發(fā)明系統(tǒng)集成溫度、壓力、流量傳感器與電控閥門，構(gòu)建動態(tài)優(yōu)化模型，實(shí)時(shí)調(diào)整工質(zhì)分配、閃蒸壓力及mvr運(yùn)行參數(shù)。在啟動階段，電控系統(tǒng)通過預(yù)熱回路快速提升工質(zhì)溫度，避免冷態(tài)運(yùn)行時(shí)的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。運(yùn)行中，系統(tǒng)根據(jù)煙氣余熱量預(yù)測蒸汽產(chǎn)量，動態(tài)調(diào)節(jié)閃蒸罐壓力與mvr壓縮比，確保部分負(fù)荷下的高效運(yùn)行。通過乏水的智能分流與二次利用，系統(tǒng)在保障蒸汽生產(chǎn)的同時(shí)，顯著降低外補(bǔ)水量與能耗。該控制策略不僅提升了系統(tǒng)的自適應(yīng)能力，還通過余熱深度利用降低了單位蒸汽的生產(chǎn)成本。

28、當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。