1.本发明涉及锅炉供热技术领域，尤其涉及一种锅炉补水系统及其方法。


背景技术：

2.锅炉排放烟气中水蒸气含量高，水蒸气凝结潜热高，如果直接将其排放，则会导致排烟热损失巨大。另外，锅炉大量的余热通过排烟直接排放，不仅没有得到有效利用，同时也会形成大量的“白烟”，这是雾霾产生的重要原因之一。
3.另外，在目前的发电企业或供热企业中，对外提供的工业蒸汽和用户凝水不回收，导致锅炉需要持续进行大量低温除盐水补水，而在补水过程中，为了规避锅炉补水温度过低、水中含氧等情况导致锅炉尾部换热面烟气腐蚀严重的问题，通常需要对低温锅炉补水进行预热，将其加热至100℃左右之后再进入除氧器除氧，最后通入锅炉中，这很大程度上造成了能源浪费。
4.目前，对外售汽的企业主要分为三种，一种是采用抽凝型汽轮机的供汽企业，一种是采用背压型汽轮机的供汽企业，还有一种是采用锅炉直接供汽的供热企业。第一种一般都是大型电厂，只能覆盖电厂周边一定范围内的用汽企业，同时，这种电厂的内部热力过程比较完善，实现了能源的梯级利用，因此，不存在用工业蒸汽直接加热补水的情况，本专利无法应用；但是另外两种都是小型企业，比较灵活，在很多用汽的工业园中大量存在，这两种企业是本专利主要的应用市场。


技术实现要素：

5.(一)发明目的
6.本发明的目的是提供一种锅炉补水系统及其方法，以解决现有技术中锅炉在供热过程中能源浪费较大(烟气余热热量的浪费和加热补水时能源的浪费)的问题。
7.(二)技术方案
8.为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种锅炉补水系统，包括：烟气补水换热装置；烟气补水换热装置用于利用锅炉烟气余热对补水进行加热。
9.进一步地，烟气补水换热装置的烟气入口与锅炉a的烟气出口连通，烟气补水换热装置的烟气出口与烟囱b连通；烟气补水换热装置的补水入口与补水水源c连通，烟气补水换热装置的补水出口与锅炉a的补水入口连通。
10.进一步地，烟气补水换热装置包括：烟气换热器1，烟气换热器1的烟气入口与锅炉a的烟气出口连通，烟气换热器1的烟气出口与烟囱b连通；水-水换热器2，水-水换热器2的中介水入口与烟气换热器1的中介水出口连通，水-水换热器2的中介水出口与烟气换热器1的中介水入口连通；水-水换热器2的补水入口与补水水源c连通，水-水换热器2的补水出口与锅炉a的补水入口连通。
11.进一步地，烟气补水换热装置还包括：吸收式热泵3，用于进一步加强烟气补水换热装置的换热效率。
12.进一步地，吸收式热泵3与水-水换热器2的中介水管路串联或并联；和/或吸收式热泵3与水-水换热器2的补水管路串联或并联。
13.进一步地，烟气补水换热装置还包括：蒸汽补热管路5，蒸汽补热管路5经由吸收式热泵3进行换热；蒸汽补热管路5的蒸汽入口与锅炉a的蒸汽出口连通，蒸汽补热管路5的冷凝水出口与吸收式热泵3的补水出口连通。
14.进一步地，烟气补水换热装置还包括：汽轮机发电装置6；汽轮机发电装置6设于蒸汽补热管路5，汽轮机发电装置6与吸收式热泵3连通；汽轮机发电装置6用于利用锅炉a排出的高温高压蒸汽产生电能。
15.进一步地，锅炉补水系统还包括：加热器7，设于锅炉a的补水入口，用于为补水提供部分热量。
16.本发明的第二方面提供了一种锅炉补水方法，包括：将锅炉a产生的高温烟气通入换热器的吸热侧；将锅炉a补水管道的补水通入换热器的放热侧换热；将经过换热的补水通入加热器7进行补充加热至预设温度；将经过补充加热的补水通入除氧器9进行除氧；将除氧后的补水通入锅炉a。
17.(三)有益效果
18.本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
19.1、深度回收利用包括水蒸气凝结潜热在内的烟气余热，可以大幅度减少热量损失，提升锅炉的供热能力；
20.2、一定程度上净化锅炉产生的烟气，减少环境污染；
21.3、烟气余热回收后产生的蒸汽凝结水也可以再利用，降低水耗；
22.4、在一定程度上减少补水过程中对补水进行补充加热时的能量消耗。
附图说明
23.图1是本发明实施例提供的锅炉补水系统的结构示意图；
24.图2是本发明实施例提供的串联结构的锅炉补水系统的结构示意图；
25.图3是本发明实施例提供的串并联结构的锅炉补水系统的结构示意图；
26.图4是本发明实施例提供的另一串并联结构的锅炉补水系统的结构示意图；
27.图5是本发明实施例提供的并联结构的锅炉补水系统的结构示意图。
28.附图标记：
29.1：烟气换热器；2：水-水换热器；3：吸收式热泵；4：三通阀；5：蒸汽补热管路；6：汽轮机发电装置；7：加热器；8：背压型汽轮机；9：除氧器；a：锅炉；b：烟囱；c：补水水源。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
31.在附图中示出了根据本发明实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种
区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
32.显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
35.如图1所示，本发明实施例第一方面提供了一种锅炉补水系统，包括：烟气补水换热装置；烟气补水换热装置用于利用锅炉a烟气余热对补水进行加热。
36.在一些供工业蒸汽的电厂内，锅炉a产生高压蒸汽，经过背压型汽轮机8发电后，蒸汽压力降低至外界需要的压力，再向外供出；在采用锅炉a直接供汽的流程中，没有背压型汽轮机8，锅炉a直接产生合适压力的蒸汽，对外供出。由于蒸汽凝水不回收，因此需要大约25℃的补水持续补充到系统中，该补水先经过除氧器除氧，再被一部分工业抽汽加热至100℃以上，最后进入锅炉a系统。加热除氧器的蒸汽凝水进入除氧器前，和补水混合后进入除氧器。
37.通过本发明的锅炉补水系统，有效地深度回收利用包括水蒸气凝结潜热在内的烟气余热，大幅度减少热量损失，提升锅炉a的供热能力；同时在一定程度上净化锅炉a产生的烟气，减少环境污染；烟气余热回收后产生的蒸汽凝结水也可以再利用，降低水耗；烟气余热代替额外加热器7的部分加热，大幅减少补水过程中对补水进行加热时的额外能量消耗。
38.在一些实施方式中，烟气补水换热装置的烟气入口与锅炉a的烟气出口连通，烟气补水换热装置的烟气出口与烟囱b连通；烟气补水换热装置的补水入口与补水水源c连通，烟气补水换热装置的补水出口与锅炉a的补水入口连通。锅炉a中的高温烟气通入烟气换热装置中，将温度换热给中介水，中介水再将热量传递至补水管道，将补水进行升温。
39.在一些实施方式中，锅炉a的烟气在经过脱硫塔脱硫，和/或经过湿电除尘装置等设备处理后才进入烟气补水换热装置进行换热。
40.优选的，锅炉补水系统还包括中介水循环泵，设于烟气补水换热装置中，加快中介水的流动提高换热能力。
41.请参照图1、图4和图5，可选地，在一些实施方式中，锅炉补水系统还包括：三通阀4；三通阀4的入口与补水水源c连通，三通阀4的第一出口与烟气补水换热装置的补水入口连通，三通阀4的第二出口与锅炉a的补水入口连通。由此，可对进入锅炉a的补水的水量和温度进行控制。
42.请参照图1、图2，本实施方式中，烟气补水换热装置包括：烟气换热器1，烟气换热器1的烟气入口与锅炉a的烟气出口连通，烟气换热器1的烟气出口与烟囱b连通；水-水换热器2，水-水换热器2的中介水入口与烟气换热器1的中介水出口连通，水-水换热器2的中介水出口与烟气换热器1的中介水入口连通；水-水换热器2的补水入口与补水水源c连通，水-水换热器2的补水出口与锅炉a的补水入口连通。烟气换热器1与锅炉a连通，用于将锅炉a产
生的高温烟气进行换热；水-水换热器2的吸热侧与烟气换热器1的放热侧连通；水-水换热器2的放热侧与补水管路连通；通过水-水换热器2将补水管路中的补水加热。
43.水-水换热器2可是板换、管壳式换热器或其他形式的水-水换热器2；烟气换热器1可以是喷淋式换热器，也可以是间壁式换热器；烟气换热器1产生的凝水通过加碱装置中和，之后也可以通过其他水处理装置处理至合适水质后再利用；烟气换热器1安装在尾部低温烟道，湿法脱硫系统中烟气换热器1安装在脱硫塔后，干法、半干法系统中烟气换热器1安装在烟囱b前的烟道处。
44.请参照图2、图3、图4及图5，在优选的实施方式中，烟气补水换热装置还包括：吸收式热泵3，用于进一步加强烟气补水换热装置的换热效率。吸收式热泵3可以采用蒸汽驱动型热泵，也可以根据现场情况选择直燃型热泵、热水型热泵、烟气型热泵等驱动方式的热泵。采用蒸汽驱动型吸收式热泵3，工业蒸汽可以直接进入吸收式热泵3，也可以先经过新增汽轮机发电降温后再进入吸收式热泵3。
45.本实施方式中，吸收式热泵3与水-水换热器2的中介水管路串联或并联；和/或吸收式热泵3与水-水换热器2的补水管路串联或并联。
46.实施例1中，请参照图2，具体的，水-水换热器2的吸热侧入口与烟气换热器1的放热侧出口连通；吸收式热泵3的吸热侧入口与水-水换热器2的吸热侧出口连通，吸收式热泵3的吸热侧出口与烟气换热器1的放热侧入口连通；吸收式热泵3的放热侧入口与水-水换热器2的放热侧出口连通；补水管路中的补水通过水-水换热器2的放热侧入口进入，并经由水-水换热器2和吸收式热泵3换热后，通过吸收式热泵3的放热侧出口补入锅炉a。
47.实施例2中，请参照图3，水-水换热器2的吸热侧入口和吸收式热泵3的吸热侧入口分别与烟气换热器1的放热侧出口连通；水-水换热器2的吸热侧出口和吸收式热泵3的吸热侧出口分别与烟气换热器1的放热侧入口连通；吸收式热泵3的放热侧入口与水-水换热器2的放热侧出口连通；补水管路中的补水通过水-水换热器2的放热侧入口进入，并经由水-水换热器2和吸收式热泵3换热后，通过吸收式热泵3的放热侧出口补入锅炉a。
48.实施例3中，请参照图4，水-水换热器2的吸热侧入口与烟气换热器1的放热侧出口连通；吸收式热泵3的吸热侧入口与水-水换热器2的吸热侧出口连通，吸收式热泵3的吸热侧出口与烟气换热器1的放热侧入口连通；补水管路中的补水分别通过水-水换热器2的放热侧入口和吸收式热泵3的放热侧入口进入，并分别经由水-水换热器2和吸收式热泵3换热后，分别通过水-水换热器2的放热侧出口和吸收式热泵3的放热侧出口补入锅炉a。
49.实施例4中，请参照图5，水-水换热器2的吸热侧入口和吸收式热泵3的吸热侧入口分别与烟气换热器1的放热侧出口连通；水-水换热器2的吸热侧出口和吸收式热泵3的吸热侧出口分别与烟气换热器1的放热侧入口连通；补水管路中的补水分别通过水-水换热器2的放热侧入口和吸收式热泵3的放热侧入口进入，并分别经由水-水换热器2和吸收式热泵3换热后，分别通过水-水换热器2的放热侧出口和吸收式热泵3的放热侧出口补入锅炉a。
50.在具体实施方式中，烟气补水换热装置还包括：蒸汽补热管路5，蒸汽补热管路5经由吸收式热泵3进行换热；蒸汽补热管路5的蒸汽入口与锅炉a的蒸汽出口连通，蒸汽补热管路5的冷凝水出口与吸收式热泵3的补水出口连通。从工业抽汽中引一部分蒸汽进入吸收式热泵3，作为高温热源，以补充补水的部分热量。
51.请参照图1，在一些实施方式中，烟气补水换热装置还包括：汽轮机发电装置6；汽
轮机发电装置6设于蒸汽补热管路5，汽轮机发电装置6与吸收式热泵3连通；汽轮机发电装置6用于利用锅炉a排出的高温高压蒸汽产生电能。同时，汽轮机发电装置6将锅炉a蒸汽的压强降低，以便低压蒸汽适用于吸收式热泵3。
52.如果吸收式热泵3采用蒸汽型热泵，由于工业蒸汽一般压力比较高(如0.8-1mpa左右)，而蒸汽型吸收式热泵3采用较低压力的蒸汽即可满足要求(如0.2-0.4mpa左右)，因此直接将工业蒸汽用于吸收式热泵3有能源品位的浪费。若在进入吸收式热泵3的蒸汽管道上，安装一台汽轮机发电装置6，在发电的同时将蒸汽压力降低至合适的压力，从而实现了能源的梯级利用：高压蒸汽发电、低压蒸汽驱动吸收式热泵3。通过该装置产出的电量可以上网，也可以用于余热回收系统自身的电耗，从而提高了能源利用效率和经济效益。
53.本实施方式中，锅炉补水系统还包括：加热器7，设于锅炉a的补水入口，用于为补水提供部分热量。锅炉补水系统还包括：除氧器9，设于补水管道，用于去除补水中的氧气。
54.在一些实施方式中，进入除氧器9之前的热水加热到100℃左右，在经过除氧器除氧加热至大约150℃以上。
55.本发明的第二方面提供了一种锅炉补水方法，包括：将锅炉a产生的高温烟气通入换热器的吸热侧；将锅炉a补水管道的补水通入换热器的放热侧换热；将经过换热的补水通入加热器7进行补充加热至预设温度；将经过补充加热的补水通入除氧器9进行除氧；将除氧后的补水通入锅炉a。
56.本发明锅炉补水系统的一种运作流程为：一方面，低温的补水水源c从三通阀4进入补水管道，补水依次经过水-水换热器2和吸收式热泵3进行换热，换热后的较高温补水进入除氧器9除氧后通过锅炉a补水入口进入锅炉a；若换热后的补水温度未达到目标温度，则在进行除氧之前通过加热器7进行一定的补充加热。另一方面，从工业抽汽中引一部分蒸汽进入吸收式热泵3，作为高温热源。
57.在锅炉a尾部低温排烟烟道上安装烟气换热器1，利用烟气热量将中介水加热，同时降低烟气温度，减少烟气中的水蒸气含量；在中介水循环泵的驱动下，被加热的中介水依次通过水-水换热器2和吸收式热泵3放热，从而将热量换热给锅炉a补水。
58.本发明锅炉补水系统中，加热补水的总热量一定，但是由于其中一部分被烟气余热替代，所以减少了工业抽汽的用量，达到节能的效果；烟气换热器1在吸收余热的同时，还将烟气中的水蒸气进行冷凝，也吸附了烟气中的污染物，如so2、nox、粉尘等，因此也具有减排的效果；产生的冷凝水可以通过水处理设备处理后，再进行利用，因此也具有节水的效果。
59.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。