本發(fā)明涉及余熱回收的領(lǐng)域，尤其是一種變溫、變流量工況下的余熱回收方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在火電、鋼鐵或者石化等行業(yè)，通常會將汽輪機的循環(huán)水余熱進行回收用于發(fā)電或者供暖，但是在部分廠區(qū)，如部分火電廠和焦煤廠中將汽輪機的余熱用于供暖時會存在著受生產(chǎn)限制循環(huán)水余熱熱源不可調(diào)、不可控、寒冷季不足、非寒冷季過剩的明顯缺陷，無法滿足穩(wěn)定、連續(xù)、保質(zhì)的供熱要求。

2、目前，公開號為cn112856544a，公開日為2021年05月28日的中國發(fā)明專利申請?zhí)岢隽艘环N排煙余熱回收和儲熱聯(lián)合提高熱電機組靈活性的方法及系統(tǒng)，系統(tǒng)包括余熱回收單元、儲熱單元、熱網(wǎng)加熱器、中壓缸、低壓缸及連接管道；余熱回收單元包括取熱管束、加熱管束和引射器，儲熱單元包括儲熱罐、凝汽器和放熱換熱器，放熱換熱器冷側(cè)出口與熱網(wǎng)加熱器冷側(cè)進口連通；熱網(wǎng)加熱器冷側(cè)出口連接一次網(wǎng)供水管路；中壓缸與低壓缸連接管道上設(shè)置抽氣管道，抽氣管道分為兩路，一路與加熱管束進口連通，另一路與熱網(wǎng)加熱器的熱側(cè)進口連通。

3、在使用時，通過深度回收利用鍋爐排煙余熱，并將排煙余熱直接用作熱電聯(lián)供機組的補償熱源。

4、針對上述相關(guān)技術(shù)，由于鍋爐中排煙余熱有限，在供熱期僅依靠鍋爐排煙余熱作為補償熱源，調(diào)控能力有限，無法滿足穩(wěn)定、連續(xù)的供熱要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了提高熱源單元在供熱期間的集中供熱時的余熱調(diào)控能力，本發(fā)明提供一種變溫、變流量工況下的余熱回收方法及系統(tǒng)。

2、第一方面：本發(fā)明提供一種變溫、變流量工況下的余熱回收方法，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種變溫、變流量工況下的余熱回收方法，包括獲取余熱：包括獲取取熱點和獲取取熱量；

4、獲取取熱點：對廠區(qū)的生產(chǎn)工藝逐個檢測，以時間為單位并依據(jù)生產(chǎn)參數(shù)和歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)對每個生產(chǎn)工藝的單位產(chǎn)熱量進行統(tǒng)計，對每個生產(chǎn)工藝所需的生產(chǎn)溫度進行統(tǒng)計，依據(jù)每個生產(chǎn)工藝所需的最低生產(chǎn)溫度和最大熱量消耗計算最高需求熱量，生產(chǎn)工藝中任意時刻的所述單位產(chǎn)熱量和所述最高需求熱量的差值大于第一閾值時將此生產(chǎn)工藝設(shè)置為取熱點；

5、獲取取熱量：將每個生產(chǎn)工藝的所述單位產(chǎn)熱量和所述最高需求熱量進行差值計算得到單點取熱量，對每個所述取熱點的所述單點取熱量進行累加得到總?cè)崃浚?/p>

6、取熱點分類：依據(jù)所述取熱點的調(diào)控情況對所述取熱點進行分類，將能夠進行調(diào)控的所述取熱點設(shè)置為主取熱點，將無法進行調(diào)控的所述取熱點設(shè)置為輔取熱點；

7、供熱分配：熱期分配和系統(tǒng)分配；

8、熱期分配：依據(jù)環(huán)境溫度和熱負(fù)荷需求將供熱期分為供熱初期、恒供熱期和供熱末期；

9、系統(tǒng)分配：在所述供熱初期和所述供熱末期使用所述輔熱系統(tǒng)進行供熱，在所述恒供熱期使用所述主熱系統(tǒng)和所述輔熱系統(tǒng)共同進行供熱。

10、通過采用上述技術(shù)方案，廠區(qū)內(nèi)部一般在多個生產(chǎn)工藝中都會存在排空余熱，在廠區(qū)內(nèi)進行余熱回收時首先對每個生產(chǎn)工藝進行統(tǒng)計分析并結(jié)合歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)對存在較多余熱的生產(chǎn)工藝進行標(biāo)記，生產(chǎn)工藝中如果低于特定溫度會導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降或者導(dǎo)致生產(chǎn)能耗增加等影響正常生產(chǎn)的溫度設(shè)為最低生產(chǎn)溫度，將生產(chǎn)工藝中設(shè)備最高負(fù)荷運行時所消耗的熱量計為最大熱量消耗，則該生產(chǎn)工藝的最高需求熱量為最低生產(chǎn)溫度所需的熱量加上最大熱消耗量，具體理解為該生產(chǎn)工藝中最大熱量消耗將最高需求熱量中的部分熱量消耗之后剩下的熱量恰好滿足最低生產(chǎn)溫度所需的熱量；第一閾值可以以建設(shè)主熱系統(tǒng)所需耗費的成本和熱量單價為依據(jù)，將取熱成本小于建設(shè)成本的生產(chǎn)工藝設(shè)置為取熱點，隨后在取熱過程中將無法對余熱的回收情況進行調(diào)控的取熱點設(shè)置為主取熱點，由于主取熱點產(chǎn)生熱量無法調(diào)節(jié)，在對余熱進行回收時以主取熱點為主進行基礎(chǔ)供熱，并配合輔取熱點靈活調(diào)控余熱回收策略，并在供暖期間以主取熱點為主供暖系統(tǒng)，在主取熱點無法滿足供熱需求時靈活調(diào)控輔取熱點的回收熱量進行分配。如此通對廠區(qū)內(nèi)的取熱點進行分類，并圍繞主取熱點建設(shè)主熱系統(tǒng)，圍繞輔取熱點建設(shè)輔熱系統(tǒng)，進而在供暖期間可以以主熱系統(tǒng)為主實現(xiàn)長期供熱，并以輔熱系統(tǒng)為輔方便在熱負(fù)荷高時配合主熱系統(tǒng)活調(diào)控?zé)崃糠峙?，共同供熱，進而提升集中供熱時的余熱調(diào)控能力；同時對廠區(qū)內(nèi)的多種生產(chǎn)工藝回收余熱，實現(xiàn)了對排空余熱的多級梯次回收利用，進一步減少能源浪費。

11、可選的，在所述熱期分配之后所述系統(tǒng)分配之前還設(shè)置有權(quán)重分配步驟；

12、權(quán)重分配：依據(jù)所述輔熱系統(tǒng)中所述輔取熱點的所述單點取熱量分配權(quán)重，設(shè)置所述單點取熱量數(shù)值大的所述輔取熱點權(quán)重高于所述單點取熱量數(shù)值小的所述輔取熱點，供熱時設(shè)置權(quán)重高的所述輔取熱點優(yōu)先供熱。

13、在輔取熱點中由于每個取熱點的單點產(chǎn)熱量存在差異，導(dǎo)致不同的輔取熱點的余熱回收成本和回收效益不同，在進行余熱回收時應(yīng)首先對產(chǎn)熱量較大的輔取熱點進行余熱回收，通過采用上述技術(shù)方案，以分配權(quán)重的方式設(shè)置輔取熱點的余熱回收優(yōu)先級，并優(yōu)先回收單點取熱量高的輔取熱點的余熱，以更少的成本回收更多余熱，實現(xiàn)余熱回收效益的最大化。

14、可選的，所述取熱點分類之后和供熱分配之前還包括波動分配步驟；

15、波動分配：將所述取熱點中所述單點取熱量波動值大于或等于第二閾值的所述取熱點設(shè)置為波動熱點；

16、所述權(quán)重分配步驟中，所述波動熱點的權(quán)重低于所述輔取熱點的權(quán)重；

17、所述系統(tǒng)分配步驟中所述波動系統(tǒng)與所述輔熱系統(tǒng)同時工作。

18、由于部分生產(chǎn)工藝中溫度波動大，導(dǎo)致此生產(chǎn)工藝中的取熱點回收余熱時單點取熱量的波動大，在后續(xù)回收余熱的過程中為了減小溫度過高對熱量回收設(shè)備造成的不良影響，需要對波動熱點中的單點取熱量進行調(diào)控，通過采用上述技術(shù)方案，依據(jù)單點取熱量的波動值將取熱點中的波動熱點隔離，并建設(shè)對應(yīng)的波動系統(tǒng)對波動熱點中的熱量統(tǒng)一進行調(diào)控，減小波動系統(tǒng)中溫度過高時對余熱回收設(shè)備造成的不良影響，由于波動系統(tǒng)中的熱量存在波動，導(dǎo)致其余熱回收成本更高，因此設(shè)置波動系統(tǒng)中的熱量使用優(yōu)先級更低，且波動系統(tǒng)配合輔熱系統(tǒng)供熱能夠更大程度的提升集中供熱系統(tǒng)的余熱調(diào)控能力。

19、第二方面：本發(fā)明提供一種余熱回收系統(tǒng)，采用如下的技術(shù)方案：

20、一種余熱回收系統(tǒng)，將如第一方面所述的變溫、變流量工況下的余熱回收方法應(yīng)用在焦煤廠中，余熱回收系統(tǒng)包括主熱系統(tǒng)、輔熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；

21、所述主熱系統(tǒng)包括汽輪機、主熱站、供水管路和回水管路，所述主熱站和所述汽輪機連接，所述主熱站用于抽取所述汽輪機中的熱量，所述主熱站通過所述供水管路和所述回水管路與熱用戶連接；

22、所述輔熱系統(tǒng)包括氨水泵、氨水循環(huán)管和殼式換熱器，所述氨水循環(huán)管將所述氨水泵、所述殼式換熱器和焦?fàn)t煤氣管連接，所述氨水泵用于泵送氨水在所述氨水循環(huán)管中循環(huán)，所述氨水循環(huán)管與所述殼式換熱器的熱端連接，所述殼式換熱器的冷端進水口與所述回水管路連接，所述殼式換熱器的冷端出水口與所述主熱站連接；

23、所述主熱系統(tǒng)和所述輔熱系統(tǒng)均和所述控制系統(tǒng)電連接。

24、其中余熱鍋爐發(fā)電后汽輪機循環(huán)水余熱回收技術(shù)成熟，但存在不可調(diào)、不可控、熱量不穩(wěn)定的特點，可作為居民供熱的基礎(chǔ)熱源，通過采用上述技術(shù)方案，將汽輪機循環(huán)水余熱回收作為主熱系統(tǒng)進行供熱，通過氨水循環(huán)管講過煤氣中的熱量進行吸收，并通過殼式換熱器將氨水中的熱量傳遞至供暖水中對供暖水進行加熱，并以此形成輔熱系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)氨水泵泵送氨水的速率可以調(diào)整輔熱系統(tǒng)的供熱量，進而實現(xiàn)以主熱系統(tǒng)為基礎(chǔ)供熱系統(tǒng)，以輔助供熱系統(tǒng)為調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在集中供暖期能夠靈活調(diào)控?zé)崃糠峙?，提升余熱調(diào)控能力，實現(xiàn)長期穩(wěn)定供熱；同時還能夠?qū)γ簹庵械臒崃窟M行回收，進一步提升余熱能力，節(jié)約能源消耗。

25、可選的，所述輔熱系統(tǒng)中還包括二級系統(tǒng)；

26、所述二級系統(tǒng)包括橫管初冷器和第一板式換熱器，所述橫管初冷器與焦?fàn)t煤氣管連接，所述橫管初冷器用于對焦?fàn)t煤氣管中的煤氣并吸收煤氣的熱量，所述橫管初冷器包括一段冷卻和二段冷卻，所述第一板式換熱器的熱端與所述橫管初冷器的所述一段冷卻連接，所述第一板式換熱器的冷端進水口與所述回水管路連接，所述第一板式換熱器的冷端出水口與所述主熱站連接。

27、對煤氣進行冷卻時通常還會采用橫管式初冷器進行冷卻，橫管初冷器中的冷卻水通常也具有一部分熱量，通過采用上述技術(shù)方案，使用第一板式換熱器對橫管初冷器中一段冷卻的冷卻水進行換熱，將一段冷卻水中的熱量傳遞至供暖水中對供暖水進行加熱，一方面可以通過調(diào)節(jié)二級系統(tǒng)的余熱回收量來對調(diào)整供暖時的熱量分配，進一步提升余熱調(diào)控能力，另一方面通過構(gòu)建二級系統(tǒng)，并以不同的方式回收不同類型的余熱，實現(xiàn)階梯式余熱回收，進一步提升了余熱回收能力。

28、可選的，還包括波動系統(tǒng)，所述波動系統(tǒng)包括二段供水管、二段回水管、熱泵機組和散熱裝置，所述二段供水管的一端與所述橫管初冷器的所述二段冷卻的出水口連接，所述散熱裝置與所述二段供水管的另一端連接，所述散熱裝置的另一端與所述熱泵機組的熱端進水口連接，所述熱泵機組的冷端出水口與所述供水管路連接，所述熱泵機組的冷端進水口與所述回水管路連接，所述二段回水管的一端與所述熱泵機組的熱端出水口連接，所述橫管初冷器的所述二段冷卻進水口的與所述二段回水管的另一端連接。

29、橫管初冷器的二段冷卻循環(huán)水水量較大，高溫點接近60攝氏度，低溫點接近供暖水的回水溫度，溫度波動范圍大，無法直接換熱，通過采用上述技術(shù)方案，橫管初冷器的二段冷卻循環(huán)水經(jīng)過散熱裝置之后通過二段供水管進入熱泵機組中，熱泵機組將二段冷卻循環(huán)水作為低溫側(cè)熱源并對供暖水進行加熱，隨后降溫后的循環(huán)水通過二段回水管從熱泵機組中流回橫管初冷器的二段冷卻循環(huán)水，散熱裝置會首先對二段供水管中的循環(huán)水進行降溫，并將二段供水管中的循環(huán)水控制在一定溫度之后再控制循環(huán)水流進熱泵機組中。如此可以通過熱泵機組對溫度波動較大的二段冷卻循環(huán)水進行余熱回收，提升余熱回收能力，并使用散熱裝置在二段冷卻循環(huán)水進入熱泵機組之前對二段冷卻循環(huán)水進行降溫，使二段冷卻循環(huán)水滿足熱泵機組的最高運行溫度要求。

30、可選的，所述散熱裝置為第二板式換熱器，所述第二板式換熱器的熱端進水口與所述二段供水管連接，所述第二板式換熱器的熱端出水口與所述熱泵機組連接，所述第二板式換熱器的冷端進水口與所述回水管路連接，所述第二板式換熱器的冷端出水口與所述供水管路連接。

31、由于二段供水管中的二段冷卻循環(huán)水還存在部分熱量，且二段冷卻循環(huán)水的水流量大，直接對二段供水管中的二段冷卻循環(huán)水進行散熱處理會導(dǎo)致大量余熱被浪費，通過采用上述技術(shù)方案，第二板式換熱器可以直接對二段供水管中的二段冷卻循環(huán)水和供暖水進行換熱，并將二段供水管中的已經(jīng)經(jīng)過換熱的二段冷卻循環(huán)水輸送至熱泵機組中進行余熱回收，如此使用第二板式換熱器進行散熱既實現(xiàn)了對二段供水管中的二段冷卻循環(huán)水的降溫，又能夠通過第二板式換熱器對二段供水管中溫度高的二段冷卻循環(huán)水進行余熱回收，實現(xiàn)二段冷卻循環(huán)水中的高溫點熱量被第二板式換熱器中的供暖水吸收，低溫點無法直接被供暖水吸收的熱量通過熱泵機組進行回收，提升二段冷卻循環(huán)水的余熱回收率。

32、可選的，所述第二板式換熱器的熱端進水口與所述第二板式換熱器的熱端出水口連通，所述第二板式換熱器的熱端進水口和所述第二板式換熱器的熱端出水口之間連接有第一關(guān)斷閥，所述第二板式換熱器和所述二段供水管之間第二關(guān)斷閥，所述第二板式換熱器和所述熱泵機組之間連接有第三關(guān)斷閥。

33、通過采用上述技術(shù)方案，將第二板式換熱器的熱端進水口和熱端出水口連通，并將第二關(guān)斷閥和第三關(guān)斷閥關(guān)閉，二段供水管中的二段冷卻循環(huán)水可以不經(jīng)過第二板式換熱器直接進入熱泵機組中；將第一關(guān)斷閥關(guān)閉，將第二關(guān)斷閥和第三關(guān)斷閥開啟可以使二段供水管中的二段冷卻循環(huán)水必須經(jīng)過第二板式換熱器才能進入熱泵機組。如此設(shè)置在二段冷卻循環(huán)水溫度較低時，控制二段冷卻循環(huán)水不經(jīng)過第二板式換熱器，進熱減少二段冷卻循環(huán)水在第二板式換熱器中的熱量損失；在二段冷卻循環(huán)水溫度較高時，控制二段冷卻循環(huán)水必須經(jīng)過第二板式換熱器之后再進入熱泵機組中，減小高溫水進入熱泵機組中影響熱泵機組的正常工作的概率。

34、可選的，所述控制系統(tǒng)包括多個流量計、多個電調(diào)閥門和上位機，多個所述流量計和多個所述電調(diào)閥門連接在所述回水管路、所述橫管初冷器的所述一段冷卻和所述二段冷卻上，多個所述流量計和多個所述電調(diào)閥門均和所述上位機電連接。

35、通過采用上述技術(shù)方案，通過上位機連接流量計對各管路系統(tǒng)中的水流量進行檢測，并通過上位機和電調(diào)閥門連接控制各管路系統(tǒng)中的水流量，并以此控制余熱回收策略和熱量分配情況，實現(xiàn)自動化余熱回收和余熱調(diào)控的自動化控制，減少人為干預(yù)，提升自動化和智能化程度。

36、綜上所述，本發(fā)明包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

37、1.通過對廠區(qū)內(nèi)的各個取熱點進行統(tǒng)計分配，并將無法對余熱回收情況進行調(diào)節(jié)的取熱點設(shè)置為主取熱點，將可以對余熱的回收情況進行調(diào)節(jié)的取熱點設(shè)置為輔取熱點，供熱時以主取熱點為基礎(chǔ)供熱，并使用輔取熱點進行調(diào)控，進而提升集中供熱時的余熱調(diào)控能力，滿足穩(wěn)定連續(xù)的供熱要求。

38、2.依據(jù)輔取熱點的余熱回收量為輔取熱點分配權(quán)重，在使用輔取熱點調(diào)控供熱能力時，優(yōu)先使用權(quán)重大的輔取熱點進行補充供熱，以此能夠在開啟設(shè)備較少的情況下提供更多的補充熱量，節(jié)約供熱成本，同時還能在需要補充熱量時更加快速的響應(yīng)。

39、3.對溫度波動大的取熱點使用熱泵機組進行余熱回收，熱泵機組可以回收溫度相對較低的循環(huán)水中的熱量，并在熱泵機組之前設(shè)置板式換熱器，板式換熱器可以限位進入熱泵機組的溫度，減小高溫對熱泵機組的影響，同時還能進一步回收溫度相對較高的循環(huán)水中的熱量，進一步提升余熱回收能力和余熱調(diào)控能力。