本发明涉及烟气余热回收，尤其是一种高效梯级利用中低温烟气余热回收系统及其方法。
背景技术：
1、随着社会的发展，能源消耗日益增大，而能源的有效利用和环境保护成为重要议题。中低温烟气余热利用系统正是针对工业生产中产生的低温烟气进行余热回收的技术，旨在提高能源利用效率，减少环境污染。
2、烟气是一般耗能设备浪费能量的主要途径，比如锅炉排烟耗能大约在15%，而其他设备比如印染行业的定型机、烘干机以及窑炉等主要耗能都是通过烟气排放。烟气余热回收主要是通过某种换热方式将烟气携带的热量转换成可以利用的热量。
3、中低温烟气余热主要来源于工业生产过程中的废气排放，具有余热量不稳定、含尘量较大、含腐蚀性物质等特点。其温度范围通常在200℃以下（低温烟气）至650℃（中温烟气）之间。这些特性对余热的回收和利用提出了特殊的要求。
4、由于能源紧张，随着节能工作进一步开展。各种新型，节能先进炉型日趋完善，且采用新型耐火纤维等优质保温材料后使得炉窑散热损失明显下降。采用先进的燃烧装置强化了燃烧，降低了不完全燃烧量，空燃比也趋于合理。然而，降低排烟热损失和回收烟气余热的技术仍进展不快。为了进一步提高窑炉的热效率，达到节能降耗的目的，回收烟气余热也是一项重要的节能途径。
5、烟气余热回收途径通常采用二种方法:一种是预热工件；二种是预热空气进行助燃。烟气预热工件需占用较大的体积进行热交换，往往受到作业场地的限制（间歇使用的炉窑还无法采用此种方法）。预热空气助燃是一种较好的方法，一般配置在加热炉上，也可强化燃烧，加快炉子的升温速度，提高炉子热工性能。这样既满足工艺的要求，最后也可获得显著的综合节能效果。此外国内从五十年代开始在工业炉窑上采用预热空气的预热器，其中主要形式为管式、圆筒辐射式和铸铁块状等形式换热器，但交换效率较低。八十年代，国内先后研制了喷流式，喷流辐射式，复台式等换热器，主要解决中低温的余热回收。
6、中低温烟气余热利用系统主要采用热交换器作为主要的换热设备。根据烟气的特性和使用场景，可以选择不同类型的热交换器，如热管式换热器、管壳式换热器、板式换热器、翅片管换热器等。这些热交换器通过辐射传热和对流传热两种方式，将烟气中的热量传递给工作介质（如水、空气等），实现热能的回收和利用。
7、中低温烟气余热利用系统优化和换热特性的研究，对提高能源利用效率、降低环境污染具有重要意义。未来研究可进一步探索新材料、新技术在系统中的应用，以及优化操作条件、提高换热效率等方面，推动该技术的广泛应用和发展。
8、如申请号为201921323012.2公开了一种高效中低温烟气余热回收装置，包括：余热回收仓和净化仓；所述余热回 收仓的进口端连通有烟气进管，且烟气进管上连通有增压泵，所述余热回收仓的出口端连通有烟气出管，且烟气出管延伸至净化仓的内腔，所述余热回收仓的内壁嵌设有夹环，且夹环的内壁设置有换热组件，所述换热组件由翅片、框架和换热管组成，其中，翅片设置在换热管的外壁。本实用新型中，该中低温烟气余热回收装置采用翅片结构的换热组件，有效的增大了中低温烟气与低温水流的接触截面，实现对中低温热量的高效的回收效果，并且配合增压泵的实时增压作用，能够及时的调节中低温烟气的流动速率，最大化的提高了中低温烟气的余热回收效率。
9、但当下的烟气余热回收系统缺乏根据烟气温度的不同，采用不同热效率的热交换设备，对热能进行分级回收。这样可以确保每一级的热能都得到充分利用，提高整体能源利用效率。无法实现余热的最大化利用；
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是根据烟气温度的不同，采用不同热效率的热交换设备，对热能进行分级回收。这样可以确保每一级的热能都得到充分利用，提高整体能源利用效率，实现余热的最大化利用。
2、为解决上述技术问题，本发明提供一种高效梯级利用中低温烟气余热回收系统，包括锅炉，所述锅炉包括出烟口、导烟管、燃烧室、助燃室、进烟口、高温助燃烟机、热风机、第一进烟管、第二进烟管；所述锅炉上端设置有出烟口，端面一侧设置有燃烧室，所述助燃室固定设置于所述燃烧室下侧，所述助燃室外壁上开设有进烟口，所述高温助燃烟机固定设置于所述助燃室一侧，所述热风机固定设置于所述高温助燃烟机上，所述导烟管与所述出烟口固定连接，另一端通过三通与所述第一进烟管、第二进烟管固定连接，所述第一进烟管固定设置于所述进烟口；
3、所述锅炉一侧固定设置有蒸汽回收热能的中温蒸汽回收机构；
4、所述中温蒸汽回收机构后端固定设置有水循环回收热能的低温热水回收机构。
5、优选的，所述中温蒸汽回收机构包括支撑框体、通气热腔体、废气进气口、废气出气口、热传导腔体、蒸汽出口、漏水口、环形热传导机构、喷雾式蒸发机构；所述通气热腔体固定设置于所述支撑框体内，所述通气热腔体两侧分别设置有废气进气口、废气出气口，两者相向布置，所述废气进气口靠近所述通气热腔体下侧，所述废气出气口靠近所述通气热腔体上侧，所述热传导腔体固定设置于所述通气热腔体上侧，所述热传导腔体两端开设有蒸汽出口，所述热传导腔体下侧靠近两端位置设置有漏水口；所述通气热腔体内设置有多组环形热传导机构，所述热传导腔体上设置有喷雾式蒸发机构；
6、优选的，所述环形热传导机构包括第一传导管、第二传导管、第三传导管、第四传导管、环形冷凝区、竖管蒸发区、横管蒸发区；所述第一传导管、第二传导管、第三传导管、第四传导管沿所述热传导腔体轴向垂直面呈由内向外均匀布置；所述第一传导管、第二传导管、第三传导管、第四传导管上侧设置有环形冷凝区，下侧设置有竖管蒸发区；最外侧所述第四传导管的所述竖管蒸发区上设置有多组横管蒸发区，所述环形冷凝区固定设置于所述热传导腔体内，所述竖管蒸发区、横管蒸发区固定设置于所述通气热腔体内；
7、优选的，所述喷雾式蒸发机构包括主进水口、弧形主进水管、分进水管、毛细水管、雾状接头、中心进水管、分水孔；所述主进水口固定设置于所述弧形主进水管上，多组所述分进水管固定设置于所述弧形主进水管上，多组所述毛细水管固定设置于所述分进水管上，所述毛细水管端头固定设置有雾状接头；所述中心进水管两端固定设置于所述中心进水管上，所述中心进水管管壁上均匀开设有多个分水孔，每个所述分水孔上固定设置有雾状接头；
8、优选的，所述低温热水回收机构包括通气罐体、进气口、出气口、分级回收机构、s型往复式热传导机构、梯级回收控制机构；所述进气口、出气口固定设置于所述气罐体同一侧；所述进气口与所述废气出气口固定连接，所述通气罐体设置有多组所述分级回收机构，所述s型往复式热传导机构固定设置于所述分级回收机构内部，所述梯级回收控制机构固定设置于多组所述分级回收机构之间；
9、优选的，所述分级回收机构包括第一回收罐、第二回收罐、第三回收罐、第四回收罐、通水罐、进水口、出水口、进水腔体、回水腔体、隔水板；所述第一回收罐、第二回收罐、第三回收罐、第四回收罐固定设置于所述通气罐体内部均匀布置，所述进气口经过所述通气罐体固定设置于所述第一回收罐上侧，所述出气口经过所述通气罐体固定设置于所述第四回收罐上侧，所述第一回收罐、第二回收罐、第三回收罐、第四回收罐上侧分别固定设置有通水罐，所述通水罐内部经所述隔水板分成进水腔体、回水腔体，所述通水罐顶部靠近所述进水腔体一侧固定设置有进水口，所述通水罐顶部靠近所述回水腔体一侧固定设置有出水口；
10、优选的，所述s型往复式热传导机构包括固定座、固定杆、u型水管；所述固定座固定设置于所述通水罐下侧，多组所述固定杆一端固定设置于所述固定座上，多组所述u型水管固定设置于所述固定座上，一端固定设置于所述进水腔体内，另一端固定设置于所述回水腔体内；
11、优选的，所述s型往复式热传导机构还包括半圆形导气板左、半圆形导气板右；所述半圆形导气板左、半圆形导气板右设置有多组，沿所述固定杆轴线方向相互交错均匀布置于所述第一回收罐、第二回收罐、第三回收罐、第四回收罐内，以使回收罐内形成s型烟气通道，控制烟气运行方向；
12、优选的，所述梯级回收控制机构8包括第一出气口、第二进气口、第二出气口、第三进气口、第三出气口、第四进气口、第一通气管、第二通气管、第三通气管、第一通水管、第二通水管、第三通水管、电动阀门、终端出水口；所述第一回收罐侧面底部与所述进气口相反方向设置有第一出气口，所述第二回收罐侧面靠近底部靠近所述第一出气口位置设置有第二进气口，其侧面靠近顶部与所述第二进气口相反方向设置有第二出气口，所述第三回收罐侧面靠近顶部靠近所述第二出气口位置设置有第三进气口，其侧面靠近底部与所述第三进气口相反方向设置有第三出气口，所述第四回收罐侧面靠近底部靠近所述第三出气口位置设置有第四进气口；所述第一通气管固定设置于所述第一出气口、第二进气口之间，所述第二通气管固定设置于所述第二出气口、第三进气口之间，所述第三通气管固定设置于所述第三出气口、第四进气口之间，所述第一通水管固定设置于所述第一回收罐上侧的所述出水口与所述第二回收罐上侧的所述进水口；所述第二通水管固定设置于所述第二回收罐上侧的所述出水口与所述第三回收罐上侧的所述进水口；所述第三通水管固定设置于所述第三回收罐上侧的所述出水口与所述第四回收罐上侧的所述进水口；所述第一通水管、第二通水管、第三通水管上均设置有终端出水口，所述第一通水管、第二通水管、第三通水管靠近所述通水罐的进水口一端固定设置有电动阀门；
13、一种高效梯级利用中低温烟气余热回收系统的处理工艺，包括如下步骤：
14、s1、烟气通过所述出烟口进入所述导烟管，一路烟气通过所述第一进烟管进入所述高温助燃烟机内，经所述热风机喷入所述助燃室内，进行高温助燃；所述第二进烟管进入下一级烟气余热回收装置；
15、s2、所述第二进烟管进入所述废气进气口，通过所述通气热腔体内的多组所述环形热传导机构进行热交换后，经废气出气口进入下一级烟气余热回收装置；
16、s3、带有热量的废气经过所述通气热腔体内，与多住所述竖管蒸发区、横管蒸发区接触，所述竖管蒸发区、横管蒸发区内部液态截至经高温汽化后，压力增加进入所述环形冷凝区，热量传导至所述环形冷凝区，与其内部水汽进行热交换后，所述热传导腔体内的水雾被汽化呈蒸汽，所述环形冷凝区内的介质与雾状水热交换后冷凝成液态，沿管壁毛细管回流至所述竖管蒸发区、横管蒸发区内，周而复始；
17、s4、水经所述主进水口进入所述弧形主进水管，经多组所述分进水管进入每一根毛细水管内，并经所述雾状接头喷入所述热传导腔体内的所述环形冷凝区上，进行热交换；另一路水经过所述分进水管进入所述中心进水管后，经固定在每个所述分水孔上的所述雾状接头喷入所述热传导腔体内的所述环形冷凝区上，进行热交换；
18、s5、烟气经过所述废气出气口进入所述进气口，进入通气罐体的所述分级回收机构内进行热交换后经所述出气口排出进入下一阶段废气处理设备；
19、s6、水经过所述进水口进入所述进水腔体，由所述进水腔体进入所述u型水管后流入所述回水腔体内，后经所述出水口流出；
20、s7、烟气经所述进气口相继进入所述第一回收罐、第二回收罐、第三回收罐、第四回收罐内，进入回收罐内的烟气经所述半圆形导气板左、半圆形导气板右的限制，沿其布置方向s型运动；不断往复式对所述u型水管接触进行热交换；
21、s8、废气经所述进气口进入所述第一回收罐、第一通气管、第二回收罐、第二通气管、第三回收罐、第三通气管、第四回收罐后经所述出气口流出；热交换水经过所述通水罐上的所述进水口、出水口之间连接的所述第一通水管、第二通水管、第三通水管选择性流出，例如所述第一通水管上的所述电动阀门关闭，水则通过所述第一通水管上的所述终端出水口流出，以此类推；如所述第一通水管、第二通水管、第三通水管上的所述电动阀门均打开，则通过所述第四回收罐上的所述通水罐上的所述出水口流出；
22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23、1、通过设置高温助燃烟机，可将锅炉较高温度余热烟气通过热风机送入锅炉燃料位置进行助燃，同时可将烟气中未充分燃烧的一氧化碳进行二次燃烧利用，提高利用率，降低烟气中有害气体的浓度；
24、2、通过设置中温蒸汽回收机构，对为参与助燃的中高温烟气进行蒸汽加热置换，进一步降低烟气温度，所产生水蒸气并入管网；
25、3、通过设置环形热传导机构，增加热传导管路冷凝区域与热传导腔体内水雾的接触面积，从而增加传热面积，提高热传导效率；
26、4、通过设置喷雾式蒸发机构，对冷凝区域进行环绕式多点喷射水雾，雾状水相对于流动水热交换效率更高，汽化效率更快，同时还进一步增加了传热面积，提高热传导效率；
27、5、通过设置低温热水回收机构，对低温烟气进行管式热交换，对水进行加热，并入管网，对烟气进一步降温，回收烟气热能，进一步提高烟气热能回收率；
28、6、通过设置分级回收机构，采用梯级回收控制机构，当烟气余热剩余较多时，增加串联回收罐数，当烟气余热剩余不高时，减少串联回收罐数，提高烟气热能利用率的同时，降低能源回收资源占用，提高设备自动化程度；
29、7、通过设置s型往复式热传导机构，同等体积下，增大管道长度，增大烟气流通管道长度，从而极大的增加了传热面积，提高了热能回收率；
1.一种高效梯级利用中低温烟气余热回收系统，其特征在于：包括锅炉（1），所述锅炉（1）包括出烟口（101）、导烟管（102）、燃烧室（103）、助燃室（104）、进烟口（105）、高温助燃烟机（106）、热风机（107）、第一进烟管（108）、第二进烟管（109）；所述锅炉（1）上端设置有出烟口（101），端面一侧设置有燃烧室（103），所述助燃室（104）固定设置于所述燃烧室（103）下侧，所述助燃室（104）外壁上开设有进烟口（105），所述高温助燃烟机（106）固定设置于所述助燃室（104）一侧，所述热风机（107）固定设置于所述高温助燃烟机（106）上，所述导烟管（102）与所述出烟口（101）固定连接，另一端通过三通与所述第一进烟管（108）、第二进烟管（109）固定连接，所述第一进烟管（108）固定设置于所述进烟口（105）；
2.根据权利要求1所述的一种高效梯级利用中低温烟气余热回收系统，其特征在于，所述中温蒸汽回收机构（2）包括支撑框体（201）、通气热腔体（202）、废气进气口（203）、废气出气口（204）、热传导腔体（205）、蒸汽出口（206）、漏水口（207）、环形热传导机构（3）、喷雾式蒸发机构（4）；所述通气热腔体（202）固定设置于所述支撑框体（201）内，所述通气热腔体（202）两侧分别设置有废气进气口（203）、废气出气口（204），两者相向布置，所述废气进气口（203）靠近所述通气热腔体（202）下侧，所述废气出气口（204）靠近所述通气热腔体（202）上侧，所述热传导腔体（205）固定设置于所述通气热腔体（202）上侧，所述热传导腔体（205）两端开设有蒸汽出口（206），所述热传导腔体（205）下侧靠近两端位置设置有漏水口（207）；所述通气热腔体（202）内设置有多组环形热传导机构（3），所述热传导腔体（205）上设置有喷雾式蒸发机构（4）。
3.根据权利要求2所述的一种高效梯级利用中低温烟气余热回收系统，其特征在于，所述环形热传导机构（3）包括第一传导管（301）、第二传导管（302）、第三传导管（303）、第四传导管（304）、环形冷凝区（305）、竖管蒸发区（306）、横管蒸发区（307）；所述第一传导管（301）、第二传导管（302）、第三传导管（303）、第四传导管（304）沿所述热传导腔体（205）轴向垂直面呈由内向外均匀布置；所述第一传导管（301）、第二传导管（302）、第三传导管（303）、第四传导管（304）上侧设置有环形冷凝区（305），下侧设置有竖管蒸发区（306）；最外侧所述第四传导管（304）的所述竖管蒸发区（306）上设置有多组横管蒸发区（307），所述环形冷凝区（305）固定设置于所述热传导腔体（205）内，所述竖管蒸发区（306）、横管蒸发区（307）固定设置于所述通气热腔体（202）内。
4.根据权利要求3所述的一种高效梯级利用中低温烟气余热回收系统，其特征在于，所述喷雾式蒸发机构（4）包括主进水口（401）、弧形主进水管（402）、分进水管（403）、毛细水管（404）、雾状接头（405）、中心进水管（406）、分水孔（407）；所述主进水口（401）固定设置于所述弧形主进水管（402）上，多组所述分进水管（403）固定设置于所述弧形主进水管（402）上，多组所述毛细水管（404）固定设置于所述分进水管（403）上，所述毛细水管（404）端头固定设置有雾状接头（405）；所述中心进水管（406）两端固定设置于所述中心进水管（406）上，所述中心进水管（406）管壁上均匀开设有多个分水孔（407），每个所述分水孔（407）上固定设置有雾状接头（405）。
5.根据权利要求4所述的一种高效梯级利用中低温烟气余热回收系统，其特征在于，所述低温热水回收机构（5）包括通气罐体（501）、进气口（502）、出气口（503）、分级回收机构（6）、s型往复式热传导机构（7）、梯级回收控制机构（8）；所述进气口（502）、出气口（503）固定设置于所述气罐体（501）同一侧；所述进气口（502）与所述废气出气口（204）固定连接，所述通气罐体（501）设置有多组所述分级回收机构（6），所述s型往复式热传导机构（7）固定设置于所述分级回收机构（6）内部，所述梯级回收控制机构（8）固定设置于多组所述分级回收机构（6）之间。
6.根据权利要求5所述的一种高效梯级利用中低温烟气余热回收系统，其特征在于，所述分级回收机构（6）包括第一回收罐（601）、第二回收罐（602）、第三回收罐（603）、第四回收罐（604）、通水罐（605）、进水口（606）、出水口（607）、进水腔体（608）、回水腔体（609）、隔水板（610）；所述第一回收罐（601）、第二回收罐（602）、第三回收罐（603）、第四回收罐（604）固定设置于所述通气罐体（501）内部均匀布置，所述进气口（502）经过所述通气罐体（501）固定设置于所述第一回收罐（601）上侧，所述出气口（503）经过所述通气罐体（501）固定设置于所述第四回收罐（604）上侧，所述第一回收罐（601）、第二回收罐（602）、第三回收罐（603）、第四回收罐（604）上侧分别固定设置有通水罐（605），所述通水罐（605）内部经所述隔水板（610）分成进水腔体（608）、回水腔体（609），所述通水罐（605）顶部靠近所述进水腔体（608）一侧固定设置有进水口（606），所述通水罐（605）顶部靠近所述回水腔体（609）一侧固定设置有出水口（607）。
7.根据权利要求6所述的一种高效梯级利用中低温烟气余热回收系统，其特征在于，所述s型往复式热传导机构（7）包括固定座（701）、固定杆（702）、u型水管（705）；所述固定座（701）固定设置于所述通水罐（605）下侧，多组所述固定杆（702）一端固定设置于所述固定座（701）上，多组所述u型水管（705）固定设置于所述固定座（701）上，一端固定设置于所述进水腔体（608）内，另一端固定设置于所述回水腔体（609）内。
8.根据权利要求7所述的一种高效梯级利用中低温烟气余热回收系统，其特征在于，所述s型往复式热传导机构（7）还包括半圆形导气板左（703）、半圆形导气板右（704）；所述半圆形导气板左（703）、半圆形导气板右（704）设置有多组，沿所述固定杆（702）轴线方向相互交错均匀布置于所述第一回收罐（601）、第二回收罐（602）、第三回收罐（603）、第四回收罐（604）内，以使回收罐内形成s型烟气通道，控制烟气运行方向。
9.根据权利要求8所述的一种高效梯级利用中低温烟气余热回收系统，其特征在于，所述梯级回收控制机构（8）包括第一出气口（801）、第二进气口（802）、第二出气口（803）、第三进气口（804）、第三出气口（805）、第四进气口（806）、第一通气管（807）、第二通气管（808）、第三通气管（809）、第一通水管（810）、第二通水管（811）、第三通水管（812）、电动阀门（813）、终端出水口（814）；所述第一回收罐（601）侧面底部与所述进气口（502）相反方向设置有第一出气口（801），所述第二回收罐（602）侧面靠近底部靠近所述第一出气口（801）位置设置有第二进气口（802），其侧面靠近顶部与所述第二进气口（802）相反方向设置有第二出气口（803），所述第三回收罐（603）侧面靠近顶部靠近所述第二出气口（803）位置设置有第三进气口（804），其侧面靠近底部与所述第三进气口（804）相反方向设置有第三出气口（805），所述第四回收罐（604）侧面靠近底部靠近所述第三出气口（805）位置设置有第四进气口（806）；所述第一通气管（807）固定设置于所述第一出气口（801）、第二进气口（802）之间，所述第二通气管（808）固定设置于所述第二出气口（803）、第三进气口（804）之间，所述第三通气管（809）固定设置于所述第三出气口（805）、第四进气口（806）之间，所述第一通水管（810）固定设置于所述第一回收罐（601）上侧的所述出水口（607）与所述第二回收罐（602）上侧的所述进水口（606）；所述第二通水管（811）固定设置于所述第二回收罐（602）上侧的所述出水口（607）与所述第三回收罐（603）上侧的所述进水口（606）；所述第三通水管（812）固定设置于所述第三回收罐（603）上侧的所述出水口（607）与所述第四回收罐（604）上侧的所述进水口（606）；所述第一通水管（810）、第二通水管（811）、第三通水管（812）上均设置有终端出水口（814），所述第一通水管（810）、第二通水管（811）、第三通水管（812）靠近所述通水罐（605）的进水口（606）一端固定设置有电动阀门（813）。
10.根据权利要求9所述的一种高效梯级利用中低温烟气余热回收系统的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
