一種電站鍋爐排煙餘熱能量轉移多級利用系統的製作方法
2023-10-05 14:08:59 1
專利名稱：一種電站鍋爐排煙餘熱能量轉移多級利用系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於火力發電廠鍋爐排煙餘熱能量回收系統，特別涉及一種利用多級煙氣冷卻器的組合能夠把鍋爐的排煙餘熱低能級的能量轉移並提高能級且多級利用的熱力系統。
背景技術：
發電廠鍋爐的排煙溫度設計值在110°C _130°C，實際運行的溫度大多高於設計值，有的鍋爐甚至可以高達160°C左右。因此，在鍋爐尾部排煙中存在大量的煙氣餘熱。目前工程上採用了很多回收煙氣餘熱的方法，也有許多專利涉及到鍋爐的煙氣餘熱回收。專利號為200620088594的「鍋爐低壓省煤器」，通過在鍋爐尾部空氣預熱器後部的煙道中設置低壓省煤器，並且把汽輪機回熱系統的凝結水引入作為吸熱介質，把排煙溫度降低，回收的熱量再回到回熱系統。專利號為200920034744的「一種鍋爐煙氣深度冷卻器」，專利號為200720076530
的「應用於燃煤發電機組的脫硫煙氣餘熱回收系統」，通過安裝於靜電除塵器後部的煙道中的煙氣冷卻器，降低排煙溫度，實施餘熱回收。專利號為200910014905的「鍋爐深度降低排煙溫度餘熱利用系統」，可以把鍋爐排煙溫度降低到露點以下，獲得更低的排煙溫度。上述各種鍋爐排煙餘熱回收的方法，回收餘熱的能級均較低，加熱的凝結水溫度一般在110°c，最高的也不會超過130°C -140°c。溫度高時加熱後的凝結水引入到除氧器， 大部分方法引入到末二級或者末三級低壓加熱器之前。表面上看，這些方法回收了大量的煙氣餘熱，但是實際上這些餘熱的能級偏低，產生的實際效益較小。其原因為
(O原本鍋爐的排煙溫度就不高，處於比較低的能級水平上，例如最高達到160°C。(2)通過換熱器換熱後，由於必須的換熱溫差，所以
被加熱的凝結水溫度一般低於煙氣的最高溫度。如上所述，最高達到130°C _140°C。(3)回收的熱量被送回到回熱系統，會排擠汽輪機抽
汽。排擠的參數越高，這部分被排擠的抽汽在汽輪機中產生的效益越大。所以被加熱的凝結水溫度越低，回到回熱系統的位置越靠近凝汽器側，排擠的抽汽參數越低，產生的效益越小。2010年12月01日公開的申請號為201010242930的「電站鍋爐排煙餘熱高品位
回收利用系統」，先利用煙氣餘熱加熱進入空氣預熱器的空氣溫度，提高了空氣預熱器的入口風溫，從而導致空氣預熱器的出口煙溫提高，再在空氣預熱器後部煙道增設煙氣換熱器， 來實現餘熱能級的提高。事實上，這種方法儘管可以提高餘熱能級，但是明顯存在如下缺點(I)煙氣依然是先經過了空氣預熱器的換熱，煙溫的提高幅度有限，使得餘熱能級的提高受限；(2)經過了高能級煙氣換熱器之後，在後面還有一級煙氣換熱器用於加熱空氣，很顯然，這一級換熱器的煙氣溫度很低，空氣溫度提高的幅度有限；(3)末一級煙氣換熱器的出口煙溫處於極低的水平，不可避免地會出現低溫腐蝕現象，極大地影響了該系統的可靠性。儘管餘熱回收的能級提高了，但是這部分能級是進入汽輪機的，是通過排擠汽輪機抽汽提高效益的，而排擠的這部分抽汽在汽輪機中是會產生冷源損失的。因此從經濟效益的角度，這一系統是不合算的。本發明提出了餘熱能量轉移多級利用系統，解決了上述技術的
不足，給出了把低能級排煙餘熱能量轉移並提高，再進行利用的系統和方法。這種新的能量利用的思路，就是在不改變空氣預熱器出口煙氣溫度的前提下，把排煙餘熱利用的煙氣溫度提高。
發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術的不足，提供一種能夠轉移鍋爐排煙低能級餘熱，使之能夠在聞能級水平上得以利用，提聞餘熱能級，提聞餘熱回收的效率。本發明是通過以下方式實現的
一種電站鍋爐排煙餘熱能量轉移多級利用系統，由鍋爐主省煤器，
高壓加熱器，鍋爐主煙道，旁路煙道，空氣預熱器，暖風器，循環水泵，低壓加熱器，除氧器，煙氣冷卻器煙氣調節器，除塵器組成，其特徵在於在鍋爐主煙道上的主省煤器與空氣預熱器之間增設一旁路煙道，在旁路煙道上設置兩級煙氣冷卻器，形成高能級煙氣餘熱利用子系統、中能級煙氣餘熱利用子系統，在空氣預熱器後設置第三級煙氣冷卻器，形成低能級煙氣餘熱利用子系統。所述的高能級煙氣餘熱利用子系統由給水管路和第一級煙氣冷卻器組成，第一級煙氣冷卻器位於增設的煙氣旁路中煙氣流動方向的上遊，將汽輪機回熱系統的給水引入第一級煙氣冷卻器，吸收煙氣熱量後，直接進入鍋爐主省煤器，該系統並聯於主給水管路上。所述的中能級煙氣餘熱利用子系統由凝結水管路和第二級煙氣冷卻器組成，第二級煙氣冷卻器位於增設的煙氣旁路中煙氣流動方向的下遊，將汽輪機回熱系統的凝結水引入第二級煙氣冷卻器，吸收煙氣熱量後，直接進入除氧器，該系統並聯於主凝結水管路上。所述的低能級煙氣餘熱回收子系統由第三級煙氣冷卻器、循環泵、管道、暖風器組成，第三級煙氣冷卻器布置在空氣預熱器之後的鍋爐尾部煙道上，位於除塵器之後，系統內的介質在第三級煙氣冷卻器中吸收煙氣的熱量，溫度提高後進入暖風器放出熱量，然後再回到第三級煙氣冷卻器繼續吸熱，進行工質循環。本發明在旁路煙道的第一級冷卻器之前設置煙氣調節器，控制主煙道和旁路煙道的煙氣流量比例，旁路煙道的煙氣流量佔總煙氣流量的15%-40%。(I)聞能級煙氣餘熱利用子系統
這是一個獨立的給水加熱系統，由給水管路和第一級煙氣冷卻器組成。第一級煙氣冷卻器位於增設的煙氣旁路中煙氣流動方向的上遊。該系統的作用是將煙氣餘熱在高能級下進行回收利用。由於流過該系統煙氣冷卻器的煙氣溫度最高，大約在370-380°C左右，所以回收餘熱的能級最聞。將汽輪機回熱系統的給水引入第一級煙氣冷卻器，吸收煙氣熱量後，直接進入鍋爐主省煤器。給水的引出位置有兩種方式，一種從除氧器後的給水泵之前的管道上引出，這裡的水壓比較低，加熱之後，需要在該級煙氣餘熱利用子系統管路中增加一增壓泵，把加熱的水送回回熱系統。第二種方式從給水泵之後引出，不需增設增壓泵。該系統並聯於主給水管路上。(2)中能級煙氣餘熱利用子系統
這是一個獨立的凝結水加熱系統，由凝結水管路和第二級煙氣冷卻器組成。第二級煙氣冷卻器位於增設的煙氣旁路中煙氣流動方向的下遊。該系統的作用是將旁路轉移的熱量進一步回收利用。該系統煙氣冷卻器的煙氣溫度為從第一級煙氣冷卻器排出的煙氣溫度，但遠高於空氣預熱器的出口溫度，所以回收餘熱的能級較高。將汽輪機回熱系統的凝結水引入第二級煙氣冷卻器，吸收煙氣熱量後，直接進入除氧器。凝結水引自於低加入口凝結水管路上。該系統並聯於主凝結水管路上。(3)低能級煙氣餘熱回收子系統
這是一個獨立的煙氣空氣加熱系統。由第三級煙氣冷卻器、循環泵、管路、暖風器組成。 第三級煙氣冷卻器布置在空氣預熱器之後的鍋爐尾部煙道上，位於除塵器之後。暖風器位於空氣預熱器之前的風道上，可以提高空氣預熱器的入口風溫。循環泵位於該獨立系統內， 為系統內的工質循環流動提供動力。該獨立系統內的介質在第三級煙氣冷卻器中吸收煙氣的熱量，溫度提高後進入暖風器放出熱量用於加熱冷風，然後再回到第三級煙氣冷卻器繼續吸熱，完成工質循環。煙氣經過第三級煙氣冷卻器後，其出口煙氣溫度降低，煙氣餘熱得以回收利用。該系統改變了原空氣預熱器入口風溫預熱的方法，由原來的蒸汽加熱改為煙氣餘熱加熱，合理有效地利用了排煙的低能級餘熱。本發明通過上述三個餘熱回收子系統的有機協調工作，就可以實現煙氣低能級餘熱的能量轉移和能級提高，在高能級範圍內得以利用。各個系統的協調對於本發明的實現是很重要的。在該餘熱利用系統中，通過調整主煙道和旁路煙道的煙氣量比例，可以實現預定的鍋爐排煙溫度值，以最大限度地提高鍋爐餘熱的利用效率。一般情況下，旁路煙道的煙氣量小於總煙氣量的15%-40%。
附圖I為本發明的電站鍋爐排煙餘熱能量轉移多級利用系統結構示意圖，圖中I 為鍋爐主省煤器，2為高壓加熱器，3為鍋爐主煙道，4為旁路煙道，5為空氣預熱器，6為暖風器，7為循環水泵，8為低壓加熱器，9為除氧器，10為第一級煙氣冷卻器，11為第二級煙氣冷卻器，12為第三級煙氣冷卻器，13為煙氣調節器，14為高能級餘熱利用子系統，15為中能級餘熱利用子系統，16為低能級餘熱利用子系統，17為給水管路系統，18為凝結水管路系統。
具體實施例方式下面結合
本發明的最佳實施例
本發明工作時，從空氣預熱器5流出的低溫煙氣進入第三級煙氣冷卻器12，放出熱量， 煙氣的出口溫度降低。這部分煙氣餘熱用於加熱第三級煙氣冷卻器的獨立循環介質，其溫度提高後，進入鍋爐暖風器6，加熱進入空氣預熱器5的冷風，使得進入空氣預熱器5的冷風溫度提高。調整煙氣調節器13，逐漸加大通過旁路煙道4的煙氣量，這部分高溫煙氣依次流過第一級煙氣冷卻器10和第二級煙氣冷卻器11，放出熱量，出口煙溫降低，最後與空氣預熱器5出口煙氣匯合。從高壓加熱器2引出的給水經過給水管路17進入第一級煙氣冷卻器10，吸收煙氣的熱量後，回到主省煤器I。這一系統的煙氣溫度最高，回收餘熱的能級也最高。從低壓加熱器8引出的凝結水經過凝結水管路18進入第二級煙氣冷卻器11，吸收煙氣熱量後進入除氧器9。上述系統的運行，就可以把空氣預熱器5後的低溫低能級熱量轉移到旁路煙道4的高溫高能級環境並得以利用，實現了能級轉移和提高。本發明實施於1000麗超臨界機組，在如下節點溫度控制下，其中暖風器6進口空氣溫度20°C ;空氣預熱器5進口空氣溫度60°C ;第二級煙氣冷卻器進口水溫10(TC 』第二級煙氣冷卻器出口水溫170°C ;第一級煙氣冷卻器進口水溫176°C ;第一級煙氣冷卻器出口水溫294°C;機組效率相對提高I. 12%，降低發電標準煤耗3. Olg/kwh，年減CO2排放量 41530 噸。
權利要求
1.一種電站鍋爐排煙餘熱能量轉移多級利用系統，由鍋爐主省煤器，高壓加熱器，鍋爐主煙道，旁路煙道，空氣預熱器，暖風器，循環水泵，低壓加熱器，除氧器，煙氣冷卻器煙氣調節器，除塵器組成，其特徵在於在鍋爐主煙道上的主省煤器與空氣預熱器之間增設一旁路煙道，在旁路煙道上設置兩級煙氣冷卻器，形成高能級煙氣餘熱利用子系統、中能級煙氣餘熱利用子系統，在空氣預熱器後設置第三級煙氣冷卻器，形成低能級煙氣餘熱利用子系統。
2.根據權利要求I所述的一種電站鍋爐排煙餘熱能量轉移多級利用系統，其特徵在於所述的高能級煙氣餘熱利用子系統由給水管路和第一級煙氣冷卻器組成，第一級煙氣冷卻器位於增設的煙氣旁路中煙氣流動方向的上遊，將汽輪機回熱系統的給水引入第一級煙氣冷卻器，吸收煙氣熱量後，直接進入鍋爐主省煤器，該系統並聯於主給水管路上。
3.根據權利要求I所述的一種電站鍋爐排煙餘熱能量轉移多級利用系統，其特徵在於所述的中能級煙氣餘熱利用子系統由凝結水管路和第二級煙氣冷卻器組成，第二級煙氣冷卻器位於增設的煙氣旁路中煙氣流動方向的下遊，將汽輪機回熱系統的凝結水引入第二級煙氣冷卻器，吸收煙氣熱量後，直接進入除氧器，該系統並聯於主凝結水管路上。
4.根據權利要求I所述的一種電站鍋爐排煙餘熱能量轉移多級利用系統，其特徵在於所述的低能級煙氣餘熱回收子系統由第三級煙氣冷卻器、循環泵、管道、暖風器組成，第三級煙氣冷卻器布置在空氣預熱器之後的鍋爐尾部煙道上，位於除塵器之後，系統內的介質在第三級煙氣冷卻器中吸收煙氣的熱量，溫度提高後進入暖風器放出熱量，然後再回到第三級煙氣冷卻器繼續吸熱，進行工質循環。
5.根據權利要求I所述的一種電站鍋爐排煙餘熱能量轉移多級利用系統，其特徵在於在旁路煙道的第一級煙氣冷卻器之前設置煙氣調節器，控制主煙道和旁路煙道的煙氣流量比例，旁路煙道的煙氣流量佔總煙氣流量的15%-40%。
全文摘要
本發明提供的一種電站鍋爐排煙餘熱能量轉移多級利用系統，其關鍵技術在鍋爐主煙道上主省煤器與空氣預熱器之間增設一旁路煙道，在旁路煙道上設置兩級煙氣冷卻器，形成高能級煙氣餘熱利用子系統、中能級煙氣餘熱利用子系統，在空氣預熱器後設置第三級煙氣冷卻器，形成低能級煙氣餘熱利用子系統。通過設置的主煙道和旁路煙道的煙氣流量調節裝置，實現餘熱能量轉移利用，最大限度地提高節能效果，從而實現排煙餘熱產生的效益最大化。
文檔編號F22D11/00GK102607011SQ201210077008
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月22日 優先權日2012年3月22日
發明者史月濤, 孫奉仲, 陸萬鵬 申請人:濟南達能動力技術有限責任公司