煙氣餘熱利用水側系統凝結水系統改良結構的製作方法

2023-07-10 08:24:42

本發明屬於節能減排領域，涉及一種深度利用煙氣餘熱，特別是在煙氣餘熱利用中水側系統結構的改良。

背景技術：

深度煙氣餘熱利用水側系統結構的合理性和先進性對煙氣餘熱利用系統的平穩可控運行以及實現煙氣餘熱利用系統的設計功能起著關鍵作用。水側系統分為凝結水/給水系統（對應凝結水/給水煙冷器）和熱媒水系統（對應熱媒水煙冷器）。

深度煙氣餘熱利用系統在工程實踐中剛剛起步，還未有投入商業運行的實例，對於水側系統結構還有進一步改進空間，其對確保煙氣餘熱利用系統平穩可控運行有很大的意義。

技術實現要素：

本實用新型所解決的技術問題即在提供一種深度煙氣餘熱利用水側系統結構的改良，分別針對空預器旁路煙冷器給水系統、凝結水系統及熱媒水煙冷器水側系統進行結構改良。

本實用新型所採用的技術手段如下所述。一種煙氣餘熱利用水側系統凝結水系統改良結構，其包含兩臺並聯運行的空預器，每個空預器入口部分煙氣通過旁路連接旁路給水煙冷器，旁路給水煙冷器煙氣出口連接凝結水煙冷器後與空預器出口煙氣匯合，之後連接調峰煙冷器，調峰煙冷器與熱媒水系統相連接，之後連接靜電除塵器，靜電除塵器通過引風機連接脫硫除塵塔；凝結水8號低加出口通過管路連接第三調節閥組並連接除氧器，管路依序並聯7號低壓加熱器、6號低壓加熱器、5號低壓加熱器；其中，5號低壓加熱器兩端通過管路並聯兩組凝結水煙冷器，管路通過第一變頻升壓泵組並分為兩組支管，兩組支管分別設有第二調節閥組，並通過第二調節閥組連接凝結水煙冷器。

7號低壓加熱器及6號低壓加熱器兩端通過管路並聯兩組調峰煙冷器，管路通過第二變頻升壓泵組並分為兩組支管，兩組支管分別設有第二調節閥組），並通過第二調節閥組連接調峰煙冷器。

本實用新型所產生的有益效果如下。通過在相應部件適當位置設置多個調節閥組，使得本系統可以依據各個部件的實際運行狀態，隨時根據需要進行水側流量調整，以達到控制各個出口溫度的目的，使得系統運行穩定，實現煙氣餘熱利用系統的設計功能。其對現有裝置改變不大，具有可操作性和良好的經濟效益。

附圖說明

圖1為本實用新型的煙氣餘熱利用水側系統結構總圖示意圖。

圖2為本實用新型的煙氣餘熱利用水側系統旁路煙冷器給水系統改良結構示意圖，對應圖1中I部分。

圖3為本實用新型的煙氣餘熱利用水側系統凝結水系統改良結構示意圖，對應圖1中II部分。

圖4為本實用新型的煙氣餘熱利用水側系統熱媒水煙冷器水側系統改良結構示意圖，重點對應圖1中III部分。

具體實施方式

如圖1所示，是本實用新型煙氣餘熱利用水側系統結構總圖，其包含兩臺並聯運行的空預器1，每個空預器1入口部分煙氣通過旁路連接旁路給水煙冷器2，旁路給水煙冷器煙氣出口連接凝結水煙冷器3後與空預器出口煙氣匯合，之後連接調峰煙冷器4，調峰煙冷器4與熱媒水系統相連接，之後連接低低溫靜電除塵器5，低低溫靜電除塵器5通過引風機6連接脫硫除塵塔7。

如圖2所示，為本實用新型旁路煙冷器給水系統改良結構示意圖，給水泵出口母管24通過三通241連接加熱器，這裡的加熱器為依序連接的3號高壓加熱器242、2號高壓加熱器243、1號高壓加熱器244，1號高壓加熱器244連接蒸汽冷卻器245，高壓加熱器通過第三調節閥組C連接給水出口22，給水出口最終接入鍋爐省煤器入口集箱23。

三通241與給水泵出口母管24之間連接有管路25，管路25通過第一調節閥組A並分為兩組支管26，兩組支管26分別設有第二調節閥組B，並通過第二調節閥組B連接旁路給水煙冷器2，之後通過支管26連接管路25並通過第三調節閥組C連接給水出口22。

利用上述結構，第一調節閥組A的開度跟蹤兩組支管26上的給水煙冷器出口的平均水溫，即跟蹤兩路給水煙冷器出口匯合後的母管25的水溫，使該母管水溫與3號高壓加熱器蒸汽冷卻器出口水溫一致。由於兩路給水煙冷器的煙側存在參數偏差以及其他不可控因素，可能此時的兩路煙冷器出口水溫不同，一個高於母管25水溫，一個低於母管25水溫，通過兩組支管上的第二調節閥組B的調節可以使兩組支管26上的給水煙冷器出口水溫相同，並與母管25水溫一致。第一調節閥組A的每一個開度對應一個母管25的水量和水溫，通過改變調節閥組A的開度，直至母管25水溫與3號高壓加熱器蒸汽冷卻器出口水溫度一致位置，以提高煙氣餘熱利用的品位。

如圖3所示，為本實用新型凝結水側系統改良結構示意圖。凝結水8號低加出口27通過管路25連接第三調節閥組C並連接除氧器28，管路25依序並聯7號低壓加熱器246、6號低壓加熱器247、5號低壓加熱器248。

其中，5號低壓加熱器248兩端通過管路25並聯兩組凝結水煙冷器3，管路25通過第一變頻升壓泵組E並分為兩組支管26，兩組支管26分別設有第二調節閥組B，並通過第二調節閥組B連接凝結水煙冷器3。

空預器旁路煙冷器凝結水系統，引自6號低壓加熱器出口管路，經凝結水煙冷器後接入5號低壓加熱器出口管路。配置變頻升壓泵，在每隻煙冷器水側入口均設置調節閥組。可以通過變頻泵調節水量。在給水煙冷器調節基礎上，通過調節升壓泵轉速確保兩側煙冷器出口煙溫的平均值與兩側空預器出口煙溫的平均值一致。通過調節閥組確保兩組凝結水煙冷器出口煙溫與同側空預器出口煙溫一致。

7號低壓加熱器246及6號低壓加熱器247兩端通過管路25並聯兩組調峰煙冷器4，管路25通過第二變頻升壓泵組F並分為兩組支管26，兩組支管26分別設有第二調節閥組B，並通過第二調節閥組B連接調峰煙冷器4。

調峰煙冷器凝結水系統，引自7號低壓加熱器入口管路，經調峰煙冷器後接入6號低壓加熱器出口母管。配置變頻升壓泵，在每隻調峰煙冷器水側入口均設置調節閥組。

雖然調峰煙冷器凝結水系統的匯入點與空預器旁路煙冷器凝結水系統的引出點相同，但兩者之間不能直接相連。因為同一工況下這兩路的凝結水量不同；不同工況下這兩路凝結水的水量比例也不相同。

可以通過調節升壓泵轉速調節進入調峰煙冷器的水量，直至兩路調峰煙冷器出口匯合後的母管水溫與6號低壓加熱器出口水溫一致。由於兩路調峰煙冷器的煙側存在參數偏差以及其他不可控因素，可能此時的兩路煙冷器出口水溫不同，一個高於母管水溫，一個低於母管水溫，通過兩組支管上的第二調節閥組B的調節可以使兩組支管26上的調峰煙冷器出口水溫相同，並與母管水溫一致。第二變頻升壓泵組F的每一個轉速對應一個母管的水量和水溫，直至母管水溫與6號低壓加熱器出口水溫一致，以提高煙氣餘熱利用的品位。

如圖4所示，為煙氣餘熱利用水側系統熱媒水煙冷器水側系統改良結構示意圖。每臺爐配置的兩臺空預器，在每臺空預器對應的煙道中均設置了獨立的熱媒水系統，包括獨立的泵組、蒸汽加熱器等。其中，該熱媒水系統包含並聯設置的兩組熱媒水煙冷器8，該與一次風水媒暖風器91和二次風水媒暖風器92相連接。在一次風水媒暖風器91和二次風水媒暖風器92水側出口低溫段93分別設置有第四調節閥組D，之後通過變頻循環泵組95並與熱媒水煙冷器8相連接；在上一步調峰煙冷器調節基礎上，基於低低溫靜電除塵器運行的要求，通過調節循環泵轉速確保熱媒水煙冷器出口煙溫為設計值，即泵的每一個轉速對應一個熱煤水煙冷器的水量、水溫和出口煙溫，通過泵的轉速跟蹤同一單元兩隻熱媒水煙冷器出口煙溫的平均值，本實施例中為90度；熱媒水系統的初始水溫是系統建立的，由於同一單元熱媒水煙冷器煙氣參數的偏差，兩隻熱媒水煙冷器出口水溫、水量會不同。熱媒水煙冷器的熱量要分配給對應側的一次風暖風器和二次風暖風器，而一次風暖風器和二次風暖風器的熱量需求同一工況下不同，不同工況下兩者之間的比例也不同。可以通過第四調節閥組D控制熱媒水煙冷器入口水溫保持在初始值，在本實施例中為為70℃。

並且，一次風水媒暖風器91和二次風水媒暖風器92高溫段94均是高溫段總管941的分路，在高溫段總管並聯設置蒸汽加熱器97。通過設置蒸汽加熱器，以建立熱媒水的初始溫度，並確保機組在啟動及低負荷階段空預器的安全。

另外，本案可以在需求位置依據需求設置泵、閘閥、調節閥等必要結構，這在附圖中也可以看出，這是本領域技術人員依據需求可以得知的，在此不再贅述。並且，本案中的各個高壓加熱器、低壓加熱器、調節閥組結構，其均是本領域通用的技術，其也可以依據需求進行微調，這也是本領域技術人員均可以實施和知曉的。

本實用新型技術方案的核心思想如下。

1、不同負荷下，空預器的煙氣旁路份額（指質量流量百分數）基本不變。

經過計算，在不同負荷下，空預器的煙氣旁路份額（指質量流量份額）基本不變。因此，在冷態調試中將旁路份額整定好後，在熱態運行的不同工況下，煙側擋板等調節手段不用調整。這為運行提供了極大的方便。

2、鍋爐兩臺並聯運行的空預器及兩臺並聯運行的空預器旁路必然存在煙氣量、煙氣溫度和流速場的偏差，其下遊與之對應的兩個煙道的煙冷器的放熱量也存在偏差。這個偏差屬於煙道的屬性，與有無煙冷器無直接關係。這是每側煙冷器水側系統均設置調節閥組的依據，也是熱媒水系統採用單元制運行的依據。

3、煙氣側的放熱量與水側的吸熱量相等，這是整套煙氣餘熱系統設計和控制的靈魂。

4、空預器旁路給水煙冷器/調峰煙冷器，運行中控制水側出口的溫度與匯入母管的水側溫度相等（水側出口溫度不能低於匯入母管的水側溫度）。在上述條件下，在運行的任何工況下，一個水側流量下對應著一個煙冷器出口煙溫和出口水溫。因此，存在一個最大的水量下對應的煙冷器最低出口煙溫。若水量再增加，則煙冷器水側出口溫度將不能保證與匯入母管的水側溫度相等。這是空預器旁路給水煙冷器和調峰煙冷器水側的主要控制方法。

5、空預器旁路凝結水煙冷器位於旁路給水煙冷器的煙氣下遊，在給水煙冷器調節基礎上，凝結水系統通過調節循環泵轉速確保煙冷器出口煙溫與空預器出口煙溫一致。這是空預器旁路凝結水煙冷器的主要控制方法。

6、熱媒水煙冷器位於調峰煙冷器的煙氣下遊，在調峰煙冷器調節基礎上，基於低低溫除塵器運行的要求，運行中通過調節循環泵轉速確保出口煙溫為90度。水側入口溫度通過熱媒水暖風器始終維持在系統初始溫度70℃。煙冷器的出口水溫基於換熱器的端差屬性是唯一值。由於兩側煙氣參數的偏差，兩側煙冷器熱媒水出口水溫、水量會不同。

7、熱媒水暖風器與熱媒水煙冷器的換熱量相等。出口風溫也是唯一值。每隻暖風器水側低溫段設有調節閥，以調節暖風器水側出口維持在70℃。

8、熱媒水系統採用單元制運行，不能採用母管制。採用母管制，由於兩臺空預器側煙氣參數存在偏差，引起兩空預器側熱媒水煙冷器水側出口溫度不同，但經過母管混合後水溫又相同；泵的轉速也要同時跟蹤兩空預器側熱媒水煙冷器出口煙溫。這在運行控制上是難以實現的。採用母管制，雖然兩側煙冷器的煙氣放熱量不同，但由於母管的混合，使進入暖風器水溫相同，造成煙冷器的放熱量與暖風器的吸熱量不相等，破環了系統的平衡和設計初衷。