適應變工況運行的循環流化床鍋爐煙溫調控及餘熱利用系統的製作方法

2023-05-21 14:42:11

適應變工況運行的循環流化床鍋爐煙溫調控及餘熱利用系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種適應變工況運行的循環流化床鍋爐煙溫調控及餘熱利用系統。本系統將後置式換熱器串聯布置在原有外置換熱器回料煙道中，利用後置式換熱器加熱汽機凝結水實現煙氣熱能梯級利用。由於本實用新型中對鍋爐受熱面布置的變化進行分級優化利用控制系統的設計，可以跟蹤循環流化床機組變工況運行造成的鍋爐排煙溫度的動態變化、以及凝結水在回熱系統裡的熱量需求，通過設計管道的閥門開關、流量控制，實現調控煙溫及餘熱利用系統運行溫度、流量的靈活調節，確保爐膛出口煙溫以及餘熱利用系統處在最佳運行工況。
【專利說明】適應變工況運行的循環流化床鍋爐煙溫調控及餘熱利用系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於餘熱利用的能源領域，針對電站機組變工況運行時循環流化床鍋爐爐膛排煙溫度的變化，通過在原有外置換熱器3回灰管與爐膛迴路之間加裝後置式換熱器4，從外置換熱器3出來的循環灰經後置式換熱器4完成換熱，後置式換熱器2用於加熱汽輪機給水，替代部分高壓抽汽。利用後置式換熱器4管組的分級控制以及凝結水輸入輸出方式的可選擇式設計，實現串聯餘熱換熱系統後置式換熱器4中灰料餘熱代替部分抽汽加熱凝結水的靈活利用。同時，針對鍋爐回料裝置及其流通煙道的實際情況，改進換熱器的形式設計，從而保證該工況下換熱器設備的經濟和安全運行。
【背景技術】
[0002]大型火電機組的節能減排是中國的重要能源戰略。在中國，燃煤電廠消耗了全國近一半的煤炭產量，現在的老式電廠的普遍問題是爐膛出口煙溫過高，導致排煙溫度升高。一般燃煤機組的鍋爐排煙溫度在120-140°C左右，循環流化床鍋爐的排煙溫度較高，在160-250°C左右，導致大量低品位能量直接排向環境，帶來巨大的餘熱資源浪費。隨著近年來煤炭能源價格的不斷上漲，以煤炭為基礎的發電成本日益提高，各火力發電廠面臨著巨大的節能壓力，不斷尋求降低煤耗、節約能源方面新的應用技術，並加大相關的資金投入。
[0003]國內135MW級以下容量的CFB鍋爐均不帶外置換熱器。隨著鍋爐容量的增大和參數的提高，爐內需要布置更大比例的過熱、再熱受熱面，而同時爐膛比表面積相對減小。因此，對於200麗及以下容量等級CFB鍋爐，可以選擇不採用外置熱交換器結構而在爐內布置屏式受熱面或採用外置熱交換器設計結構。對於200MT300MW級CFB鍋爐，如果不帶外置熱交換器，爐內受熱面將布置大量的屏式受熱面，磨損的風險增大；而對於更大容量(如600MW級超臨界)CFB鍋爐，則必須採用外置熱交換器以布置更多比例的過熱、再熱受熱面。外置換熱器使分離下來的物料部分或全部(取決於鍋爐的運行工況和蒸汽參數)通過其內布置的受熱面，並將高溫灰冷卻到500°C左右，然後通過返料器送至床內再燃燒。但現在部分大型循環流化床鍋爐電廠基於脫硫脫銷考慮，外置換熱器不足以降低高溫灰從而降低煙氣溫度導致脫硫脫銷效率大大降低。加裝餘熱換熱系統可解決大型循環流化床鍋爐床內受熱面布置不下的困難；為過熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度的調節提供了很好的手段；增加循環流化床鍋爐的負荷調節範圍；增加同一臺鍋爐對燃料的適應性；節約鍋爐受熱面的金屬消耗量。
[0004]熱量的有效利用是燃煤電站鍋爐節能的主要途徑，利用循環灰餘熱加熱凝結水，不僅能有效降低鍋爐的排煙溫度，提高鍋爐效率，而且通過餘熱換熱器輸入熱系統的熱量能夠排擠部分汽輪機的回熱抽汽，在汽機進汽蒸汽量不變的情況下，排擠抽汽返回汽輪機繼續膨脹做功，排擠的抽汽級別越高，抽汽做的功就越多。而採用低級別的抽汽預熱冷空氣，置換出高溫煙氣加熱凝結水，可以排擠高級別的抽汽繼續做功。因此，在燃料輸入量不變的情況下，可以使汽機輸出功率增加，提高機組的熱效率與經濟性。
【發明內容】

[0005]本實用新型的目的是針對火電機組的變工況運行造成的循環流化床鍋爐爐膛出口煙溫以及尾部排煙變化工況，設計出可靈活調節的控制分級利用系統，
[0006]該系統有外置換熱器(3)和後置式外置換熱器(4)組成；在循環流化床鍋爐爐膛I的排煙管道上串聯有常規旋風分離器2和分布在回料閥附近的外置換熱器3和後置式外置換熱器4。鍋爐排煙管道上依次串聯有省煤器，空氣預熱器；汽輪機高壓缸5和低壓缸與發電機串聯連接，凝結水通過除氧器和給水泵送至高壓回熱加熱器6 ;由高壓加熱器6通過加熱器閥門7與後置式外置換熱器4串聯連接；外置換熱器3通過灰控制閥8和後置式外置換熱器4通過灰控制閥與爐膛連接。
[0007]所述餘熱利用系統中後置式外置換熱器4布置在外置換熱器3和爐膛I之間；夕卜置換熱器3的回料出口一部分通過相應管道閥門連接到後置式外置換熱器4入口，另一部分直接進入爐膛I ;後置式外置換熱器4回料出口直接連接至爐膛I。
[0008]啟動工況時，只有灰流通道被流化，循環灰不經過外置換熱器3和後置式換熱器4受熱面直接返回爐膛；正常運行工況下，受熱面倉室被流化，循環灰分流成兩部分，一部分流向高溫回灰管作為高溫循環灰返回爐膛，另一部分則流向布置有受熱面的外置換熱器3進行熱交換，被冷卻的低溫灰一部分通過低溫回灰管返回爐膛，另一部分低溫循環灰通過後置式換熱器4與凝結水進行熱交換後返回爐膛。在電廠實際運行中，可以根據鍋爐的運行工況、爐膛出口煙溫，尾部排煙溫度水平以及電廠需要利用灰控制閥8控制灰料量和凝結水進入該餘熱利用系統的來源及流量。通過控制餘熱換熱系統進出口管道上的閥門開關，控制灰料量以及回流熱水的匯入地。從而實現餘熱利用系統的靈活調控與安全運行。
[0009]本發明的有益效果是該優化集成系統綜合火電機組變工況運行造成的循環流化床鍋爐爐膛煙溫及尾部排煙溫度動態變化，以及凝結水在回熱加熱器裡的熱量需求，通過設計後置式換熱器與管道的閥門開關、流量控制，實現對循環灰的餘熱進行能量匹配的靈活利用，確保爐膛受熱面的吸熱份額和餘熱利用系統處在最佳的熱量回收和安全運行工況。後置式換熱器布置的設計，更換方便，可針對失效級管組進行更換。該系統基於能量對口，梯級利用的原則，利用循環灰餘熱進行調控煙溫，加熱凝結水保證汽機高效運行，實現餘熱利用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是一種適應變工況運行的循環流化床鍋爐煙溫調控及餘熱利用系統。
[0011]圖2是循環流化床鍋爐煙溫調控及餘熱利用系統後置式換熱器布置示意圖。
【具體實施方式】
[0012]本實用新型提供一種適應變工況運行的循環流化床鍋爐煙溫調控及餘熱利用系統。下面結合附圖和實施方式予以說明。
[0013]如圖1所示的一種適應變工況運行的循環流化床鍋爐煙溫調控及餘熱利用系統。該優化集成系統主要包括爐膛1、旋風分離器2、外置換熱器3、後置式外置換熱器4、灰控制閥8、高壓缸5和高壓加熱器6組成。其原理如下:[0014]該系統由外置換熱器3和後置式外置換熱器4組成；在循環流化床鍋爐爐膛I的排煙管道上串聯有常規旋風分離器2和分布在回料閥附近的外置換熱器3和後置式外置換熱器4。鍋爐排煙管道上依次串聯有省煤器，空氣預熱器；汽輪機高壓缸5和低壓缸與發電機串聯連接，凝結水通過除氧器和給水泵送至高壓回熱加熱器6 ;由高壓加熱器6通過加熱器閥門7與後置式外置換熱器4串聯連接；外置換熱器3通過灰控制閥8和後置式外置換熱器4通過灰控制閥與爐膛連接。
[0015]所述餘熱利用系統中後置式外置換熱器4布置在外置換熱器3和爐膛I之間；夕卜置換熱器3的回料出口一部分通過相應管道閥門連接到後置式外置換熱器4入口，另一部分直接進入爐膛I ;後置式外置換熱器4回料出口直接連接至爐膛I。
[0016]啟動工況時，只有灰流通道被流化，循環灰不經過外置換熱器3和後置式換熱器4受熱面直接返回爐膛；正常運行工況下，受熱面倉室被流化，循環灰分流成兩部分，一部分流向高溫回灰管作為高溫循環灰返回爐膛，另一部分則流向布置有受熱面的外置換熱器3進行熱交換，被冷卻的低溫灰一部分通過低溫回灰管返回爐膛，另一部分低溫循環灰通過後置式換熱器4與凝結水進行熱交換後返回爐膛。在電廠實際運行中，可以根據鍋爐的運行工況、爐膛出口煙溫，尾部排煙溫度水平以及電廠需要利用灰控制閥8控制灰料量和凝結水進入該餘熱利用系統的來源及流量。通過控制餘熱換熱系統進出口管道上的閥門開關，控制灰料量以及回流熱水的匯入地。
【權利要求】
1.一種適應變工況運行的循環流化床鍋爐煙溫調控及餘熱利用系統，其特徵在於:該系統由外置換熱器(3)和後置式外置換熱器(4)組成；在循環流化床鍋爐爐膛(I)的排煙管道上串聯有常規旋風分離器(2)和分布在回料閥附近的外置換熱器(3)和後置式外置換熱器(4);鍋爐排煙管道上依次串聯有省煤器，空氣預熱器；汽輪機高壓缸(5)和低壓缸與發電機串聯連接，凝結水通過除氧器和給水泵送至高壓回熱加熱器(6);由高壓加熱器(6)通過加熱器閥門(7 )與後置式外置換熱器(4 )串聯連接；外置換熱器(3 )通過灰控制閥(8 )和後置式外置換熱器(4)通過灰控制閥與爐膛連接。
2.根據權利要求1所述的一種適應變工況運行的循環流化床鍋爐煙溫調控及餘熱利用系統，其特徵在於:所述餘熱利用系統中後置式外置換熱器(4)布置在外置換熱器(3)和爐膛(I)之間；外置換熱器(3)的回料出口一部分通過相應管道閥門連接到後置式外置換熱器(4)入口，另一部分直接進入爐膛(I);後置式外置換熱器(4)回料出口直接連接至爐膛(I)。
【文檔編號】F22D11/06GK203784906SQ201320832908
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】徐鋼, 張鑫, 張晨旭, 宋曉童, 黃聖偉, 劉彤, 楊勇平 申請人:華北電力大學