CN1005079B

CN1005079B - 利用排烟余热的低压节能复合系统

Info

Publication number: CN1005079B
Application number: CN86105222.6A
Authority: CN
Inventors: 林万超; 刘光铎; 徐永康; 李笑乐; 彭树梅; 雷克昌; 龚雅兰
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 1986-08-14
Filing date: 1986-08-14
Publication date: 1989-08-30
Also published as: CN86105222A

Abstract

本发明公开了一种热交换系统装置，能充分利用锅炉排烟余热或太阳能热或地热的一种低压节能器复合系统。火力发电厂锅炉的排烟温度，一般在１２０－１５０摄氏度左右，当燃用高硫燃料时，其排烟温度更高，且烟气排放量很大，造成余热浪费。本发明是将该部分余热利用低压节能器（４）回收后，再使其返回热力系统作功发电。它与一般以水蒸汽为工质的余热发电相比，具有循环效率高，节能效果显著等特点。

Description

利用排烟余热的低压节能复合系统

本发明涉及一种带回收热量的低压节能装置的热力系统。

火力发电厂、钢铁、冶金、石油及化工等企业在生产过程中存在各种余热资源，就蒸汽锅炉的排烟温度来说，烟气温度一般在120～150摄氏度，而各种工业窑炉的排烟温度一般在400～500摄氏度，有些地方甚至更高，显然利用这些余热是当前节约能源的一项有效措施。

在国外，1960年初曾出现过在火力发电厂热力系统中以单一串联的方式接入低能级换热器，将蒸汽锅炉中的排烟余热加以利用，但以后未见推广应用，估计是由于在该低能级换热器表面上出现腐蚀和堵灰等严重缺点无法克服。见文献资料（Some Applications of the Low-level Economizer，“Proc.Amer.Power Conf.”Vol，XXII1960PP189-195）。因此，如何成功地利用锅炉烟道中的排烟余热在世界范围内都仍未获得解决。

众所周知，在火力发电厂中，锅炉的排烟量是十分巨大的。对高硫燃料来说，国内火力发电厂锅炉的排烟温度一般在150摄氏度左右，有的甚至高达170～180摄氏度，大量的热量从烟囱中排放到大气而未被利用，锅炉效率下降，发电煤耗上升。为了充分利用烟道里的排烟余热，本发明的目的是要提出一种低压节能器复合系统装置，它借助火力发电厂中现有热力设备及系统，将排烟余热进行单能或多能级梯度开发利用，这样只需少量投资，就能将余热转换为电能，这是余热回收的一种很好方法。经分析计算，本发明可降低锅炉排烟温度20～30摄氏度，使火力发电厂热效率相对提高0.65%～1.31%。

为了达到上述目的本发明所采取的措施是，在低压节能器和所述各低压加热器之后相连接的管道中相应安装有可以引出凝结水并对低压节能器供水的调节阀;从第二个低压加热器开始，在每个低压加热器和除氧器之前与低压节能器相连接的管道中相应安装有可以调节流入所述低压加热器和除氧器中凝结水量的调节阀;两相邻低压加热器之间以及最后一个加热器与除氧器之间相连接的管道中也相应安装有调节阀，从而通过调节上述相关调节阀使低压节能器能与低压加热器中的一个或多个处于并联而与其他低压加热器处于串联的工作状态或者与所有的低压加热器处于串联的工作状态而构成串联或部分并联的可调式的排烟余热的单能级和多能级梯度开发利用的节能复合系统。当凝结水从任意一个低压加热器并关闭该低压加热器与其下一个低压加热器相连接的管道中的调节阀之后引出热力系统并送入低压节能器加热后，再返回到所述已被关闭的调节阀之后引入热力系统，即构成低压节能器与低压加热器单能级开发利用的可调式串联系统。当部分凝结水从第一个低压加热器后的一点引出热力系统，经调节阀和低压节能器后，再经第二个以后的任意一个低压加热器和除氧器前的任意一点引入热力系统，即构成低压节能器与低压加热器多能级开发利用的可调式并联系统。当部分凝结水从第一个低压加热器后的一点引出热力系统，经调节阀和低压节能器后，其中一部分凝结水经调节阀在第二个低压加热器前的一点引入热力系统，另一部分凝结水经第二个低压加热器后的任意一个调节阀引入热力系统，构成低压节能器与所有低压加热器为串联和一部分低压加热器为并联的多能级梯度开发利用的串联或部分并联的复合系统。

现参考附图，对本发明作进一步说明。

附图一是锅炉排烟余热单能级和多能级梯度开发利用的低压节能串联或部分并联复合系统示意图。

附图二是锅炉排烟余热单能级和多能级梯度开发利用的低压节能并联系统示意图。

本发明的工作流程是利用调节阀（31），（32），（33），（34）调节流出低压加热器（9a），（9b），（9c），（9d）的凝结水;利用调节阀（41），（42），（43）调节流入低压加热器（9b），（9c），（9d）的凝结水和利用调节阀（44）调节流入除氧器（11）的凝结水;利用调节阀（21），（22），（23），（24）调节自低压加热器（9a）到（9b），自（9b）到（9c），自（9c）到（9d），自（9d）到除氧器（11）的凝结水而组成串联或部分并联的可调式低压节能复合系统。当对排烟余热采用多能级开发利用时，凝结水泵（8）将凝结水升压后，依次流经低压加热器（9a），（9b），（9c），（9d），同时从所述低压加热器（9a），（9b），（9c），（9d）之间引出部分或全部凝结水，经调节阀（31），（32），（33），（34）送入低压节能器（4），并在低压节能器（4）中吸收锅炉的排烟余热后，经调节阀（41），（42），（43），（44）再返回热力系统。凝结水返回热力系统的地点，可以在锅炉给水泵（12）之前，低压加热器（9a），（9b），（9c）或（9d）后的凝结水引出点之后的任意点，这样，就构成了低压节能器（4）与低压加热器（9a），（9b），（9c），（9d）的串联或部分并联多路供水系统。当对锅炉排烟余热采用单能级开发利用时，水泵升压后的凝结水，可由凝结水泵（8）出口处或者由附图一中所述低压加热器（9a），（9b），（9c）或（9d）后任意一个凝结水引出点将凝结水引出热力系统送入低压节能器（4），吸收锅炉排烟余热后，凝结水再从所述低压加热器（9b），（9c），（9d）或除氧器（11）前的任意一点引入热力系统。如凝结水从低压加热器（9a）后的一点引出，关闭调节阀（21），流经调节阀（31）和低压节能器（4）以后经调节阀（41）并在所述低压加热器（9b）前的一点引入热力系统，这样，就构成了低压节能器（4）与低压加热器（9a）单能级开发利用的可调式串联系统。如部分凝结水从低压加热器（9a）后的一点引出，经调节阀（31）和低压节能器（4）后，再经低压加热器（9c），（9d）和除氧器（11）前的任意一点引入热力系统就构成低压节能器（4）与低压加热器（9）的关联系统。如部分凝结水从低压加热器（9a）后的一点引出，经调节阀（31）和低压节能器（4）后，其中一部分凝结水经调节阀（41）并在所述低压加热器（9b）前的一点引入热力系统;而另一部分凝结水经低压加热器（9b）后任意一个调节阀（42），（43），（44）引入热力系统，就构成低压节能器（4）与所有低压加热器（9）为串联和部分低压加热器为并联的多种工作状态。

锅炉排烟温度由于充分利用了排烟余热而降低，从而实现了节能效果。但是随着节能效果的提高，我们必须有效地防止或减轻低压节能器（4）的低温腐蚀和堵灰现象。众所周知，当锅炉尾部受热面如省煤器（2），空气预热器（3）和低压节能器（4）的管壁温度低于烟气中的硫酸蒸汽对应压力下的饱和温度时，将使烟气中的SO₃蒸汽凝结成酸液，附着于金属壁面而致被腐蚀，与此同时，金属壁面会遭致积灰而堵塞通道。

因此，为了实现本发明所述的利用排烟余热低压节能复合系统，与之密切相关不可缺少的技术措施，即必须利用所述调节阀调节输送到低压节能器（4）内的凝结水的进水温度和流量，调节冷凝器（7）到除氧器（11）间的凝结水温度，使低压节能器（4）的管壁温度不得低于烟气中硫酸蒸汽对应压力下的饱和温度。

本发明所述系统运行效果的好坏应决定于低压节能器（4）凝结水源引入、引出点的位置，流经低压节能器（4）的水量及其温度，低压节能器（4）的结构尺寸，汽轮发电机组类型及其热力系统等都将直接影响排烟余热利用的经济效益。

所述低压节能器（4）的结构应采用面式或热管式换热器。

在两台10万千瓦火力发电机组中，如按附图二提出的热力系统作为实施例，将低压节能器（4）安装在空气预热器（3）之后的锅炉尾部烟道中，低压节能器（4）的结构采用面式换热器，低压节能器（4）的进水是由系统中经调节阀（32）或（33）引出，凝结水经低压节能器（4）吸收锅炉排烟余热后再返回到热力系统中。本实施例的低压节能器（4）的受热面积为2，045平方米，进口烟温为153.4摄氏度，出口烟温为132.3摄氏度，锅炉排烟温度降低21.2摄氏度，使火力发电厂的热效率相对提高了0.86%，标准煤耗率下降3.2克/度电。同时，根据燃料的特性，排烟温度和凝结水量等参数作了最佳选择后，就能有效地防止或避免遭致腐蚀和堵灰，或者保证低压节能器（4）的被腐蚀速度处于允许的最低安全范围内（即年腐蚀速度不超过0.2毫米）。

本实施例由于所述系统是并联于原有热力系统作多路供水，除在电站设计中采用本系统外，对旧有火力发电厂的改造也特别适用，该系统还具有工作安全可靠，操作方便灵活，烟道内的排烟温度可以控制自由选择，允许低压节能器（4）在烟道内干烧而不发生事故。

本发明对具有自备电站或相应热力系统的钢铁、冶金、石油、化工等企业在生产过程中存在的各种余热资源，也可用上述方法安置利用排烟余热低压节能复合系统，同样可以获得显著经济效益的。

Claims

1、一种火力发电厂的热力系统，主要由下列部分组成：锅炉及安装于锅炉尾部的低压节能器，汽轮机，冷凝器、凝给水泵，除氧器以及位于凝结水泵和除氧器之间的若干彼此串接的低压加热器，低压节能器还通过管道与各低压加热器的进出口相连，其特征在于：低压节能器（4）和所述各低压加热器（9a），（9b），（9c），（9d）之后后相连接的管道中相应安装有可引出凝结水并对低压节能器（4）供水的调节阀（31），（32），（33），（34）;在低压加热器（9b），（9c），（9d）和除氧器（11）之前与低压节能器（4）相连接的管道中相应安装有可调节流入所述低压加热器（9b），（9c），（9d）和除氧器（11）中凝结水量的调节阀（41），（42），（43），（44）;在两相邻低压加热器之间以及最后一个低压加热器（9d）与除氧器（11）之间相连接的管道中相应安装有调节阀（21），（22），（23），（24），从而使低压节能器（4）能与低压加热器（9a），（9b），（9c），（9d）中的一个或多个处于并联而与其他低压加热器处于串联的工作状态或者与所有低压加热器（9a），（9b），（9c），（9d）处于串联的工作状态。

2、一种火力发电厂的热力系统，主要由下列部分组成：锅炉及安装于锅炉尾部的低压节能器，汽轮机、冷凝器，凝结水泵，除氧器以及位于凝结水泵和除氧器之间的若干彼此串接的低压加热器，低压节能器还通过管道与各低压加热器的进出口处相连接，其特征在于：所述低压节能器（4）的出口通过管道与最后一个低压加热器（9d）的出口处相连接，所述低压节能器（4）的进口处通过管道与其余低压加热器中的一部分即低压加热器（9b），（9c）的出口处通过调节阀（32），（33）相连接，从而使低压节能器（4）可处于与低压加热器中的一个或多个相并联的多种工作状态。

3、根据权利要求1或2所述火力发电厂的热力系统，其特征在于：低压节能器（4）是由面式换热器或热管式换热器做成的。

4、根据权利要求1或2所述火力发电厂的热力系统，其特征在于：输送到低压节能器（4）内的凝结水进水温度是可以调节的，调节冷凝器（7）到除氧器（11）间的凝结水温度，使低压节能器（4）的管壁温度不得低于烟气中硫酸蒸汽对应压力下的饱和温度。