CN102330967A - 一种烟气能量梯级利用系统 - Google Patents

Abstract

一种烟气能量梯级利用系统，包括锅炉、空气预热器、除尘器、高压加热器、低压加热器，其特征在于，还包括：烟气-给水换热器、以及烟气-凝结水换热器、烟气-水-冷风换热器系统。其中，所述锅炉的出口与所述烟气-给水换热器连接，所述烟气-给水换热器的出口与所述烟气-凝结水换热器连接，且所述烟气-给水换热器与所述高压加热器连接；所述烟气-凝结水换热器与所述空气预热器的出口连接，且所述烟气-凝结水换热器与所述低压加热器连接；所述锅炉的出口的一部分高温烟气先后通过所述烟气-给水换热器和所述烟气-凝结水换热器，加热给水和凝结水。在汽轮发电机发电量不变的情况下，可节约机组的煤耗，同时，减少火电机组污染物的排放量。

Description

一种烟气能量梯级利用系统

技术领域

本发明涉及火力发电领域，更具体地涉及火力发电系统中烟气能量梯级利用系统。

背景技术

随着国民经济的发展，社会对电力的需求正在不断的提高。对于正在进行工业化和经济快速发展的新兴发展中国家，如中国，电力的消耗量和发电厂的装机容量正在迅速的增加。对中国而言，由于受其一次能源的储存品种和储存量的限制，近几十年来发电厂的燃料以煤炭为主，约为70％以上，而且这种趋势在可预见的未来不会有根本的改变。虽然燃煤火电厂对于中国有着成本较低、燃料来源广泛等优势，但是燃煤火电厂存在效率较低、污染物排放较多等缺点。由于排放到大气中的污染物基本上来源于煤炭的燃烧，因此污染物的排放量与火电厂的煤耗量之间相关。降低火电厂煤耗量的同时也减少了火电厂向大气中污染物的排放量。

一般而言，可以采用以下三种方法减少火电厂的煤耗量。(一)提高蒸汽的压力和温度。提高了蒸汽的压力和温度后，汽轮机的效率将提高，热耗下降，可提高整个火力发电系统的效率，降低煤耗。目前，主流的火电机组的蒸汽压力和温度从亚临界参数提高到超临界参数，进一步提高到超超临界参数。目前国内外正在为进一步蒸汽温度作不懈的技术研究。但是蒸汽温度和压力每提高一个台阶，锅炉和汽轮机都需要采用热强度和抗腐蚀能力更高的材料，大大提高了设备的成本。(二)降低汽轮机的排汽参数。降低了汽轮机的排汽参数后，也可提高汽轮机的效率，降低汽轮机的热耗。降低汽轮机的排汽参数即需要降低汽轮机的循环冷却水温度，由于受电厂所处地理位置和气候条件的限制，循环冷却水温是在一定的范围内变化的，因此汽轮机的排汽参数下降的幅度是有限的。对于同一地区，汽轮机的排汽参数的一定的。(三)减少锅炉烟气的排放热损失。锅炉燃烧后产生的烟气，经过空气预热器后，根据锅炉形式和燃煤种类的不同，其温度一般在110℃～170℃之间。通常情况下锅炉烟气通过净化处理后自己排放到大气，排放的烟气温度几乎没有变化，即烟气中的热量直接排放到大气而不加以利用。

对锅炉排烟余热的利用，国内外已有不少的设计和实践，均采用烟气换热器的型式，通过换热器将烟气中的热量置换给别的介质以加以利用。这种烟气换热器被称为“低温省煤器”、“低压省煤器”、“烟气冷却器”、“烟水换热器”等各种名称，其实质是相同或相似的，所不同的是烟气换热器布置的位置和换热介质不同。目前，烟气换热器布置的位置有以下几种：

(1)布置在锅炉尾部，采用凝结水吸收烟气余热。例如，国内某电厂锅炉排烟温度较高，为了降低排烟温度，提高机组的运行经济性，在锅炉尾部空气预热器出口加装了低温省煤器，采用凝结水吸收烟气余热。

(2)布置在脱硫吸收塔之前，采用凝结水吸收烟气余热。德国SchwarzePumpe电厂2×800MW褐煤发电机组在静电除尘器和烟气脱硫塔之间加装了烟气冷却器，采用凝结水吸收烟气余热。

(3)布置在脱硫吸收塔之前及电除尘器之前，采用锅炉进风或凝结水吸收烟气余热。

这些烟气换热器方案均采用了烟水换热器或烟风换热器，其主要作用的回收空器预热器出口较低温度的烟气余热，加热汽轮机系统较低温度的凝结水，减少了汽轮机回热系统中的加热凝结水的低压加热器需要的低能量品质的抽汽，此品质的蒸汽的能量利用率较低，转换为汽轮机做功发电能力的效率低，因此降低发电机组煤耗量效果不是最优。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的烟气能量梯级利用系统，与传统的烟气利用系统相比，可大大节约机组煤耗，同时减少火电机组污染物的排放量。

为实现该目的，根据本发明的一个方面，提供了一种烟气能量梯级利用系统，包括锅炉、空气预热器、除尘器、高压加热器、低压加热器，其特征在于，还包括：

烟气-给水换热器；

其中，所述锅炉的出口与所述烟气-给水换热器烟气侧连接，所述烟气-给水换热器水侧与所述高压加热器连接；

所述锅炉的出口的一部分高温烟气通过所述烟气-给水换热器，加热给水。

本发明采用了烟气-给水换热器，用锅炉出口的部分烟气加热给水，由于锅炉出口的烟气温度高达350～400℃左右，可用来加热较高温度的给水，从而提高给水温度、排挤抽汽，尤其是排挤能量品质较高的高压加热器的抽汽，能提高汽轮机的做功发电能力，降低汽轮机的热耗，从而实现了烟气能量的梯级利用。

根据本发明的另一方面，优选地，在上述方案的基础上还包括：

烟气-凝结水换热器；

其中，所述烟气-给水换热器烟气侧的出口与所述烟气-凝结水换热器烟气侧连接；所述烟气-凝结水换热器烟气侧的出口与所述空气预热器的出口连接；且所述烟气-凝结水换热器的水侧与所述低压加热器连接，加热凝结水。

根据本发明的另一方面，优选地，从烟气流程上，所述烟气-给水换热器与所述空气预热器并联。

根据本发明的另一方面，优选地，从给水流程上，所述烟气-给水换热器与所述高压加热器串联。

根据本发明的另一方面，优选地，从给水流程上，所述烟气-给水换热器与所述高压加热器并联，一部分给水与给水主路分离后通过所述烟气-给水换热器被加热，再与给水主路汇合。

根据本发明的另一方面，优选地，从给水流程上，所述烟气-给水换热器与高压加热器同时并联和串联。

根据本发明的另一方面，优选地，从凝结水流程上，所述烟气-凝结水换热器与所述低压加热器串联。

根据本发明的另一方面，优选地，从凝结水流程上，所述烟气-凝结水换热器与所述低压加热器并联，一部分凝结水与凝结水主路分离后通过所述烟气-凝结水换热器被加热，再与凝结水主路汇合。

根据本发明的另一方面，优选地，从凝结水流程上，所述烟气-凝结水换热器与所述低压加热器同时并联和串联。

根据本发明的另一方面，优选地，所述烟气-给水换热器布置在所有高压加热器的上游、或布置在所有高压加热器的下游、或布置在任意两级所述高压加热器之间。

根据本发明的另一方面，优选地，所述烟气-凝结水换热器布置在所有低压加热器的上游、或布置在所有低压加热器的下游、或布置在任意两个所述低压加热器之间。

根据本发明的另一方面，优选地，本发明的烟气能量梯级利用系统还包括：

烟气-水-冷风换热器系统，

其中，所述烟气-水-冷风换热器系统包括烟气-水换热器、热媒水循环泵、以及和空气-水换热器，

所述烟气-水换热器通过热媒水循环泵与所述空气-水换热器连接，使得所述烟气-凝结水换热器出口的烟气和所述空气预热器出口的烟气混合后，通过以水为热媒的所述烟气-水换热器，将烟气的热量传递给水，并通过所述空气-水换热器，将水的热量传递给送风机和/或一次风机出口的冷风，冷风经过加热后进入所述空气预热器。

根据本发明的另一方面，优选地，本发明的烟气能量梯级利用系统还包括在所述空气预热器出口的热二次风上布置的热风加热器，其中，所述热风加热器采用汽轮机的抽汽为加热汽源，以加热空气预热器出口的热二次风。

根据本发明的另一方面，优选地，在进入所述烟气-给水换热器和所述烟气-凝结水换热器的烟道的入口还设置调节挡板门，所述条件挡板用于调节烟气量。

根据本发明的另一方面，优选地，当所述烟气-给水换热器与所述高压加热器串联时，还设置有给水升压泵，所述给水升压泵用于克服所述烟气-给水换热器的阻力。

根据本发明的另一方面，优选地，当所述烟气-凝结水换热器与所述低压加热器串联时，还设置有凝结水升压泵，所述凝结水升压泵用于克服所述烟气-凝结水换热器的阻力。

根据本发明的另一方面，优选地，所述烟气-给水换热器与所述高压加热器并联，一部分给水与给水主路分离后通过所述烟气-给水换热器被加热，再与给水主路汇合，所述一部分给水与所述给水主路的分离点和汇合点分别是所有高压加热器的上游、下游或任意两级高压加热器的之间。

根据本发明的另一方面，优选地，所述烟气-凝结水换热器与所述低压加热器并联，一部分凝结水与凝结水主路分离后通过所述烟气-凝结水换热器被加热，再与凝结水主路汇合，所述一部分凝结水与所述凝结水主路的分离点和汇合点分别是所有低压加热器的上游、下游或任意两级低压加热器的之间。

根据本发明的另一方面，本发明的烟气能量梯级利用系统可设置1个以上所述烟气-给水换热器。

根据本发明的另一方面，本发明的烟气能量梯级利用系统可设置1个以上所述烟气-凝结水换热器。

本发明还提供了一种火电机组，其特征在于，包括本发明的烟气能量梯级利用系统。所述火电机组是一次再热火电机组，或二次再热火电机组。

本发明原理是基于汽轮机热力循环基本原理。汽轮机给水系统和凝结水系统中的给水和凝结水被烟气加热后返回汽轮机热力系统。根据汽轮机热力循环基本原理，提高给水温度可降低汽轮机热耗。另外，烟气的能量传递给给水和凝结水后，排挤了部分高压加热器和低压加热器中的抽汽，在汽轮机进汽量不变的情况下，被排挤的抽汽在汽轮机内膨胀做功，因此，在机组煤耗量不变的情况下增加了汽轮发电机的发电量，同理，在汽轮发电机发电量不变的情况下，可节约机组的煤耗，与单纯通过空器预热器出口烟气与汽轮机凝结水传热的方法相比，多节约了近50％机组煤耗。同时，减少火电机组污染物的排放量。

此外，本发明采用以水为热媒的烟气-水-冷风换热器加热锅炉送风机(和/或一次风机)出口的冷风。中间热媒为水，并使得水温在烟气水露点温度以上约15～20℃，可大大降低换热器的烟气酸腐蚀程度，延长换热器换热面的使用寿命，降低换热面的成本，系统的控制也更容易，更有利于机组的安全运行。

此外，本发明采用汽轮机的抽汽加热空气预热器出口的热二次风，可弥补由于空气预热器冷风进风温度的提高导致的出口热二次风温的降低，提高锅炉进风温度。

因此，本发明具有如下优点：

(1)实现了锅炉烟气能量的梯级利用，提高了能量的利用率，与单纯通过空器预热器出口烟气与汽轮机凝结水传热的方法相比，多节约了近50％机组煤耗，同时，减少火电机组污染物的排放量。

(2)提高了进入空气预热器冷风温度，避免空器预热器的冷端受热面腐蚀。与目前常用的采用蒸汽暖风器或者热风再循环的方案相比，本发明对锅炉效率的负面影响更小。

(3)采用烟气与凝结水、烟气与给水直接换热的方式，系统简单，成本低。

(4)采用烟气-水-冷风间接换热的方式，可防止烟气腐蚀设备。

(5)最终排入脱硫吸收塔的烟气温度低于常规的空气预热器排烟温度，降低脱硝塔水耗、降低脱硫塔内烟气流速以提高脱硫效率等综合的效益。

(6)汽轮机抽汽加热空气预热器出口热二次风，提高锅炉进风温度。

附图说明

图1是本发明的烟气能量梯级利用系统的一个实施例的方框图；

图2是本发明的烟气-给水换热器的布置位置的一个实施例的方框图；

图3是本发明的烟气-给水换热器的布置位置的另一个实施例的方框图；

图4是本发明的烟气-给水换热器的布置位置的另一个实施例的方框图；

图5是本发明的烟气-给水换热器的布置位置的另一个实施例的方框图；

图6是本发明的烟气-给水换热器的布置位置的另一个实施例的方框图；

图7是本发明的烟气-给水换热器的布置位置的另一个实施例的方框图；

图8是本发明的烟气-凝结水换热器的布置位置的一个实施例的方框图；

图9是本发明的烟气-凝结水换热器的布置位置的另一个实施例的方框图；

图10是本发明的烟气-凝结水换热器的布置位置的另一个实施例的方框图；

图11是本发明的烟气-水-风换热器系统的布置位置的一个实施例的方框图；

图12是在图2的基础上设置热风加热器的一个实施例的方框图；

图13是本发明的另一实施例的方框图，与图1所示实施例的不同点在于取消了烟气-凝结水加热器。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述具体实施方式，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的精神实质来作最宽泛的理解。

以下，对本发明的主要技术术语进行说明。

本文中，所述锅炉主要包括锅炉装置。所述锅炉装置没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可，是本领域技术人员已知的。可以采用π型锅炉(或称派型锅炉)、塔式锅炉、倒U型锅炉等，可以是燃煤锅炉、燃油锅炉等，可以是自然循环锅炉、强迫循环锅炉、直流锅炉等，均在本发明的保护范围内。

本文中，所述空气预热器没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可，是本领域技术人员已知的。可以采用管式预热器、回转式预热器等，均在本发明的保护范围内。

本文中，所述除尘器是指捕捉烟气中灰尘的设备。只要不对本发明的发明目的产生限制即可，是本领域技术人员已知的。可以采用静电除尘器、布袋烟气除尘单元、电袋烟气除尘单元、水膜烟气除尘单元等，均在本发明的保护范围内。

本文中，所述烟气-水换热器为一个换热器，或者为并联、串联、串并联的若干个换热器。

本文中，所述空气-水换热器为一个换热器，或者为并联、串联、串并联的若干个换热器。

本文中，所述烟气-给水换热器为一个换热器，或者为并联、串联、串并联的若干个换热器。

本文中，所述烟气-凝结水换热器为一个换热器，或者为并联、串联、串并联的若干个换热器。本文中，所述风机没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可，是本领域技术人员已知的。可以采用离心式风机、轴流式风机等，均在本发明的保护范围内。

本文中，所述烟气-给水换热器包括管式换热器、板式换热器、表面式换热器、间热式换热器等，均在本发明的保护范围内。

本文中，所述烟气-凝结水换热器包括管式换热器、板式换热器、表面式换热器、间热式换热器等，均在本发明的保护范围内。

本文中，所述烟气-水换热器包括管式换热器、板式换热器、表面式换热器、间热式换热器等，均在本发明的保护范围内。

本文中，所述空气-水换热器包括管式换热器、板式换热器、表面式换热器、间热式换热器等，均在本发明的保护范围内。

本文中，所述高压加热器指用汽轮机的抽汽加热给水的加热器，由于给水的温度高，其加热汽源-汽轮机高压抽汽的能量品质也教高。采用汽轮机热力循环以外的能量降低该抽汽量，可使汽轮机效率提高的较多。

本文中，低压加热器指用汽轮机的抽汽加热凝结水的加热器，由于凝结水的温度低，其加热汽源-汽轮机低压抽汽的能量品质也较低。采用汽轮机热力循环以外的能量降低该抽汽量，可使汽轮机效率提高的较少。

以下详细说明本发明的实施方式。参见图1，本发明的一个实施方式中，本发明的烟气能量梯级利用系统100包括：锅炉1、空气预热器2、除尘器3、引风机4、烟气-水换热器5、脱硫吸收塔6、空气-水换热器7、热媒水循环泵8、送风机/一次风机9、烟气-给水换热器11、烟气-凝结水换热器12、高压加热器13、除氧器14、低压加热器15、发电机16、汽轮机(高压缸、中压缸、低压缸)17。

如图所示，锅炉1的出口同时与空气预热器和烟气-给水换热器11连接，烟气-给水换热器11与烟气-凝结水换热器12和高压加热器13连接，烟气-凝结水换热器12与空气预热器2的出口和低压加热器15连接。

烟气-给水换热器11连接到锅炉1的出口，锅炉1燃烧产生的烟气中的一部分通过烟气-给水换热器加热给水。本实施例中，从烟气流程上，烟气-给水换热器11与空气预热器2并联。从给水流程上，烟气-给水换热器11与高压加热器13并联，即一部分给水与给水主路分离后通过烟气-给水换热器11被加热，再与给水主路汇合。分离点和汇合点可以分别是所有高压加热器的上游、下游或任意两级高压加热器的之间。烟气-给水换热器是一级，但也可以是多级。

烟气经过烟气-给水换热器11后，从烟气-给水换热器出口的烟气通过烟气-凝结水换热器12加热凝结水。本实施例中，从凝结水流程上，烟气-凝结水换热器12与低压加热器15并联，即一部分凝结水与凝结水主路分离后通过烟气-凝结水换热器被加热，再与凝结水主路汇合。分离点和汇合点可以分别是所有低压加热器的上游、下游或任意两级低压加热器的之间。烟气-凝结水换热器是一级，但也可以是多级。

烟气经过烟气-凝结水换热器12后，从烟气-凝结水换热器出口的烟气与空气预热器2出口的烟气混合。上述的两股烟气混合后，经过除尘器3，并经过引风机4，然后通过以水为热媒的烟气-水换热器5，将烟气的热量传递给水。最后，该混合烟气进入脱硫吸收塔6。

在上述实施例中，还设置了空气-水换热器7，空气-水换热器7通过热媒水循环泵8与烟气-水换热器5连接，形成烟气-水-冷风换热器系统(参见图11)。空气-水换热器7通过与送风机(和/或一次风机)9、空气预热器2连接，送风机(和/或一次风机)9出口的冷风进入空气-热交换器7，通过空气-水换热器7，将水的热量传递给送风机(和/或一次风机)9出口的冷风，冷风经过加热后进入空气预热器2。

另一实施例中，如图13所示，与图1所示的实施例不同之处在于，取消了烟气-凝结水加热器，从锅炉1出口的烟气经过烟气-给水换热器11之后，从烟气-给水换热器出口的烟气与空气预热器2出口的烟气混合。即，烟气-给水换热器11的出口与除尘器空气预热器2的出口连接，上述的两股烟气混合后，经过除尘器3，并经过引风机4，然后通过以水为热媒的烟气-水换热器5，将烟气的热量传递给水。最后，该混合烟气进入脱硫吸收塔6。

通过以上的烟气能量梯级利用系统，本发明对烟气能量了进行梯级利用，低品质的烟气能量通过置换后成为高品质的能量，同时加热了汽轮机给水和凝结水。即，锅炉出口的部分高温烟气先后通过烟气-给水换热器和烟气-凝结水换热器，加热汽轮机给水和凝结水，减少了原先加热给水的高能量品质的高压加热器抽汽和/或提高了给水温度，同时，减少了原先加热凝结水的低能量品质的低压加热器抽汽，降低了汽轮机热耗。另外，该部分烟气经给水换热器和凝结水换热器后与锅炉空气预热器出口的另一部分烟气混合，混合后的低温烟气通过以水为热媒的烟气-水换热器和空气-水换热器加热锅炉送风机(和/或一次风机)出口的冷风，进一步利用了烟气的能量。

需要指出的是，本发明的烟气-给水换热器的布置位置和布置方式可以有各种变型而不脱离本发明的精神。参见图2-7，从给水流程上，烟气-给水换热器可与高压加热器串联，即烟气-给水换热器布置在所有高压加热器的下游(参见图2)，或者烟气-给水换热器布置在所有高压加热器的上游(参见图3)，或者烟气-给水换热器布置在任意两级高压加热器的之间(参见图4)，或者设置若干个烟气-给水换热器同时布置在上述位置中。另外，从给水流程上，烟气-给水换热器也可与高压加热器并联，即一部分给水与给水主路分离后通过烟气-给水换热器被加热，再与给水主路汇合(参见图5)。分离点和汇合点可以分别是所有高压加热器的上游、下游或任意两级高压加热器的之间。烟气-给水换热器可以是一级，也可以是若干级。此外，从给水流程上，烟气-给水换热器也可与高压加热器同时并联和串联(参见图6、图7)，烟气-给水换热器可以是一级，也可以是若干级。烟气-给水换热器与高压加热器串联时，换热器11的阻力可以由汽轮机给水泵克服，也可以另设置给水升压泵克服。

本发明的烟气-凝结水换热器的布置位置和布置方式也可以有各种变型而不脱离本发明的精神。参见图8-10，从凝结水流程上，烟气-凝结水换热器可与低压加热器串联，即烟气-凝结水换热器可布置在所有低压加热器的下游，或者布置在所有低压加热器的上游，或者布置在任意两级低压加热器的之间(参见图8)，或者设置若干个烟气-凝结水换热器同时布置在上述位置中。另外，从凝结水流程上，烟气-凝结水换热器也可与低压加热器并联，即一部分凝结水与凝结水主路分离后通过烟气-凝结水换热器被加热，再与凝结水主路汇合(参见图9)。分离点和汇合点可以分别是所有低压加热器的上游、下游或任意两级低压加热器的之间。烟气-凝结水换热器可以是一级，也可以是若干级。此外，从凝结水流程上，烟气-凝结水换热器也可与低压加热器同时并联和串联，烟气-凝结水换热器可以是一级(参见图10)，也可以是若干级。烟气-凝结水换热器与低压加热器串联时，换热器的阻力可以由汽轮机凝结水泵克服，也可以另设置凝结水升压泵克服。

另外，也可不设置图11所示实施例的烟气-水-冷风换热器系统而不脱离本发明的精神。

此外，在上述基础上，还可以在空气预热器出口的热二次风上设置热风加热器18，采用汽轮机某一级抽汽为加热汽源，通常采用过热度较大的抽汽，以加热空气预热器出口的热二次风(参见图12)，其作用是弥补由于空气预热器进口冷二次风温度上升导致的热二次风温度可能的下降，提高锅炉进风温度。

此外，还可在进入烟气-给水换热器和烟气-凝结水换热器的烟道中设置调节挡板门调节烟气量。

另外，上述的烟气-给水换热器、烟气-凝结水换热器、空气-水换热器的各种布置方案可以相互组合(图1所示实施例是组合之一)而不脱离本发明的精神。

本发明采用了烟气-给水换热器和烟气-凝结水换热器，用锅炉出口的部分烟气顺次加热给水和凝结水。由于锅炉出口的烟气温度高达350～400℃左右，可用来加热较高温度的给水。烟气-给水换热器出口的烟气温度降低后，可用来加热较低温度的凝结水。这样，实现了烟气能量的梯级利用。从而提高给水温度、排挤的抽汽，尤其是排挤品质较高的高压加热器的抽汽，能提高汽轮机的做功发电能力，降低汽轮机的热耗。

本发明的原理是基于汽轮机热力循环基本原理。汽轮机给水系统和凝结水系统中的给水和凝结水被烟气加热后返回汽轮机热力系统。根据汽轮机热力循环基本原理，提高给水温度可降低汽轮机热耗。另外，烟气的能量传递给给水和凝结水后，排挤了部分高压加热器和低压加热器中的抽汽，在汽轮机进汽量不变的情况下，被排挤的抽汽在汽轮机内膨胀做功，因此，在机组煤耗量不变的情况下增加了汽轮发电机的发电量，同理，在汽轮发电机发电量不变的情况下，可节约机组的煤耗，与单纯通过空器预热器出口烟气与汽轮机凝结水传热的方法相比，节约了近50％机组煤耗。同时，减少火电机组污染物的排放量。

此外，本发明采用以水为热媒的烟气-水-冷风换热器加热锅炉送风机(和/或一次风机)出口的冷风。中间热媒为水，并使得水温在烟气水露点温度以上约20℃，可大大降低换热器的烟气酸腐蚀程度，延长换热器换热面的使用寿命，降低换热面的成本，系统的控制也更容易，更有利于机组的安全运行。

综上，本发明具有如下优点：

(1)实现了锅炉烟气能量的梯级利用，提高了能量的利用率，与单纯通过空器预热器出口烟气与汽轮机凝结水传热的方法相比，节约了近50％机组煤耗，同时，减少火电机组污染物的排放量。

(2)提高了进入空气预热器冷风温度，避免空器预热器的冷端受热面腐蚀。与目前常用的采用蒸汽暖风器或者热风再循环的方案相比，本发明对锅炉效率的负面影响更小。

(3)采用烟气与凝结水、烟气与给水直接换热的方式，系统简单，成本低。

(4)采用烟气-水-冷风间接换热的方式，可防止烟气腐蚀设备。

(5)最终排入脱硫吸收塔的烟气温度低于常规的空气预热器排烟温度，降低脱硝塔水耗、降低脱硫塔内烟气流速以提高脱硫效率等综合的效益。

(6)汽轮机抽汽加热空气预热器出口热二次风，提高锅炉进风温度。

虽然上文结合了优选实施例描述了本发明，但本领域技术人员应理解，上述实施例在所有方面都将被理解成仅仅是示例性的和非限制性的，各组成构件可以有各种变型而不脱离本发明的精神。因此，本发明的范围由所附的权利要求书而不是前面的说明书来限定。所有落入权利要求书等效物的含义和范围内的改变都将包含在权利要求书所限定的范围之内。

Claims (22)

1.一种烟气能量梯级利用系统，包括锅炉、空气预热器、除尘器、高压加热器、低压加热器，其特征在于，还包括：

烟气-给水换热器；

其中，所述锅炉的出口与所述烟气-给水换热器烟气侧连接，所述烟气-给水换热器水侧与所述高压加热器连接；

所述锅炉的出口的一部分高温烟气通过所述烟气-给水换热器，加热给水。

2.如权利要求1所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，还包括：

烟气-凝结水换热器；

其中，所述烟气-给水换热器烟气侧的出口与所述烟气-凝结水换热器烟气侧连接；

所述烟气-凝结水换热器烟气侧的出口与所述空气预热器的出口连接；且

所述烟气-凝结水换热器的水侧与低压加热器连接，加热凝结水。

3.如权利要求1所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，从烟气流程上，所述烟气-给水换热器与所述空气预热器并联。

4.如权利要求1所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，从给水流程上，所述烟气-给水换热器与所述高压加热器串联。

5.如权利要求1所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，从给水流程上，所述烟气-给水换热器与所述高压加热器并联，一部分给水与给水主路分离后通过所述烟气-给水换热器被加热，再与给水主路汇合。

6.如权利要求1所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，从给水流程上，所述烟气-给水换热器与高压加热器同时并联和串联。

7.如权利要求1所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，所述烟气-给水换热器布置在所有高压加热器的上游、或布置在所有高压加热器的下游、或布置在任意两级所述高压加热器之间。

8.如权利要求2所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，从凝结水流程上，所述烟气-凝结水换热器与所述低压加热器串联。

9.如权利要求2所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，从凝结水流程上，所述烟气-凝结水换热器与所述低压加热器并联，一部分凝结水与凝结水主路分离后通过所述烟气-凝结水换热器被加热，再与凝结水主路汇合。

10.如权利要求2所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，从凝结水流程上，所述烟气-凝结水换热器与所述低压加热器同时并联和串联。

11.如权利要求2所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，所述烟气-凝结水换热器布置在所有低压加热器的上游、或布置在所有低压加热器的下游、或布置在任意两个所述低压加热器之间。

12.如权利要求1或2所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，还包括：

烟气-水-冷风换热器系统，

其中，所述烟气-水-冷风换热器系统包括烟气-水换热器、热媒水循环泵、以及和空气-水换热器，

所述烟气-水换热器通过热媒水循环泵与所述空气-水换热器连接，使得所述烟气-给水换热器或所述烟气-凝结水换热器出口的烟气和所述空气预热器出口的烟气混合后，通过以水为热媒的所述烟气-水换热器，将烟气的热量传递给水，并通过所述空气-水换热器，将水的热量传递给送风机和/或一次风机出口的冷风，冷风经过加热后进入所述空气预热器。

13.如权利要求1或2所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，还包括在所述空气预热器出口的热二次风上布置的热风加热器，其中，所述热风加热器采用汽轮机的抽汽为加热汽源，以加热空气预热器出口的热二次风。

14.如权利要求1或2所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，在进入所述烟气-给水换热器和所述烟气-凝结水换热器的烟道的入口还设置调节挡板门，所述条件挡板用于调节烟气量。

15.如权利要求4或6所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，还设置有给水升压泵，所述给水升压泵用于克服所述烟气-给水换热器的阻力。

16.如权利要求8或10所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，还设置有凝结水升压泵，所述凝结水升压泵用于克服所述烟气-凝结水换热器的阻力。

17.如权利要求5或6所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，所述一部分给水与所述给水主路的分离点和汇合点分别是所有高压加热器的上游、下游或任意两级高压加热器的之间。

18.如权利要求9或10所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，所述一部分凝结水与所述凝结水主路的分离点和汇合点分别是所有低压加热器的上游、下游或任意两级低压加热器的之间。

19.如权利要求1-11中任一项所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，设置1个以上所述烟气-给水换热器。

20.如权利要求1-11中任一项所述的烟气能量梯级利用系统，其特征在于，设置1个以上所述烟气-凝结水换热器。

21.一种火电机组，其特征在于，包括权利要求1-11中任一项所述的烟气能量梯级利用系统。

22.如权利要求21所述的火电机组，其特征在于，所述火电机组是一次再热火电机组，或二次再热火电机组。

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