CN102454977A - 火电厂锅炉烟气余热回收利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火电厂锅炉烟气余热回收利用系统，即在锅炉的烟气通道空气预热器的烟气输入、输出端并联第一换热器，第一换热器的换热介质输入输出端分别通过流量控制阀连接任一高压凝结水加热器的输入输出端，并加热经高压凝结水加热器的凝结水；本系统有效提高了锅炉烟气余热回收利用的效率，提高了换热器的换热效果和锅炉、汽轮机的效率。

Description

火电厂锅炉烟气余热回收利用系统

技术领域

本发明涉及一种火电厂锅炉烟气余热回收利用系统。

背景技术

火电厂的空气预热器是一种换热器，经过锅炉省煤器排出来的高温烟气与进入锅炉前的冷风进行热交换，但空气流量小于烟气流量，空气预热器中空气侧和烟气侧热量交换不对称，高品位的烟气余热没有被充分有效利用，而从烟囱排出；在当今大力提倡节能减排的背景下，对于火电厂这种燃煤锅炉，如何降低烟气热能损失，从而节约能源、保护环境有着极为重要的意义。锅炉运行中的烟气热能损失是最重要的一项热能损失，如果能把锅炉的烟气热量最大化的进行回收并加以利用到发电机组中去，则可以提高锅炉运行效率和经济效益。

如图1所示，通常锅炉10空气经风机11、空气预热器12后输入，空气预热器12对空气加热，以提高锅炉效率、降低能耗；锅炉10的排出烟气依次经空气预热器12、除尘器13、引风机14、增压风机15、脱硫塔16后至烟囱17排出，显然锅炉烟气中的热能被空排，造成热能损失；锅炉10蒸汽输出至汽轮机20后驱动发电机21发电，汽轮机20通过回热系统22将做功后的蒸汽输回到锅炉10；回热系统22包括凝汽器23和多个串联的凝结水加热器，凝汽器23连接于汽轮机20与回热系统22的首端凝结水加热器之间，尾端凝结水加热器连接锅炉10，各凝结水加热器还分别连接汽轮机20的抽汽端，回热系统22前端凝结水加热器为低压凝结水加热器25，尾端凝结水加热器为高压凝结水加热器24。

为了避免烟气热能损失，以往对于锅炉烟气热量的回收和利用方法主要如下：

在锅炉烟气通道内串接多个换热器，利用换热得到的热量用来加热回热系统的锅炉给水，从而减少蒸汽抽汽，多发电，或加热进入锅炉的空气，提高锅炉效率，或加热进入烟囱的烟气，利于环境保护。用于加热回热系统锅炉给水的换热器的换热介质输入输出端可串接或并联于回热系统的凝结水加热器中，其他换热器可依次串接其后，由于锅炉烟气通道内烟气温度逐级降低，且如果锅炉烟气温度较低时，则串接于锅炉烟气通道内的各换热器的换热效果明显降低，起不到各换热器应有的作用。

另外，火电厂为了防止空气预热器冷端腐蚀，特别是对于寒冷地区，在空气预热器前的冷风通道设置一个暖风器，暖风机通过汽轮机的抽汽预先加热进入空气预热器的空气，即在冷风通道中布置汽-气热交换器。此种情况下，尽管提高了冷空气温度，使得进入锅炉的空气温度增加，从而提高了锅炉效率，但由于采用的是汽轮机高品位抽汽，降低了发电能力，综合考虑，降低了经济效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种火电厂锅炉烟气余热回收利用系统，本系统有效提高了锅炉烟气余热回收利用的效率，提高了换热器的换热效果和锅炉、汽轮机的效率。

为解决上述技术问题，尤其是空气预热器中空气侧和烟气侧热量交换的不对称，火电厂锅炉烟气余热回收利用系统包括锅炉、风机、空气预热器、除尘器、引风机、增压风机、脱硫塔、烟囱、汽轮机和回热系统，所述回热系统包括凝汽器、若干个串接的高压凝结水加热器和低压凝结水加热器，所述锅炉蒸汽输出端连接所述汽轮机蒸汽输入端，汽轮机凝结水输出端连接所述回热系统输入端，所述回热系统输出端连接所述锅炉凝结水输入端，所述风机输出端、空气预热器空气输入端和输出端依次串联后连接所述锅炉空气输入端，所述空气预热器、除尘器、引风机、增压风机和脱硫塔的烟气输入输出端依次串联后分别连接所述锅炉烟气输出端和烟囱烟气输入端，本系统还包括第一换热器、第一流量控制阀和第二流量控制阀，所述第一换热器的烟气输入端连接所述空气预热器的烟气输入端，所述第一换热器的烟气输出端连接所述空气预热器的烟气输出端，所述第一换热器的换热介质输入、输出端分别通过所述第一流量控制阀和第二流量控制阀连接所述任一高压凝结水加热器的输入、输出端。

进一步，为提高换热效果，本系统还包括给水换热器和第一循环泵，所述第一换热器的换热介质输入、输出端通过所述第一循环泵连接所述给水换热器的换热介质输入、输出端，所述给水换热器的给水输入、输出端分别通过所述第一流量控制阀和第二流量控制阀连接所述任一高压凝结水加热器的输入、输出端。

进一步，本系统还包括第二换热器、第三流量控制阀和第四流量控制阀，所述第二换热器的烟气输入输出端串接于所述引风机输出端与增压风机输入端之间，所述第二换热器的换热介质输入端通过所述第三流量控制阀连接所述任一低压凝结水加热器的输入端，所述第二换热器的换热介质输出端通过所述第四流量控制阀连接所述任一低压凝结水加热器的输出端。

进一步，本系统还包括第三换热器、空气加热器和第二循环泵，所述第三换热器的烟气输入输出端串接于所述增压风机输出端与脱硫塔输入端之间，所述空气加热器的空气输入输出端串接于所述风机输出端与空气预热器空气输入端之间，所述第三换热器的换热介质输出端通过所述第二循环泵连接所述空气加热器的换热介质输入端，所述空气加热器的换热介质输出端连接所述第三换热器的换热介质输入端。

进一步，本系统还包括第四换热器、烟气加热器和第三循环泵，所述第四换热器的烟气输入输出端串接于所述第三换热器的烟气输出端与脱硫塔的烟气输入端之间，所述烟气加热器的烟气输入输出端串接于所述脱硫塔的烟气输出端与烟囱烟气输入端之间，所述第四换热器换热介质输出端通过所述第三循环泵连接所述烟气加热器的换热介质输入端，所述烟气加热器的换热介质输出端连接所述第四换热器的换热介质输入端。

进一步，为提高本系统操控性，上述第二换热器的烟气输入输出端之间分别通过三个风阀设有烟气旁路，所述三个风阀中两个风阀分别设于所述第二换热器的烟气输入端和输出端，所述三个风阀中一个风阀设于上述烟气旁路上。

上述空气加热器的空气输入输出端之间通过三个风阀设有冷风旁路，所述三个风阀中两个风阀分别设于空气加热器的空气输入端和输出端，所述三个风阀中一个风阀设于冷风旁路上，所述第一换热器和第三换热器的烟气输入输出端之间分别通过三个风阀设有烟气旁路，所述三个风阀中两个风阀分别设于所述第一换热器和第三换热器的烟气输入端和输出端，所述三个风阀中一个风阀分别设于上述各烟气旁路上。

上述第四换热器、烟气加热器的烟气输入输出端之间分别通过三个风阀设有烟气旁路，所述三个风阀中两个风阀分别设于所述第四换热器、烟气加热器的烟气输入端和输出端，所述三个风阀中一个风阀分别设于上述各烟气旁路上。

为方便连接和设置，上述的第一换热器的烟气输入输出端可以串联于所述锅炉与空气预热器的烟道中。

上述的第二换热器的烟气输入输出端可以连接所述空气预热器的烟气输出端和除尘器的输入端。

上述第四换热器的烟气输入输出端可以连接所述第二换热器的烟气输出端和增压风机的烟气输入端。

为便于本系统换热效果的控制，上述的空气加热器的热量变化可以由第二循环泵通过调节循环介质的流量变化来实现。

上述的烟气加热器的热量变化可以由第三循环泵通过调节循环介质的流量变化来实现。

由于本发明火电厂锅炉烟气余热回收利用系统采用了上述技术方案，即在锅炉的烟气通道空气预热器的烟气输入、输出端并联第一换热器，第一换热器的换热介质输入输出端分别通过流量控制阀连接任一高压凝结水加热器的输入输出端，并加热经高压凝结水加热器的凝结水；本系统有效提高了锅炉烟气余热回收利用的效率，提高了换热器的换热效果和锅炉、汽轮机的效率。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为火电厂锅炉烟气排烟的连接示意图，

图2为本发明火电厂锅炉烟气余热回收利用系统的连接示意图，

图3为本系统加入给水换热器的连接示意图，

图4为本系统加入其他换热器的连接示意图，

图5为本系统加入冷风旁路和烟气旁路的连接示意图。

具体实施方式

如图2所示，本发明火电厂锅炉烟气余热回收利用系统包括锅炉10、风机11、空气预热器12、除尘器13、引风机14、增压风机15、脱硫塔16、烟囱17、汽轮机20和回热系统22，所述回热系统22包括凝汽器23、若干个串接的高压凝结水加热器24和低压凝结水加热器25，所述锅炉10蒸汽输出端连接所述汽轮机20蒸汽输入端，汽轮机20凝结水输出端连接所述回热系统22输入端，所述回热系统22输出端连接所述锅炉10凝结水输入端，所述风机11输出端、空气预热器12空气输入端和输出端依次串联后连接所述锅炉10空气输入端，所述空气预热器12、除尘器13、引风机14、增压风机15和脱硫塔16的烟气输入输出端依次串联后分别连接所述锅炉10烟气输出端和烟囱17烟气输入端，本系统还包括第一换热器5、第一流量控制阀51和第二流量控制阀52，所述第一换热器5的烟气输入端连接所述空气预热器12的烟气输入端，所述第一换热器5的烟气输出端连接所述空气预热器12的烟气输出端，所述第一换热器5的换热介质输入、输出端分别通过所述第一流量控制阀51和第二流量控制阀52连接所述任一高压凝结水加热器24的输入、输出端。

如图3所示，进一步，为提高换热效果，本系统还包括给水换热器7和第一循环泵71，所述第一换热器5的换热介质输入、输出端通过所述第一循环泵71连接所述给水换热器7的换热介质输入、输出端，所述给水换热器7的给水输入、输出端分别通过所述第一流量控制阀51和第二流量控制阀52连接所述任一高压凝结水加热器24的输入、输出端。

如图4所示，进一步，本系统还包括第二换热器3、第三流量控制阀31和第四流量控制阀32，所述第二换热器3的烟气输入输出端串接于所述引风机14输出端与增压风机15输入端之间，所述第二换热器3的换热介质输入端通过所述第三流量控制阀31连接所述任一低压凝结水加热器25的输入端，所述第二换热器3的换热介质输出端通过所述第四流量控制阀32连接所述任一低压凝结水加热器25的输出端。

如图4所示，进一步，本系统还包括第三换热器4、空气加热器6和第二循环泵61，所述第三换热器4的烟气输入输出端串接于所述增压风机15输出端与脱硫塔16输入端之间，所述空气加热器6的空气输入输出端串接于所述风机11输出端与空气预热器12空气输入端之间，所述第三换热器4的换热介质输出端通过所述第二循环泵61连接所述空气加热器6的换热介质输入端，所述空气加热器6的换热介质输出端连接所述第三换热器4的换热介质输入端。

如图4所示，进一步，本系统还包括第四换热器81、烟气加热器82和第三循环泵83，所述第四换热器81的烟气输入输出端串接于所述第三换热器4的烟气输出端与脱硫塔16的烟气输入端之间，所述烟气加热器82的烟气输入输出端串接于所述脱硫塔17的烟气输出端与烟囱17烟气输入端之间，所述第四换热器81换热介质输出端通过所述第三循环泵83连接所述烟气加热器82的换热介质输入端，所述烟气加热器82的换热介质输出端连接所述第四换热器81的换热介质输入端。

如图5所示，进一步，为提高本系统操控性，上述第二换热器3的烟气输入输出端之间分别通过三个风阀9设有烟气旁路92，所述三个风阀9中两个风阀分别设于所述第二换热器3的烟气输入端和输出端，所述三个风阀9中一个风阀设于上述烟气旁路92上。

如图5所示，上述空气加热器6的空气输入输出端之间通过三个风阀9设有冷风旁路91，所述三个风阀9中两个风阀分别设于空气加热器6的空气输入端和输出端，所述三个风阀9中一个风阀设于冷风旁路91上，所述第一换热器5和第三换热器4的烟气输入输出端之间分别通过三个风阀9设有烟气旁路92，所述三个风阀9中两个风阀分别设于所述第一换热器5和第三换热器4的烟气输入端和输出端，所述三个风阀9中一个风阀分别设于上述各烟气旁路92上。

如图5所示，上述第四换热器81、烟气加热器82的烟气输入输出端之间分别通过三个风阀9设有烟气旁路92，所述三个风阀9中两个风阀分别设于所述第四换热器81、烟气加热器82的烟气输入端和输出端，所述三个风阀9中一个风阀分别设于上述各烟气旁路92上。

为方便连接和设置，上述的第一换热器5的烟气输入输出端可以串联于所述锅炉10与空气预热器12的烟道中。

上述的第二换热器3的烟气输入输出端可以连接所述空气预热器12的烟气输出端和除尘器13的输入端。

上述第四换热器81的烟气输入输出端可以连接所述第二换热器3的烟气输出端和增压风机15的烟气输入端。

为便于本系统换热效果的控制，上述的空气加热器6的热量变化可以由第二循环泵61通过调节循环介质的流量变化来实现。

上述的烟气加热器82的热量变化可以由第三循环泵83通过调节循环介质的流量变化来实现。

由于锅炉烟气通道内烟气温度逐级降低，因此串接于烟气通道后端的第二换热器和第三换热器分别连接低压凝结水加热器和空气加热器，用于加热温度相对较低的低压凝结水和进入锅炉的空气，以提高汽轮机和锅炉的效率，减少低压凝结水加热器对汽轮机的抽汽；同时第三换热器连接空气加热器加热进入锅炉的空气也避免了空气预热器的冷端腐蚀，提高了空气预热器的使用寿命；第四换热器和烟气加热器的设置用于加热进入烟囱的烟气温度，提高了烟囱的排烟高度，利于环境保护，同时减少了烟气对烟囱的腐蚀；将第一换热器并联于空气预热器的烟气输入、输出端，并通过流量控制阀连接高压凝结水加热器，第一换热器设置于锅炉烟气通道的首段，其获得的烟气温度相对较高，因此可用于加热高压凝结水，减少高压凝结水加热器对汽轮机的抽汽，而高压凝结水加热器使用的汽轮机蒸汽均为高品质蒸汽，减少高品质蒸汽的抽汽使得汽轮机的效率得到了进一步的提高。本系统有效回收利用锅炉烟气余热，提高锅炉和汽轮机的工作效率，得到良好的经济效益和社会效益。

Claims (13)

1.一种火电厂锅炉烟气余热回收利用系统，包括锅炉、风机、空气预热器、除尘器、引风机、增压风机、脱硫塔、烟囱、汽轮机和回热系统，所述回热系统包括凝汽器、若干个串接的高压凝结水加热器和低压凝结水加热器，所述锅炉蒸汽输出端连接所述汽轮机蒸汽输入端，汽轮机凝结水输出端连接所述回热系统输入端，所述回热系统输出端连接所述锅炉凝结水输入端，所述风机输出端、空气预热器空气输入端和输出端依次串联后连接所述锅炉空气输入端，所述空气预热器、除尘器、引风机、增压风机和脱硫塔的烟气输入输出端依次串联后分别连接所述锅炉烟气输出端和烟囱烟气输入端，其特征在于：还包括第一换热器、第一流量控制阀和第二流量控制阀，所述第一换热器的烟气输入端连接所述空气预热器的烟气输入端，所述第一换热器的烟气输出端连接所述空气预热器的烟气输出端，所述第一换热器的换热介质输入、输出端分别通过所述第一流量控制阀和第二流量控制阀连接所述任一高压凝结水加热器的输入、输出端。

2.根据权利要求1所述的火电厂锅炉烟气余热回收利用系统，其特征在于：本系统还包括给水换热器和第一循环泵，所述第一换热器的换热介质输入、输出端通过所述第一循环泵连接所述给水换热器的换热介质输入、输出端，所述给水换热器的给水输入、输出端分别通过所述第一流量控制阀和第二流量控制阀连接所述任一高压凝结水加热器的输入、输出端。

3.根据权利要求1所述的火电厂锅炉烟气余热回收利用系统，其特征在于：本系统还包括第二换热器、第三流量控制阀和第四流量控制阀，所述第二换热器的烟气输入输出端串接于所述引风机输出端与增压风机输入端之间，所述第二换热器的换热介质输入端通过所述第三流量控制阀连接所述任一低压凝结水加热器的输入端，所述第二换热器的换热介质输出端通过所述第四流量控制阀连接所述任一低压凝结水加热器的输出端。

4.根据权利要求1所述的火电厂锅炉烟气余热回收利用系统，其特征在于：本系统还包括第三换热器、空气加热器和第二循环泵，所述第三换热器的烟气输入输出端串接于所述增压风机输出端与脱硫塔输入端之间，所述空气加热器的空气输入输出端串接于所述风机输出端与空气预热器的空气输入端之间，所述第三换热器的换热介质输出端通过所述第二循环泵连接所述空气加热器的换热介质输入端，所述空气加热器的换热介质输出端连接所述第三换热器的换热介质输入端。

5.根据权利要求4所述的火电厂锅炉烟气余热回收利用系统，其特征在于：本系统还包括第四换热器、烟气加热器和第三循环泵，所述第四换热器的烟气输入输出端串接于所述第三换热器的烟气输出端与脱硫塔的烟气输入端之间，所述烟气加热器的烟气输入输出端串接于所述脱硫塔的烟气输出端与烟囱烟气输入端之间，所述第四换热器换热介质输出端通过所述第三循环泵连接所述烟气加热器的换热介质输入端，所述烟气加热器的换热介质输出端连接所述第四换热器的换热介质输入端。

6.根据权利要求3所述的火电厂锅炉烟气余热回收利用系统，其特征在于：所述第二换热器的烟气输入输出端之间分别通过三个风阀设有烟气旁路，所述三个风阀中两个风阀分别设于所述第二换热器的烟气输入端和输出端，所述三个风阀中一个风阀设于上述烟气旁路上。

7.根据权利要求4所述的火电厂锅炉烟气余热回收利用系统，其特征在于：所述空气加热器的空气输入输出端之间通过三个风阀设有冷风旁路，所述三个风阀中两个风阀分别设于空气加热器的空气输入端和输出端，所述三个风阀中一个风阀设于冷风旁路上，所述第一换热器和第三换热器的烟气输入输出端之间分别通过三个风阀设有烟气旁路，所述三个风阀中两个风阀分别设于所述第一换热器和第三换热器的烟气输入端和输出端，所述三个风阀中一个风阀分别设于上述各烟气旁路上。

8.根据权利要求5所述的火电厂锅炉烟气余热回收利用系统，其特征在于：所述第四换热器、烟气加热器的烟气输入输出端之间分别通过三个风阀设有烟气旁路，所述三个风阀中两个风阀分别设于所述第四换热器、烟气加热器的烟气输入端和输出端，所述三个风阀中一个风阀分别设于上述各烟气旁路上。

9.根据权利要求1所述的火电厂锅炉烟气余热回收利用系统，其特征在于：所述的第一换热器的烟气输入输出端串联于所述锅炉与空气预热器的烟道中。

10.根据权利要求3所述的火电厂锅炉烟气余热回收利用系统，其特征在于：所述的第二换热器的烟气输入输出端连接所述空气预热器的烟气输出端和除尘器的输入端。

11.根据权利要求5所述的火电厂锅炉烟气余热回收利用系统，其特征在于：所述第四换热器的烟气输入输出端连接所述第二换热器的烟气输出端和增压风机的烟气输入端。

12.根据权利要求4所述的火电厂锅炉烟气余热回收利用系统，其特征在于：所述的空气加热器的热量变化由第二循环泵通过调节循环介质的流量变化来实现。

13.根据权利要求5所述的火电厂锅炉烟气余热回收利用系统，其特征在于：所述的烟气加热器的热量变化由第三循环泵通过调节循环介质的流量变化来实现。

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