CN102767822B - 利用锅炉烟气分级预热空气与汽轮机凝结水的集成系统 - Google Patents

利用锅炉烟气分级预热空气与汽轮机凝结水的集成系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了属于利用余热的节约能源设备领域的一种利用锅炉烟气余热分级加热空气与汽轮机凝结水的集成系统，本发明中锅炉尾部的300-400℃左右的烟气分别进入常规回转式空气预热器、两个烟气凝结水加热器和前置式低温空气预热器，直至降至60-100℃左右排出系统，可以使不同温度等级的烟气得到合理的利用。同时，本发明通过巧妙的管路与阀门设计、提出一套灵活的汽轮机凝结水低压回热加热系统，可实现烟气凝结水加热器中的凝结水灵活地从多个位置抽取，确保各工况下烟气余热均可获得较好应用。进而确保整个电站锅炉尾部烟气余热利用系统在多种工况下、在空气侧与凝结水侧均处于最佳的余热回收状态。

Description

利用锅炉烟气分级预热空气与汽轮机凝结水的集成系统
技术领域
本发明属于利用余热的节约能源设备领域，特别涉及一种利用锅炉烟气余热分级加热空气与汽轮机凝结水的集成系统，具体说是利用空气预热器分级加热空气和烟气凝结水加热器分级加热凝结水来完成烟气的分级余热利用，降低机组煤耗。
技术背景
大型火电机组的节能减排是中国的重要国策。在中国，燃煤电厂消耗了全国近一半的煤炭产量，随着近年来煤炭能源价格的不断上涨，以煤炭为基础的发电成本日益增加，各火力发电厂面临着巨大的节能压力，不断寻求降低煤耗、节约能源方面应用的新技术，并加大相关的资金投入。
出于避免尾部受热面酸露点腐蚀的考虑，火力发电厂中锅炉排烟温度一般在120～130℃左右；燃用高硫燃料的锅炉，排烟温度提高到150℃左右；加装暖风器的锅炉，排烟温度可达150～180℃，个别锅炉的排烟温度更高达180℃以上。排烟温度过高直接导致烟气中相当可观的能量未经利用就直接排向大气。在环保脱硫要求方面，目前大多数火电厂采用的烟气石灰石湿法脱硫工艺中，最佳脱硫温度为50℃左右，通过喷淋方式在脱硫塔内将锅炉排烟温度降低到50℃左右，不仅消耗了大量的水和能源，而且也增加了烟气排放量。因此，从节能减排和经济性两方面考虑，进一步降低排烟温度成为目前电站锅炉发展节能减排技术的必然选择。
余热利用技术应用的前景广泛。在国外，降低尾部排烟温度并加以回收热量的设备较早就得到了应用。对于近期发展起来的超超临界发电机组中，德国科隆Nideraussem1000MW级褐煤发电机组把余热换热设备加装在空气预热器的旁路烟道中，采用分隔烟道系统来充分降低排烟温度，同时引入部分烟气到旁通烟道内加热锅炉给水。德国Schwarze Pumpe电厂2×800MW褐煤发电机组在静电除尘器之后加装了烟气冷却器，利用烟气余热来加热锅炉给水。在中国，上海外高桥电厂在三期扩建百万千瓦级超超临界机组工程项目中，就应用到余热换热器来回收尾部烟气余热。
目前适合锅炉尾部烟气余热利用的都是直接考虑用空预器出口处低温烟气加热凝结水，由于空预器排烟温度约为120-140℃，其温度利用空间有限，形式单一。没有从系统角度考虑，烟气、空气、凝结水三者之间的能量利用关系，在本发明中，烟气、空气与凝结水组成四级加热系统，考虑用不同温度等级的烟气加热不同温度等级的凝结水与空气。并考虑到了在不同负荷下，烟气换热器与回热加热器的灵活连接方式，确保整个电站锅炉尾部烟气余热利用系统在多种工况下、在空气侧与凝结水侧均处于最佳的余热回收状态。
发明内容
本发明的目的是针对火电机组的排烟余热深度利用而提出一种利用锅炉烟气余热分级加热空气与汽轮机凝结水的集成系统，其特征在于，该系统由两级烟气凝结水加热器和两级空气预热器组成；在锅炉1的排烟管道上依次串联有常规回转式空气预热器2、一级烟气凝结水加热器3、除尘器4、二级烟气凝结水加热器5、前置式低温空气预热器6和引风机7；汽轮机高压缸8、汽轮机中压缸9和汽轮机低压缸10逐级串联，除氧器16、给水泵和高压回热加热系统11连接，通过除氧器16和给水泵将给水送至高压回热加热系统11；由5#低压加热器、6#低压加热器、7#低压加热器和8#低压加热器组成的低压回热系统12通过阀门与一级烟气凝结水加热器3和二级凝结水加热器5相串联或并联相接；汽轮机中压缸9和汽轮机低压缸10的回热抽汽加热低压回热加热系统12中的凝结水。
所述一级烟气凝结水加热器3通过增压泵13既可串联在与5#低压加热器、6#低压加热器或6#低压加热器、7#低压加热器之间、又可并联在7#低压加热器或8#低压加热器两端。
所述二级烟气凝结水加热器5通过增压泵14既可分别与7#低压加热器、8#低压加热器并联或两级加热器跨级并联、又可串联在6#低压加热器、7#低压加热器之间或7#低压加热器、8#低压加热器之间。
所述汽轮机中压缸9和汽轮机低压缸10的回热抽汽加热由5#低压加热器、6#低压加热器、7#低压加热器和8#低压加热器串联组成的低压回热系统12中的凝结水。
所述集成系统利用锅炉烟气余热分级加热空气与汽轮机凝结水的方法，其特征在于，在烟气侧，锅炉1尾部的300-400℃的烟气经过常规回转式空气预热器2，进入一级烟气凝结水加热器3，再进入除尘器4，除尘器出口烟气则进入二级烟气凝结水加热器5，再进入前置式低温空气预热器6，其排烟经引风机7进入脱硫装置；设置的前置式低温空气预热器6使常规回转式空气预热器2入口空气温度升高，亦使常规回转式空气预热器2排烟温度升高，其温度控制在150-180℃，确保其热量品位在不同负荷条件下用来加热6#、7#、8#低压加热器或凝气器系统15出口的凝结水，经除尘器4后的二级烟气凝结水换热器5根据不同负荷加热7#、8#低压加热器或凝气器系统15出口处的的凝结水，排挤不同压力等级的汽轮机抽汽，使得不同品位的烟气加热不同温度等级的凝结水，合理有效的梯级利用烟气余热，空气经前置式低温空气预热器6预热到一定温度后，串联送入常规回转式空气预热器2中继续加热，直至达到锅炉热风所需要的温度，在主蒸汽流量不变时，最大限度的增加汽轮机输出功，通过不同负荷下烟气、凝结水在不同温度下的特性，选择最优加热器连接方案，达到最佳的余热回收状态；提高电厂效率。
本发明的有益效果是通过巧妙的管路与阀门设计、形成一套灵活的汽轮机凝结水低压回热加热系统。本系统即可实现一级烟气凝结水加热器与低压加热器的并联布置，或串联布置；或实现二级烟气凝结水加热器与低压加热器的分别并联或跨级并联。在不同负荷下，根据不同能级烟气加热不同品位工质，排挤汽轮机不同压力等级抽汽，在主蒸汽流量不变的情况下，最大限度的增加汽轮机输出功率，提高电厂效率，降低单位煤耗。
附图说明
图1为锅炉烟气余热分级加热空气与汽轮机凝结水的集成系统示意图。
具体实施方式
本发明提供提出一种利用锅炉烟气余热分级加热空气与汽轮机凝结水的集成系统。下面结合附图和实施例予以说明。
图1所示为锅炉烟气余热分级加热空气与汽轮机凝结水的集成系统示意图。图中，集成系统由两级烟气凝结水加热器和两级空气预热器组成；该系统由两级烟气凝结水加热器和两级空气预热器组成；在锅炉1的排烟管道上依次串联有常规回转式空气预热器2、一级烟气凝结水加热器3、除尘器4、二级烟气凝结水加热器5、前置式低温空气预热器6和引风机7；汽轮机高压缸8、汽轮机中压缸9和汽轮机低压缸10逐级串联。汽轮机中压缸9和汽轮机低压缸10的回热抽汽加热由5#低压加热器、6#低压加热器、7#低压加热器和8#低压加热器组成的低压回热加热系统12中的凝结水，低压回热加热系统12通过阀门与两级凝一级烟气凝结水加热器3和二级烟气凝结水加热器5串联或并联相接。其中，一级烟气凝结水加热器3通过第13增压泵既可串联在与5#低压加热器、6#低压加热器或6#低压加热器、7#低压加热器之间、又可并联连接7#低压加热器、8#低压加热器两端；二级烟气凝结水加热器5通过第14增压泵既可分别与7#低压加热器、8#低压加热器并联或两级加热器跨级并联、又可串联在6#低压加热器、7#低压加热器之间或7#低压加热器、8#低压加热器之间。
本集成系统利用锅炉烟气余热分级加热空气与汽轮机凝结水的原理如下，在烟气侧，锅炉1尾部的300-400℃的烟气经过常规回转式空气预热器2，进入一级烟气凝结水加热器3，再进入除尘器4，除尘器出口烟气则进入二级烟气凝结水加热器5，再进入前置式低温空气预热器6，其排烟经引风机7进入脱硫装置；设置的前置式低温空气预热器6使常规回转式空气预热器2入口空气温度升高，亦使常规回转式空气预热器2排烟温度升高，其温度控制在150-180℃，确保其热量品位在不同负荷条件下用来加热6#低压加热器、7#低压加热器、8#低压加热器或凝气器系统15出口的凝结水，经除尘器4后的二级烟气凝结水加热器5根据不同负荷加热7#低压加热器、8#低压加热器或凝气器系统15出口处的的凝结水，排挤不同压力等级的汽轮机抽汽，使得不同品位的烟气加热不同温度等级的凝结水，合理有效的梯级利用烟气余热，空气经前置式低温空气预热器6预热到一定温度后，串联送入常规回转式空气预热器2中继续加热，直至达到锅炉热风所需要的温度，在主蒸汽流量不变时，最大限度的增加汽轮机输出功，通过不同负荷下烟气、凝结水在不同温度下的特性，选择最优加热器连接方案，达到最佳的余热回收状态；提高电厂效率。

Claims (2)

1.一种利用锅炉烟气余热分级加热空气与汽轮机凝结水的集成系统，其特征在于，该系统由一级烟气凝结水加热器(3)、二级烟气凝结水加热器(5)、前置式低温空气预热器(6)和常规回转式空气预热器(2)组成；在锅炉(1)的排烟管道上依次串联有常规回转式空气预热器(2)、一级烟气凝结水加热器(3)、除尘器(4)、二级烟气凝结水加热器(5)、前置式低温空气预热器(6)和引风机(7)；汽轮机高压缸(8)、汽轮机中压缸(9)和汽轮机低压缸(10)逐级串联，通过除氧器(16)和给水泵将给水送至高压回热加热系统(11)；由5#低压加热器、6#低压加热器、7#低压加热器和8#低压加热器组成的低压回热系统(12)，低压回热系统(12)通过阀门与一级烟气凝结水加热器(3)和二级烟气凝结水加热器(5)相串联或并联相接；所述一级烟气凝结水加热器(3)通过第一增压泵(13)既可串联在与5#低压加热器、6#低压加热器或6#低压加热器、7#低压加热器之间、又可并联在7#低压加热器或8#低压加热器两端；所述二级烟气凝结水加热器(5)通过第二增压泵(14)既可分别与7#低压加热器、8#低压加热器并联或两级加热器跨级并联、又可串联在6#-7#低压加热器之间或7#-8#低压加热器之间。
2.使用权利要求1所述集成系统利用锅炉烟气余热分级加热空气与汽轮机凝结水的方法，其特征在于，在烟气侧，锅炉(1)尾部的300-400℃的烟气经过常规回转式空气预热器(2)，进入一级烟气凝结水加热器(3)，再进入除尘器(4)，除尘器出口烟气则进入二级烟气凝结水加热器(5)，再进入前置式低温空气预热器(6)，其排烟经引风机(7)进入脱硫装置；设置的前置式低温空气预热器(6)使常规回转式空气预热器(2)入口空气温度升高，亦使常规回转式空气预热器(2)排气温度升高，其温度控制在150-180℃，确保排气的热量品位在不同负荷条件下用来加热6#、7#、8#低压加热器或凝气器系统(15)出口的凝结水，经除尘器(4)后的二级烟气凝结水加热器(5)，根据不同负荷加热7#、8#低压加热器或凝气器系统(15)出口处的的凝结水，排挤不同压力等级的汽轮机抽汽，使得不同品位的烟气加热不同温度等级的凝结水，合理有效的梯级利用烟气余热，空气经前置式低温空气预热器(6)预热到一定温度后，串联送入常规回转式空气预热器(2)中继续加热，直至达到锅炉热风所需要的温度，在主蒸汽流量不变时，增加汽轮机输出功，通过不同负荷下烟气、凝结水在不同温度下的特性，选择最优加热器连接方案，达到最佳的余热回收状态，提高电厂效率；在常规回转式空气预热器(2)出口处的烟气侧布置一级烟气凝结水加热器(3)，其工质凝结水来自于6#低压加热器、7#低压加热器或8#低压加热器出口处的凝结水，在不同负荷下，不同能级烟气加热不同品位工质，排挤汽轮机不同压力等级抽汽，在主蒸汽量不变的情况下使汽轮机做功增加。
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