CN103061832A - 一种锅炉排烟温度可控的蒸汽发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锅炉排烟温度可控的蒸汽发电系统，包括锅炉、汽包和蒸汽机，在锅炉尾部设置其内工质温度不变的蒸发面，蒸发面通过下降管、上升管与汽包相连通，汽包通过产汽管与蒸汽机相连通，通过汽包内饱和蒸汽消耗量的改变来调整汽包压力，进而改变其相对应的蒸汽饱和温度，使得受热面壁面温度高于烟气的露点温度。本发明既避免了低温烟气的露点腐蚀，保证了锅炉设备的安全，又最大程度的利用烟气热量，提高了锅炉的热效率，增加了蒸汽发电系统的发电量。

Description

一种锅炉排烟温度可控的蒸汽发电系统

技术领域

本发明涉及一种锅炉排烟温度可控的蒸汽发电系统。

背景技术

锅炉的硫腐蚀是指烟气中的水蒸气和硫燃烧后生成的三氧化硫结合成的硫酸对锅炉的腐蚀。最常见的硫腐蚀是发生在锅炉尾部受热面上的低温硫腐蚀。在受热面的壁面温度低于烟气的露点时，烟气中的水蒸气和硫燃烧后生成的三氧化硫结合成的硫酸会凝结在受热面壁面上，严重地腐蚀受热面金属材料。低温硫腐蚀常发生在空气预热器的冷端及给水温度低的省煤器中，因为受热面管内的冷空气或给水温度低，当烟气温度较低时，根据传热的温度梯度计算结果，受热面的壁面温度易低于烟气露点，就会产生腐蚀。

为此，锅炉系统的换热面计算及设置，多按照锅炉尾部排烟温度高于露点温度之上30-40℃设计，留有一定安全裕量，以应对锅炉燃烧工况不稳定的时候排烟温度的低幅波动。这样做虽然不用担心低温硫腐蚀问题，但也浪费了烟气的有效热量，降低了锅炉的热效率，经济性降低。

循环锅炉蒸发面中的工质为从汽包下降管下来的饱和水，在蒸发面中受热变为汽水两相流后通过上升管再返回汽包，在汽包中汽水分离为饱和蒸汽和饱和水，饱和水又从下降管进入蒸发面中完成下一个循环，而饱和蒸汽通过管道引出汽包。在上述整个过程中，水的状态基本维持在饱和水、汽水两相流、饱和汽三种状态，当汽包压力不变时，三种状态对应的工质温度是相同的，即对应该压力下的蒸汽饱和温度。

如果通过改变汽包产饱和蒸汽的消耗量，来调整汽包压力，进而改变对应的蒸汽饱和温度，且保证该温度高于烟气露点温度，则受热面管束中的饱和水或汽水两相流的壁面温度也不会低于烟气露点，受热面壁面不会产生低温硫腐蚀。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种锅炉排烟温度可控的蒸汽发电系统，该系统通过调节阀对蒸汽流量的微调，实现蒸发受热面壁面温度略高于烟气露点温度，既避免了露点腐蚀保证了设备的安全，又最大程度的利用烟气热量，提高了锅炉的热效率。

为实现上述目的，本发明一种锅炉排烟温度可控的蒸汽发电系统，包括锅炉、汽包和蒸汽机，在锅炉尾部设置其内工质温度不变的蒸发面，蒸发面通过下降管、上升管与汽包相连通，汽包通过产汽管与蒸汽机相连通，通过汽包内饱和蒸汽消耗量的改变来调整汽包压力，进而改变其相对应的蒸汽饱和温度，使得受热面壁面温度高于烟气的露点温度。

进一步，所述蒸汽机为补汽式蒸汽机。

进一步，所述产汽管上设置有调节阀。

进一步，所述调节阀对所述汽包产饱和蒸汽流量进行调节，来控制所述汽包的压力。

进一步，所述锅炉内设置有烟气温度测量元件，该烟气温度测量元件与所述调节阀相关联控制，联动控制所述产汽管上的开度来控制所述汽包的压力。

本发明既避免了低温烟气的露点腐蚀，保证了锅炉设备的安全，又最大程度的利用烟气热量，提高了锅炉的热效率，增加了蒸汽发电系统的发电量。

附图说明

图1为本发明系统图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。

如图1所示，本发明一种锅炉排烟温度可控的蒸汽发电系统，包括锅炉1，蒸发面2，汽包3，下降管4，上升管5，补水管6，产汽管7，补汽式蒸汽机8，发电机9，调节阀10。通过在烟气含硫的锅炉尾部新增蒸发面2，根据蒸发受热面中工质温度（即汽包压力相对应的蒸汽饱和温度）不变的特点，结合补汽式蒸汽机，由汽包产饱和蒸汽消耗量的改变来调整汽包压力，进而改变其相对应的蒸汽饱和温度，最终使得受热面壁面温度永远略高于烟气的露点温度。排烟温度可控的锅炉可与补汽式蒸汽机结合起来构成蒸汽发电系统，提高锅炉热效率的同时增加蒸汽发电系统的发电量。可通过调节阀对汽包产饱和蒸汽流量进行调节，来控制汽包压力。补汽式蒸汽机的补汽流量可以随时调节，不影响蒸汽机的正常运行。

通过在锅炉1的尾部新增蒸发面2，蒸发面2中的工质温度与汽包3的汽包压力相对应。蒸发面2通过下降管4和上升管5与汽包3相连，饱和水从汽包3中通过下降管4流入蒸发面2，并在其中受热变为汽水两相流，之后通过上升管5返回汽包3，汽水两相流在汽包3中汽水分离为饱和蒸汽和饱和水，饱和水又从下降管4中进入蒸发面2完场下一个上述循环过程，饱和蒸汽通过产汽管7引出汽包3，通过调节阀10后进入补汽式蒸汽机8的补汽口。补汽式蒸汽机8带动发电机9转动输出电能。通过设置在锅炉尾部的烟气温度测量元件11检测烟气温度。

烟气按照箭头12的方向进入锅炉1，假设烟气露点温度为120℃，则需控制烟气的排烟温度不能低于120℃。如果初始烟气温度为140℃，汽包3产汽量为2t/h，汽包3压力为0.14MPa，对应蒸发面2中的工质饱和温度为110℃，则烟气温度在蒸发面2的冷却作用下降低到125℃，能满足排烟温度高于120℃的要求。

如果由于锅炉工况的变动造成了烟气温度降低到130℃，由于蒸发面2配置好之后换热面积是不变的，如果不进行任何调整，进蒸发面2的烟温降低必然会使出蒸发面2的温度降低，有可能降低到120℃以下。因此，当烟气温度测量元件11检测到了这个情况，则反馈到调节阀10，并减小调节阀10的开度，使得汽包3的产汽量从2t/h减少到1t/h，汽包3压力增加到0.20MPa，对应蒸发面2中的工质饱和温度为120℃，减少了蒸发面2的吸热量，使得烟气降温幅度减小，继续维持排烟温度高于120℃的要求。

如果在上述基础上，由于锅炉工况的变动造成烟气温度继续降低到120℃，则烟气温度测量元件11检测到了这个情况，则反馈到调节阀10，并减小调节阀10的开度直至关闭，使得汽包3的产汽量从1t/h减少到0t/h，汽包3压力维持在0.20MPa不变，对应蒸发面2中的工质饱和温度为120℃，由于蒸发面2内外工质温度与烟气温度相同，不会产生热传递，则烟气就不会降温，可继续维持排烟温度高于120℃的要求。

如果在上述基础上，由于锅炉工况的变动造成烟气温度继续降低到110℃，则对应蒸发面2中的工质饱和温度为120℃，由于蒸发面2中的工质温度还要高于烟气温度，还会反向加热烟气，使得排烟温度从110℃升高，但这个过程时间不能过长，因为蒸发面2及汽包3中的工质的热容是固定的。

Claims (5)

1.一种锅炉排烟温度可控的蒸汽发电系统，其特征在于，该系统包括锅炉、汽包和蒸汽机，在锅炉尾部设置其内工质温度不变的蒸发面，蒸发面通过下降管、上升管与汽包相连通，汽包通过产汽管与蒸汽机相连通，通过汽包内饱和蒸汽消耗量的改变来调整汽包压力，进而改变其相对应的蒸汽饱和温度，使得受热面壁面温度高于烟气的露点温度。

2.如权利要求1所述的锅炉排烟温度可控的蒸汽发电系统，其特征在于，所述蒸汽机为补汽式蒸汽机。

3.如权利要求1所述的锅炉排烟温度可控的蒸汽发电系统，其特征在于，所述产汽管上设置有调节阀。

4.如权利要求3所述的锅炉排烟温度可控的蒸汽发电系统，其特征在于，所述调节阀对所述汽包产饱和蒸汽流量进行调节，来控制所述汽包的压力。

5.如权利要求4所述的锅炉排烟温度可控的蒸汽发电系统，其特征在于，所述锅炉内设置有烟气温度测量元件，该烟气温度测量元件与所述调节阀相关联控制，联动控制所述产汽管上的开度来控制所述汽包的压力。

Images