CN103115377A - 一种分控相变空气预热系统及空气预热方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分控相变空气预热系统及空气预热方法。本发明很好地解决了传统空气预热器低温腐蚀与热效率的耦合问题，可根据实际运行参数及时进行空气预热系统运行方式的调整，调节能力大大提高，既能够保障热力循环系统的经济高效，也可提高空气预热系统的安全性和适应性。

Description

一种分控相变空气预热系统及空气预热方法

技术领域

本发明属于锅炉烟气和生产工艺尾气的热回收利用技术领域，特别针对锅炉的空气预热技术领域，具体地说，涉及一种分控相变空气预热系统及空气预热方法。

背景技术

传统空气预热器始终存在低温腐蚀与热效率的耦合问题。将更多烟气热量传递给空气可以提高系统热效率，但降低了排烟温度更易使传热面发生低温腐蚀，同时造成严重堵灰，反过来降低了传热效率。如果提高排烟温度，虽然可以减轻低温腐蚀的危害，但系统热效率降低。

目前锅炉的空气预热方法主要为两种方式，一种采用再生式空气预热器，一种采用表面式空气预热器。再生式空气预热器主要采用回转蓄热式空气预热器，其主要优点是：对换热面低温腐蚀、磨损和通道堵灰的耐受力较强，体积较小；其主要缺点是：漏风率大，换热效率较低，结构复杂，运行操作要求高，故障率高；表面式空气预热器主要采用管式空气预热器，其优缺点几乎正好和回转式空气预热器相反。

为了解决低温腐蚀和堵灰的困扰，当前锅炉大多选用效率较低的回转式空气预热器。为了防止低温腐蚀和同时产生的严重堵灰，回转式空气预热器的低温段蓄热元件采用换热能力较低的耐腐蚀性材料，并将蓄热元件设计为通流间隙较大的结构，这样既降低了设备的换热能力，同时也增加了设备造价。回转空气预热器由于换热面的回转加热和冷却过程存在换热周期性的非稳态特征，由此产生换热面温度分布很大的不均匀性；随着转子的旋转，在由空气侧转入烟气侧的换热面温度最低，而转出烟气侧的换热面温度最高，这样往往在换热面温度低的位置发生低温腐蚀，而在换热面温度高的位置又致使排烟温度过高。

由于烟气脱硝后的露点往往降低，特别是在低负荷运行时，空气预热器发生低温腐蚀和粘性堵灰的可能性大大增加；现有技术采用传统回转式空气预热器在尾部换热面增加耐腐性的措施，但无论采用陶瓷材料还是防腐蚀金属材料，其传热性能均下降，不仅造价高，也难以较彻底解决粘性堵灰问题；堵灰不仅造成系统阻力增大、漏风增大，也降低了空预的换热能力，增大排烟损失。

漏风大是回转空气预热器一大弱点，漏风不仅造成烟、风道风机的电耗损失、漏入烟气的空气携带的显热损失，同时烟气中混入冷空气致使烟气温度偏低，造成空气预热器传热温差降低，从而增大了烟气排烟热损失；通过蓄热进行间接式换热的传热能力低也是回转空气预热器一大弱点，其传热系数通常只有表面式换热器的一半左右。另外，受空预器入口烟道结构的影响，烟气中灰粒分布、流动存在着不均匀性，由于换热面的回转运动，即使局部的较重冲刷也往往造成空预器换热面的大面积磨损。

由于煤种、设备状况、季节和机组负荷的变化，以及设计误差等原因，实际运行中空气预热器后的排烟温度常常偏离设计工况下的设计值较多，由于传统空气预热器均根据设计工况采用固定的设计参数，换热设备的换热能力不可调节。因而，或者由于锅炉排烟温度过高，造成能耗损失很大，或者由于排烟温度过低造成空气预热器的低温腐蚀。

为了弥补现有空气预热器的上述缺点，目前多采用在空气预热器前或后增设余热回收装置的办法来部分地解决空气预热中的耦合问题。比如已经应用较多的低压省煤器技术，主要通过在空气预热器前或后布置管式换热器，将烟气的余热加热管内介质凝结水，凝结水升温后返回汽机低压回热系统，可排挤部分汽轮机的低压抽汽去做功发电。该系统较为简单，换热能力较高，但由于排挤抽汽的参数较低，循环热效率很低，实际将大部分烟气回收的余热都从冷却塔排走，余热利用的经济性很差。另外，如果换热面布置在空气预热器后，则很容易发生低温腐蚀，布置在空气预热器前，则凝结水容易发生汽化，同时使空气预热器的换热能力降低。为了控制低温腐蚀问题，也有采用相变式低压省煤器的系统，但余热利用的经济性降低。还有的相变式余热回收系统用来加热锅炉的进风，以提高余热利用的经济性和提高空气预热器的防低温腐蚀能力，但由于其自然循环方式等原理上的不足，换热面布置困难，空气加热器只能布置在送风机的入口，往往只适合在冬季运行，而夏季排烟温度高时，由于风机温度等因素和空预传热温差的影响反而不能充分利用，造成余热利用的整体经济性不高。

另外，在不改变锅炉及热力系统整体设计下，进行传统空预器和余热回收利用系统设计会存在很大的局限。空预器空气出口温度的提高受制于空气与烟气的流量、比热的固定关系以及锅炉的整体设计等参数和经济性限制，单纯改造空气预热器和余热回收利用系统，增设余热回收的换热面，并不能保障余热回收的最佳经济性。现有的余热回收技术在设计回收余热的系统时，面临与锅炉配套设计的空气预热器同样问题，即实际运行参数的变化影响较大。由于余热回收装置调节能力的限制，或者回收的热量不一定都能得到最佳利用，或者回收热量的设备容量不足。比如夏季和冬季以及白天和夜间的空气温度都不同，按夏季最高的空气温度设计余热利用系统，由于受到传热温差和热平衡限制，回收的热量都用于加热空气时，排烟温度仍然较高，余热回收的换热面利用效能降低，经济性下降；另一方面，冬季的空气温度较低，为避免空气预热器发生低温腐蚀，要求进入空预的冷空气得到加热器的预热，按照传统的余热利用系统设计，空预后排烟温度已较低，新增的换热器往往不能满足冷空气的加热量需求。传统空气预热与余热回收系统还存在不能与锅炉暖风器设计和多用户供热很好地兼容的问题，致使暖风器提升热力系统效率的作用不能得到充分发挥，回收的余热也不能得到最有效利用。

目前，随着锅炉烟气NO_x排放的限制要求提高，机组普遍开始采用SCR脱硝系统，相应地，传统回转式空预器通常要增加低温段蓄热元件的高度。受脱硝催化剂的催化作用，烟气中反应生成的SO₃增多，在一定NH₃（SCR脱硝系统逃逸出）浓度下，其中部分SO₃与NH₃发生反应生成NH₃HSO₄。NH₃HSO₄在180~240℃范围内具有很大的粘性和腐蚀性，极易附着在空预器中后段部分的换热面上，造成空预器脏污和堵灰。对于对应SCR脱硝系统改造后的空预器，密集布置的蓄热元件高度增高，清灰和检修难度加大，给空预器的正常运行维护带来了新的困难。

燃用劣质燃料、炉内脱硫脱硝效率较高的CFB锅炉的应用逐渐广泛。其流化风的压头很高，采用回转式空预器会造成很大的漏风损失；为防腐蚀和堵灰其采用管式空预器的排烟温度又较高；其旋风分离器的设置使得低成本的NSCR烟气脱硝系统具有更高的效率，大大降低了烟气中NH₃HSO₄的含量；同时其烟气含灰量小，对尾部受热面的磨损减轻。这些特性都使得CFB锅炉更适合采用一种全新的空气预热系统。

发明内容

针对现有空气预热系统的不足，本发明提出了一种分控相变空气预热系统及空气预热方法，通过分级空气预热方式，很好地解决了传统空气预热器低温腐蚀与热效率的耦合问题。可根据实际运行参数及时进行空气预热系统运行方式的调整，调节能力大大提高，既能够保障热力循环系统的经济高效，也可提高空气预热系统的安全性和适应性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种分控相变空气预热系统，所述系统包括空气通道、非相变空气预热器和烟气通道；所述空气通道中的空气和烟气通道中的烟气在非相变空气预热器中进行热量交换；所述系统还包括烟气换热器和空气加热器；所述烟气换热器按烟气流向位于非相变空气预热器后的烟气通道上；所述空气加热器按空气流向位于非相变空气预热器前的空气通道上；所述烟气换热器的出汽口经烟气换热器供汽管与所述空气加热器的进汽口相连通；所述空气加热器的凝结水出水口经空气加热器凝结水管与所述烟气换热器的进水口相连通；

所述空气加热器凝结水管上按液流方向设有储水箱、循环水泵、汽液换热器及液流调节阀。空气加热器凝结水出水口由空气加热器凝结水管经储水箱与循环水泵入口相联，循环水泵出口由空气加热器凝结水管先后经汽液换热器的水侧、液流调节阀与烟气换热器的进水口相联。

按液流方向所述汽液换热器前连接有支路凝结水管，所述支路凝结水管经回水调节阀连接到向汽轮机凝汽器补水的除盐水箱或汽轮机凝汽器汽侧的热井；优选地，所述支路凝结水管设有再循环支路，所述再循环支路的另一端连接到空气加热器的汽侧低温区；所述再循环支路设有回水再循环阀。

在本发明中，所述再循环支路的一端按流向连接在回水调节阀前或后的支路凝结水管上都可以实施，但本发明优选将再循环支路的一端按流向连接在回水调节阀前的支路凝结水管上。

在所述非相变空气预热器和所述空气加热器之间的空气通道上设有空气加热器出口空气温度传感器，可用于感应空气加热器出口空气的温度。

所述烟气换热器供汽管上设有气流调节阀，按汽流方向所述气流调节阀后的烟气换热器供汽管上设有对外供汽管，对外供汽管上设有对外供汽阀。

所述对外供汽管有多个并联连接，至少有一路对外供汽管的另一端连接在所述汽液换热器的汽侧。在本发明中，所述对外供汽管可以有多个并联连接，分别向不同设备供汽，其中一路对外供汽管的另一端连接在所述汽液换热器的汽侧，向所述汽液换热器的汽侧供汽来加热汽液换热器的水侧内的凝结水，以降低其过冷度。

优选地，向远距离供汽的对外供汽管上设有增压机，对外供汽管上在增压机后设有疏水管路，所述疏水管路设有自动疏水阀；

所述系统还包括辅助供汽阀，按汽流方向其出口经高温供汽管连接在对外供汽管与烟气换热器供汽管连接点之后的烟气换热器供汽管上。辅助供汽阀用于将外部蒸汽补充进空气加热器。

所述系统还包括烟气旁路换热子系统；所述烟气旁路换热子系统包括非相变空气预热器的旁路烟道，所述旁路烟道两端按烟气流向分别连接在非相变空气预热器之前的烟气通道上以及非相变空气预热器与烟气换热器之间的烟气通道上；所述旁路烟道上沿烟气流向依次设有非相变空气预热器烟气旁路阀和旁路烟气换热器；所述空气加热器凝结水管上连接旁路烟气支路凝结水管，所述旁路烟气支路凝结水管在空气加热器凝结水管上的节点位于汽液换热器和液流调节阀之间。所述旁路烟气支路凝结水管的另一端连接旁路烟气换热器的进水口，所述旁路烟气换热器的出汽口与高温供汽管相连通；优选地，所述旁路烟气换热器的出汽口由旁路烟气换热器供汽管经旁路烟气换热器气流调节阀与高温供汽管相连通。

优选地，所述旁路烟气支路凝结水管经旁路烟气换热器液流调节阀连接在旁路烟气换热器的进水口。

优选地，所述旁路烟气换热器或旁路烟气换热器供汽管上设置有旁路烟气换热器相变参数传感器，为温度或压力传感器，可以测量出旁路烟气换热器内产生蒸汽的参数。

所述旁路烟道上在非相变空气预热器烟气旁路阀和旁路烟气换热器之间设有蒸汽过热器；所述蒸汽过热器的蒸汽进、出口均连接在所述旁路烟气换热器和旁路烟气换热器气流调节阀之间的旁路烟气换热器供汽管上，旁路烟气换热器产生的蒸汽只能通过蒸汽过热器进入高温供汽管。

所述蒸汽过热器设有蒸汽过热器烟气旁路通道，所述蒸汽过热器烟气旁路通道的一端按烟气流向连接在非相变空气预热器烟气旁路阀之前的非相变空气预热器的旁路烟道上，另一端连接在所述蒸汽过热器和旁路烟气换热器之间的非相变空气预热器的旁路烟道上；所述蒸汽过热器烟气旁路通道上设有蒸汽过热器烟气旁路阀。

本发明更优选的方案是将空气预热系统分别组成高温和低温两个系统，具体如下：

所述烟气换热器按烟气流向依次分设为高温烟气换热器和低温烟气换热器；所述空气加热器按空气流向依次分设为高温空气加热器和低温空气加热器。

所述高温烟气换热器和低温烟气换热器的出汽口分别经高温烟气换热器供汽管和低温烟气换热器供汽管与所述高温空气加热器和低温空气加热器的进汽口相连通；所述高温烟气换热器供汽管和低温烟气换热器供汽管上分别设有高温烟气换热器气流调节阀和低温烟气换热器气流调节阀。

所述高温空气加热器的凝结水出水口和低温空气加热器的凝结水出水口分别经高温空气加热器凝结水管和低温空气加热器凝结水管与所述高温烟气换热器和低温烟气换热器的进水口相连通。

所述高温空气加热器凝结水管按液流方向依次设有高温储水箱、高温循环水泵、高温汽液换热器及高温液流调节阀；所述低温空气加热器凝结水管按液流方向依次设有低温储水箱、低温循环水泵、低温汽液换热器及低温液流调节阀。

按汽流方向所述高温烟气换热器气流调节阀和低温烟气换热器气流调节阀后的烟气换热器供汽管上设有高温对外供汽管和低温对外供汽管；高温对外供汽管和低温对外供汽管上分别设有高温对外供汽阀和低温对外供汽阀。

本发明按汽流方向辅助供汽阀的出口经高温供汽管连接在高温对外供汽管与高温烟气换热器供汽管的连接点之后的高温烟气换热器供汽管上；在高温烟气换热器供汽管上，高温对外供汽管和高温烟气换热器供汽管的连接点与高温供汽管和高温烟气换热器供汽管的连接点之间设置有高温汽分隔阀。

在所述低温烟气换热器气流调节阀和低温空气加热器之间的低温烟气换热器供汽管上设有低温蒸汽压力传感器。

所述高温烟气换热器供汽管在高温烟气换热器气流调节阀至高温汽分隔阀之间与所述低温烟气换热器供汽管在低温烟气换热器气流调节阀和低温空气加热器之间，由低温汽联络管相连通；所述低温汽联络管上设有低温汽联络阀。

所述高温烟气换热器供汽管在高温烟气换热器气流调节阀至高温汽分隔阀之间与所述高温供汽管，由高温汽联络管相连通；所述高温汽联络管上设有高温汽联络阀。

所述低温烟气换热器气流调节阀和低温空气加热器之间的低温烟气换热器供汽管上设有低温对外供汽管，所述低温对外供汽管上设有低温对外供汽阀；所述低温对外供汽管及低温对外供汽阀设有多组，至少有一组连接低温汽液换热器的汽侧。在本发明中，所述低温对外供汽管及低温对外供汽阀可以设有多组，可同时供多个不同热用户使用；其中一组向低温汽液换热器的汽侧供汽来加热低温汽液换热器的水侧内的凝结水，以降低其过冷度。

所述高温烟气换热器气流调节阀至高温汽分隔阀之间的高温烟气换热器供汽管上设有对外高温供汽管，所述对外高温供汽管上设有高温对外供汽阀；所述对外高温供汽管及高温对外供汽阀设有多组，至少有一组连接高温汽液换热器的汽侧；优选地，至少有一组连接低温汽液换热器的汽侧。在本发明中，所述对外高温供汽管及高温对外供汽阀可以设有多组，可同时供多个不同热用户使用；其中一组向高温汽液换热器的汽侧供汽来加热高温汽液换热器的水侧内的凝结水，以降低其过冷度；其中另一组向低温汽液换热器的汽侧补充供汽来加热低温汽液换热器的水侧内的凝结水，以降低其过冷度。

所述旁路烟气支路凝结水管一端连接在高温汽液换热器和高温液流调节阀之间的高温空气加热器凝结水管上，另一端连接在旁路烟气换热器的进水口。

所述低温空气加热器凝结水管在低温汽液换热器前连接低温支路凝结水管，所述低温支路凝结水管经回水调节阀连接到向汽轮机凝汽器补水的除盐水箱；优选地，所述低温支路凝结水管经回水调节阀连接到汽轮机凝汽器汽侧的热井；优选地，所述低温支路凝结水管设有再循环支路，所述再循环支路连接在低温空气加热器的汽侧低温区；所述再循环支路设有回水再循环阀。

优选地，所述高温储水箱连接有高温凝结水排水管，所述高温凝结水排水管经高温储水箱水位调节阀（29）连接到低温空气加热器（1）的汽侧。

所述高温空气加热器凝结水管在高温汽液换热器前连接高温支路凝结水管，所述高温支路凝结水管经高温储水箱水位调节阀连接到低温空气加热器的汽侧。

优选地，所述高温支路凝结水管按流向在高温储水箱水位调节阀前接有高温支路凝结水管再循环管，所述高温支路凝结水管再循环管经高温支路凝结水再循环阀连接到高温空气加热器的汽侧。

本发明的目的之二在于提供一种基于如上所述的分控相变空气预热系统的空气预热方法，

所述烟气通道内的高温烟气流经非相变空气预热器时，与空气通道内经空气加热器加热后进入非相变空气预热器的空气换热，使烟气温度降低，空气温度提高；所述烟气通道内的热烟气流经烟气换热器时，将热量传递给烟气换热器内的凝结水，将凝结水蒸发为蒸汽，所述蒸汽由烟气换热器供汽管进入空气加热器内，在空气加热器内将热量传递给流经空气加热器的空气，并冷却凝结为凝结水由空气加热器凝结水管进入烟气换热器内，开始新的传热循环；热烟气流经烟气换热器后温度降低，空气流经空气加热器后温度提高。

所述烟气换热器内的凝结水蒸发为蒸汽后，经气流调节阀由烟气换热器供汽管进入空气加热器内，气流调节阀的开度根据烟气换热器的相变参数或壁温控制，以便确保烟气换热器的壁温不发生低温腐蚀。

所述蒸汽在空气加热器内冷却凝结为凝结水，由空气加热器凝结水管进入储水箱，由循环水泵升压后，依次经汽液换热器、液流调节阀再进入烟气换热器内，液流调节阀的开度根据烟气换热器内的水位控制，以保持最佳的换热性能；所述凝结水由经对外供汽管进入汽液换热器的蒸汽加热，减小了过冷度。

所述循环水泵升压后的凝结水的一部分由旁路烟气支路凝结水管经旁路烟气换热器液流调节阀进入旁路烟气换热器，吸收流经旁路烟气换热器的烟气热量蒸发为蒸汽，依次经旁路烟气换热器气流调节阀、高温供汽管和烟气换热器供汽管进入空气加热器，加热流经空气加热器的空气，并被冷凝为凝结水进入储水箱，然后经循环水泵升压开始新的传热循环；旁路烟气换热器气流调节阀的开度根据旁路烟气换热器相变参数传感器测量的相变参数控制，以控制旁路烟气换热器的相变参数维持在相应的设定值。

外部加热蒸汽经辅助供汽阀由高温供汽管进入烟气换热器供汽管；辅助供汽阀的开度根据空气加热器出口空气温度传感器测量的空气温度和对应辅助供汽阀调节的温度设定值的偏差调节。当空气加热器出口空气温度传感器测量的空气温度低于对应设定值时，辅助供汽阀开大，外部的参数较高的加热蒸汽经高温供汽管进入烟气换热器供汽管，再进入空气加热器加热空气通道内流经空气加热器的空气，使空气加热器出口空气温度传感器测量的空气温度的测量值升高，并与所述对应设定值保持一致；反之亦然。

本发明采用汽轮机做功后的抽汽作为外部加热蒸汽。由于采用汽轮机做功后的抽汽作为加热蒸汽的热力循环效率更高，因而可使前述对应非相变空气预热器烟气旁路阀调节的温度设定值低于对应辅助供汽阀调节的温度设定值5~100℃，以便优先使用汽轮机做功后的抽汽加热空气。

所述循环水泵升压后的凝结水的一部分由支路凝结水管经回水调节阀进入汽轮机凝汽器补水的除盐水箱或汽轮机凝汽器汽侧的热井；优选地，所述一部分支路凝结水的再循环支路凝结水，经回水再循环阀进入空气加热器的汽侧低温区，使凝结水得到循环冷却，可防止循环水泵发生汽蚀；同时可以增加回到汽轮机凝汽器汽侧热井的凝结水过冷度，避免冷源损失。调节该回水再循环阀的开度可以调节凝结水的再循环流量和温度。

回水调节阀的开度根据储水箱的水位调节，当低温储水箱的水位高于低温储水箱的水位设定值时，回水调节阀的开度开大，以使更多的低温储水箱内的凝结水排向汽轮机凝汽器补水的除盐水箱，使低温储水箱的水位维持在低温储水箱的水位设定值；反之亦然。

所述烟气通道内的一部分高温烟气由非相变空气预热器的旁路烟道，经非相变空气预热器烟气旁路阀进入旁路烟气换热器，与空气加热器来的凝结水换热；所述非相变空气预热器烟气旁路阀的开度根据空气加热器出口空气温度传感器测量的空气温度和对应非相变空气预热器烟气旁路阀调节的温度设定值的偏差调节。当空气加热器出口空气温度传感器测量的空气温度低于所述对应设定值时，非相变空气预热器烟气旁路阀开大，烟气通道中更多的高温烟气流经旁路烟气换热器加热其内的凝结水，使更多的凝结水蒸发为参数较高的蒸汽，依次经旁路烟气换热器气流调节阀、高温供汽管和烟气换热器供汽管进入空气加热器，加热空气通道内流经空气加热器的空气，使空气加热器出口空气温度传感器测量的空气温度的测量值升高，并与所述设定值保持一致；反之亦然。优选地，所述对应非相变空气预热器烟气旁路阀调节的温度设定值小于对应辅助供汽阀调节的温度设定值。

在所述旁路烟气换热器内，凝结水蒸发为蒸汽，在进入旁路烟气换热器气流调节阀前先流经蒸汽过热器，在蒸汽过热器中与经非相变空气预热器的旁路烟道来的高温烟气换热。以便在不增加烟气换热器内相变压力的情况下被加热到更高的温度，充分利用旁路烟气温度高于流经非相变空气预热器后的烟气温度的特点，提高进入空气加热器的蒸汽与空气的传热温差，并提高对进入空气加热器的空气温度变化幅度较大时的系统调节能力。

通过蒸汽过热器烟气旁路阀的开度，调节蒸汽过热器出口的蒸汽温度和进入烟气换热器的烟气温度。通过调节蒸汽过热器烟气旁路阀的开度，可以改变流经蒸汽过热器的烟气量，以及改变烟气对旁路烟气换热器内凝结水与蒸汽过热器内过热蒸汽的传热量比例，从而调节蒸汽过热器出口的蒸汽温度和进入烟气换热器的烟气温度，提高系统对空气温度变化的调节能力。

本发明更优选的空气预热方法的方案如下：

所述烟气换热器和空气加热器分为高温、低温两组，与对应相连接的高、低温设备分别组成高温和低温两个传热循环系统；高温烟气换热器产汽经高温烟气换热器供汽管向高温空气加热器供汽，低温烟气换热器产汽经低温烟气换热器供汽管向低温空气加热器供汽；空气通道内空气依次流经低温空气加热器和高温空气加热器，空气温度依次得到提高；烟气通道内的烟气依次流经高温烟气换热器和低温烟气换热器，烟气温度依次得到降低。

所述高温烟气换热器产汽由高温烟气换热器供汽管经高温汽分隔阀向高温空气加热器供汽；通过调节高温汽分隔阀的开度，调节由高温供汽管向高温空气加热器的供汽量。优选地，所述高温供汽管的加热蒸汽由高温汽联络阀进入高温烟气换热器供汽管；高温汽联络阀的开度根据高温烟气换热器供汽管内的蒸汽压力来调节。

通过关小高温汽分隔阀，可使高温空气加热器更多地由高温供汽管来的更高参数蒸汽供汽，以进一步提高高温空气加热器对空气的加热能力，反之亦然。当高温汽分隔阀全部关闭时，打开高温汽联络阀可以向高温烟气换热器供汽管提供来自高温供汽管的更高参数蒸汽。高温汽联络阀的开度根据高温烟气换热器供汽管内的蒸汽压力来调节，当所述高温烟气换热器供汽管内的蒸汽压力低于相应设定值时，高温汽联络阀的开度增大，反之亦然。

所述高温烟气换热器供汽管与低温烟气换热器供汽管通过低温汽联络阀连通；低温汽联络阀的开度根据低温蒸汽压力传感器测量的低温烟气换热器供汽管内的蒸汽压力或空气加热器出口空气温度传感器测量的温度值来调节。低温汽联络阀的开度根据低温蒸汽压力传感器测量的低温烟气换热器供汽管内的蒸汽压力来调节，以控制低温烟气换热器供汽管内的蒸汽压力维持在希望的设定值，从而增强系统的调节能力。作为优选，在流经低温烟气换热器的烟气温度过低或流经低温空气加热器的空气温度过低时，低温烟气换热器供汽管内的蒸汽压力下降，低温汽联络阀的开度增大，使高温烟气换热器供汽管内参数更高的蒸汽进入低温烟气换热器供汽管内，以提高低温空气加热器对空气的加热能力，反之亦然；作为优选，低温汽联络阀的开度也可根据空气加热器出口空气温度传感器测量的温度值来调节，当空气加热器出口空气温度传感器测量的温度值过低时，低温汽联络阀的开度增大，使高温烟气换热器供汽管内参数更高的蒸汽进入低温烟气换热器供汽管内，以提高低温空气加热器对空气的加热能力，反之亦然。

所述高温储水箱的水位由高温储水箱水位调节阀进行调节，当高温储水箱的水位高于高温储水箱的水位设定值时，高温储水箱水位调节阀的开度开大，以使更多的高温储水箱内的凝结水流入低温空气加热器的汽侧，使高温储水箱的水位维持在高温储水箱的水位设定值；反之亦然。进入低温空气加热器汽侧的高温凝结水和其降压闪蒸产生的蒸汽在低温空气加热器得到冷却，再进入低温储水箱。

优选地，所述高温储水箱的水温由所述高温支路凝结水再循环阀的开度调节；

所述低温储水箱内的凝结水排向汽轮机凝汽器汽侧的热井内；优选地，所述低温储水箱的水温由所述回水再循环阀的开度调节；所述凝结水通过再循环支路进入低温空气加热器的汽侧低温区，使凝结水得到循环冷却，以增加回到汽轮机凝汽器汽侧热井的凝结水过冷度，即可防止低温循环水泵发生汽蚀，也可避免该凝结水在凝汽器造成冷源损失；开大回水再循环阀，可以增加回水再循环流量，使得更多凝结水得到循环冷却，使低温储水箱内的凝结水温度降低；反之亦然。

与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的空气预热系统采用整体性解决方案。通过分级空气预热方式，很好地解决了传统空气预热器低温腐蚀与热效率的耦合问题；通过改变烟气余热回收系统设计，优化余热供热用户，相应调整锅炉换热面的整体设计、制粉系统和燃烧系统等设计，可以提高锅炉及发电热力循环整体的热效率。

很易发生低温腐蚀的低温级空气预热采用分控相变换热系统，进行可控的低温烟气和低温空气间接式换热，保障任何情况下低温级烟气换热装置都不发生低温腐蚀；经过低温级空气预热，进入高温级空气预热器前空气温度已升到足够高，能够可靠保障空气预热器的换热面壁温始终高于烟气酸露点，可以彻底解决空气预热器的低温腐蚀和堵灰的问题，提高传热能力和降低风机电耗。高温级空气预热可采用换热效率更高的直接式换热的空气预热器。

空气预热系统与烟气余热利用系统完全兼容并相统一，即可保障最佳的空气预热量，同时也可随工况调整，将余热产生不同参数的蒸汽分供给供热系统、凝结水加热系统或脱硫塔后烟气再热系统等不同热用户，做到余热能量的梯级利用，使得热力系统的整体经济性得到提高。

锅炉原小部分烟道对流受热面布置进炉膛，或同时微量提高蒸发受热面，可在不提高炉膛及出口烟气温度下，减小烟道对流吸热量，适量提高空预入口烟气的温度，从而可以确保最大限度地维持最佳的空预出口的热风温度，为后续回收余热的利用增加适应性，且对于改善难燃煤种的燃烧特性，降低NOx的排放，提高锅炉燃烧效率都十分有利。

2、本发明因为彻底解决了空气预热器的低温腐蚀和堵灰的问题，非相变空气预热器可采用板式、管式或其它将冷热源隔离的表面式空气预热器，以减小漏风率、提高换热效率，从而提高系统的热效率和经济性；板式空气预热器相对回转式空气预热器的换热系数可成倍提高，同时相对管式空气预热器的体积大为减小，也便于检修维护，而且在烟气入口采取一些涂层或镀层等防磨措施也较为容易；另外，由于空预器入口烟道结构的影响，烟气中灰粒分布、流动存在着不均匀性，往往造成空预器固定的换热面的局部磨损。板式换热器易于模块化设计，可以方便地组合，局部防磨和更换都比较方便。

非相变空气预热器若采用回转式空气预热器，烟气出口的低温端蓄热元件的结构和材料可以与烟气入口的高温端完全一样，即提高了传热效率，也提高了经济性。另外，回转式空预器没有了严重堵灰，漏风造成的各种损失也会减小。较高温度的烟气和空气进行换热，也减轻了回转式空气预热器换热面温度分布的不均匀性对设备安全性和经济性的不利影响。

3、本发明的空气预热系统，可很好地与原锅炉暖风器系统兼容，将原暖风器系统融合在空气预热与余热利用的统一系统中。由于空气预热器前的空气加热器可在适宜时更充分地采用汽轮机抽汽为主要加热热源，汽轮机抽汽加热风的热量又回到锅炉燃烧系统，且回到汽轮机凝汽器汽侧的冷凝水回水的温度低于汽轮机排汽温度，因而该部分蒸汽在汽轮机做功后的冷源损失仅是锅炉效率损失和很少的散热损失等，该蒸汽循环进一步提高了整体热力循环发电的效率。

4、本发明的空气预热系统具有很强的换热调节能力。采用了加热蒸汽温度调节、加热蒸汽压力调节、加热蒸汽流量调节、烟道旁路换热量调节、蒸汽过热度调节和凝结水过冷度调节等多种手段综合调节换热温差和换热系数，在不改变换热面积以及烟气、空气流量和原始温度等参数的情况下灵活调节排烟温度和空气加热温度，增加了空气预热系统对煤种、工况和季节等运行条件的适应能力，可确保热平衡使系统热量充分被进入锅炉的空气利用，系统始终保持最佳的经济性和安全性。

5、本发明的空气预热系统，根据介质温度采用分级加热的方法分配不同温度级的传热比例，确保系统换热保持更高的平均传热温差和传热系数，并减小蒸汽总的体积流量，具有更好的换热能力和经济性。另外，对于设有SCR脱硝系统的空气预热系统，将高温级烟气换热器设计和调节为易于捕获NH₃HSO₄的传热条件，并且分段独立设置，更易于采取较为彻底的清堵措施，可以提高整个空气预热系统的效能。低温级烟气换热器利用率略低，还可以布置在除尘设备之后，减轻低温换热器的堵灰和磨损。如果需要脱硫后烟气再热，可以缩短系统部分主管路的长度。

6、本发明的空气预热系统采用易于实现自动化的控制手段，具有较好的调节特性和冗余性，能够实现集散控制，并与上位集散控制系统实现软、硬连接。

附图说明

图1是本发明实施例3的工艺流程图。

图中：1-低温空气加热器；2-高温空气加热器；3-空气加热器出口空气温度传感器；4-旁路烟气换热器；5-旁路烟气换热器相变参数传感器；6-蒸汽过热器；7-空气通道；8-非相变空气预热器；9-烟气通道；10-蒸汽过热器烟气旁路阀；11-非相变空气预热器烟气旁路阀；12-旁路烟气换热器气流调节阀；13-辅助供汽阀；14-高温烟气换热器供汽管；15-高温汽联络阀；16-高温供汽管；17-高温烟气换热器气流调节阀；18-高温对外供汽阀；19-低温汽联络阀；20-高温汽分隔阀；21-高温烟气换热器；22-低温烟气换热器；23-低温烟气换热器气流调节阀；24-低温对外供汽阀；25-低温蒸汽压力传感器；26-低温烟气换热器供汽管；27-回水调节阀；28-回水再循环阀；29-高温储水箱水位调节阀。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

一种分控相变空气预热系统，所述系统包括空气通道7、非相变空气预热器8和烟气通道9；所述空气通道7中的空气和烟气通道9中的烟气在非相变空气预热器8中进行热量交换；所述系统还包括烟气换热器和空气加热器；所述烟气换热器按烟气流向位于非相变空气预热器8后的烟气通道9上；所述空气加热器按空气流向位于非相变空气预热器8前的空气通道7上；所述烟气换热器的出汽口经烟气换热器供汽管与所述空气加热器的进汽口相连通；所述空气加热器的凝结水出水口经空气加热器凝结水管与所述烟气换热器的进水口相连通。所述烟气换热器供汽管上设有气流调节阀。

所述空气加热器凝结水管上按液流方向设有储水箱、循环水泵、汽液换热器及液流调节阀，按液流方向所述汽液换热器前连接有支路凝结水管，所述支路凝结水管经回水调节阀27连接到向汽轮机凝汽器补水的除盐水箱或汽轮机凝汽器汽侧的热井；优选地，所述支路凝结水管设有再循环支路，所述再循环支路的另一端连接到空气加热器的汽侧低温区；所述再循环支路设有回水再循环阀28。

一种分控相变空气预热方法：

所述烟气通道9内的高温烟气流经非相变空气预热器8时，与空气通道7内经空气加热器加热后进入非相变空气预热器8的空气换热，使烟气温度降低，空气温度提高；所述烟气通道9内的热烟气流经烟气换热器时，将热量传递给烟气换热器内的凝结水，将凝结水蒸发为蒸汽，所述蒸汽由烟气换热器供汽管进入空气加热器内，在空气加热器内将热量传递给流经空气加热器的空气，并冷却凝结为凝结水由空气加热器凝结水管进入烟气换热器内，开始新的传热循环；热烟气流经烟气换热器后温度降低，空气流经空气加热器后温度提高。

实施例2

一种分控相变空气预热系统，所述系统包括空气通道7、非相变空气预热器8和烟气通道9；所述空气通道7中的空气和烟气通道9中的烟气在非相变空气预热器8中进行热量交换；所述系统还包括烟气换热器和空气加热器；所述烟气换热器按烟气流向位于非相变空气预热器8后的烟气通道9上；所述空气加热器按空气流向位于非相变空气预热器8前的空气通道7上；所述烟气换热器的出汽口经烟气换热器供汽管与所述空气加热器的进汽口相连通；所述空气加热器的凝结水出水口经空气加热器凝结水管与所述烟气换热器的进水口相连通。

所述空气加热器凝结水管上按液流方向设有储水箱、循环水泵、汽液换热器及液流调节阀，按液流方向所述汽液换热器前连接有支路凝结水管，所述支路凝结水管经回水调节阀27连接到向汽轮机凝汽器补水的除盐水箱或汽轮机凝汽器汽侧的热井；优选地，所述支路凝结水管设有再循环支路，所述再循环支路的另一端连接到空气加热器的汽侧低温区；所述再循环支路设有回水再循环阀28。所述旁路烟气支路凝结水管在空气加热器凝结水管上的节点位于汽液换热器和液流调节阀之间；所述对外供汽管有多个并联连接，至少有一路对外供汽管的另一端连接在所述汽液换热器的汽侧。向远距离供汽的对外供汽管上设有增压机，对外供汽管上在增压机后设有疏水管路，所述疏水管路设有自动疏水阀；

在所述非相变空气预热器8和所述空气加热器之间的空气通道7上设有空气加热器出口空气温度传感器3。所述烟气换热器供汽管上设有气流调节阀，按汽流方向所述气流调节阀后的烟气换热器供汽管上设有对外供汽管，对外供汽管上设有对外供汽阀。

所述系统还包括辅助供汽阀13，按汽流方向其出口经高温供汽管16连接在对外供汽管与烟气换热器供汽管连接点之后的烟气换热器供汽管上。

所述系统还包括烟气旁路换热子系统；所述烟气旁路换热子系统包括非相变空气预热器8的旁路烟道，所述旁路烟道两端按烟气流向分别连接在非相变空气预热器8之前的烟气通道9上以及非相变空气预热器8与烟气换热器之间的烟气通道9上；所述旁路烟道上沿烟气流向依次设有非相变空气预热器烟气旁路阀11和旁路烟气换热器4；所述空气加热器凝结水管上连接旁路烟气支路凝结水管，所述旁路烟气支路凝结水管的另一端连接旁路烟气换热器4的进水口，所述旁路烟气换热器4的出汽口与高温供汽管16相连通；优选地，所述旁路烟气换热器4的出汽口由旁路烟气换热器供汽管经旁路烟气换热器气流调节阀12与高温供汽管16相连通。

所述旁路烟气支路凝结水管经旁路烟气换热器液流调节阀连接在旁路烟气换热器4的进水口。

所述旁路烟气换热器4或旁路烟气换热器供汽管上设置有旁路烟气换热器相变参数传感器5。

所述旁路烟道上在非相变空气预热器烟气旁路阀11和旁路烟气换热器4之间设有蒸汽过热器6；所述蒸汽过热器6的蒸汽进、出口均连接在所述旁路烟气换热器4和旁路烟气换热器气流调节阀12之间的旁路烟气换热器供汽管上。

所述蒸汽过热器6设有蒸汽过热器烟气旁路通道，所述蒸汽过热器烟气旁路通道的一端按烟气流向连接在非相变空气预热器烟气旁路阀11之前的非相变空气预热器8的旁路烟道上，另一端连接在所述蒸汽过热器6和旁路烟气换热器4之间的非相变空气预热器8的旁路烟道上；所述蒸汽过热器烟气旁路通道上设有蒸汽过热器烟气旁路阀10。

一种分控相变空气预热方法：

所述烟气通道9内的高温烟气流经非相变空气预热器8时，与空气通道7内经空气加热器加热后进入非相变空气预热器8的空气换热，使烟气温度降低，空气温度提高；所述烟气通道9内的热烟气流经烟气换热器时，将热量传递给烟气换热器内的凝结水，将凝结水蒸发为蒸汽，所述蒸汽由烟气换热器供汽管进入空气加热器内，在空气加热器内将热量传递给流经空气加热器的空气，并冷却凝结为凝结水由空气加热器凝结水管进入烟气换热器内，开始新的传热循环；热烟气流经烟气换热器后温度降低，空气流经空气加热器后温度提高。

所述烟气换热器内的凝结水蒸发为蒸汽后，经气流调节阀由烟气换热器供汽管进入空气加热器内，气流调节阀的开度根据烟气换热器的相变参数或壁温控制。

所述蒸汽在空气加热器内冷却凝结为凝结水，由空气加热器凝结水管进入储水箱，由循环水泵升压后，依次经汽液换热器、液流调节阀再进入烟气换热器内，液流调节阀的开度根据烟气换热器内的水位控制。

所述循环水泵升压后的凝结水的一部分由旁路烟气支路凝结水管经旁路烟气换热器液流调节阀进入旁路烟气换热器4，吸收流经旁路烟气换热器4的烟气热量蒸发为蒸汽，依次经旁路烟气换热器气流调节阀12、高温供汽管16和烟气换热器供汽管进入空气加热器，加热流经空气加热器的空气，并被冷凝为凝结水进入储水箱，然后经循环水泵升压开始新的传热循环；旁路烟气换热器气流调节阀12的开度根据旁路烟气换热器相变参数传感器5测量的相变参数控制。

外部加热蒸汽经辅助供汽阀13由高温供汽管16进入烟气换热器供汽管；辅助供汽阀13的开度根据空气加热器出口空气温度传感器3测量的空气温度和对应辅助供汽阀13调节的温度设定值的偏差调节；优选地，采用汽轮机做功后的抽汽作为外部加热蒸汽。

所述循环水泵升压后的凝结水的一部分由支路凝结水管经回水调节阀27进入汽轮机凝汽器补水的除盐水箱或汽轮机凝汽器汽侧的热井；优选地，所述一部分支路凝结水的再循环支路凝结水，经回水再循环阀28进入空气加热器的汽侧低温区，使凝结水得到循环冷却；回水调节阀27的开度根据储水箱的水位调节。

所述烟气通道9内的一部分高温烟气由非相变空气预热器8的旁路烟道，经非相变空气预热器烟气旁路阀11进入旁路烟气换热器4，与空气加热器来的凝结水换热；所述非相变空气预热器烟气旁路阀11的开度根据空气加热器出口空气温度传感器3测量的空气温度和对应非相变空气预热器烟气旁路阀11调节的温度设定值的偏差调节。所述对应非相变空气预热器烟气旁路阀11调节的温度设定值小于对应辅助供汽阀13调节的温度设定值。

在所述旁路烟气换热器4内，凝结水蒸发为蒸汽，在进入旁路烟气换热器气流调节阀12前先流经蒸汽过热器6，在蒸汽过热器6中与经非相变空气预热器8的旁路烟道来的高温烟气换热；优选地，通过蒸汽过热器烟气旁路阀10的开度，调节蒸汽过热器6出口的蒸汽温度和进入烟气换热器的烟气温度。

实施例3

一种分控相变空气预热系统，所述系统包括空气通道7、非相变空气预热器8和烟气通道9；所述空气通道7中的空气和烟气通道9中的烟气在非相变空气预热器8中进行热量交换。所述系统还包括烟气换热器和空气加热器；所述烟气换热器按烟气流向位于非相变空气预热器8后的烟气通道9上；所述空气加热器按空气流向位于非相变空气预热器8前的空气通道7上。

所述烟气换热器按烟气流向依次分设为高温烟气换热器21和低温烟气换热器22；所述空气加热器按空气流向依次分设为高温空气加热器2和低温空气加热器1。所述高温烟气换热器21和低温烟气换热器22的出汽口分别经高温烟气换热器供汽管14和低温烟气换热器供汽管26与所述高温空气加热器2和低温空气加热器1的进汽口相连通；所述高温烟气换热器供汽管14和低温烟气换热器供汽管26上分别设有高温烟气换热器气流调节阀17和低温烟气换热器气流调节阀23。在所述非相变空气预热器8和所述高温空气加热器2之间的空气通道7上设有空气加热器出口空气温度传感器3。

所述高温空气加热器2的凝结水出水口和低温空气加热器1的凝结水出水口分别经高温空气加热器凝结水管和低温空气加热器凝结水管与所述高温烟气换热器21和低温烟气换热器22的进水口相连通。

所述高温空气加热器凝结水管按液流方向依次设有高温储水箱、高温循环水泵、高温汽液换热器及高温液流调节阀；所述低温空气加热器凝结水管按液流方向依次设有低温储水箱、低温循环水泵、低温汽液换热器及低温液流调节阀；

按汽流方向所述高温烟气换热器气流调节阀17和低温烟气换热器气流调节阀23后的烟气换热器供汽管上设有高温对外供汽管和低温对外供汽管；高温对外供汽管和低温对外供汽管上分别设有高温对外供汽阀18和低温对外供汽阀24。

按汽流方向辅助供汽阀13的出口经高温供汽管16连接在高温对外供汽管与高温烟气换热器供汽管14的连接点之后的高温烟气换热器供汽管14上。

在高温烟气换热器供汽管14上，高温对外供汽管和高温烟气换热器供汽管14的连接点与高温供汽管16和高温烟气换热器供汽管14的连接点之间设置有高温汽分隔阀20。

在所述低温烟气换热器气流调节阀23和低温空气加热器1之间的低温烟气换热器供汽管26上设有低温蒸汽压力传感器25。

所述高温烟气换热器供汽管14在高温烟气换热器气流调节阀17至高温汽分隔阀20之间与所述低温烟气换热器供汽管26在低温烟气换热器气流调节阀23和低温空气加热器1之间，由低温汽联络管相连通；所述低温汽联络管上设有低温汽联络阀19。

所述高温烟气换热器供汽管14在高温烟气换热器气流调节阀17至高温汽分隔阀20之间与所述高温供汽管16，由高温汽联络管相连通；所述高温汽联络管上设有高温汽联络阀15。

所述低温烟气换热器气流调节阀23和低温空气加热器1之间的低温烟气换热器供汽管26上设有低温对外供汽管，所述低温对外供汽管上设有低温对外供汽阀24；所述低温对外供汽管及低温对外供汽阀24设有多组，至少有一组连接低温汽液换热器的汽侧。

所述高温烟气换热器气流调节阀17至高温汽分隔阀20之间的高温烟气换热器供汽管14上设有对外高温供汽管，所述对外高温供汽管上设有高温对外供汽阀18；所述对外高温供汽管及高温对外供汽阀18设有多组，至少有一组连接高温汽液换热器的汽侧；优选地，至少有一组连接低温汽液换热器的汽侧。

所述旁路烟气支路凝结水管一端连接在高温汽液换热器和高温液流调节阀之间的高温空气加热器凝结水管上，另一端连接在旁路烟气换热器4的进水口。

所述低温空气加热器凝结水管在低温汽液换热器前连接低温支路凝结水管，所述低温支路凝结水管经回水调节阀27连接到向汽轮机凝汽器补水的除盐水箱；优选地，所述低温支路凝结水管经回水调节阀27连接到汽轮机凝汽器汽侧的热井；优选地，所述低温支路凝结水管设有再循环支路，所述再循环支路连接在低温空气加热器1的汽侧低温区；所述再循环支路设有回水再循环阀28。

所述高温储水箱连接有高温凝结水排水管，所述高温凝结水排水管经高温储水箱水位调节阀29连接到低温空气加热器1的汽侧。

所述高温空气加热器凝结水管在高温汽液换热器前连接高温支路凝结水管，所述高温支路凝结水管经高温储水箱水位调节阀29连接到低温空气加热器1的汽侧。

所述高温支路凝结水管按流向在高温储水箱水位调节阀29前接有高温支路凝结水管再循环管，所述高温支路凝结水管再循环管经高温支路凝结水再循环阀连接到高温空气加热器2的汽侧。

烟气旁路换热子系统的设计同实施例2。

一种分控相变空气预热方法：

所述烟气通道9内的高温烟气流经非相变空气预热器8时，与空气通道7内经空气加热器加热后进入非相变空气预热器8的空气换热，使烟气温度降低，空气温度提高；

高温烟气换热器21产汽经高温烟气换热器供汽管14向高温空气加热器2供汽，低温烟气换热器22产汽经低温烟气换热器供汽管26向低温空气加热器1供汽；空气通道7内空气依次流经低温空气加热器1和高温空气加热器2，空气温度依次得到提高；烟气通道9内的烟气依次流经高温烟气换热器21和低温烟气换热器22，烟气温度依次得到降低。

所述高温烟气换热器21产汽由高温烟气换热器供汽管14经高温汽分隔阀20向高温空气加热器2供汽；通过调节高温汽分隔阀20的开度，调节由高温供汽管16向高温空气加热器2的供汽量。

所述高温供汽管16的加热蒸汽由高温汽联络阀15进入高温烟气换热器供汽管14；高温汽联络阀15的开度根据高温烟气换热器供汽管14内的蒸汽压力来调节。

所述高温烟气换热器供汽管14与低温烟气换热器供汽管26通过低温汽联络阀19连通；低温汽联络阀19的开度根据低温蒸汽压力传感器25测量的低温烟气换热器供汽管26内的蒸汽压力或空气加热器出口空气温度传感器3测量的温度值来调节。

所述高温储水箱的水位由高温储水箱水位调节阀29进行调节；进入低温空气加热器1汽侧的高温凝结水和其降压闪蒸产生的蒸汽在低温空气加热器1得到冷却，再进入低温储水箱。

所述高温储水箱的水温由所述高温支路凝结水再循环阀的开度调节；所述低温储水箱内的凝结水排向汽轮机凝汽器汽侧的热井内；优选地，所述低温储水箱的水温由所述回水再循环阀28的开度调节；所述凝结水通过再循环支路进入低温空气加热器1的汽侧低温区。

其余部分的工艺同实施例2。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征以及空气预热方法，但本发明并不局限于上述详细结构特征以及气预热方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征以及气预热方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种分控相变空气预热系统，其特征在于，所述系统包括空气通道（7）、非相变空气预热器（8）和烟气通道（9）；所述空气通道（7）中的空气和烟气通道（9）中的烟气在非相变空气预热器（8）中进行热量交换；

所述系统还包括烟气换热器和空气加热器；所述烟气换热器按烟气流向位于非相变空气预热器（8）后的烟气通道（9）上；所述空气加热器按空气流向位于非相变空气预热器（8）前的空气通道（7）上；

所述烟气换热器的出汽口经烟气换热器供汽管与所述空气加热器的进汽口相连通；所述空气加热器的凝结水出水口经空气加热器凝结水管与所述烟气换热器的进水口相连通；

所述烟气换热器供汽管上设有气流调节阀；

所述空气加热器凝结水管上按液流方向设有储水箱、循环水泵、汽液换热器及液流调节阀，按液流方向所述汽液换热器前连接有支路凝结水管，所述支路凝结水管经回水调节阀（27）连接到向汽轮机凝汽器补水的除盐水箱或汽轮机凝汽器汽侧的热井；所述支路凝结水管设有再循环支路，所述再循环支路的另一端连接到空气加热器的汽侧低温区；所述再循环支路设有回水再循环阀（28）。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述再循环支路的一端按流向连接在回水调节阀（27）前的支路凝结水管上；

优选地，在所述非相变空气预热器（8）和所述空气加热器之间的空气通道（7）上设有空气加热器出口空气温度传感器（3）；

优选地，按汽流方向所述气流调节阀后的烟气换热器供汽管上连接有对外供汽管，对外供汽管上设有对外供汽阀；

优选地，所述对外供汽管有多个并联连接，至少有一路对外供汽管的另一端连接在所述汽液换热器的汽侧；

优选地，向远距离供汽的对外供汽管上设有增压机，对外供汽管上在增压机后设有疏水管路，所述疏水管路设有自动疏水阀；

优选地，所述系统还包括辅助供汽阀（13），按汽流方向其出口经高温供汽管（16）连接在对外供汽管与烟气换热器供汽管连接点之后的烟气换热器供汽管上。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，

所述系统还包括烟气旁路换热子系统；所述烟气旁路换热子系统包括非相变空气预热器（8）的旁路烟道，所述旁路烟道两端按烟气流向分别连接在非相变空气预热器（8）之前的烟气通道（9）上以及非相变空气预热器（8）与烟气换热器之间的烟气通道（9）上；所述旁路烟道上沿烟气流向依次设有非相变空气预热器烟气旁路阀（11）和旁路烟气换热器（4）；

所述空气加热器凝结水管上连接旁路烟气支路凝结水管；所述旁路烟气支路凝结水管在空气加热器凝结水管上的连接节点位于汽液换热器和液流调节阀之间；所述旁路烟气支路凝结水管的另一端连接旁路烟气换热器（4）的进水口，所述旁路烟气换热器（4）的出汽口与高温供汽管（16）相连通；优选地，所述旁路烟气换热器（4）的出汽口由旁路烟气换热器供汽管经旁路烟气换热器气流调节阀（12）与高温供汽管（16）相连通；

优选地，所述旁路烟气支路凝结水管经旁路烟气换热器液流调节阀连接在旁路烟气换热器（4）的进水口；

优选地，所述旁路烟气换热器（4）或旁路烟气换热器供汽管上设置有旁路烟气换热器相变参数传感器（5）。

4.如权利要求1-3之一所述的系统，其特征在于，

所述旁路烟道上在非相变空气预热器烟气旁路阀（11）和旁路烟气换热器（4）之间设有蒸汽过热器（6）；所述蒸汽过热器（6）的蒸汽进、出口均连接在所述旁路烟气换热器（4）和旁路烟气换热器气流调节阀（12）之间的旁路烟气换热器供汽管上；

优选地，所述蒸汽过热器（6）设有蒸汽过热器烟气旁路通道，所述蒸汽过热器烟气旁路通道的一端按烟气流向连接在非相变空气预热器烟气旁路阀（11）之前的非相变空气预热器（8）的旁路烟道上，另一端连接在所述蒸汽过热器（6）和旁路烟气换热器（4）之间的非相变空气预热器（8）的旁路烟道上；所述蒸汽过热器烟气旁路通道上设有蒸汽过热器烟气旁路阀（10）。

5.如权利要求1-4之一所述的系统，其特征在于，

所述烟气换热器按烟气流向依次分设为高温烟气换热器（21）和低温烟气换热器（22）；所述空气加热器按空气流向依次分设为高温空气加热器（2）和低温空气加热器（1）；

所述高温烟气换热器（21）和低温烟气换热器（22）的出汽口分别经高温烟气换热器供汽管（14）和低温烟气换热器供汽管（26）与所述高温空气加热器（2）和低温空气加热器（1）的进汽口相连通；所述高温烟气换热器供汽管（14）和低温烟气换热器供汽管（26）上分别设有高温烟气换热器气流调节阀（17）和低温烟气换热器气流调节阀（23）；

优选地，所述高温空气加热器（2）的凝结水出水口和低温空气加热器（1）的凝结水出水口分别经高温空气加热器凝结水管和低温空气加热器凝结水管与所述高温烟气换热器（21）和低温烟气换热器（22）的进水口相连通；

优选地，所述高温空气加热器凝结水管按液流方向依次设有高温储水箱、高温循环水泵、高温汽液换热器及高温液流调节阀；所述低温空气加热器凝结水管按液流方向依次设有低温储水箱、低温循环水泵、低温汽液换热器及低温液流调节阀；

优选地，按汽流方向所述高温烟气换热器气流调节阀（17）和低温烟气换热器气流调节阀（23）后的烟气换热器供汽管上分别连接有高温对外供汽管和低温对外供汽管；高温对外供汽管和低温对外供汽管上分别设有高温对外供汽阀（18）和低温对外供汽阀（24）。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，

按汽流方向辅助供汽阀（13）的出口经高温供汽管（16）连接在高温对外供汽管与高温烟气换热器供汽管（14）的连接点之后的高温烟气换热器供汽管（14）上；

优选地，在高温烟气换热器供汽管（14）上，高温对外供汽管和高温烟气换热器供汽管（14）的连接点与高温供汽管（16）和高温烟气换热器供汽管（14）的连接点之间设置有高温汽分隔阀（20）；

优选地，在所述低温烟气换热器气流调节阀（23）和低温空气加热器（1）之间的低温烟气换热器供汽管（26）上设有低温蒸汽压力传感器（25）；

优选地，所述高温烟气换热器供汽管（14）在高温烟气换热器气流调节阀（17）至高温汽分隔阀（20）之间与所述低温烟气换热器供汽管（26）在低温烟气换热器气流调节阀（23）和低温空气加热器（1）之间，由低温汽联络管相连通；所述低温汽联络管上设有低温汽联络阀（19）；

优选地，所述高温烟气换热器供汽管（14）在高温烟气换热器气流调节阀（17）至高温汽分隔阀（20）之间与所述高温供汽管（16），由高温汽联络管相连通；所述高温汽联络管上设有高温汽联络阀（15）；

优选地，所述低温对外供汽管及低温对外供汽阀（24）设有多组，至少有一组连接低温汽液换热器的汽侧；

优选地，所述对外高温供汽管及高温对外供汽阀（18）设有多组，至少有一组连接高温汽液换热器的汽侧；优选地，至少有一组连接低温汽液换热器的汽侧；

优选地，所述旁路烟气支路凝结水管一端连接在高温汽液换热器和高温液流调节阀之间的高温空气加热器凝结水管上，另一端连接在旁路烟气换热器（4）的进水口；

优选地，所述低温空气加热器凝结水管在低温汽液换热器前连接低温支路凝结水管，所述低温支路凝结水管经回水调节阀（27）连接到向汽轮机凝汽器补水的除盐水箱；优选地，所述低温支路凝结水管经回水调节阀（27）连接到汽轮机凝汽器汽侧的热井；优选地，所述低温支路凝结水管设有再循环支路，所述再循环支路连接在低温空气加热器（1）的汽侧低温区；所述再循环支路设有回水再循环阀（28）；

优选地，所述高温储水箱连接有高温凝结水排水管，所述高温凝结水排水管经高温储水箱水位调节阀（29）连接到低温空气加热器（1）的汽侧。

优选地，所述高温空气加热器凝结水管在高温汽液换热器前连接高温支路凝结水管，所述高温支路凝结水管经高温储水箱水位调节阀（29）连接到低温空气加热器（1）的汽侧；

优选地，所述高温支路凝结水管按流向在高温储水箱水位调节阀（29）前接有高温支路凝结水管再循环管，所述高温支路凝结水管再循环管经高温支路凝结水再循环阀连接到高温空气加热器（2）的汽侧。

7.一种基于如权利要求1-6之一所述的分控相变空气预热系统的空气预热方法，

所述烟气通道（9）内的高温烟气流经非相变空气预热器（8）时，与空气通道（7）内经空气加热器加热后进入非相变空气预热器（8）的空气换热，使烟气温度降低，空气温度提高；

所述烟气通道（9）内的热烟气流经烟气换热器时，将热量传递给烟气换热器内的凝结水，将凝结水蒸发为蒸汽，所述蒸汽由烟气换热器供汽管进入空气加热器内，在空气加热器内将热量传递给流经空气加热器的空气，并冷却凝结为凝结水由空气加热器凝结水管进入烟气换热器内，开始新的传热循环；热烟气流经烟气换热器后温度降低，空气流经空气加热器后温度提高。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述烟气换热器内的凝结水蒸发为蒸汽后，经气流调节阀由烟气换热器供汽管进入空气加热器内，气流调节阀的开度根据烟气换热器的相变参数或壁温控制；

优选地，所述蒸汽在空气加热器内冷却凝结为凝结水，由空气加热器凝结水管进入储水箱，由循环水泵升压后，依次经汽液换热器、液流调节阀再进入烟气换热器内，液流调节阀的开度根据烟气换热器内的水位控制；

优选地，所述循环水泵升压后的凝结水的一部分由旁路烟气支路凝结水管经旁路烟气换热器液流调节阀进入旁路烟气换热器（4），吸收流经旁路烟气换热器（4）的烟气热量蒸发为蒸汽，依次经旁路烟气换热器气流调节阀（12）、高温供汽管（16）和烟气换热器供汽管进入空气加热器，加热流经空气加热器的空气，并被冷凝为凝结水进入储水箱，然后经循环水泵升压开始新的传热循环；旁路烟气换热器气流调节阀（12）的开度根据旁路烟气换热器相变参数传感器（5）测量的相变参数控制；

优选地，外部加热蒸汽经辅助供汽阀（13）由高温供汽管（16）进入烟气换热器供汽管；辅助供汽阀（13）的开度根据空气加热器出口空气温度传感器（3）测量的空气温度和对应辅助供汽阀（13）调节的温度设定值的偏差调节；优选地，采用汽轮机做功后的抽汽作为外部加热蒸汽；

优选地，所述循环水泵升压后的凝结水的一部分由支路凝结水管经回水调节阀（27）进入汽轮机凝汽器补水的除盐水箱或汽轮机凝汽器汽侧的热井；优选地，所述一部分支路凝结水的再循环支路凝结水，经回水再循环阀（28）进入空气加热器的汽侧低温区，使凝结水得到循环冷却；回水调节阀（27）的开度根据储水箱的水位调节。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，

所述烟气通道（9）内的一部分高温烟气由非相变空气预热器（8）的旁路烟道，经非相变空气预热器烟气旁路阀（11）进入旁路烟气换热器（4），与空气加热器来的凝结水换热；所述非相变空气预热器烟气旁路阀（11）的开度根据空气加热器出口空气温度传感器（3）测量的空气温度和对应非相变空气预热器烟气旁路阀（11）调节的温度设定值的偏差调节；优选地，所述对应非相变空气预热器烟气旁路阀（11）调节的温度设定值小于对应辅助供汽阀（13）调节的温度设定值；

优选地，在所述旁路烟气换热器（4）内，凝结水蒸发为蒸汽，在进入旁路烟气换热器气流调节阀（12）前先流经蒸汽过热器（6），在蒸汽过热器（6）中与经非相变空气预热器（8）的旁路烟道来的高温烟气换热；优选地，通过蒸汽过热器烟气旁路阀（10）的开度，调节蒸汽过热器（6）出口的蒸汽温度和进入烟气换热器的烟气温度。

10.如权利要求7-9之一所述的方法，其特征在于，

所述烟气换热器和空气加热器分为高温、低温两组，与对应相连接的高、低温设备分别组成高温和低温两个传热循环系统；高温烟气换热器（21）产汽经高温烟气换热器供汽管（14）向高温空气加热器（2）供汽，低温烟气换热器（22）产汽经低温烟气换热器供汽管（26）向低温空气加热器（1）供汽；空气通道（7）内空气依次流经低温空气加热器（1）和高温空气加热器（2），空气温度依次得到提高；烟气通道（9）内的烟气依次流经高温烟气换热器（21）和低温烟气换热器（22），烟气温度依次得到降低；

优选地，所述高温烟气换热器（21）产汽由高温烟气换热器供汽管（14）经高温汽分隔阀（20）向高温空气加热器（2）供汽；通过调节高温汽分隔阀（20）的开度，调节由高温供汽管（16）向高温空气加热器（2）的供汽量；

优选地，所述高温供汽管（16）的加热蒸汽由高温汽联络阀（15）进入高温烟气换热器供汽管（14）；高温汽联络阀（15）的开度根据高温烟气换热器供汽管（14）内的蒸汽压力来调节；

优选地，所述高温烟气换热器供汽管（14）与低温烟气换热器供汽管（26）通过低温汽联络阀（19）连通；低温汽联络阀（19）的开度根据低温蒸汽压力传感器（25）测量的低温烟气换热器供汽管（26）内的蒸汽压力或空气加热器出口空气温度传感器（3）测量的温度值来调节；

优选地，所述高温储水箱的水位由高温储水箱水位调节阀（29）进行调节；进入低温空气加热器（1）汽侧的高温凝结水和其降压闪蒸产生的蒸汽在低温空气加热器（1）得到冷却，再进入低温储水箱；

优选地，所述高温储水箱的水温由所述高温支路凝结水再循环阀的开度调节；

优选地，所述低温储水箱内的凝结水排向汽轮机凝汽器汽侧的热井内；

优选地，所述低温储水箱的水温由所述回水再循环阀（28）的开度调节；所述凝结水通过再循环支路进入低温空气加热器（1）的汽侧低温区。

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