CN103438426B - 一种火电厂锅炉烟气余热节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明的火电厂锅炉烟气余热节能系统，包括空气预热器、可旋式冷风机、给水管道和回水管道，按照热烟气的走向，空气预热器的空气出口依次经空气通道和热一次风通道连接用于热交换的可旋式冷风机，空气预热器还设有空气入口；空气预热器还连接烟气通道；其特征在于：可旋式冷风机包括外壳、框架、管束、进、出口集箱、旋转密封套、旋转齿轮、旋转中轴；控制系统包括温度传感器一、温度传感器二和比较器、执行器，还包括与此四者连接的PLC控制器。本发明的有益效果是，可以充分利用锅炉烟气热量、减少热量浪费，将锅炉烟气余热加热锅炉水，加热锅炉水后的烟气用于磨煤机制粉系统的煤粉加热，调节输出热风的温度。

Description

一种火电厂锅炉烟气余热节能系统

（一）技术领域

本发明属于一种火电厂锅炉烟气余热节能系统，能够使磨煤机制粉系统减少掺漏风所产生的净节能量最大化，还能够为锅炉水提前加热。

（二）技术背景

目前电厂锅炉设计排烟温度在120～150℃，由于排烟温度形成的锅炉能量损失是电厂锅炉诸损失中最大的一项。降低排烟温度的技术途径包括降低空气预热器出口以前（含空气预热器出口）烟道的烟气温度和降低空气预热器出口以后烟道的烟气温度两大类。属于前者的成熟技术包括高压省煤器延伸、空气预热器增容、预热器转子改变旋转方向、降低一次风温等。属于后者的成熟技术包括低压省煤器、烟气加热热网水等。在确定一个节能技改方案中，在其它条件相同时，应优选用降低空气预热器出口以前烟气温度的措施。

任何一项回收烟气余热的技术装备，都会在产生正向节能量的同时，带来一定的负向的能量消耗，这种消耗的主要形式是气流压降增加引起厂用电变化。从节能角度分析，好的节能技术方案应该追求的是正向节能量与负向消耗之和最小的净节能量。对于电厂而言，则是是追求供电标准煤耗而不是发电标准煤耗的最大限度降低。

（三）发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种可以充分利用锅炉烟气热量、减少热量浪费的火电厂锅炉烟气余热节能系统。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种火电厂锅炉烟气余热节能系统，包括空气预热器、可旋式冷风机、给水管道和回水管道，按照热烟气的走向，空气预热器的空气出口依次经空气通道和热一次风通道连接用于热交换的可旋式冷风机，空气预热器还设有空气入口；空气预热器还连接烟气通道；其特征在于：可旋式冷风机包括外壳、框架、管束、进口集箱、出口集箱、旋转密封套、旋转齿轮、旋转中轴，外壳内安装框架，通过框架设有可旋转的管束，管束与风向垂直且内装冷凝水，管束一端设有进口集箱，另一端设有出口集箱，进口集箱和出口集箱分别通过旋转中轴安装在框架上，旋转中轴上位于框架外侧安装旋转密封套和旋转齿轮，旋转齿轮由旋转状态输出机构驱动从而带动管束旋转，进口集箱通过旋转密封套连接给水管道，出口集箱通过旋转密封套连接回水管道，回水管道连接除氧器和控制系统，壳体内有热风从入口到出气口运行，可旋式冷风机出气口设有温度传感器一和气压传感器，可旋式冷风机的出气口经冷热风混合腔连接磨煤机进气口，磨煤机的进气口设有温度传感器二；控制系统包括温度传感器一、温度传感器二和比较器、执行器，还包括与此四者连接的PLC控制器，PLC控制器还连接旋转状态输出机构。

给水管道和回水管道都连接低压加热器；空气预热器的空气入口所连接的空气通道设有锅炉送风机。

可旋式冷风机利用管束所形成的工作平面的旋转，改变有效传热面积和管间平均风速，实现对制粉系统掺冷风量的调节，按照管束旋转角度的不同，以以下四种基本模式进行工作：

a)满负荷模式时，旋转角为0度，工作面全部展开，装置传递最大热量,制粉系统掺冷风量减少最多，装置空气压降也最大；

b)部分负荷模式时，旋转角在0~90度之间，工作面部分展开，装置传递需要热量，制粉系统掺冷风量减少按需要，装置空气压降降低；

c)零负荷模式时，旋转角为90度，工作面与空气流向平行，装置退出运行，装置的空气压降接近于零；

d)反吹模式时，旋转角为180度，工作面反向迎风，实施自吹扫，吹掉管束上的灰尘，维持装置的长期换热能力和减阻运行。

本发明的有益效果是，可以充分利用锅炉烟气热量、减少热量浪费，帮助将锅炉烟气温度降低到120～150℃的设计温度，将锅炉烟气余热加热锅炉水，将低压加热器加热后的水进一步加热，使锅炉水输入高压加热器加热时节约能量，从而为锅炉水气化节约能量。加热锅炉水后的烟气用于磨煤机制粉系统的煤粉加热，并且通过控制系统和可旋式冷风机调节输出热风的温度，使热风符合磨煤机要求的温度。可旋式冷风机既能实现热风和水的换热功能，还可以调节管束的旋转角度，控制换热效率，还可以进行反向吹灰，防止管束上积灰。

（四）附图说明

图1为火电厂锅炉烟气余热节能系统的结构示意图。

图中，1-锅炉送风机；2-空气预热器；3-烟气通道；4-空气通道；5-热一次风通道；6-可旋式冷风机；7-进口集箱；8-出口集箱；9-给水管道；10-回水管道；11-混合前风温；12-混合后风温；13-控制器；14-旋转状态输出机构；15-调节阀；16升压泵；17-低压加热器，18-控制系统，19-除氧器。

图2为可旋式冷风机内部的俯视示意图。图3为图2的局部放大图。图4为图2的主视图，同时也是满负荷和反吹时管束状态图。图5、6依次是零负荷和部分负荷时管束状态图。

图中，7-进口集箱；8-出口集箱；20 -旋转密封套； 21-框架；22 -管束； 24 -旋转齿轮；25 -旋转中轴；26 -旋转轴套；27 -外壳。

图7为可旋式冷风机由控制系统控制示意图。

图中，13-控制器（调节器）；14-旋转状态输出机构；23温度传感器一；28温度传感器二；31-差值信号；32 -给定差值信号；29 -比较器；30 -执行器。

（五）具体实施方式

附图为本发明的一种具体实施例。

一种火电厂锅炉烟气余热节能系统，包括空气预热器2、可旋式冷风机6、给水管道9和回水管道10，按照热烟气的走向，空气预热器的空气出口依次经空气通道4和热一次风通道5连接用于热交换的可旋式冷风机，空气预热器还设有空气入口；空气预热器还连接烟气通道3；可旋式冷风机包括外壳27、框架21、管束22、进口集箱7、出口集箱8、旋转密封套20、旋转齿轮24、旋转中轴25和旋转轴套26，外壳内安装框架，通过框架设有可旋转的管束，管束与风向垂直且内装冷凝水，管束一端设有进口集箱，另一端设有出口集箱，进口集箱和出口集箱分别通过旋转中轴安装在框架上，旋转中轴上位于框架外侧安装旋转密封套和旋转齿轮，旋转齿轮由旋转状态输出机构驱动从而带动管束旋转，进口集箱通过旋转密封套连接给水管道，出口集箱通过旋转密封套连接回水管道，回水管道连接除氧器和控制系统，壳体内有热风从入口到出气口运行，可旋式冷风机出气口设有温度传感器一和气压传感器，可旋式冷风机的出气口经冷热风混合腔连接磨煤机进气口，磨煤机的进气口设有温度传感器二；控制系统包括温度传感器一23、温度传感器二28和比较器29、执行器30，还包括与此四者连接的PLC控制器13，PLC控制器还连接旋转状态输出机构14。

给水管道设有升压泵16，回水管道设有调节阀15。

给水管道和回水管道都连接低压加热器17；空气预热器的空气入口所连接的空气通道设有锅炉送风机1。

进、出水管与旋转密封套同轴同心。

可旋式冷风机作为热量平衡装置，安装于空气预热器出口后、磨煤机进口前的热一次风道内，通过供水管道﹑回水管道、升压泵与汽轮机回热加热系统的主凝结水管路相连接。可旋式冷风机的工作面可沿自身中轴线旋转180度，实现调节可旋式冷风机的传热功率和进行在线反吹清灰的两个功能。实现第一个功能的过程中，可旋式冷风机的工作面在0度～90度之间旋转，“0”度位对应装置的最大传热功率输出，“90”度位对应装置的零热功率输出。由功率调节器按照热风、冷风混合前后的风温之差进行闭环调节和切换。实现第二个功能的过程中，可旋式冷风机的工作面旋转180度，原背风面变为迎风面接受一次风的高速吹灰。

采用可旋式冷风机调节传热功率，装置的冷却水量可以始终保持较高值不变，从而消除了管道产生汽化、水击的可能性。

管束22的材质为20钢（基管，GB3087）和08AL(翅片)，进、出口集箱23的材质为20钢（GB3087），框架21的材质为Q235A。旋转密封套20采用不锈钢制作。

所述功率调节器为PLC调节器（即PLC控制器），其调节信号和被调量均为磨煤机进口的热空气温度和冷出口温度之差。由给定的差值信号32控制磨煤机的冷风掺入量。功率调节器（即PLC控制器）按照热风、冷风混合前后的风温之差进行闭环调节和切换。按照磨煤机制粉出力不均匀的程度，改变风温差给定值的大小，调节降低制粉系统掺冷风的最低值。

13-控制器（调节器）；14-旋转状态输出机构；23温度传感器一；28温度传感器二；31-差值信号；32 -给定差值信号；29 -比较器；30 -执行器。

热一次风通道5内的热一次风经过热一次风机冷却器6冷却后，温度从320℃降低到230℃进入磨煤机，自动控制系统接受磨煤机混合前的热风温度信号11，与混合后的热风温度信号12进行比较，输出差值信号31，PLC控制器13按给定差值信号32（例如10℃）与差值信号31通过比较器29进行比较，然后输出调节指令给执行器30，然后送达旋转状态输出机构14，由旋转齿轮带动管束转动，控制可旋式冷风机的旋转角度，改变传热面积和流动阻力。实现对传热功率的调节。在调节过程中，流过热一次风机冷却器6的冷却水量始终维持不变或稍作调整，避免冷却管路给水管道9和回水管道10内出现汽化和水击。

可旋式冷风机利用管束所形成的工作平面的旋转，改变有效传热面积和管间平均风速，实现对制粉系统掺冷风量的调节，按照管束旋转角度的不同，以以下四种基本模式进行工作：a)满负荷模式时，旋转角为0度，工作面全部展开，装置传递最大热量5500KW，装置空气压降在950pa； b)部分负荷模式时，旋转角为40度，工作面部分展开，装置传递需要热量2500KW，装置空气压降在440pa；c)零负荷模式时，旋转角为90度，工作面与空气流向平行，装置传递状态关闭，传热量接近于2500KW零，装置的空气压降在不大于40pa；d)反吹模式时，旋转角为180度，工作面反向迎风，实施自吹扫，装置传递最大热量5800KW，装置空气压降在820pa。

本发明改变了现存热一次风冷却器传热功率的调节方式，在调节过程中进一步降低热一次风流动阻力，使制粉系统减少掺漏风所产生的净节能量最大化。在煤质变化（如煤中水分增大）时，热一次风新增阻力随之减小，净节能量相对增加。同时可借助热一次风本身动量对装置实施在线自清灰，维持净节能量的稳定。

Claims (3)

1.一种火电厂锅炉烟气余热节能系统，包括空气预热器、可旋式冷风机、给水管道和回水管道，按照热烟气的走向，空气预热器的空气出口依次经空气通道和热一次风通道连接用于热交换的可旋式冷风机，空气预热器还设有空气入口；空气预热器还连接烟气通道；其特征在于：可旋式冷风机包括外壳、框架、管束、进口集箱、出口集箱、旋转密封套、旋转齿轮、旋转中轴，外壳内安装框架，通过框架设有可旋转的管束，管束与风向垂直且内装冷凝水，管束一端设有进口集箱，另一端设有出口集箱，进口集箱和出口集箱分别通过旋转中轴安装在框架上，旋转中轴上位于框架外侧安装旋转密封套和旋转齿轮，旋转齿轮由旋转状态输出机构驱动从而带动管束旋转，进口集箱通过旋转密封套连接给水管道，出口集箱通过旋转密封套连接回水管道，回水管道连接除氧器和控制系统，可旋式冷风机的外壳内有热风从其入口到出气口运行，可旋式冷风机出气口设有温度传感器一和气压传感器，可旋式冷风机的出气口经冷热风混合腔连接磨煤机进气口，磨煤机的进气口设有温度传感器二；控制系统包括温度传感器一、温度传感器二和比较器、执行器，还包括与此四者连接的PLC控制器，PLC控制器还连接旋转状态输出机构。

2.根据权利要求1所述的火电厂锅炉烟气余热节能系统，其特征在于：给水管道和回水管道都连接低压加热器；空气预热器的空气入口所连接的空气通道设有锅炉送风机。

3.根据权利要求1或2所述的火电厂锅炉烟气余热节能系统，其特征在于：可旋式冷风机利用管束所形成的工作平面的旋转，改变有效传热面积和管间平均风速，实现对制粉系统掺冷风量的调节，按照管束旋转角度的不同，以以下四种基本模式进行工作：

a)满负荷模式时，旋转角为0度，工作面全部展开，装置传递最大热量,制粉系统掺冷风量减少最多，装置空气压降也最大；

b)部分负荷模式时，旋转角在0~90度之间，工作面部分展开，装置传递需要热量，制粉系统掺冷风量减少按需要，装置空气压降降低；

c)零负荷模式时，旋转角为90度，工作面与空气流向平行，装置退出运行，装置的空气压降接近于零；

d)反吹模式时，旋转角为180度，工作面反向迎风，实施自吹扫，吹掉管束上的灰尘，维持装置的长期换热能力和减阻运行。