CN103939932A - 高炉煤气锅炉烟气余热深度回收利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高炉煤气锅炉烟气余热深度回收利用系统，主要针对现有技术对高炉煤气锅炉尾部烟气余热利用不够充分而设计。本发明高炉煤气锅炉烟气余热深度回收利用系统，包括锅炉、空气预热器、烟气流通单元以及凝结水流通单元；其中所述烟气流通单元包括依次串联在烟气管路上的第二级烟气-煤气换热器、第二级烟气-凝结水换热器、第一级烟气-煤气换热器、引风机和第一级烟气-凝结水换热器；所述凝结水流通单元包括依次串联在主凝结水管路上的凝汽器、凝气水泵、轴封加热器、第一级低压加热器、第二级低压加热器和第三级低压加热器。本发明可有效降低锅炉排烟温度，提高锅炉热效率，进而提高锅炉烟气余热的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉余热利用领域，尤其涉及一种高炉煤气锅炉烟气余热深度回收利用系统。
背景技术
钢铁企业在炼铁工序中产生了大量的高炉煤气，由于高炉煤气内含有大量氮气和二氧化碳，理论燃烧温度低、着火困难，使得许多钢铁企业高炉煤气的放散率偏高，造成资源的浪费。因此，如何利用好钢铁生产工艺中副产的高炉煤气资源，是相关技术领域人员普遍关心的问题。
近年来，随着高炉煤气锅炉发电技术的日益进步和推广，高炉煤气锅炉发电机组在钢铁企业得到了广泛应用。由于燃料成本低，系统简单，利用高炉煤气发电可大大减少燃料运输成本和基建成本，具有可观的经济效益。
由于高炉煤气所特有的燃烧特性，高炉煤气锅炉的排烟温度通常处于较高水平。目前，国内各钢铁厂高炉煤气锅炉的排烟温度基本上都在140℃以上，有的甚至高达180℃。如此高温的烟气经烟囱直接排入大气，烟气中的大部分余热没有得到回收利用，造成了能源的极大浪费。而另一方面，高炉煤气的含硫量很低，几乎可以忽略不计，因此高炉煤气的锅炉基本上不存在低温腐蚀的问题，这就使得高炉煤气锅炉尾部烟气余热还存在很大的利用空间
在现有技术中，钢铁厂一般通过在空气预热器出口的锅炉尾部烟道中设置一级煤气加热器来降低排烟温度，该技术可将锅炉烟气温度降低20～30℃。然而，即使是设置了煤气加热器的高炉煤气锅炉，其排烟温度仍然高达130～150℃。换而言之，现有技术虽然对烟气余热进行了一定的回收利用，但利用仍然不够充分，排烟温度还存在很大的下降空间，在一定程度上造成了能源的浪费，因此如何深度回收高炉煤气锅炉尾部烟气的余热资源，是当前锅炉烟气余利用领域的一大目标。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种烟气余热回收利用效率高的高炉煤气锅炉烟气余热深度回收利用系统。
为达到上述目的，本发明高炉煤气锅炉烟气余热深度回收利用系统，包括锅炉、设置在所述锅炉尾部的烟道中的空气预热器、与所述空气预热器相连的烟气流通单元以及与所述烟气流通单元相连的凝结水流通单元；其中所述烟气流通单元包括烟气管路以及依次串联在所述烟气管路上的第二级烟气-煤气换热器、第二级烟气-凝结水换热器、第一级烟气-煤气换热器、引风机和第一级烟气-凝结水换热器；所述凝结水流通单元包括主凝结水管路以及依次串联在所述主凝结水管路上的凝汽器、凝气水泵、轴封加热器、第一级低压加热器、第二级低压加热器和第三级低压加热器；所述第二级烟气-煤气换热器的烟气进口端与所述空气预热器的烟气出口端相连；所述第二级烟气-凝结水换热器的水侧出口端分别连接有第一切换阀和第二切换阀，其中所述第一切换阀与所述第三级低压加热器的出口管道相连，所述第二切换阀与所述第二级低压加热器的出口管道相连；所述第一级烟气-凝结水换热器的水侧进口端连接在所述凝结水泵和所述轴封加热器之间的主凝结水管路上；所述第二级烟气-凝结水换热器的水侧进口端通过中间连接管路与所述第一级烟气-凝结水换热器的水侧出口端相连；所述第一级烟气-煤气换热器的煤气出口端通过煤气管路与所述第二级烟气-煤气换热器的煤气进口端相连。
进一步地，所述第一级烟气-凝结水换热器的烟气出口端与烟囱相连。
具体地，所述第一级烟气-凝结水换热器的底部设有凝结液排放口。
具体地，所述第一级烟气-煤气换热器和所述第二级烟气-煤气换热器均为热管式换热器。
优选地，所述中间连接管路上连接有凝结水增压泵。
本发明高炉煤气锅炉烟气余热深度回收利用系统，在所述烟气流通单元设置两级烟气-煤气换热器以及两级烟气-凝结水换热器来实现烟气能量的分级利用，在所述第二级烟气-凝结水换热器上分别连接两个切换阀，使所述两个切换阀分别与所述凝结水流通单元上的第三级低压加热器和第二级低压加热器相连，通过切换阀的切换来选择不同的连接方式，使得本发明具有如下优点：
1、利用高炉煤气锅炉的尾部排烟来加热冷煤气，可有效降低锅炉排烟温度，提高锅炉热效率；
2、利用锅炉排烟来加热汽轮机回热系统中的凝结水，可减少汽轮机的回热抽汽量，节省的回热抽汽可以在汽轮机中继续做功，增大机组的发电量；
3、在空气预热器之后设置两级烟气-煤气换热器，作为锅炉燃料的冷煤气先进入第一级烟气-煤气换热器进行烟气预热，然后再进入第二级烟气-煤气换热器进行第二级热交换，实现了烟气与煤气的分级换热，使得同等换热量下能够收获更多的有效能，进而实现烟气能量的梯级利用；
4、通过设置两级烟气-凝结水换热器，其中第一级烟气-凝结水换热器用于吸收烟气的显热和烟气中水蒸气含有的部分潜热，第二级烟气-凝结水换热器主要用来吸收烟气的显热，这种设置方式不但从数量上最大化的回收了烟气中的余热资源，而且从质量上通过分级换热提高了能量的品位，实现了烟气能级的梯级利用；
5、通过系统切换阀的设置，形成一套可切换的汽轮机凝结水低压回热加热系统，在不同季节或不同负荷下，根据第二级烟气-凝结水换热器的出口凝结水的温度来判断是将凝结水接入第二级低压加热器的出口还是第三级低压加热器的出口，通过切换阀的切换来选择最优的连接方式，在主蒸汽不变的情况下，最大限度的增加机组发电量；
6、由于高炉煤气含硫量非常少，锅炉尾部受热面不存在低温腐蚀的危险，因此本发明的高炉煤气锅炉烟气余热深度回收利用系统在锅炉尾部的运行可确保安全、可靠。
附图说明
图1是本发明高炉煤气锅炉烟气余热深度回收利用系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。
本发明高炉煤气锅炉烟气余热深度回收利用系统，包括锅炉1、设置在所述锅炉1尾部的烟道中的空气预热器2、与所述空气预热器2相连的烟气流通单元以及与所述烟气流通单元相连的凝结水流通单元。
其中所述烟气流通单元包括烟气管路以及依次串联在所述烟气管路上的第二级烟气-煤气换热器3、第二级烟气-凝结水换热器4、第一级烟气-煤气换热器5、引风机6和第一级烟气-凝结水换热器7。其中所述第二级烟气-煤气换热器3的烟气进口端与所述空气预热器2的烟气出口端相连，接受来自所述空气预热器2出口的锅炉烟气；所述第一级烟气-凝结水换热器7的烟气出口端与烟囱8相连，通过所述烟囱8将锅炉烟气排向大气。所述第一级烟气-煤气换热器3的煤气出口端通过煤气管路18与所述第二级烟气-煤气换热器5的煤气进口端相连，将经过所述第一级烟气-煤气换热器3加热的煤气送入所述第二级烟气-煤气换热器5中进行二次加热。
所述凝结水流通单元包括主凝结水管路以及依次串联在所述主凝结水管路上的凝汽器9、凝气水泵10、轴封加热器11、第一级低压加热器12、第二级低压加热器13和第三级低压加热器14。其中所述第一级低压加热器12、所述第二级低压加热器13和所述第三级低压加热器14分别接受来自汽轮机的各级回热抽汽，进而对所述主凝结水管路中的凝结水进行加热。
所述第一级烟气-凝结水换热器7的水侧出口端通过中间连接管路与所述第二级烟气-凝结水换热器4的水侧进口端相连，将经过所述第一级烟气-凝结水换热器7加热的凝结水送入所述第二级烟气-凝结水换热器4中进行二次加热，其中所述中间连接管路上连接有凝结水增压泵15，用于克服所述中间连接管路以及所述的两级换热器带来的阻力。
所述第一级烟气-凝结水换热器7的水侧进口端连接在所述凝结水泵10和所述轴封加热器11之间的主凝结水管道上，接受来自所述凝汽器9的热井中的低温凝结水。
所述第二级烟气-凝结水换热器4的水侧出口端分别连接有第一切换阀16和第二切换阀17，其中所述第一切换阀16与所述第三级低压加热器14的出口管道相连，所述第二切换阀17与所述第二级低压加热器13的出口管道相连，从而实现系统的可切换设置，在不同季节或不同负荷下，根据所述第二级烟气-凝结水换热器4的出口凝结水的温度来判断是开启所述第一切换阀16的同时闭合所述第二切换阀17，从而将凝结水接入所述第三级低压加热器14的出口，还是闭合所述第一切换阀16的同时开启所述第二切换阀17，从而将凝结水接入所述第二级低压加热器13的出口，通过所述的切换阀的切换来选择最优的连接方式，在主蒸汽流量不便的情况下，最大限度的增加机组发电量。
本发明高炉煤气锅炉烟气余热深度回收利用系统，所述第一级烟气-凝结水换热器7的底部设有凝结液排放口，方便将烟气中冷凝下来的凝结水进行集中处理。
为保证系统的安全运行，本发明中的所述第一级烟气-煤气换热器7和所述第二级烟气-煤气换热器4均采用热管式换热器。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种高炉煤气锅炉烟气余热深度回收利用系统，其特征在于：包括锅炉、设置在所述锅炉尾部的烟道中的空气预热器、与所述空气预热器相连的烟气流通单元以及与所述烟气流通单元相连的凝结水流通单元；其中所述烟气流通单元包括烟气管路以及依次串联在所述烟气管路上的第二级烟气-煤气换热器、第二级烟气-凝结水换热器、第一级烟气-煤气换热器、引风机和第一级烟气-凝结水换热器；所述凝结水流通单元包括主凝结水管路以及依次串联在所述主凝结水管路上的凝汽器、凝气水泵、轴封加热器、第一级低压加热器、第二级低压加热器和第三级低压加热器；所述第二级烟气-煤气换热器的烟气进口端与所述空气预热器的烟气出口端相连；所述第二级烟气-凝结水换热器的水侧出口端分别连接有第一切换阀和第二切换阀，其中所述第一切换阀与所述第三级低压加热器的出口管道相连，所述第二切换阀与所述第二级低压加热器的出口管道相连；所述第一级烟气-凝结水换热器的水侧进口端连接在所述凝结水泵和所述轴封加热器之间的主凝结水管路上；所述第二级烟气-凝结水换热器的水侧进口端通过中间连接管路与所述第一级烟气-凝结水换热器的水侧出口端相连；所述第一级烟气-煤气换热器的煤气出口端通过煤气管路与所述第二级烟气-煤气换热器的煤气进口端相连。
2.根据权利要求1所述的高炉煤气锅炉烟气余热深度回收利用系统，其特征在于：所述中间连接管路上连接有凝结水增压泵。
3.根据权利要求1所述的高炉煤气锅炉烟气余热深度回收利用系统，其特征在于：所述第一级烟气-凝结水换热器的底部设有凝结液排放口。
4.根据权利要求1所述的高炉煤气锅炉烟气余热深度回收利用系统，其特征在于：所述第一级烟气-煤气换热器和所述第二级烟气-煤气换热器均为热管式换热器。
5.根据权利要求1所述的高炉煤气锅炉烟气余热深度回收利用系统，其特征在于：所述第一级烟气-凝结水换热器的烟气出口端与烟囱相连。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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