CN104235826B - 一种锅炉烟气余热利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锅炉烟气余热利用系统，锅炉（21）排出的烟气依次经过空气预热器（22）、烟气冷却器（23）、脱硫系统（26）和烟气换热器（29），进入烟囱（27）被排放；被烟气冷却器（23）冷却的烟气通过脱硫系统（26），进入烟气换热器（29）被烟气冷却，烟气换热器（29）将烟气的温度降至低于水露点温度；烟气换热器（29）的进水口和出水口都与制冷机（30）相连接。本发明的锅炉烟气余热利用系统，通过烟气换热器将烟气的温度降至低于水露点温度，能够降低锅炉排烟温度至水露点以下，大幅度地降低排烟温度，在回收烟气显热的基础上，进一步回收烟气中水蒸汽的潜热，深度回收了烟气余热，降低了锅炉的煤耗，经济效益好。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉余热回收技术领域，尤其涉及一种锅炉烟气余热利用系统。
背景技术
火力发电厂的两大主要损失分别是冷源损失和排烟热损失。冷源损失直接影响到循环热效率的高低，对于普通发电机组而言，冷源损失决定于机组的设计参数。排烟热损失是电站锅炉各项热损失中最大的一项，现代电站锅炉的排烟热损失一般约为4%～8%。影响排烟热损失的一个重要因素是排烟温度。据统计，在火力发电厂中，锅炉的排烟热损失占锅炉总热损失的60%～70%。排烟温度每上升10℃，锅炉效率就下降0.6～1.0%，标准煤耗上升1.2～2.4g/（kW·h），从而造成了电力用煤的巨大浪费。目前，排烟温度过高已成为影响锅炉效率的主要原因之一。为减轻低温腐蚀，锅炉的排烟温度一般设计在130～l50℃，但常常由于尾部受热面积灰、腐蚀、漏风和燃烧工况的影响，实际运行排烟温度高于设计值20℃以上。因此，降低排烟温度对于节约燃料、提高机组效率，降低污染具有重要的实际意义。
如图1所示，现有的锅炉烟气余热利用系统，通常在锅炉的空气预热器和除尘设备之间安装烟气冷却器，利用烟气余热加热回热系统的凝结水，凝结水吸热后返回低压加热器，然后汽轮机低压缸利用这部分烟气热量带动发电机发电，产生了一定的经济效益。
由于在设计时需要考虑防止低温腐蚀，为了避免出现低温腐蚀，低压省煤器入口管壁温度通常控制在烟气酸露点之上。但是，这样换热温差低，回收的热量不多，造成一定的能源浪费。因此，需要设计一种新型的锅炉烟气余热利用系统。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种锅炉烟气余热利用系统，通过烟气换热器将烟气的温度降至低于水露点温度，回收烟气中水蒸汽的凝结潜热。
一种锅炉烟气余热利用系统，包括：烟气换热器29；在脱硫系统26和烟囱27之间设置所述烟气换热器29；锅炉21排出的烟气依次经过空气预热器22、脱硫系统26和所述烟气换热器29；其中，烟气通过所述脱硫系统26后，进入所述烟气换热器29被冷却，所述烟气换热器29将烟气的温度降至低于水露点温度；所述烟气换热器29的进口和出口都与制冷机30相连接；所述制冷机中的介质通过所述烟气换热器29的进口进入所述烟气换热器29被加热后，通过所述烟气换热器29的出口返回所述制冷机30。
根据本发明的系统的一个实施例，进一步的，在所述空气预热器22和所述脱硫系统26之间设置烟气冷却器23。根据本发明的系统的一个实施例，进一步的，所述烟气冷却器23的冷端入口和冷端出口分别与待加热系统连接；其中，所述待加热系统中的冷却介质经过所述烟气冷却器23被加热，流回所述待加热系统中；所述待加热系统包括：回热系统28、热网循环水系统20和锅炉二次风空气系统；所述冷却介质包括：水、空气。
根据本发明的系统的一个实施例，进一步的，在所述烟气冷却器23与热网循环水系统20之间设置换热器25；其中，流经所述换热器25的所述烟气冷却器23中的冷却水与流经所述换热器25的所述热网循环水系统中的热网回水交换热量，加热所述热网回水。
根据本发明的系统的一个实施例，进一步的，所述烟气冷却器23包括：烟气冷却器高温段装置31和烟气冷却器低温段装置32；所述烟气冷却器高温段装置31设置在所述空气预热器22和锅炉除尘器24之间，所述烟气冷却器低温段装置32设置于所述锅炉除尘器24和所述脱硫系统26之间。
根据本发明的系统的一个实施例，进一步的，所述烟气冷却器与所述制冷机相连接，经所述烟气冷却器加热后的水作为所述制冷机的热源。
根据本发明的系统的一个实施例，进一步的，所述烟气冷却器高温段装置与所述制冷机相连接，经所述烟气冷却器高温段装置加热后的水作为所述制冷机的热源。
根据本发明的系统的一个实施例，进一步的，所述烟气冷却器低温段装置32的入水口和所述烟气冷却器高温段装置31的出水口分别与所述待加热系统连接，并且所述烟气冷却器低温段装置32的出水口和所述烟气冷却器高温段装置31的入水口连接；其中，所述待加热系统中的冷却水进入所述烟气冷却器低温段装置32的入水口，依次流经所述烟气冷却器低温段装置31和所述烟气冷却器高温段装置32，所述待加热系统中的冷却水被二次加热后，通过所述烟气冷却器高温段装置32的出水口流回所述待加热系统中。
根据本发明的系统的一个实施例，进一步的，制冷机30还与回热系统28相连，制冷机30释放的热量用来加热汽机凝结水，汽机凝结水先经过制冷机30加热后再进入回热系统28加热。
根据本发明的系统的一个实施例，进一步的，在所述烟气换热器29和所述烟囱27之间设置脱水装置；其中，经过所述烟气换热器29的烟气进入所述脱水装置，所述脱水装置进一步去除烟气中的凝结水。
本发明的锅炉烟气余热利用系统，通过烟气换热器将烟气的温度降至低于水露点温度，能够降低锅炉排烟温度至水露点以下，大幅度地降低排烟温度，在回收烟气显热的基础上，进一步回收烟气中水蒸汽的潜热，深度回收了烟气余热，降低了锅炉的煤耗，经济效益好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的一种锅炉烟气余热利用系统的示意图；
图2为本发明的锅炉烟气余热利用系统的一个实施例的示意图；
图3为本发明的锅炉烟气余热利用系统的另一个实施例的示意图；
图4为本发明的锅炉烟气余热利用系统的又一个实施例的示意图；
其中，1－锅炉；2－空气预热器；3－烟气冷却器；4－锅炉除尘器；6－脱硫塔；7－烟囱；8－电厂回热系统。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合图和实施例对本发明的技术方案进行多方面的描述。
图2为本发明的锅炉烟气余热利用系统的一个实施例的示意图。如图所示，锅炉烟气余热利用系统，包括：空气预热器22、脱硫系统26和烟气换热器29。
锅炉21排出的烟气依次经过空气预热器22、烟气冷却器23、脱硫系统26和烟气换热器29，进入烟囱27被排放。
被烟气冷却器23冷却的烟气通过脱硫系统26，进入烟气换热器29被二次冷却，烟气换热器29将烟气的温度降至低于水露点温度。烟气换热器29在进一步降低烟气温度的同时，回收脱硫系统出口烟气中水蒸汽的潜热。
根据本发明的一个实施例，被烟气冷却器23冷却的烟气通过脱硫系统26，进入烟气换热器29被二次冷却，烟气换热器29将烟气的温度降至低于水露点温度。
冷却器是换热设备的一类，用以冷却流体，通常用水或空气为冷却剂以除去热量。换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。烟气换热器29将烟气温度降至水露点温度以下需要进行防腐处理，烟气冷却器23可以为现有技术中的冷却器。
从锅炉空气预热器22出来的高温烟气，经过烟气冷却器23加热电厂回热系统28的凝结水降低排烟温度，接着进入锅炉除尘器24除尘，然后进入脱硫塔26脱硫，脱硫后的低温烟气经过烟气换热器29通过加热烟气换热器中的工质再次降温至水露点以下，使烟气中的水蒸汽凝结，回收烟气中水蒸汽的潜热。
烟气冷却器23和烟气换热器29可以与电厂的回热系统或供暖等系统连接，并与回热系统或供暖等系统交换热量，提高机组的效率。
根据本发明的一个实施例，烟气换热器29的进口和出口都与制冷机30相连接。吸收式冷水机组中的水或气等通过烟气换热器29的进口进入烟气换热器29被加热后，通过烟气换热器29的出口返回制冷机30。
制冷机30可以为气冷、水冷等多种方式，例如，可以为冷水机组，包括吸收式、压缩式、喷射式等形式，冷水机组属于制冷机的一种，介质为水。
吸收式冷水机组制取烟气冷却器中冷却烟气所需要的冷源水，对于缺水地区来说意义重大。吸收式冷水机组，主体由蒸发器、吸收器组成的下筒体，冷凝器、发生器组成的上筒体，溶液热交换器、容液泵、冷剂泵、抽气系统等组成。
根据本发明的一个实施例，烟气冷却器23与制冷机30相连接，经烟气冷却器23加热后的水作为制冷机30的热源，可以利用系统内部热量，不需要使用额外的热源驱动制冷机30，节省能源。
根据本发明的一个实施例，烟气冷却器23的冷端入口和冷端出口分别与待加热系统连接。待加热系统中的冷却介质经过烟气冷却器23被加热，流回待加热系统中。
根据本发明的一个实施例，待加热系统利用烟气中的热量作为系统的全部或部分热源。待加热系统不限于为回热系统28和热网循环水系统20，还可以为锅炉二次风空气系统、化学补水系统等等，冷却介质也不限于水，还可以为空气等。
冷端入口为需要加热的冷却介质的入口，冷端出口为加热后的冷却介质的出口。
图3为本发明的锅炉烟气余热利用系统的另一个实施例的示意图。如图所示，烟气冷却器23和热网循环水系统20连接。热网循环水系统20中的热网回水通过烟气冷却器23的进水口，进入烟气冷却器23被加热后，通过烟气冷却器23的出水口流回热网循环水系统20中。在烟气冷却器23的进水口或出水口处设置阀门，进行控制回路的闭合。
在烟气冷却器23与热网循环水系统20之间设置换热器25。流经换热器25的烟气冷却器23中的冷却水与流经换热器25的热网循环水系统中的热网回水交换热量，加热热网回水。
根据本发明的一个实施例，经过烟气冷却器23的烟气进入锅炉除尘器24除尘后，进入脱硫塔26脱硫。
根据本发明的一个实施例，可以在供暖期，烟气冷却器23与热网循环水系统20相连，利用烟气余热来供热。在非供暖期，烟气冷却器23与电厂回热系统相连，利用烟气余热来加热凝结水。也可以在烟气余热回收系统中增加阀门，来实现供暖期与非供暖期的烟气冷却器23与不同系统连接的切换。
根据本发明的一个实施例，可以对烟气冷却器23进行设计，使烟气冷却器23具有多个一一对应的出水口或进水口，一一对应的出水口或进水口和之间的管道可以形成独立的冷却回路。烟气冷却器23具有多个对立的冷却回路，可以同时与制冷机30、热网循环水系统20、回热系统28等进行交换热量。
图4为本发明的锅炉烟气余热利用系统的又一个实施例的示意图。烟气冷却器23包括：烟气冷却器高温段装置31和烟气冷却器低温段装置32。烟气冷却器高温段装置31设置在空气预热器22和锅炉除尘器24之间，烟气冷却器低温段装置32设置于锅炉除尘器24和脱硫系统26之间。
在烟气冷却器高温段装置31和烟气冷却器低温段装置32之间设置连接管道和阀门。通过管道和控制阀门，可以控制烟气冷却器高温段装置31和烟气冷却器低温段装置32为独立的冷却装置，或联合冷却装置。
烟气冷却器高温段装置31与制冷机30相连接，经烟气冷却器高温段装置31加热后的水作为制冷机30的热源。
根据本发明的一个实施例，烟气冷却器低温段装置32的入水口和烟气冷却器高温段装置31的出水口分别与待加热系统连接，并且烟气冷却器低温段装置32的出水口和烟气冷却器高温段装置31的入水口连接。
待加热系统中的冷却水进入烟气冷却器低温段装置32的入水口，依次流经烟气冷却器低温段装置31和烟气冷却器高温段装置32，待加热系统中的冷却水被二次加热后，通过烟气冷却器高温段装置32的出水口流回待加热系统中。
根据本发明的一个实施例，冷却水依次流经烟气冷却器低温段装置32和烟气冷却器高温段装置31被二次加热后，通过烟气冷却器高温段装置31的出水口流入换热器25中，在与流经换热器25的热网循环水系统中的热网回水交换热量后，通过烟气冷却器低温段装置32的第三入水口返回烟气冷却器低温段装置32中。
根据本发明的一个实施例，在烟气换热器29和烟囱27之间设置脱水装置。其中，经过烟气换热器29的烟气进入脱水装置，脱水装置去除烟气中的凝结水。
根据本发明的一个实施例，制冷机30还与回热系统28相连，制冷机30释放的热量用来加热汽机凝结水，汽机凝结水先经过制冷机30加热后再进入回热系统28加热。
本发明的锅炉烟气余热利用系统，能够降低锅炉排烟温度至水露点以下，大幅度地降低排烟温度，在回收烟气显热的基础上，进一步回收烟气中水蒸汽的潜热，深度回收了烟气余热，降低了锅炉的煤耗，经济效益好。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (8)
1.一种锅炉烟气余热利用系统，其特征在于，包括：
烟气换热器(29)；
在脱硫系统(26)和烟囱(27)之间设置所述烟气换热器(29)；锅炉(21)排出的烟气依次经过空气预热器(22)、脱硫系统(26)和所述烟气换热器(29)；其中，烟气通过所述脱硫系统(26)后，进入所述烟气换热器(29)被冷却，所述烟气换热器(29)将烟气的温度降至低于水露点温度；
所述烟气换热器(29)的进口和出口都与制冷机(30)相连接；所述制冷机中的介质通过所述烟气换热器(29)的进口进入所述烟气换热器(29)被加热后，通过所述烟气换热器(29)的出口返回所述制冷机(30)；在所述空气预热器(22)和所述脱硫系统(26)之间设置烟气冷却器(23)；所述烟气冷却器(23)与所述制冷机(30)相连接，经所述烟气冷却器(23)加热后的水作为所述制冷机(30)的热源。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述烟气冷却器(23)的冷端入口和冷端出口分别与待加热系统连接；其中，所述待加热系统中的冷却介质经过所述烟气冷却器(23)被加热，流回所述待加热系统中；
所述待加热系统包括：回热系统(28)、热网循环水系统(20)和锅炉二次风空气系统；所述冷却介质包括：水、空气。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：
在所述烟气冷却器(23)与热网循环水系统(20)之间设置换热器(25)；
其中，流经所述换热器(25)的所述烟气冷却器(23)中的冷却水与流经所述换热器(25)的所述热网循环水系统中的热网回水交换热量，加热所述热网回水。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于：
所述烟气冷却器(23)包括：烟气冷却器高温段装置(31)和烟气冷却器低温段装置(32)；
所述烟气冷却器高温段装置(31)设置在所述空气预热器(22)和锅炉除尘器(24)之间，所述烟气冷却器低温段装置(32)设置于所述锅炉除尘器(24)和所述脱硫系统(26)之间。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：
所述烟气冷却器高温段装置(31)与所述制冷机(30)相连接，经所述烟气冷却器高温段装置(31)加热后的水作为所述制冷机(30)的热源。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：
所述制冷机(30)还与回热系统(28)相连；
所述制冷机(30)释放的热量用来加热汽机凝结水，汽机凝结水先经过所述制冷机(30)加热后再进入回热系统(28)加热。
7.如权利要求4所述的系统，其特征在于：
所述烟气冷却器低温段装置(32)的入水口和所述烟气冷却器高温段装置(31)的出水口分别与所述待加热系统连接，并且所述烟气冷却器低温段装置(32)的出水口和所述烟气冷却器高温段装置(31)的入水口连接；
其中，所述待加热系统中的冷却水进入所述烟气冷却器低温段装置(32)的入水口，依次流经所述烟气冷却器低温段装置(31)和所述烟气冷却器高温段装置(32)，所述待加热系统中的冷却水被二次加热后，通过所述烟气冷却器高温段装置(32)的出水口流回所述待加热系统中。
8.如权利要求1至7任意一项所述的系统，其特征在于：
在所述烟气换热器(29)和所述烟囱(27)之间设置脱水装置；
其中，经过所述烟气换热器(29)的烟气进入所述脱水装置，所述脱水装置进一步去除烟气中的凝结水。
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