CN104235928A - 一种锅炉烟气余热供热系统 - Google Patents

一种锅炉烟气余热供热系统 Download PDF

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付玉玲
蒋海涛
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杨天亮
张玉斌
褚晓亮
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Abstract

本发明公开了一种锅炉烟气余热供热系统,锅炉(21)排出的烟气依次经过空气预热器(22)、脱硫系统(26)和第一烟气换热器(29);第一烟气换热器(29)的冷源入口和冷源出口都与热泵(20)相连接;热泵(20)与热网循环水系统连接;热泵(20)中的冷却水通过第一烟气换热器(29)的冷源入口进入烟气换热器(29)被加热后,通过烟气换热器(29)的冷源出口返回热泵(20),并加热流经热泵(20)的热网循环水系统中的热网回水。本发明的锅炉烟气余热供热系统,能够降低锅炉排烟温度至水露点以下,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用来供热,降低了锅炉的煤耗,经济效益好。

Description

一种锅炉烟气余热供热系统
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供热系统。
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回收系统,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。
由于低压省煤器通常布置在锅炉尾部空气预热器后的烟道,处于温度较低的区段,是锅炉容易发生低温腐蚀的区域。由此,在低压省煤器的设计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。
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供热系统,回收烟气中的水蒸汽潜热并用来供热。
一种锅炉烟气余热供热系统,包括:第一烟气换热器和热泵;锅炉排出的烟气依次经过空气预热器、脱硫系统和所述第一烟气换热器;其中,烟气通过所述脱硫系统后,进入所述第一烟气换热器被冷却;所述第一烟气换热器将烟气的温度降至低于水露点温度;所述第一烟气换热器的冷源入口和冷源出口都与所述热泵相连接;所述热泵与热网循环水系统连接;所述热泵中的冷却水通过所述第一烟气换热器的冷源入口进入所述烟气换热器被加热后,通过所述烟气换热器的冷源出口返回所述热泵,并加热流经所述热泵的所述热网循环水系统中的热网回水。
根据本发明的系统的一个实施例,进一步的,所述热泵的驱动热源为汽轮机抽汽。
根据本发明的系统的一个实施例,进一步的,在所述热泵与热网循环水系统之间设置换热器;其中,被所述热泵加热的所述热网回水流经所述换热器,与流经所述换热器的汽轮机抽汽交换热量,进一步加热所述热网回水。
根据本发明的系统的一个实施例,进一步的,在所述空气预热器和所述脱硫系统之间设置第二烟气冷却器;所述第二烟气冷却器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第二烟气冷却器被加热,流回所述待加热系统中;所述待加热系统包括:回热系统和热网循环水系统;所述冷却介质包括:水。
根据本发明的系统的一个实施例,进一步的,在所述第一烟气换热器和锅炉烟囱之间设置脱水装置;其中,经过所述第一烟气换热器的烟气进入所述脱水装置,所述脱水装置进一步去除所述第一烟气换热器出口烟气中的凝结水。
本发明的锅炉烟气余热供热系统,能够降低锅炉排烟温度至水露点以下,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用来供热,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回收系统的示意图;
图2为本发明的锅炉烟气余热供热系统的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供热系统的一个实施例的示意图。如图所示,锅炉烟气余热供热系统包括:第一烟气换热器29和热泵20。
锅炉21排出的烟气依次经过空气预热器22、脱硫系统26和第一烟气换热器29。
烟气通过脱硫系统26后,进入第一烟气换热器29被冷却。第一烟气换热器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。
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。第一烟气换热器29将烟气温度降至水露点温度以下需要进行防腐处理,第二烟气冷却器23可以为现有技术中的冷却器。
第一烟气换热器29的冷源入口和冷源出口都与热泵20相连接。热泵20与热网循环水系统连接。
热泵(Heat Pump)是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。通常用于热泵装置的低温热源是我们周围的介质——空气、河水、海水,城市污水,地表水,地下水,中水,消防水池,或者是从工业生产设备中排出助工质。
热泵20中的冷却水通过第一烟气换热器29的冷源入口进入烟气换热器29被加热后,通过烟气换热器29的冷源出口返回热泵20,并加热流经热泵20的热网循环水系统中的热网回水。
根据本发明的一个实施例,热泵20的驱动热源为汽轮机抽汽。汽轮机抽汽是从汽轮机的中间级抽取的一部分蒸汽,抽汽位于汽轮机的进汽和排汽的中间部位,可以用来加热凝结水和给水,也可以用来对外供热等等。利用抽汽可以减少机组的冷源损失,提高机组的工作效率。
根据本发明的一个实施例,在热泵20与热网循环水系统20之间设置换热器。被热泵20加热的热网回水流经换热器,与流经换热器的汽轮机抽汽交换热量,进一步加热热网回水。
根据本发明的一个实施例,在空气预热器22和脱硫系统26之间设置第二烟气冷却器23。
第二烟气冷却器23的冷端入口和冷端出口分别与待加热系统连接。其中,待加热系统中的冷却介质经过第二烟气冷却器23被加热,流回待加热系统中。
待加热系统包括:回热系统28、热网循环水系统20、锅炉二次风空气系统等等。冷却介质包括:水、空气等等。
根据本发明的一个实施例,从锅炉空气预热器22出来的高温烟气,经过第二烟气冷却器23加热电厂回热系统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第一烟气换热器29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。
第二烟气冷却器23也可以与电厂的回热系统或供暖等待加热系统连接,并与回热系统或供暖等系统交换热量,提高机组效率。
根据本发明的一个实施例,可以对第二烟气冷却器23进行设计,使第二烟气冷却器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。
待加热系统中的冷却介质被二次加热后,通过第二烟气冷却器23的出口流回待加热系统。
从第二烟气冷却器23出来的烟气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通过加热水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。烟气换热器29与热泵20相连,热泵20的另一端与热网循环水相连,用来加热热网循环水。热泵20的驱动热源为汽轮机抽汽。为了提高热网水的温度,经过热泵加热后的热网水可以经过汽水换热器被汽轮机抽汽加热后再进入热力站进行供热。
根据本发明的一个实施例,在第一烟气换热器29和烟囱27之间设置脱水装置。其中,经过第一烟气换热器29的烟气进入脱水装置,脱水装置去除烟气中的凝结水。
本发明的锅炉烟气余热供热系统,在脱硫系统和烟囱之间的烟道布置烟气换热器,进一步降低烟气温度同时回收脱硫系统出口烟气中水蒸汽的潜热;烟气换热器与热泵相连,烟气换热器中的冷却水通过热泵制取;所述热泵的热源驱动为汽轮机抽汽。
需供热时,所述热泵的另一端与热网循环水系统相连,用来加热热网循环水进行供热。烟气换热器的冷源为闭式循环水,闭式循环水被烟气加热,被加热的循环水进入热泵。
根据本发明的一个实施例,锅炉空气预热器和脱硫系统之间的烟道还装有烟气冷却器,所述烟气换热器用于降低锅炉空预器后的烟气温度,回收这部分烟气热量。
本发明锅炉烟气余热供热系统,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用来供热,深度回收了烟气余热,降低了锅炉的煤耗,经济效益好。
本发明中的“第一”、“第二”等仅仅用于描述上的区别,并没有特殊的含义。
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 (5)

1.一种锅炉烟气余热供热系统,其特征在于,包括:
第一烟气换热器(29)和热泵(20);
锅炉(21)排出的烟气依次经过空气预热器(22)、脱硫系统(26)和所述第一烟气换热器(29);其中,烟气通过所述脱硫系统(26)后,进入所述第一烟气换热器(29)被冷却;所述第一烟气换热器(29)将烟气的温度降至低于水露点温度;
所述第一烟气换热器(29)的冷源入口和冷源出口都与所述热泵(20)相连接;所述热泵(20)与热网循环水系统连接;
所述热泵(20)中的冷却水通过所述第一烟气换热器(29)的冷源入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)的冷源出口返回所述热泵(20),并加热流经所述热泵(20)的所述热网循环水系统中的热网回水。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于:
所述热泵(20)的驱动热源为汽轮机抽汽。
3.如权利要求2所述的系统,其特征在于:
在所述热泵(20)与热网循环水系统(20)之间设置换热器;
其中,被所述热泵(20)加热的所述热网回水流经所述换热器,与流经所述换热器的汽轮机抽汽交换热量,进一步加热所述热网回水。
4.如权利要求2所述的系统,其特征在于,还包括:
在所述空气预热器(22)和所述脱硫系统(26)之间设置第二烟气冷却器(23);
所述第二烟气冷却器(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第二烟气冷却器(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。
5.如权利要求1至4任意一项所述的系统,其特征在于:
在所述第一烟气换热器(29)和锅炉烟囱(27)之间设置脱水装置;
其中,经过所述第一烟气换热器(29)的烟气进入所述脱水装置,所述脱水装置进一步去除所述第一烟气换热器(29)出口烟气中的凝结水。
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