CN104421925A - 锅炉烟气余热梯级利用方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种锅炉烟气余热梯级利用的方法和装置。在火电机组锅炉的省煤器段增设附加受热面，在汽轮机侧高压加热器进口的给水母管设旁通管通向其出口的给水母管，旁通管上设流量调节阀；在空气预热器冷端增设烟气-油换热器和空气-油换热器，在烟气-油换热器和空气-油换热器之间设循环管路，循环管路中注入传热介质导热油，循环管路上设有膨胀槽和循环泵；在空气预热器和烟气-油换热器之间设有低加换热器，在低压加热器进水侧设引水管通向低加换热器，除氧器进水侧增设来自低加换热器的进水管。本方法和装置实现了烟气余热的温度对口梯级利用，提高了锅炉效率和机组发电效率，降低了火电机组的能耗，同时减少了二氧化碳的排放。
Description
技术领域
本发明涉及一种锅炉烟气余热梯级利用的方法和装置，降低火电机组排烟温度，提高锅炉热效率和机组的发电效率，降低发电煤耗，减少污染排放。
背景技术
在锅炉热损失中，电厂排烟热损失占很大的比重。排烟温度每降低10~15℃，锅炉效率便能提高1%。目前，大型机组的设计排烟温度一般在120~130℃，而随着烟气脱硫脱销技术的不断改进，烟气酸露点在90℃左右，因此排烟温度还有很大的下降空间。同时超临界和超超临界机组锅炉普遍存在排烟温度高于设计值的现象，省煤器出口进入空气预热器的烟气温度偏高。对此, 通常认为造成排烟温度高的原因是实际燃烧煤质与设计燃用煤质存在偏差, 设计时对管壁沾污估计不足, 省煤器受热面或者空气预热器受热面偏小, 尾部受热面吹灰器布置不合理或作用不明显等。从设计制造方面来讲，可以增大空气预热器的传热面积，以降低排烟温度。但是降低排烟温度有个限度，一方面当排烟温度比较低时，随着烟气温度的进一步降低，与空气的温差减少，即空气预热器的传热面积增加很多，烟气温度却降低很少；另一方面当排烟温度较低，预热器管的壁温低于烟气露点时，会发生低温腐蚀，运行一二年就要更换预热器，严重时半年就要更换。另外一种方式是在烟道尾部增设低压省煤器，适当增加省煤器受热面，强加烟气余热利用，提高给水温度，但由于参与传热的烟气能量品位不高，而且利用低压省煤器利用烟气余热，对机组发电贡献较小，热能利用未能做到温度对口、梯级利用，有用能损失很大。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种锅炉烟气余热梯级利用的方法和装置，能更加合理地利用烟气余热，热能利用做到温度对口、梯级利用，提高了锅炉效率和机组发电效率，促进火电机组的节能降耗，同时减少二氧化碳的排放。
本发明的是通过如下技术方案实现的：
本发明的锅炉烟气余热梯级利用装置，其特征是：在火电机组锅炉的省煤器段增设附加受热面，在汽轮机侧最后一级高压加热器进口的给水母管设旁通管通向其出口的给水母管，旁通管上设流量调节阀。
在空气预热器冷端增设烟气-油换热器和空气-油换热器，在烟气-油换热器和空气-油换热器之间设循环管路，循环管路中注入传热介质导热油，循环管路上设有膨胀槽和循环泵，烟气-油换热器的一端与空气预热器的出烟口相连，另一端设有烟气出口，空气-油换热器的一端与空气预热器的进空气口相连，另一端设有空气入口。
在空气预热器和烟气-油换热器之间设有用于热烟气和水换热的低加换热器；在最后一级低压加热器进水侧设引水管通向低加换热器，除氧器进水侧增设来自低加换热器的进水管。
本发明的锅炉烟气余热梯级利用方法，其特征是：包括如下步骤：
1)在锅炉省煤器段增设附加受热面或将原有光管受热面改造为鳍片管受热面，增加省煤器段受热面，降低省煤器出口烟气温度。
2)由于省煤器段受热面增加，锅炉给水吸热份额增加，省煤器出口给水温度升高。为了保证省煤器出口给水具有一定的接近点温差（或欠焓），在汽轮机侧最后一级高压加热器（指：抽汽压力最高对应的加热器）进口给水母管上增设流量调节阀和旁通管，使得部分给水不经过高压加热器进入锅炉给水母管，将旁路水汇入最后一级高压加热器出口给水母管上，适当降低进入锅炉的给水温度，给水进入省煤器吸热升温。
3）在最后一级低压加热器（指：低压加热器中抽汽压力最高的一级加热器）进水侧设引水管，抽取适量的低压给水引入低加换热器中，与空气预热器出口的烟气进行热量交换，加热部分低压给水，烟气温度进一步降低，低压给水则吸热升温，通过除氧器进水侧设有的进水管，进入除氧器，返回循环水系统中。
4)低加换热器出口烟气，进入烟气-油换热器，在烟气-油换热器中经过循环泵，升压的传热介质导热油吸收烟气的热量，升温，在高温导热油管路上连接有膨胀槽，高温导热油进入空气-油换热器 。
5) 从烟气-油换热器出来的降温后的烟气进入后续除尘器。
6)来自送风机的空气进入空气-油换热器，吸收来自烟气-油换热器传热介质导热油的热量，空气得到加热升温，弥补由于省煤器附加受热面导致进入空气预热器烟气温度下降造成空气预热器出口空气温度低的不足，此后再进入空气预热器，空气预热器出口的风温得到了保证，满足燃烧要求。来自烟气-油换热器的高温传热介质导热油进入空气-油换热器，冷却降温后再经过循环泵升压后，返回烟气-油换热器中吸热，如此循环。
本发明的锅炉烟气余热梯级利用方法，
步骤6）中，如果烟气排出口B的烟气温度低于设定值，则降低循环泵(9)的转速，减少传热量；如果烟气排出口B的烟气温度高于设定值，则增加循环泵(9)的转速，提高传热量；
步骤2）中，如果省煤器出口给水温度高于设定值，增加流量调节阀(3)的开度；如果省煤器出口给水温度低于设定值，减小流量调节阀(3)的开度。
在空气-油换热器中，传热介质导热油释放从烟气-油换热器(8)吸收的热量，预热来自送风机的空气，提高了空气预热器进口端空气温度。
由于来自送风机的空气温度得到提高，在空气预热器中，空气加热到相同的温度需要的热量减少，进入空气预热器的烟气温度可以降低，使得烟气在省煤器可以释放更多热量，实现了不同品位热量的置换。
步骤2)和6)中的空气预热器空气进口端风温提高，弥补了空气预热器进口烟气降低烟气放热量不足，保证空气预热器出口的风温仍满足燃烧要求；烟气降温幅度大。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明摒弃了低温烟气直接预热空气的方法，改为利用传热介质导热油在空气-油换热器中，传热介质导热油释放从烟气-油换热器吸收的热量，预热来自送风机的空气，提高了空气预热器的空气进口端空气温度，实现了温度对口热量利用。空气预热器空气进口端风温提高，弥补了空气预热器进口烟气降低烟气放热量不足，保证空气预热器出口的风温仍满足燃烧要求；烟气降温幅度大。
置换的高品位烟气（省煤器段至空气预热器入口段烟气）直接加热温度较高的锅炉给水，符合温度对口、热量梯级利用的原则。附加受热面充当了省煤器的作用或部分用作汽轮机回热系统最后一级高压加热器功能，显著提高了锅炉的热效率和机组的发电效率，降低了火电机组的能耗，同时减少了二氧化碳的排放。
空气预热出口的较低品位烟气进一步加热温度较低的低压给水，实现能量的对口、梯级利用。相应的一级低压加热器抽汽量减少，锅炉的热效率和机组的发电效率进一步提高。
烟气-油换热器加热传热介质导热油，锅炉排烟温度得到降低，再利用循环泵将导热油送往空气-油加热器，导热油在空气-油加热器中释放热量加热来自送风机的空气，传热效果好，结构布置灵活，满足不同场合的施工需要。
本发明在调节排烟温度方面具有很强的灵活性。根据烟气排出口的烟气温度与设定值比较，来调节循环泵的转速，调节传热量。根据省煤器出口给水温度与设定值比较，调节流量调节阀的开度。
本方法和装置由于设置省煤器附加受热面、低加换热器、烟气-油换热器和空气-油换热器，使得烟气在省煤器段可释放更多热量，加热具有较高温度的锅炉给水，降低进入空气预热器的烟气温度，同时空气预热器出口烟气加热低压给水，锅炉排烟余热加热进入空气预热器的空气，实现了烟气余热的温度对口梯级利用，最终能实现排烟温度明显降低，明显提高了锅炉效率和机组发电效率，火电机组的能耗显著降低，二氧化碳减排效果好。
附图说明
图1为一种锅炉烟气余热梯级利用的方法和装置简图。
图中，1附加受热面，2旁通管，3流量调节阀，4低加换热器，5进水管，6引水管，7膨胀槽，8烟气-油换热器，9循环泵，10循环管路，11空气-油换热器。12高压加热器，13低压加热器，14空气预热器，15省煤器，16锅炉，17除氧器。
具体实施方式
实施例1
本发明的锅炉烟气余热梯级利用装置，在火电机组锅炉16的省煤器15段增设附加受热面1，在汽轮机侧最后一级高压加热器12进口的给水母管设旁通管2通向其出口的给水母管，旁通管上设流量调节阀3。
实施例2
在空气预热器14和烟气-油换热器8之间设有用于热烟气和水换热的低加换热器4；在最后一级低压加热器13进水侧设引水管6通向低加换热器，除氧器17进水侧增设来自低加换热器的进水管5。
实施例3
本发明的锅炉烟气余热梯级利用装置，在火电机组锅炉16的省煤器15段增设附加受热面1，在汽轮机侧最后一级高压加热器12进口的给水母管设旁通管2通向其出口的给水母管，旁通管上设流量调节阀3。
在空气预热器冷端增设烟气-油换热器8和空气-油换热器11，在烟气-油换热器8和空气-油换热器11之间设循环管路10，循环管路中注入传热介质导热油，循环管路上设有膨胀槽7和循环泵9，烟气-油换热器的一端与空气预热器的出烟口相连，另一端设有烟气出口B，空气-油换热器的一端与空气预热器的进空气口相连，另一端设有空气入口A。
实施例4
本发明的锅炉烟气余热梯级利用装置，在火电机组锅炉16的省煤器15段增设附加受热面1，在汽轮机侧最后一级高压加热器12进口的给水母管设旁通管2通向其出口的给水母管，旁通管上设流量调节阀3。
在空气预热器冷端增设烟气-油换热器8和空气-油换热器11，在烟气-油换热器8和空气-油换热器11之间设循环管路10，循环管路中注入传热介质导热油，循环管路上设有膨胀槽7和循环泵9，烟气-油换热器的一端与空气预热器的出烟口相连，另一端设有烟气出口B，空气-油换热器的一端与空气预热器的进空气口相连，另一端设有空气入口A。
在空气预热器14和烟气-油换热器8之间设有用于热烟气和水换热的低加换热器4；在最后一级低压加热器13进水侧设引水管6通向低加换热器，除氧器17进水侧增设来自低加换热器的进水管5。
实施例5
本发明的锅炉烟气余热梯级利用装置，在火电机组锅炉16的省煤器15段增设附加受热面1，在汽轮机侧最后一级高压加热器12进口的给水母管设旁通管2通向其出口的给水母管，旁通管上设流量调节阀3。
在空气预热器14和烟气-油换热器8之间设有用于热烟气和水换热的低加换热器4；在最后一级低压加热器13进水侧设引水管6通向低加换热器，除氧器17进水侧增设来自低加换热器的进水管5。
实施例6
本发明的锅炉烟气余热梯级利用装置，在火电机组锅炉16的省煤器15段增设附加受热面1，在汽轮机侧最后一级高压加热器12进口的给水母管设旁通管2通向其出口的给水母管，旁通管上设流量调节阀3。
在空气预热器冷端增设烟气-油换热器8和空气-油换热器11，在烟气-油换热器8和空气-油换热器11之间设循环管路10，循环管路中注入传热介质导热油，循环管路上设有膨胀槽7和循环泵9，烟气-油换热器的一端与空气预热器的出烟口相连，另一端设有烟气出口B，空气-油换热器的一端与空气预热器的进空气口相连，另一端设有空气入口A。
在空气预热器14和烟气-油换热器8之间设有用于热烟气和水换热的低加换热器4；在最后一级低压加热器13进水侧设引水管6通向低加换热器，除氧器17进水侧增设来自低加换热器的进水管5。
该锅炉烟气余热梯级利用的方法，附加受热面1将进入空气预热器的烟气温度降低15-50℃。通过导热油，将烟气余热用于来自送风机去空气预热器之前的空气。尽管进入空气预热器的烟气温度降低了15-50℃，空气进入空气预热器被烟气加热后，风温依旧能达到250-310℃，满足锅炉炉膛的燃烧要求。
由于锅炉省煤器段换热面增加了附加受热面1,省煤器出口给水温度提高了。为了保证省煤器出口给水温度具有一定的接近点温差，在汽轮机侧最后一级高压加热器（指：抽汽压力最高对应的加热器）进口给水母管上增设流量调节阀3和旁通管2，将旁路水汇入最后一级高压加热器出口给水母管上，降低5-20℃后进入锅炉省煤器吸热升温。
在最后一级低压加热器进水侧设引水管6，抽取适量的低压给水引入低加换热器中，与空气预热器出口的烟气进行热量交换，烟气温度进一步降低，低压给水则吸热升温，通过除氧器进水侧设有的进水管5，进入除氧器，返回循环水系统中。
在烟气-油换热器8中，传热介质导热油吸收来自烟气的余热，升温至90-150℃，出口管路10上设膨胀槽7，高温导热油进入空气-油换热器11，烟气-油换热器8出口的烟气烟温降至90-130℃。来自送风机的风温为大气常温，吸收来自烟气-油换热器8的传热介质导热油的热量，得到加热，升温至40-100℃，再进入空气预热器。从空气-油换热器11出来的传热介质导热油冷却降温至70-100℃后经过循环泵9升压，返回到烟气-油换热器8中吸热，如此循环。烟气-油换热器8出口的烟气进入除尘器。排烟温度每下降15℃，火电机组锅炉热效率和机组发电效率提高1%。
如果烟气排出口B的烟气温度低于设定值，则降低循环泵9的转速，减少传热量；如果烟气排出口B的烟气温度高于设定值，则增加循环泵9的转速，提高传热量。如果省煤器出口给水温度高于设定值，增加流量调节阀3的开度；如果省煤器出口给水温度低于设定值，减小流量调节阀3的开度。
Claims (7)
1.一种锅炉烟气余热梯级利用装置，其特征是：在火电机组锅炉的省煤器段增设附加受热面(1)，在汽轮机侧最后一级高压加热器进口的给水母管设旁通管(2)通向其出口的给水母管，旁通管上设流量调节阀(3)。
2.根据权利要求1所述的锅炉烟气余热梯级利用装置，其特征是：在空气预热器冷端增设烟气-油换热器(8)和空气-油换热器(11)，在烟气-油换热器(8)和空气-油换热器(11)之间设循环管路(10)，循环管路中注入传热介质导热油，循环管路上设有膨胀槽(7)和循环泵(9)，烟气-油换热器的一端与空气预热器的出烟口相连，另一端设有烟气出口（B），空气-油换热器的一端与空气预热器的进空气口相连，另一端设有空气入口（A）。
3.根据权利要求1或2所述的锅炉烟气余热梯级利用装置，其特征是：在空气预热器和烟气-油换热器(8)之间设有用于热烟气和水换热的低加换热器（4）；在最后一级低压加热器进水侧设引水管（6）通向低加换热器，除氧器进水侧增设来自低加换热器的进水管（5）。
4.一种锅炉烟气余热梯级利用装置，其特征是：在空气预热器和烟气-油换热器(8)之间设有用于热烟气和水换热的低加换热器（4）；在最后一级低压加热器进水侧设引水管（6）通向低加换热器，除氧器进水侧增设来自低加换热器的进水管（5）。
5.根据权利要求4所述的锅炉烟气余热梯级利用装置，其特征是：在空气预热器冷端增设烟气-油换热器(8)和空气-油换热器(11)，在烟气-油换热器(8)和空气-油换热器(11)之间设循环管路(10)，循环管路中注入传热介质导热油，循环管路上设有膨胀槽(7)和循环泵(9)，烟气-油换热器的一端与空气预热器的出烟口相连，另一端设有烟气出口（B），空气-油换热器的一端与空气预热器的进空气口相连，另一端设有空气入口（A）。
6.一种锅炉烟气余热梯级利用方法，其特征是：包括如下步骤：
1)在锅炉省煤器段增设附加受热面(1)，增加省煤器段受热面，降低省煤器出口烟气温度；
2)由于省煤器段受热面增加，锅炉给水吸热份额增加，省煤器出口给水温度升高；为了保证省煤器出口给水具有一定的接近点温差，在汽轮机侧最后一级高压加热器进口给水母管上增设流量调节阀(3)和旁通管(2)，使得部分给水不经过高压加热器进入锅炉给水母管，将旁路水汇入最后一级高压加热器出口给水母管上，适当降低进入锅炉的给水温度，给水进入省煤器吸热升温；
3）在最后一级低压加热器进水侧设引水管（6），抽取适量的低压给水引入低加换热器中，与空气预热器出口的烟气进行热量交换，加热部分低压给水，烟气温度进一步降低，低压给水则吸热升温，通过除氧器进水侧设有的进水管（5），进入除氧器，返回循环水系统中；
4)低加换热器出口烟气，进入烟气-油换热器(8)，在烟气-油换热器(8)中经过循环泵(9)，升压的传热介质导热油吸收烟气的热量，升温，在高温导热油管路(10)上连接有膨胀槽(7)，高温导热油进入空气-油换热器 (11)；
5) 从烟气-油换热器(8)出来的降温后的烟气B进入后续除尘器；
6)来自送风机的空气A进入空气-油换热器(11)，吸收来自烟气-油换热器(8)传热介质导热油的热量，空气得到加热升温，弥补由于省煤器附加受热面导致进入空气预热器烟气温度下降造成空气预热器出口空气温度低的不足，此后再进入空气预热器，空气预热器出口的风温得到了保证，满足燃烧要求；来自烟气-油换热器(8)的高温传热介质导热油进入空气-油换热器(11)，冷却降温后再经过循环泵(9)升压后，返回烟气-油换热器(8)中吸热，如此循环。
7.根据权利要求6所述的锅炉烟气余热梯级利用方法，其特征在于：
步骤6）中，如果烟气排出口B的烟气温度低于设定值，则降低循环泵(9)的转速，减少传热量；如果烟气排出口B的烟气温度高于设定值，则增加循环泵(9)的转速，提高传热量；
步骤2）中，如果省煤器出口给水温度高于设定值，增加流量调节阀(3)的开度；如果省煤器出口给水温度低于设定值，减小流量调节阀(3)的开度。
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| CN119958302A (zh) * | 2025-03-27 | 2025-05-09 | 沈阳铝镁设计研究院有限公司 | 一种利用低品位热源降低氧化铝生产汽耗的系统及方法 |
-
2013
- 2013-09-04 CN CN201310395840.8A patent/CN104421925A/zh active Pending
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