CN104976635A - 锅炉尾部烟气热量利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锅炉尾部烟气热量利用系统,包括温度逐级递增并混合、多级设置的预热器和省煤器,所述预热器和省煤器之间通过烟道相互连通,还包括贯通所有预热器的二次风道(13),锅炉尾部烟气的热量,除省煤器吸收的热量外,余下的全部用来加热进入锅炉的一次风和二次风,锅炉效率提升0.5%~2%,降低了煤耗。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉技术领域 ,尤其是一种锅炉尾部烟气热量利用系统。
背景技术
目前,排烟损失是电站锅炉所有的热损失中最大的一项。在排烟热损失中,排烟温度是重要影响因素,排烟温度高,排烟热损失大。因此,降低排烟温度是降低排烟热损失和提升锅炉效率,进而降低发电煤耗和污染物排放的有效措施。
目前的电站锅炉主要采用回转式空气预热器降低排烟温度并加热空气,由于体积、重量、布置要求以及低温腐蚀方面的限制,排烟温度普遍降至120~130℃,最低可降至115℃。在此基础上靠进一步增加回转式空气预热器受热面来降低排烟温度收效微小,有低温段严重积灰堵塞的问题,并存在无法布置的困难。
部分企业采用的低温省煤器技术,属于烟气余热利用的一种方式。这种技术主要在空气预热器后布置低温省煤器,抽取部分低温加热器冷凝水流经低温省煤器,用烟气对其加热,达到减少汽机低压缸排汽量、增加汽机做功能力的目的。
低温省煤器不属于锅炉的范畴,不能降低排烟温度和提高锅炉效率,低温省煤器尽管进一步降低了烟气温度,但其属于余热利用,节约的是低品质的低压、低温蒸汽,其本身做功能力有限,将烟气温度从115℃降至90℃,25℃的温降可获得1.10g/kWh左右的煤耗降低,对提升锅炉的效率效果甚微。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可提高锅炉效率的锅炉尾部烟气热量利用系统。
实现本发明的原理是: 从发电厂节能减排,提高锅炉效率优于余热利用的技术原理出发,对尾部烟气热量利用系统进行改进,采用分级混合设置的省煤器和预热器技术方案,并将烟气的热量全部用来加热预热器进风,相比改进前降低锅炉排烟温度10~40℃,提升锅炉效率约0.5~2.0%,降低了煤耗。
基于上述原理本发明所采用的技术方案是: 锅炉尾部烟气热量利用系统 ,包括分级、混合设置的预热器和省煤器,所述预热器和省煤器之间相互连通,还包括贯通所有预热器的二次风道,尾部烟气的热量除省煤器吸收的热量外,余下的烟气热量全部用来加热进入预热器的一次风和二次风,提高了锅炉效率,同时,降低了煤耗。
在预热器和省煤器之间的烟道内设置有催化剂,催化剂可以将烟气中的一氧化氮还原为可排放到空气中的氮气,保证了排出烟道的烟气符合环保标准。
本发明所述的分级、混合设置的预热器和省煤器,为至少两级的预热器和省煤器间隔交错布置,且预热器和省煤器温度均逐级递增,具体可以包括但并不限于以下几种布置方式:
预热器和省煤器的第一种布置方式,所述预热器包括低温预热器、中温预热器和高温预热器,所述省煤器包括中温省煤器、高温省煤器,所述二次风道依次连通低温预热器、中温预热器和高温预热器,高温预热器上设置有二次风出口,低温预热器上设置有二次风进口,二次风依次通过低温预热器、中温预热器和高温预热器,其温度逐级提升后再通入到锅炉炉膛内,根据工作烟温的具体要求,在高温预热器和高温省煤器之间或者在高温省煤器和中温省煤器之间设置有催化剂。
预热器和省煤器的第二种布置方式,所述预热器包括低温预热器和中温预热器,所述省煤器包括中温省煤器、高温省煤器,所述二次风道依次连通低温预热器和中温预热器,中温预热器上设置有二次风出口,低温预热器上设置有二次风进口,根据工作烟温的具体要求,在高温省煤器和中温省煤器之间设置有催化剂。
预热器和省煤器的第三种布置方式,所述预热器包括低温预热器、中温预热器和高温预热器,所述省煤器包括中温省煤器,所述二次风道依次连通低温预热器、中温预热器和高温预热器,高温预热器上设置有二次风出口,低温预热器上设置有二次风进口,根据工作烟温的具体要求,在高温预热器和中温省煤器之间设置有催化剂。
预热器和省煤器的第四种布置方式,所述预热器包括低温预热器和中温预热器,所述省煤器包括中温省煤器,所述二次风道依次连通低温预热器和中温预热器,中温预热器上设置有二次风出口,低温预热器上设置有二次风进口,根据工作烟温的具体要求,在中温省煤器之前或之后设置催化剂。
所述中温预热器两侧分别设置一次风进口和一次风出口,一次风通过中温预热器温度提升。
所述低温预热器内部设置有相互连接的循环水管道和循环泵,可以间隔较远,布置上更加灵活和方便。
所述高温预热器为管式气-气换热器结构或回转式气-气换热器结构,所述中温预热器为回转式气-气换热器结构,所述低温预热器为水媒质管式换热器结构、管式气-气换热器结构或回转式气-气换热器结构。
在第一、第二种布置方式中,所述高温省煤器和中温省煤器水介质管串联,第三、第四种布置方式中,中温省煤器连通水介质管。
本发明的有益效果是:
(1)通过本布置方案,相比改进前降低锅炉排烟温度10~40℃,并提升锅炉效率约0.5~2.0%。
(2)降低的排烟温度的热量,除了省煤器吸收的热量,其余全部用来加热一次风和二次风,提升了进入炉膛的二次风温度,减少了着火热,改进了煤的稳定着火、燃烧。
(3)脱硝催化剂放置在高温预热器和高温省煤器间,或者高温预热器和中温省煤器间,可确保在锅炉运行在多种负荷时,催化剂处在300~400℃的最优运行温度范围内,保证催化剂的性能,并可有效地防范回转式预热器低温段堵塞、腐蚀的问题。
(4)低温预热器采用水媒质换热器形式,空气升温段与烟气降温段间以循环水管道和循环泵相连接,可以间隔较远,突破了传统的管式换热器和回转式换热器烟气侧和空气侧受热面必须紧密或相邻布置的限制,布置上更加灵活和方便。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图中标记为:1-高温预热器,2-中温预热器,201-烟气侧,202-一次风侧,203-二次风侧,3-低温预热器,301-低温预热器烟气放热区,302-低温预热器空气吸热区,4- 高温省煤器,5-中温省煤器,6-催化剂,7-二次风出口,8-二次风进口,9- 一次风出口,10- 一次风进口,11-循环水管道,12-循环泵,13-二次风道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
针对上述预热器和省煤器的四种布置方式的适用情况作进一步说明:
对上述预热器和省煤器的第一、第二、第三种布置方式适用条件,作进一步说明,在电站锅炉的常规布置中,预热器的进口烟气温度普遍在370~390℃之间,而预热器的出口空气温度在340℃左右,预热器入口烟气温度和出口空气温度之差保持在30~50℃左右,该差值最低可以达到20℃左右。采用低温预热器后,经热力计算后,预热器的进口烟气温度和出口空气温度差值仍能保持不低于20℃,一般可以不布置高温预热器1,在采用低温预热器对烟气热量进行深度利用,空气需要被加热所达到的温度超过预热器进口的烟气温度时,需要布置高温预热器1。
高温省煤器4的布置与高温预热器1相匹配,主要是合理利用传热温压、确保受热面安全,尤其是高温预热器1的受热面安全,当高温预热器1入口烟气温度与入口空气温度的温差较小时,可以不布置高温省煤器4。
上述预热器和省煤器的第四种布置方式,适用于高挥发分、低水分的烟煤,以及一些特殊情况,如场地限制。
需要说明的是,上述预热器和省煤器的四种布置方式,催化剂6的布置均根据催化剂6反应的温度条件布置在烟道中烟温处于300~400℃范围内的位置,并且在锅炉各负荷下都处于这个温度范围内的区域,催化剂6的设置可有效地防范回转式预热器低温段堵塞、腐蚀的问题。
实施例1:
按上述第一种布置方式布置预热器和省煤器时,以1台1000MW等级超超临界燃煤锅炉,负荷为额定负荷为例来说明,如图1所示,锅炉尾部烟道排出的490℃高温烟气,首先流经高温省煤器4,与流经的锅炉给水发生换热,温度降至426℃后离开。然后进入高温预热器1,在其中加热二次风,温度降至395℃后离开流经催化剂6,该催化剂为脱硝催化剂,将烟气中的大部分一氧化氮还原成氮气。随后,烟气进入中温省煤器5,在其中加热锅炉给水,温度降至347℃后离开。再然后,烟气进入中温预热器2。中温预热器2为回转式气-气换热器,由烟气侧201、一次风侧202和二次风侧203三部分组成,蓄热元件分别转过烟气、一次风和二次风,从烟气侧吸收热量,再在流过一次风和二次风时将热量释放,周而复始。烟气温度下降到120℃离开中温预热器2。烟气进入低温预热器3,低温预热器3是一个水媒质换热器,其以水作为中间蓄热工质实现烟气向空气的传热。首先,烟气流经低温预热器烟气放热区301,这是一个管式换热器,水在管内流动,烟气在管外流动,通过该区域的换热烟气温度降至105℃离开,水从50℃被加热到90℃。加热后的热水通过循环水管道11进入低温预热器空气吸热区302,该区域为一管式换热器,水在管内流动,二次风在管外流动。水将热量放给流过的二次风,水温降到50℃,经循环水管道11和循环水泵12后再进入低温预热器烟气放热区301,周而复始吸热、放热,实现烟气对空气的放热。离开低温预热器3的烟气最终排出烟道,排向静电除尘器。
二次风自二次风进口8流入低温预热器空气吸热区302,被热水加热后温度从25℃升至40℃离开。低温预热器空气吸热区302为一管式换热器,热水在管内流动,二次风在管外流动。随后,二次风进入中温预热器的二次风侧203,与热烟气进行换热,温度升高至326℃后离开,经二次风道13后进入高温预热器1。高温预热器1为管式换热器,烟气在管内流动,二次风在管外流动。二次风在高温预热器1中被加热到352℃后离开,经二次风出口7通入锅炉炉膛内,为炉膛内的煤粉燃烧提供热量。
一次风从一次风进口9流入中温预热器的一次风侧202,与热烟气进行换热,温度升高至310℃后离开,经一次风出口10进入热一次风管道,进而通入磨煤机,最后携带磨制好的煤粉进入锅炉炉膛内。
305℃的锅炉给水通过水介质管进入中温省煤器5,在其中受到高温烟气的加热,温度升高到320℃离开。中温省煤器5为一管式换热器,锅炉给水在管内流动,烟气在管外流动。随后,锅炉给水流经中间水介质管进入高温省煤器4,在其中受到高温烟气的加热,温度升高到340℃离开。高温省煤器4为一管式换热器,锅炉给水在管内流动,烟气在管外流动。
采用实施例1所述的尾部烟气热量利用系统后,其他参数相同的情况下,锅炉的排烟温度从改进前的120℃降至105℃,烟气的热量,除省煤器吸收的热量外,余下的烟气全部用来加热进入中温预热器2的一次风和二次风,比采用该实施例所述的尾部烟气热量利用系统之前锅炉效率提升约0.75%,同时,降低了煤耗。
Claims (10)
1.锅炉尾部烟气热量利用系统 ,其特征在于:包括分级、混合设置的预热器和省煤器,所述预热器和省煤器之间通过烟道相互连通,还包括贯通所有预热器的二次风道(13)。
2.按照权利要求1所述的锅炉尾部烟气热量利用系统,其特征在于:在预热器和省煤器之间的烟道内设置有催化剂(6)。
3.按照权利要求1所述的锅炉尾部烟气热量利用系统,其特征在于:所述预热器包括低温预热器(3)、中温预热器(2)和高温预热器(1),所述省煤器包括中温省煤器(5)、高温省煤器(4),所述二次风道(13)依次连通低温预热器(3)、中温预热器(2)和高温预热器(1),高温预热器(1)上设置有二次风出口(7),低温预热器(3)上设置有二次风进口(8)。
4.按照权利要求1所述的锅炉尾部烟气热量利用系统,其特征在于:所述预热器包括低温预热器(3)和中温预热器(2),所述省煤器包括中温省煤器(5)、高温省煤器(4),所述二次风道(13)依次连通低温预热器(3)和中温预热器(2),中温预热器上设置有二次风出口,低温预热器(3)上设置有二次风进口(8)。
5.按照权利要求1所述的锅炉尾部烟气热量利用系统,其特征在于:所述预热器包括低温预热器(3)、中温预热器(2)和高温预热器(1),所述省煤器包括中温省煤器(5),所述二次风道(13)依次连通低温预热器(3)、中温预热器(2)和高温预热器(1),高温预热器(1)上设置有二次风出口,低温预热器(3)上设置有二次风进口(8)。
6.按照权利要求1所述的锅炉尾部烟气热量利用系统,其特征在于:所述预热器包括低温预热器(3)和中温预热器(2),所述省煤器包括中温省煤器(5),所述二次风道(13)依次连通低温预热器(3)和中温预热器(2),中温预热器上设置有二次风出口,低温预热器(3)上设置有二次风进口(8)。
7.按照权利要求3、4、5或6所述的锅炉尾部烟气热量利用系统,其特征在于:所述中温预热器(2)两侧分别设置一次风进口(9)和一次风出口(10)。
8.按照权利要求3、4、5或6所述的锅炉尾部烟气热量利用系统,其特征在于:所述低温预热器内部设置有相互连接的循环水管道(11)和循环泵(12)。
9.按照权利要求3或4所述的锅炉尾部烟气热量利用系统,其特征在于:所述高温省煤器(4)和中温省煤器(5)水介质管串联。
10.按照权利要求5或6所述的锅炉尾部烟气热量利用系统,其特征在于:所述中温省煤器(5)连通水介质管。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |