CN104990063A - 与暖风器系统耦合使用的热一次风余热利用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种与暖风器系统耦合使用的热一次风余热利用装置，本发明在锅炉空气预热器出口热一次风道内安装热一次风冷却器及调节风门，并在冷却器风道出、入口风道并联设置旁路风道，旁路风道内设置调节风门，通过调节旁路风道及主路风道内调节门进行传热功率的调整；热一次风冷却器连接进水母管和回水母管。利用本技术夏季运行时一次风余热回到低加系统排挤抽汽增加汽轮机作功，流经空气预热器风量增加，锅炉排烟温度下降，机组循环效率上升。冬季可部分替代蒸汽暖风器辅汽用量，提高机组循环效率。与传统暖风器相比，在不提高排烟温度的前提下大幅提高了空气预热器冷端壁温，可缓解空预器积灰、腐蚀及提高锅炉效率。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤发电机组领域。特别涉及一种与暖风器系统耦合使用的热一次风余热利用装置，它是利用热一次风余热作为汽轮机回热系统热源及空气预热器暖风器热源的余热利用装置，所述装置安装于燃煤机组热力系统中。
背景技术
由于原煤烟煤及贫煤储采比、原煤价格、低氮燃烧器改造、稳燃性、飞灰含碳量等一系列的因素，目前燃煤电站锅炉很多燃用贫煤的锅炉都纷纷将燃料改为烟煤。导致目前燃烧烟煤机组比例大幅提高。
为避免制粉系统发生自燃及爆炸等危及设备安全事故的发生，制粉系统所需干燥剂温度往往低于热一次风温度，常规的方法是在磨煤机入口掺入冷一次风进行风温的调整。造成通过空气预热器的一次风量减少，导致锅炉排烟温度上升，锅炉效率下降。在SCR普遍投入运行现状下，空气预热器积灰、腐蚀现象日益严重，由于氨逃逸及氨气与硫酸蒸汽反应生成硫酸氢铵，硫酸氢铵在一定的温度下在空预器冷表面结露，造成铵盐型结露。另一方面，烟气流经SCR催化剂后，SO3含量上升30%以上，造成硫酸型低温腐蚀加剧。
SCR的普遍使用后，空气预热器低温腐蚀及堵灰现象较以前更为严重，许多南方电厂不得已重新投入暖风器运行，一些北方电厂甚至在夏季暖风器依然投用。
中国专利CN101709876A公开了一种锅炉烟气深度冷却余热回收系统，包括深冷冷却器、暖风器及其组成的独立水循环系统。中国专利CN101709879A公开了一种火电厂烟气综合优化排烟余热深度回收系统。上述两方案利用烟气冷却器回收烟气余热，装置安装于尾部烟气中，存在腐蚀、积灰、磨损等缺陷。
中国专利CN102252339A公开了一种降低电站锅炉排烟温度的系统。采用热一次风加热冷二次风，设置烟道旁路抽出一部分烟气加热低压给水，保证二次风温的前提下，降低排烟温度。此方案由于减低了排烟温度，进而减低了空气预热器冷端壁温，加重了低温腐蚀现象。另一方面，通过水量进行传热功率的调整，调节性能及响应速度均较差，达不到及时对磨煤机入口风温进行调整的目的，影响制粉系统出力。
中国专利CN103438686A公开了一次风冷却器回热系统及控制方法；在热一此风管道上加装冷却器，通过低加系统给水冷却热一次风冷却器。通过调节冷却水流量满足磨煤机入口干燥剂温度需求。次方案只考虑了热能回收问题，未考虑与暖风器耦合使用问题。此外调节方法性能及响应速度均较差，达不到及时调整磨煤机入口风温的效果，影响制粉系统出力。
发明内容
本发明为弥补现有技术的不足，提供了一种与暖风器系统耦合使用的热一次风余热利用装置，该装置可以避免向制粉系统掺入冷风，吸收热一次风余热夏季回到回热系统，提高机组循环效率；冬季作暖风器热源，提高空预器进风温度，减少暖风器辅汽用汽量，提高机组效率。在不升高排烟温度的前提下，提高空预器冷端壁温，减少低温腐蚀及积灰现象的发生。
同时，本发明还提供适用于冬夏两套系统的运行控制方法。
本发明采用如下技术方案：
一次风冷却器系统，所述热一次风冷却器及其调节风门安装于锅炉空气预热器出口热一次风道内，并在热一次风冷却器所在的主路风道出、入口并联设置旁路风道，旁路风道内设置调节风门，通过调节旁路、主路风道内调节门进行传热功率的调整。余热回收系统包含两套系统，分别对应于夏季和冬季工作模式。两套系统并联于热一次风冷却器进回水母管。
按夏季模式系统运行时，冷却器冷却介质选用回热系统凝结水，通过热一次风冷却器加热后的凝结水回到除氧器入口，排挤低加系统抽汽，增加汽轮机作功，提高机组效率。春、秋季节运行同夏季。
进一步的，夏季系统包括双调节系统，设置旁路、主路风道调节风门及冷却水回水管道流量调节阀。调节系统一为热功率调节系统，通过调节旁路、主路风道内调节门进行传热功率的调整，调节系统二为冷却水回水温度调整系统，通过调节冷却水回水管道流量调节阀进行回水温度的调整。
按冬季模式系统运行时，冷却介质为品质合格的凝结水或者除盐水，在送风机或者一次风机出口风道安装热水暖风器及相关的管路系统、循环泵等。冷却介质在冷却器及热水暖风器之间循环换热，起到暖风器的效果。
进一步的，冬季系统热功率调整包括主、辅调节系统，设置旁路风道调节门及变频循环泵。主调节系统通过调节旁路、主路风道内调节门进行传热功率的调整，辅助调节系统通过调节变频泵转速进行流量和循环水温的调节，进而辅助调节传热功率。
进一步的，所述热一次风冷却器及热水暖风器为保证避免积灰及增强传热的目的，设计为特殊形式翅片式换热器。
进一步的，所述冬季闭式循环系统包括稳压系统，即通过低价系统适当位置引出恒压水旁路与泵入口导通，起到稳定泵入口压力的作用。
一次风温调节具体调节过程如下：
(1)首先调节热一次风阀门和冷一次风阀门，使得磨煤机入口风温满足干燥出力的需求；
(2)全开旁路风门挡板，全关热一次风冷却器风道内挡板，系统进行冷态上水，夏季运行时适当开启回水调节门保证系统过水；冬季运行时开启循环水泵，水泵低转数运行，保证系统过水。
（3）缓慢关闭旁路风挡板，同时缓慢开启热一次风冷却器风道挡板，系统开始通入热风运行，此时调整回水调节门（夏季）或者泵转数（冬季）进水回水温度的调整，夏季要求回水温度为除氧器进水温度；冬季要求回水温度为设计回水温度。
（4）随着热一次风冷却器的投入，磨煤机入口风温开始下降，此时关闭缓慢冷风门，调节旁路风挡板直至冷风门全关，磨煤机入口温度在所需范围内。
本发明通过在热一次风风道内安装热一次风冷却器，避免制粉系统掺入冷风运行。夏季热一次风余热回到低加回热系统，挤抽汽增加汽轮机作功，流经空气预热器风量增加，降低排烟温度，提高机组循环效率。与传统的烟气冷却器相比，由于换热器安装于热风侧，避免了换热器安装于烟气侧带来的积灰、磨损、腐蚀等一些列问题，同时由于传热温差远大于烟气冷却器，单位传热功率投入远低于烟气冷却其且回收余热品质高于烟气冷却器。冬季余热作为暖风器热源，可部分替代蒸汽暖风器辅汽用量，减少原暖风器辅汽抽汽，与传统暖风器相比，在不提高锅炉排烟温度情况大幅提高了空气预热器冷端壁温，减轻空预器腐蚀及积灰现象，提高机组效率。
本发明提供的方案可适用于制粉系统掺入冷风运行的燃煤机组。
附图说明
图1为本发明系统示意图（本图为热水暖风器加装与冷一次风道，电厂可根据实际需要加装二次风道或者二分仓空预器加装于总风道内）。
图中，1热一次风道，2、3调节风门，4热一次风冷却器，5热水暖风机，6、7、9、10隔绝门，8循环泵，11回水调节门，12恒压小旁路门，13空气预热器，14烟道，15二次风道，16一次风道，17凝结水泵，18除氧器，19低加换热器，20磨煤机入口，21旁路风道，22回水母管，23进水母管。
具体实施方式
附图为本发明的一种具体实施例。
参见图1，本发明实例提供的一种与暖风器系统耦合使用的热一次风余热利用装置安装于燃煤发电机组热力系统中，主设备主要由一次风冷却器本体4、调节风门2，3等构成；在夏、冬两种工作模式下的水管路并联于一次风冷却器4本体。热一次风冷却器连接进水母管23和回水母管22。其中，热一次风冷却器4及其调节风门3安装在锅炉空气预热器出口热一次风道主路风道内（根据现场具体情况也可以安装于旁路内，热一次风冷却器本体入口及旁路风道内安装调节风门），旁路风道内安装调节风门2，主路风道与旁路风道并联，通过调节旁路风道及主路风道内调节门进行传热功率的调整。
夏季工作水系统与低压加热器并联，包括回水调节门11、隔绝门9、隔绝门10及相应温度，压力，流量测点等。具体是，夏季工作系统调节冷却水回水温度，包括通过回水管路连接的隔绝门和回水调节门，以及进水管路及其隔绝门，进水管路一端连接进水母管、另一端连接低加换热器，回水管路一端连接回水母管、另一端连接除氧器，通过调节冷却水回水管道流量调节阀即回水调节门进行回水温度的调整。春、秋季节运行同夏季。
冬季工作模式系统包括热水暖风器本体5、隔绝门6、隔绝门7、循环泵8、恒压小旁路、恒压小旁路门12及相应测点等构成。
具体是，冬季工作系统包括安装在冷一次风道的热水暖风器，连接在热水暖风器与回水母管之间的管路和循环泵、隔绝门，以及连接在热水暖风器与进水母管之间的隔绝门，通过调节变频循环泵转速进行流量和循环水温的调节，进而辅助调节传热功率。冬季工作系统采用闭式循环，包括稳压取水系统，即连接在低加换热器与进水母管之间的恒压小旁路和恒压小旁路门，取水点位于汽机低压给水回热系统中的某一级低加换热器出口管道，起到稳定循环泵入口压力的作用。
具体的，夏季运行时，隔绝门6、7及恒压小旁路阀门12关闭，循环泵8解列。隔绝门9、10开启，一次风冷却器冷源取水点位于汽机低压给水回热系统中的某一级给水加热器出口管道（本图取自#7低加入口），回水位置为除氧器入口给水管道（本图回至#5低加出口）。给水通过级间压差流过换热器吸收一次风余热，排挤与之并联的低加系统抽汽，提高循环效率。水侧回水温度由回水调节门11进行调整，调整回水温度与进入除氧器低加给水温度相同。 磨煤机入口风温由本体及旁路调节风门2，3进行调整。
具体的，冬季运行时，隔绝门9、10关闭，通过恒压小旁路门12进行系统上水，隔绝门6、7开启，热水暖风器5投入，冷却介质为品质合格的凝结水，通过在送风机或者一次风机出口风道安装热水暖风器5及相关的管路系统、循环泵8等。冷却介质在冷却器及热水暖风器之间循环换热，起到暖风器的效果。
一次风温调节具体调节过程如下：
(1)首先调节热一次风阀门和冷一次风阀门，使得磨煤机入口风温满足干燥出力的需求；
(2)全开旁路风门调节风门2，全关热一次风冷却器风道内调节风门3，系统进行冷态上水（用打压小旁路门11进行上水）。夏季运行时适当开启回水调节门11保证系统过水；冬季运行时开启循环水泵，水泵低转数运行，保证系统过水。
（3）缓慢关闭旁路风调节风门2，同时缓慢开启热一次风冷却器风道调节风门3，系统开始通入热风运行，此时调整回水调节门11（夏季）或者循环泵8转数（冬季）进水回水温度的调整，夏季要求回水温度为除氧器进水温度；冬季要求回水温度为设计回水温度。
（4）随着热一次风冷却器的投入，磨煤机入口风温开始下降，此时关闭缓慢冷风门，调节旁路风风门2直至冷风门全关，磨煤机入口温度在所需范围内。
冬季运行时，恒压小旁路12一次风全开，二次门开2到3丝保证系统压力稳定。
安装本系统夏季运行时可降低锅炉排烟温度，提高机组循环效率。冬季可作为暖风器使用，在不提高锅炉排烟温度的情况下大幅提升空气预热器冷端壁温，减轻腐蚀及积灰等现象，保证空预器稳定安全运行。 本调节系统响应速度快，可满足制粉系统煤种及煤量变化对风温的需求。
同时，热一次风冷却器安装于空气预热器出口的热一次风道内，热源为含少量灰尘的热空气，与烟气冷却器相比，不存在腐蚀、磨损及积灰现象。
Claims (8)
1.一种与暖风器系统耦合使用的热一次风余热利用装置，其特征在于，在锅炉空气预热器出口热一次风道内安装热一次风冷却器及调节风门，在热一次冷却器所在的主路风道出、入口并联设置旁路风道，旁路风道内也设置调节风门，通过调节旁路风道及主路风道内调节门进行传热功率的调整；热一次风冷却器连接进水母管和回水母管。
2.根据权利要求1所述的与暖风器系统耦合使用的热一次风余热利用装置，其特征在于，热一次风冷却器的进水母管和回水母管连接冷却介质余热回收系统，该系统包括夏季工作系统，按夏季模式系统运行时，冷却器冷却介质选用锅炉回热系统凝结水，通过热一次风冷却器加热后的凝结水回到除氧器入口，排挤低加系统抽汽，增加汽轮机作功，提高机组效率。
3.根据权利要求2所述的与暖风器系统耦合使用的热一次风余热利用装置，其特征在于，热一次风冷却器的冷却介质余热回收系统，还包括冬季工作系统，按冬季模式系统运行时，冷却介质为品质合格的凝结水或者除盐水，在送风机或者一次风机出口风道安装热水暖风器及相关的管路系统、循环泵；冷却介质在热一次风冷却器及热水暖风器之间循环换热，起到暖风器的效果，降低热一次风温度，提高空预器入口空气温度。
4.根据权利要求3所述的与暖风器系统耦合使用的热一次风余热利用装置，其特征在于，夏季工作系统与冬季工作系统并联于热一次风冷却器进水母管与回水母管之间并分别设置隔绝门，与另一投入系统隔离，两套系统分别有与之对应的调节系统。
5.根据权利要求2所述的一种与暖风器系统耦合使用的热一次风余热利用装置，其特征在于，夏季工作系统调节冷却水回水温度，包括通过回水管路连接的隔绝门和回水调节门，以及进水管路及其隔绝门，进水管路一端连接进水母管、另一端连接低加换热器，回水管路一端连接回水母管、另一端连接除氧器，通过调节冷却水回水管道流量调节阀即回水调节门进行回水温度的调整。
6.根据权利要求2所述的一种与暖风器系统耦合使用的热一次风余热利用装置，其特征在于，冬季工作系统包括安装在冷一次风道的热水暖风器，连接在热水暖风器与回水母管之间的管路和循环泵、隔绝门，以及连接在热水暖风器与进水母管之间的隔绝门，通过调节变频循环泵转速进行流量和循环水温的调节，进而辅助调节传热功率。
7.根据权利要求1所述的一种与暖风器系统耦合使用的热一次风余热利用装置，其特征在于，冬季工作系统采用闭式循环，包括稳压取水系统，即连接在低加换热器与进水母管之间的恒压小旁路和恒压小旁路门，取水点位于汽机低压给水回热系统中的某一级低加换热器出口管道，起到稳定循环泵入口压力的作用。
8.一种权利要求1所述的与暖风器系统耦合使用的热一次风余热利用装置的风温调节方法，其特征在于，
(1)首先调节原有的热一次风阀门和冷一次风阀门，使得磨煤机入口风温满足干燥出力的需求；
(2)全开旁路风道调节风门，全关热一次风冷却器风道内调节风门，系统进行冷态上水；夏季运行时适当开启回水调节门保证系统过水；冬季运行时开启循环水泵，水泵低转数运行，保证系统过水；
（3）缓慢关闭旁路风调节风门，同时缓慢开启热一次风冷却器风道调节风门，系统开始通入热风运行，此时调整回水调节门或者循环泵转数进水回水温度的调整，夏季要求回水温度为除氧器进水温度；冬季要求回水温度为设计回水温度；
（4）随着热一次风冷却器的投入，磨煤机入口风温开始下降，此时缓慢关闭原有冷风门，调节旁路风道调节风门直至冷风门全关，磨煤机入口温度在所需范围内。
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