CN105351915B - 一种双循环锅炉排烟余热回收加热进炉风设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种双循环锅炉排烟余热回收加热进炉风设备及方法，通过开式循环与汽轮机抽汽回热系统相连，实现回收的烟气余热与加热进炉风需要的热量自动平衡，避免烟气结露，防止烟气低温腐蚀，确保在各种工况都能抵消环境温度变化和机组负荷变化对锅炉排烟温度的影响，不论环境温度如何变化，不论机组负荷如何变化，都能在各种工况下实现电气除尘器进口烟气温度和进炉风温度的自动控制。本发明具有节煤、节水、减少烟气排放量的社会效益和经济效益。

Description

一种双循环锅炉排烟余热回收加热进炉风设备及方法

技术领域

本发明涉及一种双循环锅炉排烟余热回收加热进炉风设备及方法，属于火电厂低温省煤器技术领域。

背景技术

火力发电厂发电机组的锅炉排烟温度一般取值120～140℃。由于下述2个原因，配套低温省煤器进一步降低烟气温度不仅符合国家节能环保的大战略，而且具有节能环保的经济性，投资回收期一般为3～5年。

1)煤价高速上涨，使得节煤经济效益提升；

2)烟气脱硫(Flue gas desulfurization，简称FGD)，燃煤烟气的石灰-石膏石湿法烟气脱硫技术是当前应用最广、效率最高的脱硫技术。对燃煤电厂而言，在今后一个相当长的时期内，FGD将是控制SO₂排放的主要方法。烟气脱硫主要有干式烟气脱硫和湿法烟气脱硫两种。其中湿法烟气脱硫工艺流程、形式和机理大同小异，主要是使用石灰石(CaCO₃)、石灰(CaO)或碳酸钠(Na₂CO₃)等浆液作洗涤剂，在反应塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO₂。这种工艺已有50年的历史，经过不断地改进和完善后，技术比较成熟，而且具有脱硫效率高(90％～98％)，机组容量大，煤种适应性强，运行费用较低和副产品易回收等优点。

在湿法工艺中，烟气在脱硫塔内与吸收液充分接触、混合、清洗，烟气中的二氧化硫和三氧化硫气体被吸收并溶解于水中，烟气在脱硫塔内被冷却降温，温度从进口处的80℃～130℃降低到饱和湿烟气温度40℃～50℃，然后以饱和湿烟气状态从脱硫塔排出进入烟囱排向大气。

既然要将烟气从130℃通过喷水等工艺降温到80℃进入脱硫塔，那么回收这部分热量的效益就又多出一块，就是带来了可观的节水效益。

回收锅炉排烟余热的经济效益显现，使得发电厂积极性提高。降低烟气温度到80℃所配套的低温省煤器目前已经大量使用，基本在新建机组上属于标配，一般没有发生烟气结露问题，也没有发生烟气低温腐蚀问题。

为了进一步提高烟气余热回收的经济性和提高空气预热器的耐低温腐蚀性能，目前已经有许多将锅炉进风温度加热到50℃的工程实践，但系统设计不完善，可能达不到预期的效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了一种节煤、节水、减少烟气排放量的双循环锅炉排烟余热回收加热进炉风设备及方法，解决了加热锅炉进风温度的时候，由于系统设计不完善，达不到预期效果的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种双循环锅炉排烟余热回收加热进炉风设备，包括暖风器，暖风器位于锅炉风机进口到锅炉空气预热器进口之间的风道上，锅炉空气预热器通过管道依次与原烟气高温放热器(有的叫做高温烟冷器、烟气余热回收装置等)、电气除尘器、引风机、脱硫塔、烟囱连接，锅炉空气预热器出口至脱硫塔进口之间的管道上设有低温省煤器(有的叫做低温烟冷器、烟气余热回收装置等)，还包括第七级低加(有的用户称其为第二级低加，在空冷机组中又称其为第一级低加)，第七级低加通过管道与第六级低加(有的用户称其为第三级低加，在空冷机组中又称其为第二级低加)连接，其特征在于，所述第七级低加通过管道还与第八级低加(有的用户称其为第一级低加)连接，第七级低加与第六级低加之间的管道上接出去两条管道，一条管道经过原烟气高温放热器后回到第七级低加与第六级低加之间的管道上，另一条管道与第七级低加、第八级低加之间的管道接出来的一条管道合流后经过低温省煤器，随后经过暖风器后与第七级低加、第八级低加之间的管道连接。

优选地，所述的低温省煤器设于引风机与脱硫塔之间的管道上。

优选地，所述的锅炉风机包括一次风机、二次风机，暖风器包括一次风暖风器、二次风暖风器，一次风机、二次风机与锅炉空气预热器连接的风道上分别设有一次风暖风器、二次风暖风器。

优选地，从所述的低温省煤器出口出来的管道分成两路分别经过一次风暖风器、二次风暖风器后合流，再与第七级低加、第八级低加之间的管道连接。

优选地，与所述的第七级低加、第六级低加之间的管道连接的管道上均设有阀门。

优选地，与所述的第七级低加、第八级低加之间的管道连接的管道上均设有阀门。

优选地，所述的第七级低加、第六级低加之间的管道上设有阀门。

优选地，所述第七级低加、第六级低加之间管道上的阀门后端设有一条经过原烟气高温放热器管道的进口端，该阀门的前端设有两条分别经过原烟气高温放热器、低温省煤器管道的出口端。

一种采用双循环锅炉排烟余热回收加热进炉风设备的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)根据煤种和烟气成分计算烟气露点温度，设定低温省煤器最低金属壁温，以此温度作为低温省煤器的进水温度自动控制设定温度；

b)设定暖风器出风温度；

c)设定电气除尘器进口烟气温度，实现低温电除尘；

d)通过进水温度自动动态控制低温省煤器的进水温度在任何工况下都高于烟气露点温度，防止烟气结露，避免发生烟气低温腐蚀现象，保证低温省煤器的安全运行；

e)通过低温省煤器的高效烟气余热回收，加热进炉风，提高进入锅炉空气预热器的进风温度，减少第六级低加的蒸汽消耗量，降低机组供电煤耗。

本发明通过开式循环与汽轮机抽汽回热系统相连，实现回收的烟气余热与加热进炉风需要的热量自动平衡，避免烟气结露，防止烟气低温腐蚀，确保在各种工况都能抵消环境温度变化和机组负荷变化对锅炉排烟温度的影响，不论环境温度如何变化，不论机组负荷如何变化，都能在各种工况下实现电气除尘器进口烟气温度和进炉风温度的自动控制。本发明具有节煤、节水、减少烟气排放量的社会效益和经济效益。

同现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)循环方式不同，现有技术中采用热媒水闭式循环方式，本发明设计为开式循环方式；当冬季环境温度低时，加热进炉风到90℃～30℃所需热量的不足部分，由凝结水系统自动补充；

(2)当机组负荷低时，锅炉排烟温度降低，低温省煤器回收的烟气热量减少，加热进炉风所需热量的不足部分，由凝结水系统自动补充；；

(3)当夏季环境温度高时，回收烟气余热加热进炉风到90℃～30℃所需热量的超出部分，由凝结水系统自动吸收。

附图说明

图1是现有的一种烟气余热深度利用系统的示意图；

图2是一种双循环锅炉烟气余热回收加热进炉风设备的示意图。

其中：1为第六级低加；2为第七级低加；3为第八级低加；4为锅炉空气预热器；5为原烟气高温放热器；6为电气除尘器；7为引风机；8为低温省煤器；9为脱硫塔；11为烟囱；12为一次风暖风器；13为一次风机；14为二次风暖风器；15为二次风机；3-1为热媒水升压泵。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本发明的一种双循环锅炉排烟余热回收加热进炉风设备，如图2所示，其包括：第六级低加1、第七级低加2、第八级低加3、锅炉空气预热器4、原烟气高温放热器5、电气除尘器6、引风机7、一个将锅炉烟气热量安全回收的烟水换热低温省煤器8、脱硫塔9、烟囱11、一次风暖风器12、一次风机13、二次风暖风器14、二次风机15。

低温省煤器8安装于锅炉空气预热器4出口至烟气脱硫塔9进口之间的烟道上，可以分级设置，视现场位置布置确定；暖风器位于锅炉风机进口到锅炉空气预热器4进口之间的风道上，视现场位置布置确定；低温省煤器8的进水取自第七级低加2的凝结水出口，此处水温为70℃～93℃；低温省煤器8的出水流向暖风器加热进炉风；从暖风器流出的凝结水流回到第七级低加2的凝结水进口。

一次风机13、二次风机15与锅炉空气预热器4连接的管道上分别有一次风暖风器12、二次风暖风器14，锅炉空气预热器4通过管道依次与原烟气高温放热器5、电气除尘器6、引风机7、低温省煤器8、脱硫塔9、烟囱11连接，第七级低加2通过管道与第六级低加1连接，第七级低加2通过管道还与第八级低加3连接，第七级低加2与第六级低加1之间的管道上接出去两条管道，一条管道经过原烟气高温放热器5后回到第七级低加2与第六级低加1之间的管道上，另一条管道与第七级低加2、第八级低加3之间的管道接出来的一条管道合流后经过低温省煤器8，随后分成两路分别经过一次风暖风器12、二次风暖风器14后合流，再与第七级低加2、第八级低加3之间的管道连接。

与第七级低加2、第六级低加1之间的管道连接的管道上均设有阀门。与第七级低加2、第八级低加3之间的管道连接的管道上均设有阀门。第七级低加2、第六级低加1之间的管道上设有阀门，该阀门后端设有一条经过原烟气高温放热器5管道的进口端，该阀门的前端设有两条分别经过原烟气高温放热器5、低温省煤器8管道的出口端。

一种双循环锅炉排烟余热回收加热进炉风的方法，包括以下步骤：

a)根据煤种和烟气成分计算烟气露点温度，设定低温省煤器8最低金属壁温，以此温度作为低温省煤器8的进水温度自动控制设定温度；

b)将暖风器出风温度设定为50℃(或者90℃～30℃之间的某一要求数据，当暖风器出口风温设定为30℃时，仅仅改善空气预热器的耐腐蚀性能。当暖风器出口风温设定为90℃时，提高节煤效益的效果很好。)；

c)将电除尘进口烟气温度设定为90℃(或者85℃-95℃之间的某一要求数据)，实现低温电除尘；

d)通过进水温度自动动态控制低温省煤器8的进水温度在任何工况下都高于烟气露点温度，防止烟气结露，避免发生烟气低温腐蚀现象，保证低温省煤器的安全运行；

e)通过低温省煤器8的高效烟气余热回收，加热进炉风，提高进入锅炉空气预热器4的进风温度，减少第六级低加1的蒸汽消耗量，降低机组供电煤耗。

其中，原烟气高温放热器5的进水来自第七级低加2的凝结水出口，此处水温73～93℃，经原烟气高温放热器5加热后的凝结水返回第六级低加1的进口，形成原烟气高温放热器5吸收烟气余热加热净烟气并降低机组煤耗的第一个循环；

低温省煤器8的进水来自第八级低加3的凝结水出口和第七级低加2的凝结水出口的混合水，混合水的水温为65℃～85℃。经低温省煤器8加热后的凝结水进入二次风暖风器14和一次风暖风器12，从暖风器(即二次风暖风器14和一次风暖风器12)出来的凝结水返回第八级低加3的凝结水出口，形成低温省煤器吸收烟气余热加热进炉风的第二个系统。

一般来说，燃煤电站锅炉的排烟温度为120℃～130℃，进一步降低此排烟温度到90℃回收的热量有限，但将锅炉进炉风加热到50℃会使锅炉排烟温度提高到140℃，这些热量进入第六级低加1进口可以有效减少第六级低加1的加热蒸汽流量，降低机组供电煤耗2g/kWh～3g/kWh。

但将引风机后的95℃的烟气温度降低到80℃回收的烟气余热更加有限，尤其在冬季环境温度降低到0℃时，加热进炉风所需的热量大大多于低温省煤器8回收的热量，此时就由汽轮机凝结水系统补充。

本发明用于将锅炉烟气热量安全回收，降低烟气温度到80～95℃，同时提高锅炉进风温度到40～60℃，有效降低机组供电煤耗和水耗。

本发明在技术上突破了现有热媒水闭式循环的束缚，通过创新发明解决了闭式循环的固有缺陷，使得将烟气热量回收降低烟气温度到80～95℃，同时又能满足在各种工况下将锅炉进风温度提高到40～60℃的技术思路和技术方案在技术上成为可行。

下面以2个实施例说明本发明中的双循环系统自动调节实现烟气余热回收和进炉风加热功率的平衡问题：

实施例1

例如某电厂1000MW锅炉，机组在冬季0℃工况时，对于图1所示系统(该系统为一种应用于国电福州电厂的烟气余热深度利用系统)而言，要求暖风器温升50℃；当环境温度为35℃时，要求暖风器温升25℃。低温省煤器8和暖风器热功率不相等，系统不能平衡。实际运行的结果就是暖风器出口风温达不到60℃，可能最低在30℃，当锅炉空气预热器4进口风温降低时，锅炉空气预热器4出口烟气温度也会相应降低，可能到100℃，如果电气除尘器6进口烟温还是要求90℃，原烟气高温放热器5的烟气温降只有10℃，第一循环的热功率自然减小；第二循环回收的烟气余热不足以将风温加热到60℃，可能只有30℃，达不到设计预期要求。

但是对于图2所示系统而言，机组在冬季0℃工况时，要求暖风器温升60℃；当环境温度为35℃时，要求暖风器温升25℃。低温省煤器8和暖风器热功率借助凝结水系统自然平衡。实际运行的结果就是暖风器出口风温在冬季工况也达到60℃，只是加热进炉风后暖风器出口水温会低于低温省煤器8进口水温70℃，例如达到60℃。此时第一循环的热功率基本不变，电气除尘器6进口烟气温度自动控制在90℃；第二循环回收的烟气余热不足以将风温加热到60℃，所缺少部分由凝结水系统补充，此处离开凝结水系统的凝结水温度是70℃，返回凝结水系统的凝结水温度是60℃，达到设计预期要求。

可见图1系统满足不了冬季0℃工况时烟气余热回收功率和加热进炉风功率的不平衡问题。

而图2系统能借助凝结水系统自动满足冬季0℃工况时烟气余热回收功率和加热进炉风功率的不平衡问题。

实施例2

例如某电厂1000MW锅炉，机组在夏季35℃工况时，对于图1所示系统而言，要求暖风器温升15℃。低温省煤器8和暖风器热功率不相等，系统不能平衡。实际运行的结果就是暖风器出口风温超过50℃，达到60℃，当锅炉空气预热器4进口风温提高时，锅炉空气预热器4出口烟气温度也会相应提高，可能到95℃，达不到设计预期要求。

但是对于图2所示系统而言，当环境温度为35℃时，要求暖风器温升25℃。低温省煤器8和暖风器热功率借助凝结水系统自然平衡。实际运行的结果就是暖风器出口风温在环境温度35℃工况也达到50℃，只是加热进炉风后暖风器出口水温会高于低温省煤器8进口水温70℃，例如达到75℃。此时第一循环的热功率基本不变，电气除尘器6进口烟气温度自动控制在90℃；第二循环回收的烟气余热超出将风温加热到50℃，所超出部分进入凝结水系统，达到设计预期要求。

可见图1系统满足不了夏季35℃工况时烟气余热回收功率和加热进炉风功率的不平衡问题。

而图2系统能借助凝结水系统自动满足夏季35℃工况时烟气余热回收功率和加热进炉风功率的不平衡问题。

当暖风器出口风温设定为30℃时，仅仅改善空气预热器的耐腐蚀性能。当暖风器出口风温设定为90℃时，提高节煤效益的效果很好。这两种工况下，系统运行结果和上述工况类似，在冬季、夏季、机组低负荷工况，达不到预期的设计参数。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种双循环锅炉排烟余热回收加热进炉风设备，包括暖风器，暖风器位于锅炉风机进口到锅炉空气预热器(4)进口之间的风道上，锅炉空气预热器(4)通过管道依次与原烟气高温放热器(5)、电气除尘器(6)、引风机(7)、脱硫塔(9)、烟囱(11)连接，锅炉空气预热器(4)出口至脱硫塔(9)进口之间的管道上设有低温省煤器(8)，还包括第七级低加(2)，第七级低加(2)通过管道与第六级低加(1)连接，其特征在于，所述第七级低加(2)通过管道还与第八级低加(3)连接，第七级低加(2)与第六级低加(1)之间的管道上接出去两条管道，一条管道经过原烟气高温放热器(5)后回到第七级低加(2)与第六级低加(1)之间的管道上，另一条管道与第七级低加(2)、第八级低加(3)之间的管道接出来的一条管道合流后经过低温省煤器(8)，随后经过暖风器后与第七级低加(2)、第八级低加(3)之间的管道连接。

2.如权利要求1所述的一种双循环锅炉排烟余热回收加热进炉风设备，其特征在于，所述的低温省煤器(8)设于引风机(7)与脱硫塔(9)之间的管道上。

3.如权利要求1所述的一种双循环锅炉排烟余热回收加热进炉风设备，其特征在于，所述的锅炉风机包括一次风机(13)、二次风机(15)，暖风器包括一次风暖风器(12)、二次风暖风器(14)，一次风机(13)、二次风机(15)与锅炉空气预热器(4)连接的风道上分别设有一次风暖风器(12)、二次风暖风器(14)。

4.如权利要求3所述的一种双循环锅炉排烟余热回收加热进炉风设备，其特征在于，从所述的低温省煤器(8)出口出来的管道分成两路分别经过一次风暖风器(12)、二次风暖风器(14)后合流，再与第七级低加(2)、第八级低加(3)之间的管道连接。

5.如权利要求1所述的一种双循环锅炉排烟余热回收加热进炉风设备，其特征在于，与所述的第七级低加(2)、第六级低加(1)之间的管道连接的管道上均设有阀门。

6.如权利要求1所述的一种双循环锅炉排烟余热回收加热进炉风设备，其特征在于，与所述的第七级低加(2)、第八级低加(3)之间的管道连接的管道上均设有阀门。

7.如权利要求1所述的一种双循环锅炉排烟余热回收加热进炉风设备，其特征在于，所述的第七级低加(2)、第六级低加(1)之间的管道上设有阀门。

8.如权利要求7所述的一种双循环锅炉排烟余热回收加热进炉风设备，其特征在于，所述第七级低加(2)、第六级低加(1)之间管道上的阀门后端设有一条经过原烟气高温放热器(5)管道的进口端，该阀门的前端设有两条分别经过原烟气高温放热器(5)、低温省煤器(8)管道的出口端。

9.一种采用如权利要求1所述的双循环锅炉排烟余热回收加热进炉风设备的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)根据煤种和烟气成分计算烟气露点温度，设定低温省煤器(8)最低金属壁温，以此温度作为低温省煤器(8)的进水温度自动控制设定温度；

b)设定暖风器出风温度；

c)设定电气除尘器(6)进口烟气温度，实现低温电除尘；

d)通过进水温度自动动态控制低温省煤器(8)的进水温度在任何工况下都高于烟气露点温度，防止烟气结露，避免发生烟气低温腐蚀现象，保证低温省煤器的安全运行；

e)通过低温省煤器(8)的高效烟气余热回收，加热进炉风，提高进入锅炉空气预热器(4)的进风温度，减少第六级低加(1)的蒸汽消耗量，降低机组供电煤耗。