CN106090880B - 一种机炉集合热能循环余热回用系统 - Google Patents

一种机炉集合热能循环余热回用系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种机炉集合热能循环余热回用系统，属于热能动力设备节能减排技术领域。其包括锅炉、锅炉侧尾部热能集合烟气系统、汽轮机及汽轮机侧联合换热给水系统，锅炉上设有省煤器；锅炉侧尾部热能集合烟气系统的前侧与锅炉连接，后侧依次连接有脱硫吸收塔及烟囱，汽轮机侧联合换热给水系统的前侧与凝汽器连接，后侧与省煤器连接，锅炉侧尾部热能集合烟气系统与汽轮机侧联合换热给水系统之间通过凝结水换热系统及给水换热系统连接。本发明回收烟气中的热量加热锅炉给水、凝结水，从而排挤高加抽汽和低加抽汽，提高汽轮机效率；回收烟气中的热量加热空气提高锅炉效率；回收尾部烟气中的热量提高除尘器效率，减少脱硫水耗，提高节能环保贡献值。

Description

一种机炉集合热能循环余热回用系统
技术领域
本发明涉及一种烟气余热高效节能应用系统，尤其涉及一种机炉集合热能循环余热回用系统，属于热能动力设备节能减排技术领域。
背景技术
国内早期投产的火电机组，考虑避免尾部受热面酸露点腐蚀，烟煤锅炉的设计排烟温度一般为120℃-140℃左右，高硫分燃料锅炉排烟温度可达150℃左右；加装暖风器的锅炉实际运行时的排烟温度可高达150℃～180℃。此时的排烟温度很高，高温烟气的热量未经利用直接排向大气，排烟热损失一般在5％～12％。现有工程上应用较多的烟气余热利用方案一般利用烟冷器直接加热凝结水，其节能效果有限，一般可节约标煤2.0～2.5g/kwh。急需一种具备高效节能效果的烟气热能利用系统。
对于高水分褐煤而言，制粉系统的干燥出力不足是普遍存在的技术瓶颈。为解决此问题，有的工程在空气预热器出口加装管箱式烟气-空气换热器，提高了热风温度，同时也降低了锅炉热效率。急需一种适应高水分褐煤的高效节能型锅炉制粉热风系统。
在环保脱硫方面，目前大多数电厂采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，它的最佳脱硫温度为50℃～60℃左右，高水分褐煤锅炉的排烟温度则处于偏高状态，一般超过了140℃，烟温过高会大幅增加脱硫水耗，不利于节水。急需一种高效、节能、环保型的烟气热能利用系统。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种机炉集合热能循环余热回用系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种机炉集合热能循环余热回用系统，包括锅炉、锅炉侧尾部热能集合烟气系统、汽轮机及汽轮机侧联合换热给水系统，所述锅炉上设有省煤器；所述锅炉侧尾部热能集合烟气系统的前侧与所述锅炉连接，后侧依次连接有原烟道、脱硫吸收塔、净烟道及烟囱，所述汽轮机侧联合换热给水系统的前侧与凝汽器连接，后侧与所述省煤器连接，所述锅炉侧尾部热能集合烟气系统与所述汽轮机侧联合换热给水系统之间通过凝结水换热系统及给水换热系统连接；
所述汽轮机侧联合换热给水系统包括依次连接的凝汽器、凝结水泵、低压加热器群、除氧器、给水泵及高压加热器群，所述汽轮机通过所述凝汽器与所述凝结水泵连接，所述凝结水泵的出口连接有主凝结水管道和支凝结水管道，所述主凝结管道与所述低压加热器群连接，所述给水泵的出口连接有主给水管道和支给水管道，所述主给水管道连接所述高压加热器群，所述高压加热器群连接所述省煤器；
所述锅炉侧尾部热能集合烟气系统包括主烟道、空气预热器旁路烟道、设置在所述主烟道上的空气预热器、烟气平衡换热器、首级烟冷器、除尘器、引风机、设置在空气预热器旁路烟道上的烟气-高压给水换热器、烟气-凝结水换热器及设置在首级烟冷器上的闭式循环水换热系统，所述空气预热器旁路烟道与所述空气预热器入口、出口之间的所述主烟道并联；
所述凝结水换热系统包括通过管路依次连接的所述烟气平衡换热器及所述烟气-凝结水换热器，所述烟气平衡换热器的入口与所述支凝结水管道连接，所述烟气-凝结水换热器的出口通过管路与所述除氧器的入口连接；
所述给水换热系统包括所述烟气-高压给水换热器，所述烟气-高压给水换热器的入口与所述支给水管道连接，所述烟气-高压给水换热器的出口与所述省煤器的入口连接；
所述闭式循环水换热系统包括一次风暖风器及二次风暖风器，所述首级烟冷器的出水口通过管路分别与所述一次风暖风器、二次风暖风器的进水口连接，所述一次风暖风器、二次风暖风器的出水口通过管路与所述首级烟冷器的入水口连接；
所述一次风暖风器、二次风暖风器分别通过一次风机、送风机的风道与所述空气预热器连接。
本发明的有益效果是：本发明有效利用了锅炉烟道中的烟气余热，利用低温烟气置换出高温烟气，通过回收高温烟气中的热量加热凝结水和锅炉给水，排挤高加抽汽和低加抽汽，提高汽轮机效率；同时回收的烟气余热加热空气预热器进口的一次风、二次风，防止空气预热器低温腐蚀，有效地保护空气预热器，这部分余热回到锅炉再次利用，也提高了锅炉效率；此外，通过尾部烟气热能的集合高效利用，排烟温度降低，提高除尘器效率，减少脱硫水耗，大幅提高了节能环保水平。本发明可使燃煤发电机组的综合供电煤耗降低6～8g/kwh，机组效率提高0.7～1.5％，且能够长期稳定运行。总之，本发明通过回收烟气中的热量加热锅炉给水、凝结水，从而排挤高加抽汽和低加抽汽，提高汽轮机效率；通过回收烟气中的热量加热空气即一次风与二次风，提高锅炉效率；同时通过回收尾部烟气中的热量提高除尘器效率，减少脱硫水耗，提高节能环保贡献值。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述闭式循环水换热系统还包括闭式循环水泵，所述闭式循环水泵设置在所述首级烟冷器的入水口与所述一次风暖风器、二次风暖风器的出水口之间的管路上。
采用上述进一步方案的有益效果是，高效相变闭式循环水换热系统中，闭式循环水泵的加入会保证管路稳定的高流速，换热效果更佳。
进一步，所述支凝结水管道、支给水管道、所述烟气-凝结水换热器与所述烟气平衡换热器之间的管路上、所述首级烟冷器与所述闭式循环水泵之间的管路上均设置有流量调节阀。
采用上述进一步方案的有益效果是，流量调节阀设置在管道或管路上，可避免尾部设备的低温腐蚀，通过各换热器的流量调节阀，调整水媒侧的流量可以调节换热后低温烟气的温度，实现系统调整的灵活性与可靠性。
进一步，所述空气预热器旁路烟道的入口设有烟气调节挡板。
采用上述进一步方案的有益效果是，可调节进入空气预热器旁路烟道内的烟气流量。
进一步的，所述空气预热器旁路烟道的入口还设有烟气关断挡板。
采用上述进一步方案的有益效果是，可通过烟气关断挡板隔离空气预热器旁路烟道。
进一步的，所述烟气平衡换热器、首级烟冷器与所述主烟道之间采用焊接或法兰连接。
进一步的，所述烟气-凝结水换热器、烟气-高压给水换热器与所述空气预热器旁路烟道之间采用焊接或法兰连接。
采用上述进一步方案的有益效果是，安装方便快捷。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中，1、锅炉侧尾部热能集合烟气系统；1-1、空气预热器；1-2、空气预热器旁路烟道；1-3、烟气-高压给水换热器；1-4、烟气-凝结水换热器；1-5、烟气平衡换热器；1-6、一次风暖风器；1-7、二次风暖风器；1-8、一次风机；1-9、送风机；1-10、闭式热媒循环泵；1-11、首级烟冷器；2、汽轮机侧联合换热给水系统；2-1、凝结水泵；2-2、低压加热器群；2-3、除氧器；2-4、给水泵；2-5、高压加热器群；3、锅炉；3-1、省煤器；4、汽轮机；5、凝汽器；6、除尘器；7、引风机；8、脱硫吸收塔；9、烟囱。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种机炉集合热能循环余热回用系统，包括锅炉3、锅炉侧尾部热能集合烟气系统1、汽轮机及汽轮机侧联合换热给水系统2，所述锅炉上设有省煤器3-1；所述锅炉侧尾部热能集合烟气系统的前侧与所述锅炉连接，后侧依次连接有原烟道、脱硫吸收塔8、净烟道及烟囱9，所述汽轮机侧联合换热给水系统的前侧与凝汽器5连接，后侧与所述省煤器3-1连接，所述锅炉侧尾部热能集合烟气系统与所述汽轮机侧联合换热给水系统之间通过凝结水换热系统及给水换热系统连接；
所述汽轮机侧联合换热给水系统包括依次连接的所述凝汽器5、凝结水泵2-1、低压加热器群2-2、除氧器2-3、给水泵2-4及高压加热器群2-5，所述汽轮机通过所述凝汽器与所述凝结水泵连接，所述凝结水泵的出口连接有主凝结水管道和支凝结水管道，所述主凝结管道与所述低压加热器群连接，所述给水泵的出口连接有主给水管道和支给水管道，所述主给水管道连接所述高压加热器群，所述高压加热器群连接所述省煤器；
所述锅炉侧尾部热能集合烟气系统包括主烟道、空气预热器旁路烟道1-2、设置在所述主烟道上的空气预热器1-1、烟气平衡换热器1-5、首级烟冷器1-11、除尘器6、引风机7、设置在空气预热器旁路烟道上的烟气-高压给水换热器1-3、烟气-凝结水换热器1-4及设置在首级烟冷器上的闭式循环水换热系统，所述空气预热器旁路烟道与所述空气预热器入口、出口之间的所述主烟道并联；
所述凝结水换热系统包括通过管路依次连接的所述烟气平衡换热器及所述烟气-凝结水换热器，所述烟气平衡换热器的入口与所述支凝结水管道连接所述烟气-凝结水换热器的出口通过管路与所述除氧器的入口连接；
所述给水换热系统包括所述烟气-高压给水换热器，所述烟气-高压给水换热器的入口与所述支给水管道连接，所述烟气-高压给水换热器的出口与所述省煤器的入口连接；
所述闭式循环水换热系统包括一次风暖风器1-6及二次风暖风器1-7，所述首级烟冷器的出水口通过管路分别与所述一次风暖风器、二次风暖风器的进水口连接，所述一次风暖风器、二次风暖风器的出水口通过管路与所述首级烟冷器的入水口连接；
所述一次风暖风器、二次风暖风器分别通过一次风机1-8、送风机1-9的风道与所述空气预热器连接。
所述闭式循环水换热系统还包括闭式循环水泵1-10，所述闭式循环水泵设置在所述首级烟冷器的入水口与所述一次风暖风器、二次风暖风器的出水口之间的管路上。
所述支凝结水管道、支给水管道、所述烟气-凝结水换热器与所述烟气平衡换热器之间的管路上、所述首级烟冷器与所述闭式循环水泵之间的管路上均设置有流量调节阀。流量调节阀设置在管道或管路上，可避免尾部设备的低温腐蚀，通过各换热器的流量调节阀，调整水媒侧的流量可以调节换热后低温烟气的温度，实现系统调整的灵活性与可靠性。
所述空气预热器旁路烟道的入口设有烟气调节挡板。可调节进入空气预热器旁路烟道内的烟气量。
所述空气预热器旁路烟道的入口还设有烟气关断挡板。可通过烟气关断挡板隔离空气预热器旁路烟道。
所述烟气平衡换热器、首级烟冷器与所述主烟道之间采用焊接或法兰连接。所述烟气-凝结水换热器、烟气-高压给水换热器与所述空气预热器旁路烟道之间采用焊接或法兰连接。安装方便快捷。
锅炉侧尾部热能集合烟气系统包括烟气侧、空气侧与热媒侧三部分，在烟气侧，锅炉尾部烟道连接主烟道的空气预热器与空气预热器旁路烟道的烟气-凝结水换热器、烟气-高压给水换热器，空气预热器与空气预热器旁路烟道的出口连接烟气平衡换热器，烟气平衡换热器连接首级烟冷器，首级烟冷器连接除尘器，除尘器连接引风机，引风机出口连接原烟道，原烟道连接脱硫吸收塔，脱硫吸收塔连接净烟道，净烟道连接烟囱；在空气侧，一次风机连接一次风暖风器，一次风暖风器连接空气预热器的空气侧入口；同时送风机连接二次风暖风器，二次风暖风器连接空气预热器的空气侧入口；在热媒侧，首级烟冷器的热媒管道分别连接一次风暖风器与二次风暖风器；烟气平衡换热器的热媒管连接支凝结水管道；旁路烟道的烟气-凝结水换热器的热媒管引自烟气平衡换热器出口，接至除氧器入口；旁路烟道的烟气-高压给水换热器的热媒管引自给水泵出口，接至锅炉省煤器入口。
空气预热器旁路烟道1-2的入口引自空气预热器1-1入口的主烟道，出口接至空气预热器1-1出口的主烟道，空气预热器旁路烟道1-2是在空气预热器1-1前后的主烟道上增设的烟气流通支路，完成了高温烟气热量的一级回收再利用；旁烟道1-2上依次连接有烟气-高压给水换热器1-3、烟气-凝结水换热器1-4；烟气-高压给水换热器1-3与锅炉给水系统的管路相连接，其入口引自给水泵2-4出口的支给水管道，其出口接至省煤器3-1的入口；烟气-凝结水换热器1-4与凝结水加热系统的管路相连接，其入口管路引自烟气平衡换热器1-5的出口，其出口接至除氧器2-3的入口。
空气预热器旁路烟道1-2上的烟气-高压给水换热器1-3、烟气-凝结水换热器1-4分别设有进水口和出水口，带有一定温度的锅炉给水通过管路进入烟气-高压给水换热器1-3加热后回到相应温度锅炉给水系统的管路，同时带有一定温度的凝结水通过管路进入烟气-凝结水换热器1-4加热后再回到相应温度凝结水系统的管路，这样形成一个加热系统，达到回收烟气热量加热锅炉给水和凝结水，排挤汽轮机的高加和中低加抽汽的目的。
首级烟冷器1-11的出水口通过管路分别与一次风暖风器1-6、二次风暖风器1-7进水口连接；一次风暖风器1-6、二次风暖风器1-7的出水口通过管路与闭式循环水泵10的进水口连接，闭式循环水泵10的出水口连接至首级烟冷器1-11的入口，如此构成一个闭式循环。系统用水可选择中低品位余热水，水通过管道进入首级烟冷器后吸收烟气热量，温度升高，再通过管道进入一次风暖风器1-6、二次风暖风器1-7放热，放热后的水由一次风暖风器1-6、二次风暖风器1-7的出水口管路汇入闭式循环水泵10的进水口，闭式循环水泵10升压后再进入首级烟冷器1-11由加热，如此循环往复构成闭式循环水的吸热与放热过程。
在循环过程中水在首级烟冷器1-11内吸收烟气余热，加热后的水到一次风暖风器1-6、二次风暖风器1-7放热并提高一、二次风温，一次风暖风器1-6、二次风暖风器1-7分别通过一次风机1-8的风道、送风机1-9的风道与空气预热器1-1相连接，加热后的空气进入空气预热器1-1，有效防止空气预热器1-1低温腐蚀。
烟气-凝结水换热器1-4可用于加热凝结水，低温凝结水通过管路进入烟气-凝结水换热器1-4吸热升温后，通过出水口管路汇入除氧器，以此达到回收中低温烟气余热排挤低压抽汽的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种机炉集合热能循环余热回用系统，包括锅炉、锅炉侧尾部热能集合烟气系统、汽轮机及汽轮机侧联合换热给水系统，所述锅炉上设有省煤器；其特征在于：所述锅炉侧尾部热能集合烟气系统的前侧与所述锅炉连接，后侧依次连接有原烟道、脱硫吸收塔、净烟道及烟囱，所述汽轮机侧联合换热给水系统的前侧与凝汽器连接，后侧与所述省煤器连接，所述锅炉侧尾部热能集合烟气系统与所述汽轮机侧联合换热给水系统之间通过凝结水换热系统及给水换热系统连接；
所述汽轮机侧联合换热给水系统包括依次连接的凝汽器、凝结水泵、低压加热器群、除氧器、给水泵及高压加热器群，所述汽轮机通过所述凝汽器与所述凝结水泵连接，所述凝结水泵的出口连接有主凝结水管道和支凝结水管道，所述主凝结水管道与所述低压加热器群连接，所述给水泵的出口连接有主给水管道和支给水管道，所述主给水管道连接所述高压加热器群，所述高压加热器群连接所述省煤器；
所述锅炉侧尾部热能集合烟气系统包括主烟道、空气预热器旁路烟道、设置在所述主烟道上的空气预热器、烟气平衡换热器、首级烟冷器、除尘器、引风机、设置在空气预热器旁路烟道上的烟气-高压给水换热器、烟气-凝结水换热器及设置在首级烟冷器上的闭式循环水换热系统，所述空气预热器旁路烟道与所述空气预热器入口、出口之间的所述主烟道并联；
所述凝结水换热系统包括通过管路依次连接的所述烟气平衡换热器及所述烟气-凝结水换热器，所述烟气平衡换热器的入口与所述支凝结水管道连接,所述烟气-凝结水换热器的出口通过管路与所述除氧器的入口连接；
所述给水换热系统包括所述烟气-高压给水换热器，所述烟气-高压给水换热器的入口与所述支给水管道连接，所述烟气-高压给水换热器的出口与所述省煤器的入口连接；
所述闭式循环水换热系统包括一次风暖风器及二次风暖风器，所述首级烟冷器的出水口通过管路分别与所述一次风暖风器、二次风暖风器的进水口连接，所述一次风暖风器、二次风暖风器的出水口通过管路与所述首级烟冷器的入水口连接；
所述一次风暖风器、二次风暖风器分别通过一次风机、送风机的风道与所述空气预热器连接。
2.根据权利要求1所述的机炉集合热能循环余热回用系统，其特征在于：所述闭式循环水换热系统还包括闭式循环水泵，所述闭式循环水泵设置在所述首级烟冷器的入水口与所述一次风暖风器、二次风暖风器的出水口之间的管路上。
3.根据权利要求2所述的机炉集合热能循环余热回用系统，其特征在于：所述支凝结水管道、支给水管道、所述烟气-凝结水换热器与所述烟气平衡换热器之间的管路上、所述首级烟冷器与所述闭式循环水泵之间的管路上均设置有流量调节阀。
4.根据权利要求1所述的机炉集合热能循环余热回用系统，其特征在于：所述空气预热器旁路烟道的入口设有烟气调节挡板。
5.根据权利要求1或4所述的机炉集合热能循环余热回用系统，其特征在于，所述空气预热器旁路烟道的入口还设有烟气关断挡板。
6.根据权利要求1所述的机炉集合热能循环余热回用系统，其特征在于，所述烟气平衡换热器、首级烟冷器与所述主烟道之间采用焊接或法兰连接。
7.根据权利要求1所述的机炉集合热能循环余热回用系统，其特征在于，所述烟气-凝结水换热器、烟气-高压给水换热器与所述空气预热器旁路烟道之间采用焊接或法兰连接。
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