CN106402849B - 一种降低循环流化床锅炉排烟温度并加热热风的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低循环流化床锅炉排烟温度并加热热风的系统，包括接于炉膛后方烟道中，从上往下设置的低温过热器、省煤器和管式空预器，熔盐‑烟气换热器、熔盐‑空气换热器和低温熔盐缓冲罐，熔盐‑烟气换热器的受热面设置于低温过热器和省煤器之间，熔盐‑烟气换热器的后方通过管道与熔盐‑空气换热器相连，熔盐‑空气换热器中的熔盐工质通过管道接入低温熔盐缓冲罐中，低温熔盐缓冲罐与熔盐‑烟气换热器相连；管式空预器中的热风工质通过熔盐‑空气换热器后接回炉膛。本发明降低CFB锅炉排烟温度，减少排烟物理热损失，提高锅炉效率；减少管式空气预热器的换热面面积，有效地避免了因空气温度提高而增大空预器体积带来的空预器在烟道内无法布置的难题。

Description

一种降低循环流化床锅炉排烟温度并加热热风的系统

技术领域

本发明涉及一种循环流化床，尤其涉及一种以熔盐为传热工质，降低循环流化床锅炉排烟温度，并加热空气的循环流化床，属于循环流化床锅炉领域。

背景技术

CFB锅炉即循环流化床锅炉，其具有燃料适应性广、高效脱硫、NOx排放低的优点，在国际上得到迅速商业推广，在很多工业领域得到了广泛的应用。

目前350MW以上的大型CFB锅炉多采用回转式空预器，排烟温度可维持在120℃左右。然而对于350MW及以下的CFB机组，仍然有采用管式空预器的结构，此时锅炉排烟温度在140℃左右，若能进一步降低排烟温度至120℃，则可减少锅炉排烟热损失，提高锅炉效率1%以上，经济效益明显。对于亚临界及以下机组，烟气温度进一步降低所回收的热量难以用于加热水工质，因此考虑将其用于加热热空气。此时空气预热器所需换热面积将增加，体积也相应增大。

然而，管式空预器本来就存在换热效率较低，所需换热面多、耗材量大、造价高，体型庞大、占用空间大的问题，在此基础上再增加其体积，会出现管式空预器在烟道内无法布置的问题，即使牺牲耗材勉强布置进烟道，其空气侧及烟气侧的流动阻力也十分大。若能找到一种方式，既能增加空气-烟气换热面积、提高换热效率，还能保持烟道内受热面的布置的紧凑性，则可降低烟温，并且将该烟气热量有效地利用至锅炉中，有效提高锅炉效率。

另一方面，虽然回转式空预器较管式空预器有更高的换热效率和更小的空间占用率，但对于CFB锅炉，其压头较大，若采用回转式空预器，其漏风率较管式空预器会更大，一般为7%左右，而管式空预器在2%左右。且回转式空预器的设计制造也较管式空预器更加复杂。

发明内容

本发明的目的在于：针对利用管式空预器的亚临界及以下CFB机组，提供一种降低循环流化床锅炉排烟温度并加热热风的系统，用以降低CFB锅炉排烟温度，并加热空气，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现：一种降低循环流化床锅炉排烟温度并加热热风的系统，包括CFB锅炉本体，锅炉内设有接于炉膛后方烟道中，从上往下设置的低温过热器、省煤器和管式空预器，熔盐-烟气换热器、熔盐-空气换热器和低温熔盐缓冲罐，熔盐-烟气换热器的受热面设置于低温过热器和省煤器之间，熔盐-烟气换热器的后方通过管道与熔盐-空气换热器相连，熔盐-空气换热器中的熔盐工质通过管道接入低温熔盐缓冲罐中，低温熔盐缓冲罐与熔盐-烟气换热器相连；管式空预器中的热风工质通过熔盐-空气换热器后接回炉膛。

作为一种优选方式，还包括低温熔盐泵，所述低温熔盐缓冲罐通过低温熔盐泵与熔盐-烟气换热器相连。

作为一种优选方式，还设有加热熔盐的电加热器，电加热器设于低温熔盐缓冲罐内，靠近底部处。

作为一种优选方式，熔盐-烟气换热器的受热面布置在烟道内或者布置在烟道外作为外置式换热器。

作为一种优选方式，熔盐-烟气换热器为蛇形管布置，熔盐走管内，烟气走管外。

作为一种优选方式，熔盐-空气换热器的受热面布置在烟道内或者布置在烟道外作为外置式换热器。

作为一种优选方式，熔盐-空气换热器中的熔盐走竖直管束内，空气走管束外横掠管束，管束错列布置。

作为一种优选方式，熔盐-烟气换热器和熔盐-空气换热器中的熔盐为二元熔盐、三元熔盐、硝酸盐或碳酸盐中的一种或者多种组合。

本发明的实现原理为：

采用熔盐作为传热媒介，其工作温度范围在220℃~600℃，性质稳定、且在常压下工作。利用其高温特性可用于与CFB锅炉尾部烟道中烟气、空气的换热。

首先，为了进一步降低排烟温度，在低温过热器及省煤器之间加入熔盐-烟气换热器受热面，使来自低温过热器出口的烟气先进入熔盐-烟气换热器中被熔盐冷却，而后进入省煤器等后续常规受热面进行放热。由于烟气在进入省煤器之前被熔盐额外冷却，温度已有所降低，因此最终可达到进一步降低锅炉排烟温度的目的，从而减少锅炉排烟热损失，提高锅炉效率。

而后，吸收烟气热量升温后的熔盐再进入熔盐-空气换热器，在此加热来自空气预热器出口的热空气，热空气升温后进入炉膛。此时，熔盐与烟气或空气的换热为气-液换热，其换热效率要远大于烟气和空气的气-气换热，因此受热面布置可以更加紧凑；同时熔盐-烟气及熔盐-空气换热面的布置也更加灵活，可以布置在烟道内，也可以在烟道外作为外置式换热器。

利用这种设计，有效避免了空预器受热面增加、体积增大而造成的在烟道内无法布置的难题。且由于增加了熔盐-空气换热面，管式空预器的换热面可得到减少，从而减少制造耗材，降低其造价，同时空预器体积及空间占用率也可得到减小。

熔盐则在熔盐-烟气换热器、低温熔盐缓冲罐、熔盐-空气换热器中进行循环利用，由低温熔盐泵提供循环动力。

与现有技术相比，本发明的有益效果：通过本发明降低循环流化床锅炉排烟温度并加热热风的系统，具备如下优点：

1.排烟温度可在省煤器前得到额外降低，最终达到进一步降低CFB锅炉排烟温度的目的，从而减少排烟物理热损失，提高锅炉效率；

2.用熔盐回收烟气该部分热量并加热热空气，将热量有效地回收进入锅炉内，可实现能量的梯级利用；

3.有效地避免了因空气温度提高而增大空预器体积带来的空预器在烟道内无法布置的难题；

4.减少管式空气预热器的换热面面积，从而减少耗材，降低其制造成本，同时减小其体积及空间占用率。

附图说明

图1是本发明降低循环流化床锅炉排烟温度并加热热风的系统的结构示意图。

烟气走向如图1中的点画线所示，热空气走向如图1中的虚线所示，熔盐走向如图1中的横线所示。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。

如图1所示，本发明降低循环流化床锅炉排烟温度并加热热风的系统，其包括接于炉膛1后方烟道中，从上往下设置的低温过热器2、省煤器3和管式空预器4，以及本发明增加的熔盐-烟气换热器5、熔盐-空气换热器6、低温熔盐缓冲罐7、低温熔盐泵8和加热熔盐的电加热器9。熔盐-烟气换热器5的受热面设置于低温过热器2和省煤器3之间，熔盐-烟气换热器5的后方通过管道与熔盐-空气换热器6相连，熔盐-空气换热器6中的熔盐工质通过管道接入低温熔盐缓冲罐7中，低温熔盐缓冲罐7通过低温熔盐泵8与熔盐-烟气换热器5相连；管式空预器4中的热风工质通过熔盐-空气换热器6后接回炉膛1。

烟气走向如图1中的点画线所示，烟气从锅炉炉膛进入尾部烟道，再依次通过低温过热器2、熔盐-烟气换热器5、省煤器3和管式空预器4后从烟道排出。

热空气走向如图1中的虚线所示，热空气从管式空预器4排出，进入熔盐-空气换热器6进行热交换后，再通过管路回到炉膛1。

熔盐走向如图1中的横线所示，熔盐在低温熔盐缓冲罐中初步生成，然后通过低温熔盐泵吸入熔盐-烟气换热器5中，与烟气进行热交换后，再进入熔盐-空气换热器6中与空气进行热交换，最后通过熔盐管路回到低温熔盐缓冲罐中。

其中，省煤器3为蛇形管布置，熔盐走管内，烟气走管外。

熔盐-烟气换热器5为蛇形管布置，熔盐走管内，烟气走管外。熔盐-烟气换热器5的受热面布置在烟道内或者布置在烟道外作为外置式换热器。

熔盐-空气换热器6中的熔盐走竖直管束内，空气走管束外横掠管束，管束错列布置。熔盐-空气换热器6的受热面布置在烟道内或者布置在烟道外作为外置式换热器。

熔盐缓冲罐7起到保护、缓冲和储存熔盐的作用。

电加热器9设于低温熔盐缓冲罐7内，靠近底部处，在熔盐缓冲罐7中设置初次化盐。初次化盐直接在缓冲罐中进行，利用电加热器将熔盐加热至450℃。电加热器功率根据具体工程所需的熔盐量、熔盐种类、升温幅度、升温时间决定。

熔盐-烟气换热器5和熔盐-空气换热器6中的熔盐为二元熔盐、三元熔盐、硝酸盐或碳酸盐中的一种或者多种组合。利用熔盐吸收的烟气热量加热热空气，可解决空预器体积增大造成的布置难题。

本发明的具体实现过程为：

在低温过热器2及省煤器3之间加入熔盐-烟气换热器5受热面，使低温过热器2出口500℃左右的烟气全部进入熔盐-烟气换热器5中。在此烟气将被450℃左右的熔盐冷却，温度降低至约480℃左右后的烟气进入省煤器3进行放热。熔盐则由低温熔盐泵8将其从低温缓冲罐7中抽出进入熔盐-烟气换热器5。由于烟气在进入省煤器3之前被熔盐额外冷却，温度已有所降低，再经后续受热面继续放热，最终可达到进一步降低锅炉排烟温度，从而减少锅炉排烟热损失，提高锅炉效率。

另外，吸收烟气热量升温后520℃左右的熔盐继续进入熔盐-空气换热器6，在此放出热量，加热来自空气预热器4出口的热空气，热空气被熔盐加热至设定的285℃左右温度后进入炉膛1参与燃烧；降温后的熔盐则回到低温熔盐缓冲罐7中再次循环利用。利用这种方式，有效避免了管式空预器受热面增加、体积增大时造成的在烟道内无法布置的难题，且由于增加了熔盐-空气换热面，管式空预器的换热面可得到减少，从而减少制造耗材，降低其造价，同时空预器体积及空间占用率也可得到减小。

由于熔盐与烟气、熔盐与空气的换热是液-气换热，熔盐-气体强制对流换热系数在(30-50)W/m2.℃，烟气-空气强制对流换热系数在(10-25)W/m2.℃。熔盐与空气的换热效率高于烟气与空气的气-气换热。同时烟气温度的降低幅度不大，因此系统中所需重新布置的各受热面面积也不会太大，受热面布置可以更加紧凑；同时熔盐-烟气及熔盐-空气换热面的布置也更加灵活，可以布置在烟道内，也可以在烟道外作为外置式换热器。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种降低循环流化床锅炉排烟温度并加热热风的系统，包括接于炉膛(1)后方烟道中，从上往下设置的低温过热器(2)、省煤器(3)和管式空预器(4)，其特征在于：还包括熔盐-烟气换热器(5)、熔盐-空气换热器(6)和低温熔盐缓冲罐(7)，熔盐-烟气换热器(5)的受热面设置于低温过热器(2)和省煤器(3)之间，熔盐-烟气换热器(5)的后方通过管道与熔盐-空气换热器(6)相连，熔盐-空气换热器(6)中的熔盐工质通过管道接入低温熔盐缓冲罐(7)中，低温熔盐缓冲罐(7)与熔盐-烟气换热器(5)相连；管式空预器(4)中的热风工质通过熔盐-空气换热器(6)后接回炉膛(1)；还设有低温熔盐泵(8)和加热熔盐的电加热器(9)，电加热器(9)设于低温熔盐缓冲罐(7)内，靠近底部处；所述低温熔盐缓冲罐(7)通过低温熔盐泵(8)与熔盐-烟气换热器(5)相连。

2.如权利要求1所述的降低循环流化床锅炉排烟温度并加热热风的系统，其特征在于：熔盐-烟气换热器(5)的受热面布置在烟道内或者布置在烟道外作为外置式换热器。

3.如权利要求2所述的降低循环流化床锅炉排烟温度并加热热风的系统，其特征在于：熔盐-烟气换热器(5)为蛇形管布置，熔盐走管内，烟气走管外。

4.如权利要求1所述的降低循环流化床锅炉排烟温度并加热热风的系统，其特征在于：熔盐-空气换热器(6)的受热面布置在烟道内或者布置在烟道外作为外置式换热器。

5.如权利要求4所述的降低循环流化床锅炉排烟温度并加热热风的系统，其特征在于：熔盐-空气换热器(6)中的熔盐走竖直管束内，空气走管束外横掠管束，管束错列布置。

6.如权利要求1所述的降低循环流化床锅炉排烟温度并加热热风的系统，其特征在于：熔盐-烟气换热器(5)和熔盐-空气换热器(6)中的熔盐为二元熔盐、三元熔盐、硝酸盐或碳酸盐中的一种或者多种组合。