CN106765044B - 电站锅炉烟气多通道旁路余热分级利用的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电站锅炉烟气多通道旁路余热分级利用的系统，包括锅炉、烟气分配器、烟道系统、加热器系统和烟粉换热器，所述烟道系统包括并联设置的第一烟道、第二烟道和第三烟道，所述第一烟道、第二烟道和第三烟道通过烟气分配器与锅炉连接，所述第一烟道上设置有空气预热器系统，所述第二烟道上设置有换热器系统，所述第三烟道上设置有低温省煤器，所述换热器系统和低温省煤器分别连接加热器系统，三烟道尾部还设置有烟粉换热器。本系统充分利用了锅炉尾部烟道烟气热量，降低了空预器和省煤器的传热端差，减少了高压缸抽汽，系统灵活可调，同时干燥了原煤，降低制粉系统功耗，提高了锅炉效率，此外系统还有助于降低粉尘的排放。

Description

电站锅炉烟气多通道旁路余热分级利用的系统

技术领域

本发明涉及一种余热利用系统，特别是一种电站锅炉烟气多通道旁路余热分级利用的系统。

背景技术

电站锅炉运行时，锅炉排烟损失占锅炉热损失很大一部分。一般认为，降低排烟温度10℃～15℃，约可提高1％的锅炉效率。目前，国内大型燃煤机组排烟温度设计值在120℃～130℃之间，然而受燃烧煤种、燃烧工况等多方面条件限制，国内锅炉普遍存在锅炉排烟温度偏高，热损失严重等问题，且烟气在常规换热器中换热温差大，不可逆损失大，能量未实现梯级利用等。另一方面，锅炉使用的原煤存在含水量高，易结块，易堵塞给煤机等现象，且过高含水率极大影响其在锅炉内的燃烧，影响锅炉效率，且会导致制粉系统功耗偏高，而原煤的预干燥可很好地改善这种状况。此外，电站除尘器除尘性能与粉尘比电阻及除尘温度有关，较低的烟气温度有助于除尘效率的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电站锅炉烟气多通道旁路余热分级利用的系统，充分利用了锅炉尾部烟道烟气热量，降低了空预器和省煤器的传热端差，减少了部分高压缸抽汽，系统灵活可调，同时干燥了原煤，降低制粉系统功耗，提高了锅炉效率，此外系统还有助于降低粉尘的排放。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种电站锅炉烟气多通道旁路余热分级利用的系统，其特征在于：包括锅炉、烟气分配器、烟道系统和加热器系统，所述烟道系统包括并联设置的第一烟道、第二烟道和第三烟道，所述第一烟道、第二烟道和第三烟道通过烟气分配器与锅炉连接，所述第一烟道上设置有空气预热器系统，所述第二烟道上设置有换热器系统，所述第三烟道上设置有低温省煤器，所述换热器系统和低温省煤器分别连接加热器系统。通过并联三烟道和烟气分配器的设置使三烟道中的烟气可灵活调节，其中第一烟道用于预热锅炉进气温度，第二烟道用于加热加热器凝结水或给水，第三烟道直接加热经加热器加热的给水，从而减少各级换热温差，从而减小损失，实现能量的梯级利用；且可以根据加热需要灵活调整各个烟道的烟气量。

进一步地，所述加热器系统包括高压加热器组和低压加热器组，所述低压加热器组、高压加热器组和低温省煤器依次设置；所述换热器系统包括一级换热器和二级换热器，所述一级换热器设置在二级换热器第二烟道方向上的上游，所述一级换热器连接高压加热器组，所述二级换热器连接低压加热器组。两台换热器降低了每台换热器的平均传热温差，减小了不可逆损；其中由于通过一级换热器时的烟气温度较二级换热器高，因此通过一级换热器加热高压加热器组，通过二级换热器加热低压加热器组进一步降低平均传热温差。

更进一步，所述高压加热器组包括至少两台高压加热器，所述一级换热器通过高压换热入口和高压换热出口与高压加热器连接，所述高压换热入口设置在低温省煤器与高压加热器组间，所述高压换热出口设置在各高压加热器间和高压加热器组与低压加热器组间，各高压换热出口通过设置阀门控制启闭。给水在经过高压加热器后温度逐级升高，当进入最后一级高压加热器时给水温度较其它各级高压加热器更接近一级换热器所能提供的加热温度，因此将高压换热入口设置在最后一级高压加热器旁能有效降低平均传热温差；而一级换热器在加热最后一级高压加热器后仍可能高于其它各级高压加热器的给水温度，因此设置多个高压换热出口并通过阀门控制可根据实际工作情况对一级换热器对应的高压加热器数量进行调整，从而进一步有效利用热量。

作为优选，所述低压加热器组包括至少两台低压加热器，所述二级换热器通过低压换热入口和低压换热出口与低压加热器连接，所述低压换热入口设置在高压加热器组与低压加热器组间，所述低压换热出口设置在各低压加热器间，各低压换热出口通过设置阀门控制启闭。给水在经过低压加热器后温度逐级升高，当进入最后一级低压加热器时给水温度较其它各级低压加热器更接近二级换热器所能提供的加热温度，因此将低压换热入口设置在最后一级低压加热器旁能有效降低平均传热温差；而二级换热器在加热最后一级低压加热器后仍可能高于其它各级低压加热器的给水温度，因此设置多个低压换热出口并通过阀门控制可根据实际工作情况对二级换热器对应的低压加热器数量进行调整，从而进一步有效利用热量。

作为优选，所述空气预热器系统包括高温空气预热器和低温空气预热器，所述高温空气预热器和低温空气预热器串联设置，所述高温空气预热器设置在低温空气预热器第一烟道方向上的上游。高温空气预热器和低温空气预热器在满足空气预热温度的同时，降低了每台空预器的平均传热温差，减小了不可逆损。

作为优选，还包括烟粉换热器和除尘器，所述烟粉换热器设置在第一烟道、第二烟道和第三烟道与除尘器间，所述烟粉换热器设置在空气预热器系统、换热器系统和低温省煤器下游。烟粉换热器使用回转结构，利用流经上述通道后烟气的余热干燥原煤，降低原煤含水率，提高了锅炉燃烧效率，送引风机电耗会相应降低，且制粉系统功耗也会明显降低；烟粉换热器在回收低品位热量的同时，降低了进入除尘器的烟气温度，提高了除尘效率。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：利用了锅炉尾部烟道烟气余热，其中多通道可调烟气分配器能根据下游各通道所需热量调节烟气量的分配；高温空气预热器和低温空气预热器在满足空气预热温度的同时，降低了每台空预器的平均传热温差，减小了不可逆损；一级换热器和二级换热器分别用于加热高压加热器的给水和低压加热器的凝结水，且与高压加热器和低压加热器接入点位置可调，由于排挤了部分高压缸抽汽，提高了蒸汽做功能力，装置灵活调节；低温省煤器加热从高压加热器出来的给水，降低了直接进入常规省煤器给水的传热温差，减小不可逆损失；烟粉换热器使用回转结构，利用流经上述通道后烟气的余热干燥原煤，降低原煤含水率，提高了锅炉燃烧效率，送引风机电耗会相应降低，且制粉系统功耗也会明显降低；烟粉换热器在回收低品位热量的同时，降低了进入除尘器的烟气温度，提高了除尘效率。

具体地讲，本发明相比现有技术的优点在于：

1.本发明将锅炉尾部烟道脱硝装置出口烟气通道进行了多段可调式划分，使烟气热量在不同通道内进行充分综合利用；

2.空气预热器为两级空预器串联，降低了每台空预器的平均传热温差，减小了不可逆损；

3.一级换热器和二级换热器减少了部分高压缸抽汽，使更多高品质蒸汽在汽轮机中做功，提高了汽机效率，且两级换热器与高压加热器和低压加热器接入点位置灵活可调，工况适应性强；

4.低温省煤器加热从高压加热器出来的给水，降低了直接进入常规省煤器给水的温度梯度，同样减少了不可逆损失；

5.低品位尾部烟道的烟粉换热器干燥了原煤，降低原煤含水率，提高了锅炉燃烧效率，送引风机电耗会相应降低，且制粉系统功耗也会明显降低；

6.低品位尾部烟道的烟粉换热器布置在除尘器之前，能有效提高除尘器除尘效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

标号说明：

锅炉1 常规省煤器2 脱硝装置3

烟气分配器4 高温空气预热器5 低温空气预热器6

一级换热器7 二级换热器8 低温省煤器9

一号高压加热器10 二号高压加热器11 三号高压加热器12

除氧器13 五号低压加热器14 六号低压加热器15

七号低压加热器16 八号低压加热器17 烟粉换热器18

原煤流向19 除尘器20

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：

如图1所示，本实施例包括锅炉1、烟气分配器4、烟道系统和加热器系统，烟道系统由并联设置的第一烟道、第二烟道和第三烟道组成，锅炉1尾部设置有常规省煤器2和脱硝装置3，烟气在通过上述装置后由烟气分配器4分配后按不同比例进入上述三烟道，其中第一烟道上串联设置有高温空气预热器5和低温空气预热器6，高温空气预热器5设置在低温空气预热器6的上游，用于分级预热锅炉1的进气，第二烟道上串联设置有一级换热器7和二级换热器8，一级换热器7设置在二级换热器8的上游，一级换热器7连接加热器系统中的高温加热器组，高温加热器组由一号高压加热器10、二号高压加热器11和三号高压加热器12组成，给水依次经过三号高压加热器12、二号高压加热器11和一号高压加热器10并被逐级加热，一级换热器7与高温加热器组的高压换热入口设置在一号高压加热器10旁，高压换热出口在一号高压加热器10、二号高压加热器11和三号高压加热器12旁均有设置，各高压换热出口通过阀门与一级换热器7连接。二级换热器8连接加热器系统中的低温加热器组，低温加热器组由五号低压加热器14、六号低压加热器15、七号低压加热器16和八号低压加热器17组成，凝结水依次经过八号低压加热器17、七号低压加热器16、六号低压加热器15和五号低压加热器14并被逐级加热，二级换热器8与低温加热器组的低压换热入口设置在五号低压加热器14旁，低压换热出口设置在五号低压加热器14和六号低压加热器15旁，各低压换热出口通过阀门与二级换热器8连接。第三烟道上设置有低温省煤器9，凝结水经过低压加热器组后通过除氧器13进入高压加热器组加热，加热后进入低温省煤器9换热。第一烟道、第二烟道和第三烟道于尾端合流并经过烟粉换热器18后进入除尘器20进行除尘，原煤流向19经过烟粉换热器18后被烟气干燥。

以600MW超临界燃煤机组为例，烟气经锅炉常规省煤器2和脱硝装置3后，进入烟气分配器4，此时烟气温度约为356℃。烟气分配器将烟气分为三股，分别进入三个通道。其中主要烟气(约80％)进入第一烟道高温空气预热器5和低温空气预热器6，烟气温度分别降为243℃和125℃，空气侧的一二次风温则分别从环境温度25℃分别升至176℃和325℃。第二股烟气(约10％～15％)进入第二烟道一级换热器7和二级换热器8分别加热高压加热器组给水和低压加热器组凝结水，接入点以一级换热器并联于一至三号高压加热器、二级换热器并联于五、六号低压加热器为例，其中烟气进入一级换热器7后温度降为200℃，给水温度从三号高压加热器12入口的181℃升至一号高压加热器10出口的275℃；烟气进入二级换热器8后，烟温降为125℃，而凝结水温从六号低压加热器15入口的82℃升至五号低压加热器14出口的138℃。第三股烟气(约5％～10％)则进入第三烟道低温省煤器9，用于加热从高压加热器组过来的给水，给水温度由275℃升至283℃进入原常规省煤器中进行后续加热，而第三烟道烟气温度降为298℃。由于第三股烟气用于加热给水，较单一烟道旁路此部分烟气原本用来加热空气，而加热空气会带来更多的损失，故用来加热给水能量利用率会更高。三股烟气在分别换完热后重新混合进入烟粉换热器18，此时烟气余温约为129℃。烟粉换热器18将原煤预热干燥后，烟气温度降为85℃，而后烟气进入除尘器20进行除尘，而原煤含水率则下降了10％～15％。经测算，该系统较普通无余热利用系统可节煤5g以上，较单一烟道旁路系统可多节煤0.2g左右，系统经济性优良。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种电站锅炉烟气多通道旁路余热分级利用的系统，其特征在于：包括锅炉、烟气分配器、烟道系统和加热器系统，所述烟道系统包括并联设置的第一烟道、第二烟道和第三烟道，所述第一烟道、第二烟道和第三烟道通过烟气分配器与锅炉连接，所述第一烟道上设置有空气预热器系统，所述第二烟道上设置有换热器系统，所述第三烟道上设置有低温省煤器，所述换热器系统和低温省煤器分别连接加热器系统；所述加热器系统包括高压加热器组和低压加热器组，所述低压加热器组、高压加热器组和低温省煤器依次设置；所述空气预热器系统包括高温空气预热器和低温空气预热器，所述高温空气预热器和低温空气预热器串联设置，所述高温空气预热器设置在低温空气预热器第一烟道方向上的上游。

2.根据权利要求1所述的电站锅炉烟气多通道旁路余热分级利用的系统，其特征在于：所述换热器系统包括一级换热器和二级换热器，所述一级换热器设置在二级换热器第二烟道方向上的上游，所述一级换热器连接高压加热器组，所述二级换热器连接低压加热器组。

3.根据权利要求2所述的电站锅炉烟气多通道旁路余热分级利用的系统，其特征在于：所述高压加热器组包括至少两台高压加热器，所述一级换热器通过高压换热入口和高压换热出口与高压加热器连接，所述高压换热入口设置在低温省煤器与高压加热器组间，所述高压换热出口设置在各高压加热器间和高压加热器组与低压加热器组间，各高压换热出口通过设置阀门控制启闭。

4.根据权利要求3所述的电站锅炉烟气多通道旁路余热分级利用的系统，其特征在于：所述低压加热器组包括至少两台低压加热器，所述二级换热器通过低压换热入口和低压换热出口与低压加热器连接，所述低压换热入口设置在高压加热器组与低压加热器组间，所述低压换热出口设置在各低压加热器间，各低压换热出口通过设置阀门控制启闭。

5.根据权利要求1所述的电站锅炉烟气多通道旁路余热分级利用的系统，其特征在于：还包括烟粉换热器和除尘器，所述烟粉换热器设置在第一烟道、第二烟道和第三烟道与除尘器间，所述烟粉换热器设置在空气预热器系统、换热器系统和低温省煤器下游。

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