CN107023847A - 一种烟气及炉渣余热联合利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟气及炉渣余热联合利用系统，包括烟气余热利用系统，其按照烟气流通方向，包括依次串联连接的空气预热器、除尘器、引风机和烟气冷却器；在空气预热器的烟气入口端及烟气出口端之间还设置有一烟气旁路，烟气旁路上依次串联连接有旁路高压省煤器与旁路低压省煤器；烟气及炉渣余热联合利用系统还包括炉渣余热利用系统，所述炉渣余热利用系统包括两个串联连接的冷渣器，用于接收炉膛排放出的炉渣；两个串联连接的冷渣器均通过烟空气管道与烟气余热利用系统相连通。本发明补偿了旁路烟道余热利用造成二次风温下降的损失，提高了热力系统的经济性。
Description
技术领域
本发明属于能源动力技术领域，尤其涉及一种烟气及炉渣余热联合利用系统。
背景技术
目前，我国电站锅炉余热资源很多，但是仅仅锅炉烟气余热得到了资源化利用。还存在很多没有被利用的余热资源。
没有余热用的锅炉风烟系统参见图1，锅炉燃烧产生的烟气一次流经炉膛(1)、空气预热器(2)、除尘器(3)和引风机(4)流向脱硫系统。来自送风机(5)的冷风经过空气预热器加热器直接进入锅炉炉膛，来自一次风机(6)的冷风分两路，一路经过空气预热器(2)加热后成为热风，另一路经过冷风门(7)调节后与第一路汇合成合适的温度后经过磨煤机(8)进入炉膛。
磨煤机(8)出口的一次风温度必须处于合适的温度区间，此温度区间根据煤质及磨煤机的不同而不同。如果温度偏高，煤粉爆炸的可能性大增，电厂运行的安全性受到严重威胁；如果温度偏低，煤中的水分不能完全蒸发而呈现液态，容易导致磨煤机出口粉管堵塞。因此，现代电厂一般通过冷风门(7)的开度，调节磨煤机入口空气温度，达到控制磨煤机出口温度的目的。
1、锅炉排烟余热
锅炉排烟温度一般在120℃以上，排烟热损失占锅炉热损失的70～80％的比例，目前针对排烟余热的节能原理为：利用锅炉烟气余热加热进入空气预热器的冷一次风及冷二次风，空预器出口烟温相应升高。为此，如图2所示的方法增设了空气预热器旁路烟道，在旁路烟道内设置旁路高压省煤器代替部分高加，节能量相对较高。但是会导致二次热风温度降低，节能效果较低。
2、锅炉的炉渣余热
电站煤粉锅炉，煤质中的灰分经过燃烧后90％的比例变成飞灰，随着烟气从烟囱排出。剩下10％，变成炉渣从锅炉的冷灰斗排出。炉渣的温度非常高，大约在1000℃左右。电厂普遍采用液态排渣炉，高温炉渣直接落到冷灰斗下方的水池中降温，浪费大量的热量后，由捞渣机排出。
由于锅炉排烟余热系统导致二次热风温度下降，节能效果降低，炉渣余热的温度又相当高，再者针对这两种余热资源目前并没有一种系统，综合考虑两种余热资源，优化热力系统，提高热力系统经济性。本发明针对这个问题，提出一种热烟气及炉渣余热联合利用系统。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提出烟气及炉渣余热联合利用系统。本发明综合考虑了两种余热资源，优化了热力系统，提高了热力系统经济性。
本发明提供了第一种烟气及炉渣余热联合利用系统，包括烟气余热利用系统，其按照烟气流通方向，包括依次串联连接的空气预热器、除尘器、引风机和烟气冷却器；在空气预热器的烟气入口端及烟气出口端之间还设置有一烟气旁路，烟气旁路上依次串联连接有旁路高压省煤器与旁路低压省煤器；
所述烟气及炉渣余热联合利用系统还包括炉渣余热利用系统，所述炉渣余热利用系统包括两个串联连接的冷渣器，用于接收炉膛排放出的炉渣；两个串联连接的冷渣器均通过空气管道与烟气余热利用系统相连通。
进一步的，两个串联连接的冷渣器分别为热风冷渣器和低温风冷渣器，所述热风冷渣器直接安装于炉膛底部；被加热后的二次冷风依次送至低温风冷渣器和空气预热器形成热二次风，热二次风分成两路，一路直接送至炉膛，另一路传送至热风冷渣器吸收其内炉渣的热量后再传送至炉膛内。
进一步的，所述空气预热器通过一次风暖风器与一次风机相连，所述一次风暖风器用于加热一次风机传送来的一次冷风；空气预热器通过二次风暖风器与送风机相连，所述二次风暖风器用于加热送风机传送来的二次冷风。
进一步的，所述烟气冷却器通过闭式循环水系统分别与一次风暖风器和二次风暖风器相连通；
进一步的，所述旁路高压省煤器和旁路低压省煤器分别与高压加热器和低压加热器并联。
进一步的，两个串联连接的冷渣器分别为热风冷渣器和低温风冷渣器，所述热风冷渣器直接安装于炉膛底部；二次冷风直接依次送至低温风冷渣器和预热器形成热二次风，热二次风分成两路，一路直接送至炉膛，另一路传送至热风冷渣器吸收其内炉渣的热量后再传送至炉膛内。
进一步的，一次冷风直接送至空气预热器后，再与一次冷风进行混合，经磨煤机送至炉膛内。
本发明提供了第二种烟气及炉渣余热联合利用系统，包括烟气余热利用系统，其按照烟气流通方向，包括依次串联连接的空气预热器、除尘器、引风机和烟气冷却器；在空气预热器的烟气入口端及烟气出口端之间还设置有一烟气旁路，烟气旁路上依次串联连接有旁路高压省煤器与旁路低压省煤器；
所述烟气及炉渣余热联合利用系统还包括炉渣余热利用系统，所述炉渣余热利用系统包括两个串联连接的冷渣器，用于接收炉膛排放出的炉渣；两个串联连接的冷渣器均通过水管路与烟气余热利用系统相连通。
进一步的，两个串联连接的冷渣器分别为高温水冷渣器和低温水冷渣器，高温水冷渣器直接安装于炉膛底部。
本发明提供的第三种烟气及炉渣余热联合利用系统，包括烟气余热利用系统，其按照烟气流通方向，包括依次串联连接的空气预热器、除尘器、引风机和烟气冷却器；在空气预热器的烟气入口端及烟气出口端之间还设置有一烟气旁路，烟气旁路上依次串联连接有旁路高压省煤器与旁路低压省煤器；
所述烟气及炉渣余热联合利用系统还包括炉渣余热利用系统，所述炉渣余热利用系统包括串联连接的热风冷渣器和低温水冷渣器，热风冷渣器通过空烟气管道直接通入经空气预热器加热的二次热风后再送至炉膛；低温水冷渣器通过水管路与烟气余热利用系统的旁路低压省煤器相连通。
本发明的有益效果为：
(1)本发明实现了烟气及炉渣余热的梯级利用，根据烟气及炉渣这两种余热资源的温度水平分别加热温度合适的冷源工质，比如：高温风、低温风、高温水、低温水；综合考虑了烟气及炉渣这两种余热资源，优化了热力系统，提高了热力系统经济性。
(2)本发明利用旁路烟道高压省煤器及旁路烟道低压省煤器设备加热汽轮机回热系统的凝结水或给水，代替部分高加或低加的作用。在燃煤量不变的前提下，提高发电功率及机组的经济性。
(3)本发明利用高温冷渣器加热二次热风，补偿了旁路烟道余热利用造成二次风温下降这一损失，提高热力系统的经济性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是没有余热利用的电站锅炉系统结构示意图；
图2是一种烟气余热利用的电站锅炉系统结构示意图；
图3是一种烟气及炉渣余热联合利用系统实施例一结构示意图；
图4是一种烟气及炉渣余热联合利用系统实施例二结构示意图；
图5是一种烟气及炉渣余热联合利用系统实施例三结构示意图；
图6是一种烟气及炉渣余热联合利用系统实施例四结构示意图；
图7是一种烟气及炉渣余热联合利用系统实施例五结构示意图。
其中，1、炉膛；2、空气预热器；3、除尘器；4、引风机；5、送风机；6、一次风机；7、冷风门；8、磨煤机；9、高压加热器；10、低压加热器；11、给水泵；12、凝结水泵；13、烟气冷却器；14、二次风暖风器；15、一次风暖风器；16、旁路高压省煤器；17、旁路低压省煤器；18、热风冷渣器；19、低温水冷渣器；20、高温水冷渣器；21、低温风冷渣器。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明提供了第一种烟气及炉渣余热联合利用系统，包括烟气余热利用系统，其按照烟气流通方向，包括依次串联连接的空气预热器、除尘器、引风机和烟气冷却器；在空气预热器的烟气入口端及烟气出口端之间还设置有一烟气旁路，烟气旁路上依次串联连接有旁路高压省煤器与旁路低压省煤器；
所述烟气及炉渣余热联合利用系统还包括炉渣余热利用系统，所述炉渣余热利用系统包括两个串联连接的冷渣器，用于接收炉膛排放出的炉渣；两个串联连接的冷渣器均通过空气管道与烟气余热利用系统相连通。
实施案例一
图3是一种烟气及炉渣余热联合利用系统实施例一结构示意图。
如图3所示，烟气及炉渣余热联合利用系统，包括烟气余热利用系统，其按照烟气流通方向，包括依次串联连接的空气预热器(2)、除尘器(3)、引风机(4)和烟气冷却器(13)；在空气预热器(2)的烟气入口端及烟气出口端之间还设置有一烟气旁路，烟气旁路上依次串联连接有旁路高压省煤器(16)与旁路低压省煤器(17)，所述旁路低压省煤器(17)用于最大化吸收烟气余热来提高热力系统的经济性；
两个串联连接的冷渣器分别为热风冷渣器(18)和低温风冷渣器(21)，所述热风冷渣器(18)直接安装于炉膛(1)底部；被加热后的二次冷风依次送至低温风冷渣器(21)和空气预热器(2)形成热二次风，热二次风分成两路，一路直接送至炉膛(1)，另一路传送至热风冷渣器(18)吸收其内炉渣的热量后再传送至炉膛(1)内。
空气预热器(2)还通入加热后的一次冷风，经空气预热器(2)加热后形成一次热风，一次热风被引入磨煤机(8)。
在该实施例中，空气预热器(2)通过一次风暖风器(15)与一次风机(6)相连，所述一次风暖风器(15)用于加热一次风机(6)传送来的一次冷风；空气预热器(2)通过二次风暖风器(14)与送风机(5)相连，所述二次风暖风器(14)用于加热送风机(5)传送来的二次冷风。
本发明利用冷风门(7)用于控制由一次风机(6)进入磨煤机(8)内的一次风的温度。
烟气冷却器(13)通过闭式循环水系统分别与一次风暖风器(14)和二次风暖风器(15)相连通。
旁路高压省煤器(16)与旁路低压省煤器(17)分别通过水管路并联于高压加热器(9)和低压加热器(10)相连。
本发明采用旁路高压省煤器(16)与旁路低压省煤器(17)加热汽轮机回热系统的凝结水或给水，代替部分高加或低加的作用，使得在燃煤量不变的前提下，提高发电功率及机组的经济性。
其中，凝结水泵(12)与低压加热器(10)相连，给水泵(11)与高压加热器(9)相连。
下面结合烟气及炉渣余热联合利用系统中烟气流程、空气流程及炉渣流程来对该系统进行详细说明：
烟气流程：空气预热器设置旁路烟道，来自锅炉的烟气进入空气预热器(2)之前分成两路。一路流经空气预热器(2)，将烟气热量传递给一二次风；另一路流经旁路烟道，在旁路高压省煤器(16)及旁路低压省煤器(17)内，将烟气热量分别传递给部分给水和凝结水，代替部分高压加热器(9)和低压加热器(10)的作用。两路烟气汇合后分别流经除尘器(3)、引风机(4)和烟气冷却器(13)。在烟气冷却器(13)内，将烟气热量通过闭式循环水加热一二次冷风。
空气流程：一二次风分别经过一次风机(6)和送风机(5)进入到一次风暖风器(15)和二次风暖风器(14)，利用排烟余热加热一二次冷风。被加热后的二次冷风依次送至低温风冷渣器(21)和空气预热器(2)形成热二次风，热二次风分成两路，一路直接送至炉膛(1)，另一路传送至热风冷渣器(18)吸收其内炉渣的热量后再传送至炉膛(1)内。被加热的一次冷风进入空气预热器(2)，再送至磨煤机(8)内。
磨煤机(8)还与一次风机(6)相连，所述磨煤机(8)与一次风机(6)之间还设置有冷风门(7)。
凝结水流程：来自汽轮机回热系统低压部分的水(具体的引出位置因机组实际情况有所不同)，进入旁路低压省煤器(17)吸收预热器旁路烟道烟气热量，返回汽轮机凝结水系统(具体的返回点位置因机组实际情况有所不同)。
给水流程：来自给水泵出口的水，进入旁路高压省煤器(16)，吸收空预器旁路烟气热量余热后，返回汽轮机给水系统。
炉渣流程：高温锅炉炉渣分别经过高温风冷渣器(18)和低温风冷渣器(21)降温，将高温炉渣热量传递给高温风与低温风后排出锅炉。
其中，汽轮机凝结水系统和汽轮机给水系统的结构均是电站的机组中现有的结构。
实施案例二
图4是一种烟气及炉渣余热联合利用系统实施例二结构示意图。
如图4所示，与实施例一相比，空气预热器入口空气的加热方式不同，实施例一设置烟气冷却器(13)、一次风暖风器(14)及二次风暖风器(15)组成的闭式循环水系统利用烟气余热加热来自一次风机(6)及送风机(5)的冷风。
本案例的空气加热方式为：来自送风机(5)的冷风，首先流经低温风冷渣器(21)提升风温。然后分成两路，一路作为二次风直接进入空气预热器(2)，另一路设置一次风机(6)提升压头后进入空气预热器(2)。
由于取消了闭式循环式系统，因此本系统不设置一次风暖风器(15)和二次风暖风器(14)，烟气冷却器(13)与旁路低压省煤器(17)并联，加热来自于汽轮机某一级低压加热器(10)出口的凝结水，并联连接的烟气冷却器(13)与旁路低压省煤器(17)的出口热水与另一级低压加热器(10)出口水管路相连，代替部分低压加热器(10)的作用。其余系统与实施案例一近似。
实施案例三
如图5所示，本实施例是实施案例二的简化版本，可降低部分投资，达到比实施案例五稍低的节能效果。与实施案例二的主要区别在于，取消了空气预热器(2)的旁路烟道、旁路高压省煤器(16)与旁路低压省煤器(17)。用烟气冷却器(13)代替部分低压加热器(10)，达到节能效果。本系统的其他结构均与实施案例二类似。
实施案例四
如图6所示，该烟气及炉渣余热联合利用系统的具体结构及流程为：
烟气流程：空气预热器设置旁路烟道，来自锅炉的烟气进入回转式空气预热器(2)之前分成两路。一路流经回转式空气预热器(2)，将烟气热量传递给一二次风；另一路流经旁路烟道，在旁路高压省煤器(16)及旁路低压省煤器(17)内，将烟气热量分别传递给部分给水和凝结水，代替部分高压加热器(9)和低压加热器(10)的作用。两路烟气汇合后分别流经除尘器(3)、引风机(4)和烟气冷却器(13)。在烟气冷却器(13)内，将烟气热量通过闭式循环水加热一二次冷风。
空气流程：一二次风分别经过一次风机(6)和送风机(5)进入到一次风暖风器(15)和二次风暖风器(14)，利用排烟余热加热一二次冷风。被加热的一二次风进入回转式空气预热器(2)，热二次风被引入到高温风冷渣器(18)内，利用高温炉渣余热，加热热二次风，然后送入炉膛。
凝结水流程：来自汽轮机回热系统低压部分的水(具体的引出位置因机组实际情况有所不同)，分两路并联。一路进入旁路低压省煤器(17)，另一路进入低温水冷渣器(19)，分别吸收预热器旁路烟道烟气热量及炉渣低温余热后汇合，返回汽轮机凝结水系统(具体的返回点位置因机组实际情况有所不同)。
给水流程：来自给水泵出口的水，进入旁路高压省煤器(16)，吸收空预器旁路烟气热量余热后，返回汽轮机给水系统。
炉渣流程：高温锅炉炉渣分别经过高温风冷渣器(18)和低温水冷渣器(19)降温，将高温炉渣热量传递给高温风与低温水后排出锅炉。
实施案例五
如图7所示，与实施案例四的主要区别在于用高温水冷渣器(20)代替了高温风冷渣器(18)，该高温水冷渣器(20)与旁路高压省煤器(16)两者并联，加热来自于给水泵(11)出口的给水，并联连接的高温水冷渣器(20)与旁路高压省煤器(16)的出口热水与最后一级高压加热器(9)的出口水管路相连，代替部分高压加热器(9)的作用。其余管路系统与实施案例四近似。
本发明实现了烟气及炉渣余热的梯级利用，根据烟气及炉渣这两种余热资源的温度水平分别加热温度合适的冷源工质，比如：高温风、低温风、高温水、低温水；综合考虑了烟气及炉渣这两种余热资源，优化了热力系统，提高了热力系统经济性。
本发明利用旁路烟道高压省煤器、旁路烟道低压省煤器设备加热汽轮机回热系统的凝结水或给水，代替部分高加或低加的作用。在燃煤量不变的前提下，提高发电功率及机组的经济性。
本发明利用高温冷渣器加热二次热风，补偿了旁路烟道余热利用造成二次风温下降这一损失，提高了热力系统的经济性。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种烟气及炉渣余热联合利用系统，其特征在于，包括烟气余热利用系统，其按照烟气流通方向，包括依次串联连接的空气预热器、除尘器、引风机和烟气冷却器；在空气预热器的烟气入口端及烟气出口端之间还设置有一烟气旁路，烟气旁路上依次串联连接有旁路高压省煤器与旁路低压省煤器；
所述烟气及炉渣余热联合利用系统还包括炉渣余热利用系统，所述炉渣余热利用系统包括两个串联连接的冷渣器，用于接收炉膛排放出的炉渣；两个串联连接的冷渣器均通过空烟气管道与烟气余热利用系统相连通。
2.如权利要求1所述的一种烟气及炉渣余热联合利用系统，其特征在于，两个串联连接的冷渣器分别为热风冷渣器和低温风冷渣器，所述热风冷渣器直接安装于炉膛底部；被加热后的二次冷风依次送至低温风冷渣器和空气预热器形成热二次风，热二次风分成两路，一路直接送至炉膛，另一路传送至热风冷渣器吸收其内炉渣的热量后再传送至炉膛内。
3.如权利要求1所述的一种烟气及炉渣余热联合利用系统，其特征在于，所述空气预热器通过一次风暖风器与一次风机相连，所述一次风暖风器用于加热一次风机传送来的一次冷风；空气预热器通过二次风暖风器与送风机相连，所述二次风暖风器用于加热送风机传送来的二次冷风。
4.如权利要求1所述的一种烟气及炉渣余热联合利用系统，其特征在于，所述烟气冷却器分别与一次风暖风器和二次风暖风器相连通。
5.如权利要求1所述的一种烟气及炉渣余热联合利用系统，其特征在于，所述旁路高压省煤器和旁路低压省煤器分别与高压加热器和低压加热器相连。
6.如权利要求3所述的一种烟气及炉渣余热联合利用系统，其特征在于，一次冷风直接送至空气预热器后，再与一次冷风进行混合，经磨煤机送至炉膛内。
7.一种烟气及炉渣余热联合利用系统，其特征在于，包括烟气余热利用系统，其按照烟气流通方向，包括依次串联连接的空气预热器、除尘器、引风机和烟气冷却器；在空气预热器的烟气入口端及烟气出口端之间还设置有一烟气旁路，烟气旁路上依次串联连接有旁路高压省煤器与旁路低压省煤器；
所述烟气及炉渣余热联合利用系统还包括炉渣余热利用系统，所述炉渣余热利用系统包括两个串联连接的冷渣器，用于接收炉膛排放出的炉渣；两个串联连接的冷渣器均通过水管路并联于烟气余热利用系统。
8.如权利要求7所述的一种烟气及炉渣余热联合利用系统，其特征在于，两个串联连接的冷渣器分别为高温水冷渣器和低温水冷渣器，高温水冷渣器直接安装于炉膛底部。
9.一种烟气及炉渣余热联合利用系统，其特征在于，包括烟气余热利用系统，其按照烟气流通方向，包括依次串联连接的空气预热器、除尘器、引风机和烟气冷却器；在空气预热器的烟气入口端及烟气出口端之间还设置有一烟气旁路，烟气旁路上依次串联连接有旁路高压省煤器与旁路低压省煤器；
所述烟气及炉渣余热联合利用系统还包括炉渣余热利用系统，所述炉渣余热利用系统包括串联连接的热风冷渣器和低温水冷渣器，热风冷渣器通过空气管道直接通入经空气预热器加热的二次冷风后再送至炉膛；低温水冷渣器通过水管路并联于烟气余热利用系统的旁路高压省煤器。
10.如权利要求9所述的一种烟气及炉渣余热联合利用系统，其特征在于，所述空气预热器通过一次风暖风器与一次风机相连，所述一次风暖风器用于加热一次风机传送来的一次冷风；空气预热器通过二次风暖风器与送风机相连，所述二次风暖风器用于加热送风机传送来的二次冷风。
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