CN107940438B - 一种烟气热能利用系统及其控制方法 - Google Patents

一种烟气热能利用系统及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107940438B
CN107940438B CN201711431911.XA CN201711431911A CN107940438B CN 107940438 B CN107940438 B CN 107940438B CN 201711431911 A CN201711431911 A CN 201711431911A CN 107940438 B CN107940438 B CN 107940438B
Authority
CN
China
Prior art keywords
air
inner loop
flue gas
bin
heat exchanger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711431911.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN107940438A (zh
Inventor
王正阳
谢庆亮
罗如生
黄举福
林翔
张跃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujian Longking Co Ltd.
Original Assignee
Fujian Longking Co Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian Longking Co Ltd. filed Critical Fujian Longking Co Ltd.
Priority to CN201711431911.XA priority Critical patent/CN107940438B/zh
Publication of CN107940438A publication Critical patent/CN107940438A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107940438B publication Critical patent/CN107940438B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22DPREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D1/00Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
    • F22D1/36Water and air preheating systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/006Layout of treatment plant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/06Arrangements of devices for treating smoke or fumes of coolers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00Heating of air supplied for combustion
    • F23L15/04Arrangements of recuperators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Air Supply (AREA)

Abstract

本发明公开一种烟气热能利用系统及其控制方法,烟气热能利用系统包括空气预热器,空气预热器包括内回路风仓、与烟道连通的烟气分仓、与风道连通的空气分仓,内回路风仓的入口与出口之间通过内回路风道连通,内回路风在内回路风仓与内回路风道之间循环;烟气热能利用系统还包括回热汽水系统及与回热汽水系统连通的第一换热器,内回路风道还设置有第二换热器;烟气热能利用系统处于日常节能模式时,第二换热器与回热汽水系统连通,回热汽水系统的工质水进入第一换热器和第二换热器,并在两换热器中与内回路风换热。此时,采用间接换热的方式将烟气热量传递给汽水系统的工质水,排挤加热工质水的部分高品质蒸汽回汽机做功,起到降低供电煤耗的作用。

Description

一种烟气热能利用系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及节能环保技术领域,特别涉及一种烟气热能利用系统及其控制方法。
背景技术
随着SCR脱硝装置在燃煤电厂的广泛使用,因钒系催化剂导致烟气中SO3排放浓度较大幅度的增加,以及SCR脱硝装置运行不良等导致的氨逃逸,二者反应生成硫酸氢铵(ABS)。硫酸氢铵的液态温度区约为146℃~207℃,当烟气流动到空气预热器常规设计的冷端层上方和中间层下方,液态硫酸氢铵极强的吸附性会造成大量灰分沉降在金属表面和卡在层间引起堵塞。
空气预热器中硫酸氢铵和灰分沉积时会加剧换热板的腐蚀,降低空气预热器的换热效率,从而造成排烟温度升高,出口空气温度低于设计值,影响制粉与燃尽效果。同时,空预器堵塞时还会增加烟道和风道阻力,从而增加风机的功率消耗,也可能带来引风机失速等安全风险。因此,空气预热器堵塞问题严重时,需进行清灰处理。
现有的空气预热器清除硫酸氢铵粘附堵塞问题的主要方式是加强吹灰及高压水冲洗,这些方式特别是高压水冲洗对换热元件会造成较大的损坏,使得空气预热器使用寿命降低,且水冲洗过程复杂,机组需要降负荷运行。也有部分机组采用高温烟气清堵的方式,即大幅降低机组负荷,只保留一台空气预热器运行,而将另一台空气预热器停止送风,提高排烟温度,换热元件温度上升,使沉积的硫酸氢铵气化,降低空气预热器阻力。该方式一方面需要较大幅度的降低机组负荷,单侧运行也给锅炉的稳定燃烧带来一定程度的风险;另一方面高达两百多度的排烟温度既造成了巨大的能量损失,同时由于排烟温度大大超过设计值,下游的低温省煤器、除尘器、引风机、脱硫设备等都会受到影响,机组只能短时间采用该模式运行。
现有的燃煤电厂烟气余热利用系统主要利用空气预热器后的排烟余热(温度110℃~160℃)加热低压凝结水(通过低温省煤器)、加热脱硫塔后冷烟气(通过GGH)、加热空气(通过暖风器)、预热并干燥燃料或加热热网水等。这些技术虽然一定程度上节约了能源,但利用水平不高。如采用排烟余热加热低压凝结水,只能排挤汽机回热系统中较低温度、压力水平的抽汽回汽机做功,其降低机组供电煤耗有限。
同样的,对于燃煤电厂,利用空预器前的中温烟气(温度300℃~400℃)加热高压给水或低压冷凝水,代替一部分蒸汽加热回水,可以实现更高的经济性。但其运用过程中由于烟气未经过除尘,含尘浓度很高,会对换热面造成较多的磨损而引起泄露;烟气中的飞灰沉积在换热表面上会较大程度的降低换热系数,影响换热效率;在硫酸氢铵液态区的换热管束也同空气预热器一样会产生硫酸氢铵粘附、飞灰沉积、低温腐蚀等,造成换热效率下降、烟道阻力增加等问题。
有鉴于此,如何提供一种以回转式空气预热器为核心的热能综合利用方式,在保证系统高效稳定运行及优良的节能效果的同时,还能够有利于空气预热器实现自身的清堵,降低系统运行阻力,是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的为提供一种烟气热能利用系统,包括若干风道及与锅炉出口连通的烟道,还包括空气预热器,所述空气预热器包括与所述烟道连通的烟气分仓及与所述风道连通的空气分仓;所述空气预热器还包括内回路风仓,所述内回路风仓的入口与出口之间通过内回路风道连通,以使内回路风在所述内回路风仓与所述内回路风道之间循环;
所述烟气热能利用系统还包括回热汽水系统及与所述回热汽水系统连通的第一换热器,所述内回路风道还设置有第二换热器;
所述烟气热能利用系统处于日常节能模式时,所述第二换热器与所述回热汽水系统连通,所述回热汽水系统的工质水能够进入所述第一换热器和所述第二换热器,并在所述第一换热器和所述第二换热器内与内回路风换热。
本发明中,当该烟气余热利用系统以日常节能模式运行时,内回路风流经空气预热器的内回路风仓,与空气预热器的换热元件换热,吸收烟气热量。离开内回路风仓进入换热室后,内回路风与第一换热器和第二换热器进行换热,加热汽水系统的工质水。温度降低后的内回路风接着被内回路风机加压再送往空气预热器内回路风仓加热,通过这种间接换热方式,能够实现清洁的换热效果,换热管无腐蚀、无磨损,换热面可以保持长期安全稳定运行。汽机回热系统原加热给水和凝结水的高品质蒸汽回到汽机继续做功,因此降低了机组的供电煤耗。
可选地,所述烟气热能利用系统处于日常节能模式时,进入所述内回路风仓的内回路风温度处于第二预定温度区间。
可选地,所述烟气热能利用系统处于空气预热器清堵模式时,所述第二换热器与所述回热汽水系统不连通,所述回热汽水系统的工质水能够进入所述第一换热器,并在所述第一换热器内与内回路风换热,以使进入所述内回路风仓的内回路风温度处于第一预定温度区间。
当空气预热器由于液态硫酸氢铵大量沉积和吸附飞灰造成堵塞时,该烟气热能利用系统进入空气预热器清堵模式,此时,通过调节内回路风换热器的水量,使进入内回路风仓的内回路风达到预定温度区间。在高温内回路风的作用下,空气预热器换热元件上沉积的硫酸氢铵气化,并随内回路风排出内回路风仓,进入内回路风道,原沉积物中的积灰也因硫酸氢铵的气化而变得疏松,在烟气的自清灰作用和一般吹灰措施下得到清除。因此采用如上方式可以将空气预热器内沉积的硫酸氢铵及积灰及时清除,空气预热器的阻力始终保持在一个较低的水平。
因此,本发明通过对空气预热器的改进,提供了一种可在日常节能模式和空气预热器清堵模式之间切换的烟气热能利用系统。该烟气热能利用系统在日常节能运行时,采用间接换热的方式将烟气热量传递给水汽系统的工质水,从而排挤加热工质水的部分高品质蒸汽回汽机做功,起到降低供电煤耗的作用。该烟气热能利用系统在空气预热器清堵模式时,通过吸收烟气中的热量,使内回路风达到预定温度区间后对空气预热器的换热元件进行加热,使沉积在换热元件表面的硫酸氢铵气化,并随二次风被送往锅炉分解。该过程可在锅炉正常运行过程中进行,因此对机组相关设备不会造成影响,与停单侧供风高温烟气清堵相比在机组的安全稳定及可靠性方面均有明显的优势。上述清堵过程也不像采用高压水冲洗换热元件那样会对换热元件造成损坏。由于该过程既可以根据空气预热器的堵塞情况随时进行,也可以定期切换运行,因此空气预热器阻力始终可以保持在一个较低的水平。由于硫酸氢铵粘附腐蚀和低温腐蚀少,因此也可以提高空气预热器的使用寿命。
可选地,所述内回路风道设置有用于控制内回路风流量的第一阀门和内回路风机,在所述第一阀门和所述内回路风机之间设置有内回路风换热室,所述内回路风换热室内按烟气流向依次设置有所述第一换热器和所述第二换热器。
可选地,所述空气预热器包括一次风分仓和二次风分仓两个所述空气分仓、一次风道和二次风道两个所述风道,所述一次风分仓出口与所述锅炉之间通过所述一次风道连通,所述二次风分仓出口与所述锅炉之间通过所述二次风道连通;
所述内回路风仓出口、所述第一阀门之间的所述内回路风道与所述二次风道之间通过第一连接风道相连,且所述第一连接风道设置有第二阀门。
可选地,所述第一换热器之前、所述第一阀门之后的所述内回路风道与所述一次风道之间通过第二连接风道相连,且所述第二连接风道设置有第三阀门。
可选地,还包括设于所述烟道的低低温电除尘器,所述空气预热器与所述低低温电除尘器之间的所述烟道设置有烟气余热吸收器,所述烟气热能利用系统中循环水换热系统的循环水能够通入所述烟气余热吸收器与烟气换热,换热后的循环水分为两路,其中,一路通入一次风和二次风的前置空气加热器,另一路通入低温凝结水-循环水换热器,用于加热部分凝结水。
可选地,所述烟气热能利用系统处于空气预热器清堵模式时,所述内回路风仓进口的所述第一预定温度区间为250℃~300℃;所述烟气热能利用系统处于日常节能模式时,所述内回路风仓进口的所述第二预定温度区间为90℃~120℃。
可选地,所述空气预热器为回转式空气预热器,包括壳体及设于所述壳体内部的换热元件,所述换热元件能够在所述壳体内旋转,且沿所述换热元件的旋转方向,所述换热元件依次经过所述烟气分仓、所述内回路风分仓、所述一次风分仓、所述二次风分仓,最后回到所述烟气分仓;或者所述换热元件依次经过所述烟气分仓、所述二次风分仓、所述一次风分仓、所述内回路风分仓,最后回到所述烟气分仓;或者所述换热元件依次经过所述烟气分仓、所述一次风分仓、所述内回路风分仓、所述二次风分仓,最后回到所述烟气分仓。
另外,本发明还提供一种烟气热能利用系统的控制方法,所述烟气热能利用系统为以上所述的烟气热能利用系统,所述控制方法包括:
11)控制所述空气预热器和所述锅炉处于工作状态;
12)比较所述空气预热器的设计压差与实际压差,所述实际压差不超过所述设计压差30%时,进行步骤13);
13)所述烟气热能利用系统处于日常节能模式,此时,连通所述第一换热器、所述第二换热器与所述回热汽水系统,所述回热汽水系统的工质水进入所述第一换热器和所述第二换热器与内回路风换热。
可选地,步骤13)中,还包括下述步骤:调节所述第一阀门的开度、所述内回路风机的转速,并调节从所述回热汽水系统进入所述第一换热器和所述第二换热器的水量,以使所述内回路风仓进口处的温度达到所述第二预定温度区间,所述空气预热器出口烟气温度达到设计要求。
可选地,步骤12)中,所述实际压差超过所述设计压差30%时,进行步骤14);
14)所述烟气热能利用系统处于空气预热器清堵模式,此时,只连通所述第一换热器与所述回热汽水系统,断开所述第二换热器与所述回热汽水系统,所述第二换热器处于干烧状态,所述回热汽水系统的工质水仅在所述第一换热器内与内回路风换热,以使进入所述内回路风仓的内回路风温度处于所述第一预定温度区间。
可选地,步骤14)中,包括下述步骤:
141)监测所述内回路风仓入口处内回路风的进气温度;
142)判断所述进气温度是否处于所述第一预定温度区间内,若所述进气温度高于所述第一预定温度区间的最大值,增大进入所述第一换热器的工质水流量;若所述进气温度低于所述第一预定温度区间的最小值,减小进入所述第一换热器的工质水流量。
可选地,步骤14)后,还包括下述步骤:
15)减小所述第一阀门的开度,以使所述内回路风仓出口处的压力升高;
16)所述内回路风仓出口处的压力高于所述二次风道时,开启所述第二阀门。
可选地,步骤16)后,还包括下述步骤:
17)开启所述第三阀门,以使热一次风补入所述内回路风道;
18)所述空气预热器的所述实际压力不超过所述设计压力15%时,开启所述空气预热器的吹灰系统进行吹灰;
19)吹灰完成后,关闭所述第二阀门和所述第三阀门,并返回步骤13)。
可选地,所述烟气热能利用系统处于日常节能模式时,定期执行步骤15)、16)、17),以便对内回路风进行换气处理。
附图说明
图1为本发明所提供烟气热能利用系统的结构框图;
图2为图1中Ⅰ部分的局部放大图;
图3为图2中空气预热器在具体实施例中各分仓的第一种分布示意图;
图4为图2中空气预热器在具体实施例中各分仓的第二种分布示意图;
图5为图2中空气预热器在具体实施例中各分仓的第三种分布示意图;
图6为本发明所提供烟气热能利用系统控制方法的第一种具体实施例的流程图;
图7为本发明所提供烟气热能利用系统控制方法的第二种具体实施例的流程图;
图8为本发明所提供烟气热能利用系统控制方法的第三种具体实施例的流程图。
图1-5中:
1空气预热器、11烟气分仓、12内回路风仓、121内回路风道、122第一阀门、123内回路风机、13一次风分仓、131一次风道、14二次风分仓、141二次风道、15第一连接风道、151第二阀门、16第二连接风道、161第三阀门、17内回路风换热室、171第一换热器、172第二换热器;
2烟道、21烟气脱硝装置、22省煤器;
3回热汽水系统、31低压凝结水加热系统、310凝结水泵、311轴封加热器、312第一低压加热器、313第二低压加热器、314第三低压加热器、315第四低压加热器、316第五低压加热器、32除氧器、33高压给水加热系统、330给水泵、331第一高压加热器、332第二高压加热器、333第三高压加热器;
4循环水换热系统、41烟气余热吸收器、42循环水泵、43低温凝结水-循环水换热器、44前置空气加热器;
5低低温电除尘器、6引风机。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考附图1-2,其中,图1为本发明所提供烟气热能利用系统的结构框图;图2为图1中Ⅰ部分的局部放大图。
需要说明的是,本发明涉及的流动介质包括烟气、凝结水、给水、空气、循环水等。其中,烟气指的是煤经过充分燃烧后产生的气体,该烟气包括N2、O2、CO2、SO2、SO3、NOx、粉尘,以及SCR脱硝系统未反应完全而逃逸的NH3;空气包括由一次风机、送风机输送的用于干燥制粉或锅炉燃烧的气体,也包括在空气预热器1的内回路风仓12与内回路风换热室之间循环流动的空气;凝结水指的是从凝结水井排出并经凝结水泵310升压后到除氧器32前的低压工质水;给水指的是从给水泵330排出,到锅炉省煤器22之前的高压工质水;循环水指的是独立于回热汽水系统3、单独用于前置空气加热器44和低温凝结水-循环水换热器43换热的工质水。
在一种具体实施例中,本发明提供一种烟气热能利用系统,包括若干风道及与锅炉进出口相连通的烟道2。工作时,高温烟气首先通过烟气脱硝装置21内的催化剂脱去烟气中的氮氧化物,然后进入一个具有四个分仓结构的空气预热器1。
该烟气热能利用系统所包括的空气预热器1为内含换热元件的回转式空气预热器,包括壳体、电机、传动及转动机构、支撑结构及设于壳体内部的换热元件。在壳体内部,换热元件能够在转子的带动下转动,且在换热元件的旋转平面内,该空气预热器1包括与烟道2连通的烟气分仓11、与风道连通的一次风分仓13和二次风风仓14,以及与内回路风道121连通的内回路风仓12。工作时,烟气分仓11中的高温烟气将热量传递至换热元件,当换热元件转动至一次风分仓13、二次风分仓14及内回路风分仓12时,又将热量传递至各分仓中的空气,从而实现将高温烟气中的能量传递至一次风、二次风和内回路风。
内回路风被传热元件加热后,通过内回路风风道121流入内回路风换热室17,与内回路风换热室17内设置的第一换热器171和第二换热器172先后换热,分别用以加热回热汽水系统3的部分给水与部分凝结水,此时,该烟气热能利用系统处于日常节能模式。其中,第一加热器171进口与高压给水加热系统33的给水泵330后、第一高压加热器331前的给水管路相连接,出口与第三高压加热器333后、锅炉省煤器22前的给水管路相连接;第二加热器172进口与低压凝结水加热系统31的第三低压加热器314后、第四低压加热器315前的凝结水管路相连接,出口则与第五低压加热器316后、除氧器32前的凝结水管路相连接。
同时,温度降低后的内回路风接着被内回路风机123加压再送往空气预热器1的内回路风仓12加热,通过这种间接换热方式,能够实现清洁的换热效果,换热管无腐蚀、无磨损,换热面可以保持长期安全稳定运行。汽机回热系统原加热给水和凝结水的高品质蒸汽回到汽机继续做功,因此降低了机组的供电煤耗。
进一步地,当空气预热器1由于液态硫酸氢铵大量沉积和吸附飞灰造成堵塞时,烟气热能利用系统处于空气预热器清堵模式,第二换热器172与回热汽水系统3不连通,仅第一换热器171与回热汽水系统3连通,回热汽水系统3的工质水能够进入第一换热器171,并在第一换热器171内与内回路风换热,以使进入内回路风仓12的内回路风具有第一预定温度区间。在高温内回路风的作用下,空气预热器1换热元件上沉积的硫酸氢铵气化,并随内回路风排出内回路风仓12,进入内回路风道121,原沉积物中的积灰也因硫酸氢铵的气化而变得疏松,在烟气的自清灰作用和一般清灰措施下得到清除。因此采用以上方式可以将空气预热器1内沉积的硫酸氢铵及积灰及时清除,空气预热器1的阻力始终保持在一个较低的水平。
因此,本实施例通过对空气预热器1的改进,提供了一种可在日常节能模式和空气预热器清堵模式之间切换的烟气热能利用系统。该烟气热能利用系统在日常节能模式运行时,采用间接换热的方式将烟气热量传递给汽水系统3的工质水,从而排挤加热工质水的部分高品质蒸汽回汽机做功,起到降低供电煤耗的作用。
该烟气热能利用系统在空气预热器清堵模式运行时,通过吸收烟气中的热量,使内回路风达到第一预定温度区间后对空气预热器1的换热元件进行加热,使沉积在换热元件表面的硫酸氢铵气化,并随二次风被送往锅炉分解。该过程可在锅炉正常运行过程中进行,因此对机组相关设备不会造成影响,与停单侧供风高温烟气清堵相比在机组的安全稳定及可靠性方面均有明显的优势。上述清堵过程也不像采用高压水冲洗换热元件那样会对换热元件造成损坏。由于该过程既可以根据空气预热器1的堵塞情况随时进行,也可以定期切换运行,因此空气预热器1阻力始终可以保持在一个较低的水平。由于硫酸氢铵粘附腐蚀和低温腐蚀少,从而也可以提高空气预热器1的使用寿命。
具体地,在内回路风道121上,内回路风换热室17与空气预热器内回路风分仓12入口间的风道上设置有内回路风机123,为内回路风的运行提供动力,并通过变频控制流量。
内回路风道121的其他附属设备还有,内回路风分仓12出口至内回路风换热室17间的风道上设置有第一阀门122,主要用以辅助控制内回路风流量。从内回路风仓12出口到第一阀门122之间的该段内回路风道与二次风道141之间通过第一连接风道15相连,且第一连接风道15上设置有第二阀门151。从第一阀门122到换热室17之间的内回路风道121与一次风道131之间通过第二连接风道16相连,且第二连接风道16上设置有第三阀门161。
当烟气热能利用系统处于空气预热器清堵模式时,进入内回路风仓12的内回路风为第一预定温度区间。其中,内回路风的第一预定温度区间为能够使固态硫酸氢铵气化的温度,具体可为250℃~300℃。硫酸氢铵的气化温度大约在210-240度,温度越高气化越快(如300-400度),清堵时间越短。但是对于空气预热器1而言,温度越高则周向上温差越大,越有可能造成局部区域膨胀过大,与隔板和外壳体产生摩擦,造成空气预热器1电流迅速增大,这对空气预热器1的安全运行是不利的。因此目前取250-300度是折衷的区间。
当烟气热能利用系统处于日常节能模式时,进入内回路风仓12的内回路风具有第二预定温度区间,具体可为90℃~120℃。
本实施例中,若进入内回路风仓12的内回路风温度偏高,相当于换热室17的出口温度偏高,导致第一换热器171和第二换热器172的换热量偏低,节能效果差;若进入内回路风仓12的内回路风温度偏低,则换热温差偏小,换热面积大。因此,本实施例中,第二预定温度区间优选为90℃~120℃。
由于有部分烟气用于加热内回路风,其热量被用以间接加热给水和凝结水,因此空气预热器1用以加热一次风和二次风的热量减少,为弥补换热的减少,保证一次风和二次风温,本系统还设置了循环水加热系统4,用以对进入空气预热器1的冷空气进行预加热,其中该循环水加热系统4主要包括:
在空气预热器1后、低低温电除尘5之前的烟道2上设置烟气余热吸收器41,通过循环水吸收烟气中的热量,烟气温度降低至85℃~95℃。热循环水被分成两路,其中一路输往前置空气加热器44,对冷一次风、二次风进行预加热;另一路则输往低温凝结水-循环水换热器43,用以加热部分凝结水。该凝结水来自低压凝结水加热系统31的第一低压加热器312前的凝结水管路,升温后回到第二低压加热器313后的凝结水管路。两路被分别冷却的循环水在循环水泵42的作用下再次进入到烟气余热吸收器41吸收烟气热量,如此循环往复。
请继续参考附图3-5,其中,图3为图2中空气预热器在具体实施例中各分仓的第一种分布示意图;图4为图2中空气预热器在具体实施例中各分仓的第二种分布示意图;图5为图2中空气预热器在具体实施例中各分仓的第三种分布示意图。
图3、图4、图5是根据不同机组的需要而设计的各分仓布置图,图中并没有画出各分仓之间的用于防止漏风的小隔仓,具体布置时一般小隔仓的旋转角度为7.5°(48分区)或15°(24分区)。本发明中的内回路风分仓12在回转截面上的角度一般为15°~35°。
按照换热元件逆时针旋转方向,一次风分仓13、二次风分仓14和内回路风分仓12具有三种布置方式:
第一种方式(图3):经过热烟气加热的换热元件先转过内回路风分仓12,再转过一次风分仓13,最后转过二次风分仓14,该方式内回路风出口温度较高,且由于高压的一次风分仓13位于低压的内回路风分仓12与二次风分仓14之间,具有较低的漏风率;
第二种方式(图4):经过热烟气加热的换热元件先转过二次风分仓14,再转过一次风分仓13,最后转过内回路风分仓12,该方式一般用于对一、二次风温度要求均较高的机组。由于最后转过内回路风分仓12,一般来说内回路风出口温度相对较低。由于高压的一次风分仓13位于其他两仓之间,不与烟气分仓直接接触,故漏风率也较低。
第三种方式(图5):经过热烟气加热的换热元件先转过一次风分仓13,再转过内回路风分仓12,最后转过二次风分仓14,该方式一般用于对一次风温度要求较高,对二次风温要求不高的机组,但由于一次风仓与烟气分仓相邻,漏风率较高。
请继续参考附图6-8,其中,图6为本发明所提供烟气热能利用系统控制方法的第一种具体实施例的流程图;图7为本发明所提供烟气热能利用系统控制方法的第二种具体实施例的流程图;图8为本发明所提供烟气热能利用系统控制方法的第三种具体实施例的流程图。
如图6所示,上述烟气热能利用系统的控制方法具体包括下述步骤:
S11:控制空气预热器1和锅炉处于工作状态;
S12:比较空气预热器1的设计压差与实际压差,当实际压差不超过设计压差30%时,进行步骤13);当实际压差超过设计压差30%时,进行步骤14);
S13:烟气热能利用系统处于日常节能模式,此时,连通第一换热器171、第二换热器172与回热汽水系统3,回热汽水系统3的工质水进入第一换热器171和第二换热器172与内回路风换热;调节第一阀门122开度和内回路风机123转速,以及调节回热汽水系统3至第一换热器171与第二换热器172的水量,使内回路风仓12进口温度达到第二预定温度区间,空气预热器1出口烟气温度达到设计要求。
当该烟气热能利用系统处于日常节能模式时,内回路风用于加热回热汽水系统3的工质水,采用间接换热的方式将烟气热量传递给汽水系统3的工质水,从而排挤加热工质水的部分高品质蒸汽回汽机做功,起到降低供电煤耗的作用。
S14:烟气热能利用系统处于空气预热器清堵模式,此时,连通第一换热器171与回热汽水系统3,断开第二换热器172与回热汽水系统3,且第二换热器172处于干烧状态,回热汽水系统3的工质水在第一换热器171内与内回路风换热,以使进入内回路风仓12的内回路风具有第一预定温度区间。
该烟气热能利用系统在空气预热器清堵模式时,通过吸收烟气中的热量,使内回路风达到预定温度后对空气预热器1的换热元件进行加热,使沉积在换热元件表面的硫酸氢铵气化。该过程可在锅炉正常运行过程中进行,因此对机组相关设备不会造成影响,与停单侧供风高温烟气清堵相比在机组的安全稳定及可靠性方面均有明显的优势。上述清堵过程也不像采用高压水冲洗换热元件那样会对换热元件造成损坏。由于该过程既可以根据空气预热器1的堵塞情况随时进行,也可以定期切换运行,因此空气预热器1阻力始终可以保持在一个较低的水平。由于硫酸氢铵粘附腐蚀和低温腐蚀少,从而也可以提高空气预热器1的使用寿命。
进一步地,如图7所示,上述步骤S14还可包括下述步骤:
S141:监测内回路风仓12入口处内回路风的进气温度;
S142:判断进气温度是否处于第一预定温度区间内,若进气温度高于第一预定温度区间的最大值,进行步骤S143,若进气温度低于第一预定温度区间的最小值,进行步骤S144;
S143:增大进入第一换热器171的工质水流量;
S144:减小进入第一换热器171的工质水流量。
因此,烟气热能利用系统处于空气预热器清堵模式时,通过调节第一换热器171的给水量,以使热内回路风机123出口温度达到250℃~300℃(第一预定温度区间),以便实现清堵。
当高温热空气流经内回路风分仓12时使粘附在换热元件上的硫酸氢铵产生气化,从而实现清堵。进一步地,如图8所示,当硫酸氢铵产生明显气化、空气预热器1阻力开始降低后,进行下述步骤:
S15:关小内回路风道121上的第一阀门122,以使内回路风仓12出口处的压力升高;
S16:当内回路风仓12出口的内回路风压力高于二次风道141内压力时,开启第二阀门151。
此时,含有硫酸氢铵气化物的内回路风输往热二次风道141,并最终送往炉膛高温分解,由于热二次风输送过程中降温很少,故在热二次风道141中不会重新产生硫酸氢铵粘附问题。
更进一步地,还包括下述步骤:
S17:开启第三阀门161。
由于内回路风量减少,为保持系统平衡,开启热一次风道131-内回路风道121间的第二连接风道16上的第三阀门161,利用热一次风与内回路风之间的压差,向内回路风道121补充新鲜空气。
S18:空气预热器1的实际压差不超过设计压力15%时,开启空气预热器1的声波或蒸汽吹灰等一般吹灰系统进行最后吹扫;
S19:清堵结束,空气预热器1阻力正常时,关闭第二阀门151和第三阀门161,并返回步骤S13,重新进入日常节能模式。
进一步地,以上清堵过程既可以手工进行判定和操作(如虽然未超过30%设计压差,但为了使阻力更小,也可以手工启动清堵模式),也可以按照一定的设定周期(如72小时、168小时等)自动运行(即不采用判断压差的方法,而是在设定周期内定期运行清堵模式若干分钟)。
更进一步地,由于内回路风会将附着在换热元件上的少量积灰带入内回路风道121,时间一长内回路风所含的粉尘浓度增加,可能造成第一换热器171和第二换热器172的积灰与磨损,因此,日常节能模式下定期(如每8小时运行15分钟)执行步骤15),16),17),对内回路风进行换气处理。
以上对本发明所提供的一种烟气热能利用系统及其控制方法均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (15)

1.一种烟气热能利用系统,包括若干风道及与锅炉出口连通的烟道(2),还包括空气预热器(1),所述空气预热器(1)包括与所述烟道(2)连通的烟气分仓(11)及与所述风道连通的空气分仓;其特征在于,所述空气预热器(1)还包括内回路风仓(12),所述内回路风仓(12)的入口与出口之间通过内回路风道(121)连通,以使内回路风在所述内回路风仓(12)与所述内回路风道(121)之间循环;
所述烟气热能利用系统还包括回热汽水系统(3)及与所述回热汽水系统(3)连通的第一换热器(171),所述内回路风道(121)还设置有第二换热器(172);
所述烟气热能利用系统处于日常节能模式时,所述第二换热器(172)与所述回热汽水系统(3)连通,所述回热汽水系统(3)的工质水能够进入所述第一换热器(171)和所述第二换热器(172),并在所述第一换热器(171)和所述第二换热器(172)内与内回路风换热;
所述烟气热能利用系统处于空气预热器清堵模式时,所述第二换热器(172)与所述回热汽水系统(3)不连通,所述回热汽水系统(3)的工质水能够进入所述第一换热器(171),并在所述第一换热器(171)内与内回路风换热,以使进入所述内回路风仓(12)的内回路风温度处于第一预定温度区间。
2.根据权利要求1所述的烟气热能利用系统,其特征在于,所述烟气热能利用系统处于日常节能模式时,进入所述内回路风仓(12)的内回路风温度处于第二预定温度区间。
3.根据权利要求1所述的烟气热能利用系统,其特征在于,所述内回路风道(121)设置有用于控制内回路风流量的第一阀门(122)和内回路风机(123),在所述第一阀门(122)和所述内回路风机(123)之间设置有内回路风换热室(17),所述内回路风换热室(17)内按烟气流向依次设置有所述第一换热器(171)和所述第二换热器(172)。
4.根据权利要求3所述的烟气热能利用系统,其特征在于,所述空气预热器(1)包括一次风分仓(13)和二次风分仓(14)两个所述空气分仓、一次风道(131)和二次风道(141)两个所述风道,所述一次风分仓(13)出口与所述锅炉之间通过所述一次风道(131)连通,所述二次风分仓(14)出口与所述锅炉之间通过所述二次风道(141)连通;
所述内回路风仓(12)出口、所述第一阀门(122)之间的所述内回路风道(121)与所述二次风道(141)之间通过第一连接风道(15)相连,且所述第一连接风道(15)设置有第二阀门(151)。
5.根据权利要求4所述的烟气热能利用系统,其特征在于,所述第一换热器(171)之前、所述第一阀门(122)之后的所述内回路风道(121)与所述一次风道(131)之间通过第二连接风道(16)相连,且所述第二连接风道(16)设置有第三阀门(161)。
6.根据权利要求1所述的烟气热能利用系统,其特征在于,还包括设于所述烟道(2)的低低温电除尘器(5),所述空气预热器(1)与所述低低温电除尘器(5)之间的所述烟道(2)设置有烟气余热吸收器(41),所述烟气热能利用系统中循环水换热系统(4)的循环水能够通入所述烟气余热吸收器(41)与烟气换热,换热后的循环水分为两路,其中,一路通入一次风和二次风的前置空气加热器(44),另一路通入低温凝结水-循环水换热器(43),用于加热部分凝结水。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的烟气热能利用系统,其特征在于,所述烟气热能利用系统处于空气预热器清堵模式时,所述内回路风仓(12)进口的所述第一预定温度区间为250℃~300℃;所述烟气热能利用系统处于日常节能模式时,进入所述内回路风仓(12)的内回路风温度处于第二预定温度区间,所述内回路风仓(12)进口的所述第二预定温度区间为90℃~120℃。
8.根据权利要求4-5中任一项所述的烟气热能利用系统,其特征在于,所述空气预热器(1)为回转式空气预热器,包括壳体及设于所述壳体内部的换热元件,所述换热元件能够在所述壳体内旋转,且沿所述换热元件的旋转方向,所述换热元件依次经过所述烟气分仓(11)、所述内回路风仓(12)、所述一次风分仓(13)、所述二次风分仓(14),最后回到所述烟气分仓(11);或者所述换热元件依次经过所述烟气分仓(11)、所述二次风分仓(14)、所述一次风分仓(13)、所述内回路风仓(12),最后回到所述烟气分仓(11);或者所述换热元件依次经过所述烟气分仓(11)、所述一次风分仓(13)、所述内回路风仓(12)、所述二次风分仓(14),最后回到所述烟气分仓(11)。
9.一种烟气热能利用系统的控制方法,其特征在于,所述烟气热能利用系统为权利要求3-5中任一项所述的烟气热能利用系统,所述控制方法包括:
11)控制所述空气预热器(1)和所述锅炉处于工作状态;
12)比较所述空气预热器(1)的设计压差与实际压差,所述实际压差不超过所述设计压差30%时,进行步骤13);
13)所述烟气热能利用系统处于日常节能模式,此时,连通所述第一换热器(171)、所述第二换热器(172)与所述回热汽水系统(3),所述回热汽水系统(3)的工质水进入所述第一换热器(171)和所述第二换热器(172)与内回路风换热。
10.根据权利要求9所述的控制方法,其特征在于,所述烟气热能利用系统处于日常节能模式时,进入所述内回路风仓(12)的内回路风温度处于第二预定温度区间;
步骤13)中,还包括下述步骤:调节所述第一阀门(122)的开度、所述内回路风机(123)的转速,并调节从所述回热汽水系统(3)进入所述第一换热器(171)和所述第二换热器(172)的水量,以使所述内回路风仓(12)进口处的温度达到所述第二预定温度区间,所述空气预热器(1)出口烟气温度达到设计要求。
11.根据权利要求9所述的控制方法,其特征在于,步骤12)中,所述实际压差超过所述设计压差30%时,进行步骤14);
14)所述烟气热能利用系统处于空气预热器清堵模式,此时,只连通所述第一换热器(171)与所述回热汽水系统(3),断开所述第二换热器(172)与所述回热汽水系统(3),所述第二换热器(172)处于干烧状态,所述回热汽水系统(3)的工质水仅在所述第一换热器(171)内与内回路风换热,以使进入所述内回路风仓(12)的内回路风温度处于所述第一预定温度区间。
12.根据权利要求11所述的控制方法,其特征在于,步骤14)中,包括下述步骤:
141)监测所述内回路风仓(12)入口处内回路风的进气温度;
142)判断所述进气温度是否处于所述第一预定温度区间内,若所述进气温度高于所述第一预定温度区间的最大值,增大进入所述第一换热器(171)的工质水流量;若所述进气温度低于所述第一预定温度区间的最小值,减小进入所述第一换热器(171)的工质水流量。
13.一种烟气热能利用系统的控制方法,其特征在于,所述烟气热能利用系统为权利要求4所述的烟气热能利用系统,所述控制方法包括:
11)控制所述空气预热器(1)和所述锅炉处于工作状态;
12)比较所述空气预热器(1)的设计压差与实际压差,所述实际压差不超过所述设计压差30%时,进行步骤13);
13)所述烟气热能利用系统处于日常节能模式,此时,连通所述第一换热器(171)、所述第二换热器(172)与所述回热汽水系统(3),所述回热汽水系统(3)的工质水进入所述第一换热器(171)和所述第二换热器(172)与内回路风换热;
步骤12)中,所述实际压差超过所述设计压差30%时,进行步骤14);
14)所述烟气热能利用系统处于空气预热器清堵模式,此时,只连通所述第一换热器(171)与所述回热汽水系统(3),断开所述第二换热器(172)与所述回热汽水系统(3),所述第二换热器(172)处于干烧状态,所述回热汽水系统(3)的工质水仅在所述第一换热器(171)内与内回路风换热,以使进入所述内回路风仓(12)的内回路风温度处于所述第一预定温度区间;
步骤14)后,还包括下述步骤:
15)减小所述第一阀门(122)的开度,以使所述内回路风仓(12)出口处的压力升高;
16)所述内回路风仓(12)出口处的压力高于所述二次风道(141)时,开启所述第二阀门(151)。
14.根据权利要求13所述的控制方法,其特征在于,烟气热能利用系统的所述第一换热器(171)之前、所述第一阀门(122)之后的所述内回路风道(121)与所述一次风道(131)之间通过第二连接风道(16)相连,且所述第二连接风道(16)设置有第三阀门(161);
所述步骤16)后,还包括下述步骤:
17)开启所述第三阀门(161),以使热一次风补入所述内回路风道(121);
18)所述空气预热器(1)的实际压力不超过设计压力15%时,开启所述空气预热器(1)的吹灰系统进行吹灰;
19)吹灰完成后,关闭所述第二阀门(151)和所述第三阀门(161),并返回步骤13)。
15.根据权利要求14所述的控制方法,其特征在于,所述烟气热能利用系统处于日常节能模式时,定期执行步骤15)、16)、17),以便对内回路风进行换气处理。
CN201711431911.XA 2017-12-26 2017-12-26 一种烟气热能利用系统及其控制方法 Active CN107940438B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711431911.XA CN107940438B (zh) 2017-12-26 2017-12-26 一种烟气热能利用系统及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711431911.XA CN107940438B (zh) 2017-12-26 2017-12-26 一种烟气热能利用系统及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107940438A CN107940438A (zh) 2018-04-20
CN107940438B true CN107940438B (zh) 2024-05-28

Family

ID=61939159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711431911.XA Active CN107940438B (zh) 2017-12-26 2017-12-26 一种烟气热能利用系统及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107940438B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109632277A (zh) * 2018-12-17 2019-04-16 华电电力科学研究院有限公司 一种回转式空预器换热元件性能试验系统及方法
CN110030573B (zh) * 2019-05-08 2024-06-25 国网湖南省电力有限公司 一种防止回转式空气预热器积灰沾污的系统
CN110186218B (zh) * 2019-05-10 2023-11-28 华电电力科学研究院有限公司 一种直接空冷机组排汽余热深度节能综合利用回收装置及方法
CN112097287B (zh) * 2019-06-17 2022-09-30 重庆鑫顺盛达科技有限公司 一种锅炉节能与烟气脱白系统、工艺、应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204006086U (zh) * 2014-04-29 2014-12-10 韩红亮 一种可灵活控制制氢转化炉温度,消除尾部腐蚀的空气预热器
CN104456611A (zh) * 2014-12-05 2015-03-25 浙江省电力设计院 一种锅炉尾部烟气余热复合利用系统
WO2015103823A1 (zh) * 2014-01-07 2015-07-16 霍特安热能技术(江苏)有限公司 适用于scr脱硝后的组合式空气预热器及防腐防堵方法
CN105402761A (zh) * 2015-12-18 2016-03-16 中国大唐集团科学技术研究院有限公司 汽轮机乏汽余热耦合锅炉烟气余热深度利用系统
CN105864816A (zh) * 2016-05-06 2016-08-17 华电电力科学研究院 热一次风逆流循环抑制abs凝固堵塞ah的系统及方法
CN207936049U (zh) * 2017-12-26 2018-10-02 福建龙净环保股份有限公司 一种烟气热能利用系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015103823A1 (zh) * 2014-01-07 2015-07-16 霍特安热能技术(江苏)有限公司 适用于scr脱硝后的组合式空气预热器及防腐防堵方法
CN204006086U (zh) * 2014-04-29 2014-12-10 韩红亮 一种可灵活控制制氢转化炉温度,消除尾部腐蚀的空气预热器
CN104456611A (zh) * 2014-12-05 2015-03-25 浙江省电力设计院 一种锅炉尾部烟气余热复合利用系统
CN105402761A (zh) * 2015-12-18 2016-03-16 中国大唐集团科学技术研究院有限公司 汽轮机乏汽余热耦合锅炉烟气余热深度利用系统
CN105864816A (zh) * 2016-05-06 2016-08-17 华电电力科学研究院 热一次风逆流循环抑制abs凝固堵塞ah的系统及方法
CN207936049U (zh) * 2017-12-26 2018-10-02 福建龙净环保股份有限公司 一种烟气热能利用系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN107940438A (zh) 2018-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107940438B (zh) 一种烟气热能利用系统及其控制方法
CN104949149B (zh) 一种回转式空气预热器防堵灰协同密封的方法及其系统
CN103225834B (zh) 锅炉烟气排污余热回收热泵供暖系统及其使用方法
CN106051805B (zh) 一种以排烟余热作为暖风器热源的余热回收系统及方法
CN107525090B (zh) 一种点火时即投用脱硝系统的燃煤电站锅炉装置及其使用方法
CN104266171A (zh) 火电厂烟气余热利用系统
CN108469036B (zh) 防腐防堵自清洁立式管式空气预热器
CN109798534A (zh) 一种锅炉烟气余热利用与脱白一体化系统
CN105090929B (zh) 一种与低压省煤器耦合使用的热一次风余热利用装置
CN107726356B (zh) 多分仓自洁净防腐防堵回转式空气预热器
CN107905897A (zh) 燃气轮机循环烟气余热回收与进气冷却联合系统及方法
JP2014009877A (ja) 排煙処理装置と方法
CN104235928A (zh) 一种锅炉烟气余热供热系统
CN204100225U (zh) 火电厂烟气余热利用系统
CN109668165A (zh) 热二次风及烟气余热利用系统和火力发电机组
CN205332168U (zh) 一种火力发电厂余热综合回收利用系统
CN207936049U (zh) 一种烟气热能利用系统
CN109404958A (zh) 一种基于空气预热器旁路烟道的节能增效防堵方法及系统
CN209355296U (zh) 一种基于空气预热器旁路烟道的节能增效防堵系统
CN204739615U (zh) 一种回转式空气预热器防堵灰协同密封系统
CN208040541U (zh) 燃气轮机循环烟气余热回收与进气冷却联合系统
CN210568552U (zh) 一种锅炉节能与烟气脱白系统
CN202056856U (zh) 一种利用高温省煤器回收烟气余热的系统
CN208075008U (zh) 防腐防堵自清洁立式管式空气预热器
CN110145754A (zh) 可防止尾部受热面低温腐蚀的锅炉烟气处理系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant