CN108224414A - 生物质循环流化床锅炉防腐蚀自补偿低温换热器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质循环流化床锅炉防腐蚀自补偿低温换热器系统，包括蛇形管结构的低温换热器、低温汽包、管箱式空器预热器，其中低温换热器通过连接管与低温汽包相连，低温汽包通过饱和蒸汽引出管与空气预热器相连，空气预热器通过连接管与低温换热器相连，形成水循环回路。该系统设置低温汽包，采用为自然水循环方式，工质靠汽水液位差产生的压头进行流动，无需设置循环水泵，具有良好的锅炉负荷变化适应性。可根据进入低温换热器烟气温度的高低，自补偿调节吸热量，调节出口烟气温度。该系统可以降低厂用电，提高全厂热效率，提高经济性。
Description
技术领域
本发明涉及循环流化床锅炉领域，具体来说是一种生物质循环流化床锅炉防腐蚀自补偿低温换热器系统，应用于生物质发电设备。
背景技术
随着社会不断快速发展，世界对能源的需求量不断提高，化石燃料已不能满足日益增长的能源需求。因此，发展可再生能源成为全世界关注的焦点。其中，生物质燃料发电技术得到了大规模应用。目前可利用的生物质燃料主要包括：林业废弃物（如：树皮、树枝等）、农业废弃物（如：稻壳、秸秆等）和其它废弃物（如：垃圾、污泥等）三大类。这些生物质燃料的共同特点是：可燃基挥发份大多在80%以上，燃烧产物中的灰比重小、熔点低，而且灰中的氯、碱金属元素含量高。因此，在燃烧这些生物质燃料时，容易产生积灰、腐蚀现象。这在生物质燃烧系统的设计中必须给予重视。
近年来，生物质循环流化床锅炉已成为生物质燃料焚烧发电技术的主要设备。这种生物质循环流化床锅炉通常设有管箱式空气暖风器，利用管外高温烟气加热管内工质空气作为锅炉一次风、二次风，同时降低排烟温度。然而，在燃烧生物质燃料时，生物质燃料中硫元素含量高，燃烧形成二氧化硫，二氧化硫进一步氧化生成三氧化硫，三氧化硫与烟气中水蒸汽生成硫酸蒸汽。由于空预器中空气温度较低而锅炉末端烟气温度不高，空预器壁温容易低于烟气露点，硫酸蒸汽会凝结在空预器上，造成低温腐蚀现象，加剧积灰，减少空预器使用寿命，降低锅炉效率。为解决此问题，现有方法主要有以下三种：
其一，提高锅炉排烟温度，设置热风再循环系统，新增暖风器提高空预器入口处空气温度。此方法会提高厂用电，增加运行成本并且降低锅炉效率。
其二，在烟气中增加添加剂，用以中和三氧化硫，阻止硫酸蒸汽生成。此方法会增加运行成本，同时还要增设新系统清除中和产物，而且也无法从根本上完全去除烟气中的酸性物质。
其三，采用耐腐蚀性材料制造空气暖风器。此方法在硫酸蒸汽凝结时可以一定程度上减轻腐蚀对受热面的影响，但是由于生物质燃料燃烧产物易积灰的特点，仍然会造成空预器积灰，严重时甚至堵灰，降低锅炉效率。
其四，采用烟气冷却器系统，此方法可以有效防止低温受热面腐蚀，但是该系统为强制循环系统，设有循环水泵，会提高厂用电，降低全厂热效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能保证生物质循环流化床锅炉尾部受热面不发生低温腐蚀和堵灰的系统，降低烟气温度，提高锅炉热效率，降低电厂运行成本。
为实现上述目的，本发明设计了如下技术方案：
一种生物质循环流化床锅炉防腐蚀自补偿低温换热器系统，其包括低温汽包、空气暖风器和低温换热器，低温汽包位于锅炉尾部烟道外，安装在钢架上，空气暖风器布置于锅炉烟道外，低温换热器布置于锅炉尾部烟道内，作为尾部烟道最末一级受热面，低温换热器出口通过上升管与低温汽包连接，进口通过管系与汇集集箱连接，低温汽包与汇集集箱之间通过下降管连接，空气暖风器进口通过饱和蒸汽引出管与低温汽包连接，出口通过连接管与汇集集箱连接，形成水循环回路。
作为优选，所述低温换热器进口工质为饱和水。这样使得管壁温度高于烟气露点温度，可以在降低排烟温度的同时保证管子壁温高于烟气酸露点温度，不会发生低温腐蚀。
作为优选，所述空气暖风器布置高度高于低温汽包，低温汽包布置高度高于低温换热器，水循环回路依靠高度差产生的重力使管内工质自然流动。该系统为自然循环系统，可以节约厂用电，提高电厂热效率。
作为优选，所述空气暖风器为管箱式结构，管内工质进口端为饱和蒸汽，出口端为饱和水，管外工质为空气。
作为优选，所述低温汽包进水口连通给水管道，汇集集箱出水口连通疏水管道。该系统通过给水管道从低温汽包上水，通过疏水管道从汇集集箱排水。
本发明的工作流程是：通过给水管道为该系统给水，锅炉正常运行时，饱和蒸汽从低温汽包中通过饱和蒸汽引出管引至空气暖风器，冷空气从空气暖风器冷风进口风箱进入空气暖风器后从空气暖风器热风出口风箱引出，空气与饱和蒸汽在空气暖风器中进行热交换达到加热空气的目的。饱和蒸汽成为饱和水通过连接管进入汇集集箱。低温汽包中的饱和水通过下降管进入汇集集箱，水混合均匀后进入布置在锅炉尾部烟道中的低温换热器，与烟气进行热交换，降低排烟温度，同时饱和水被加热成为饱和汽水混合物通过上升管进入低温汽包中进行汽水分离，如此不断循环。
本发明的有益效果主要体现在如下几个方面：
其一，进入低温换热器的饱和水温度较高，使得低温换热器的管壁温度可以在烟气露点温度以上，因此不会发生硫酸蒸汽凝结的现象，也不会由此产生堵灰现象，可延长受热面的使用寿命，并提高锅炉效率。同时，空气通过空气暖风器吸热后，进入锅炉烟道内常规空气预热器的空气温度提高为60-80℃，避免了空气预热器的低温腐蚀。
其二，该系统为自然循环回路，依靠系统内液位差提供动力，无需增加强制循环水泵，降低了厂用电，提高了全厂热效率。
其三，空气暖风器使用饱和蒸汽作为热源加热空气，管子不会产生磨损、腐蚀现象。
其四，低温换热器采用自然循环，当其入口烟气温度变化时，可以自动补偿换热量，维持出口烟气温度不变。
其五，该系统设置低温汽包，具有蓄热能力，对于锅炉负荷变化、燃料变化具有良好的适应性。
附图说明
图1 为本发明的一种实例的系统图。
图2 为本发明的一种实例的原理说明图。
图中，1、低温汽包，2、饱和蒸汽引出管，3、空气暖风器，4、连接管，5、低温换热器，6、上升管，7、下降管，8、空气暖风器冷风进口风箱，9、空气暖风器热风出口风箱，10、给水管道，11、疏水管道，12、尾部烟道，13、汇集集箱。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例：如附图1所示，一种生物质循环流化床锅炉防腐蚀低温换热器系统，包括低温汽包1、空气暖风器3和低温换热器5，低温汽包位于锅炉尾部烟道外，安装在钢架上，空气暖风器布置于锅炉烟道外，低温换热器布置于锅炉尾部烟道内，作为尾部烟道最末一级受热面，低温换热器出口通过上升管6与低温汽包连接，进口通过管系与汇集集箱13连接，低温汽包与汇集集箱之间通过下降管7连接，空气暖风器进口通过饱和蒸汽引出管2与低温汽包连接，出口通过连接管4与汇集集箱连接，形成水循环回路。
低温汽包1布置在锅炉尾部烟道12外的钢架上，汽包内设有汽水分离装置、连续排污管、紧急放水管、补水管、加药管、水位计、安全阀等装置，作为工质加热与蒸发的枢纽。锅炉启动时通过给水管道10上水，在锅炉正常运行时，监测水位，按需补水。
空气暖风器3为管箱式结构，布置在锅炉烟道外，布置高度需高于低温汽包1，保证有足够的高度差克服阻力。管内工质进口端是饱和蒸汽，出口端是饱和水，流动方向向下，管外介质是空气，流动方向向上，两者在管箱中进行热交换。低温空气被加热成高温空气作为锅炉一次风、二次风使用，饱和蒸汽变成饱和水通过连接管4进入汇集集箱13。从低温汽包1引出的饱和水通过下降管7进入汇集集箱13，水混合均匀后进入低温换热器5。
低温换热器5为蛇形管管箱式结构，管内工质进口端是饱和水，出口端是饱和汽水混合物，流动方向向上，管外介质是烟气，流动方向向下，两者发生热交换，降低排烟温度。饱和汽水混合物通过上升管6进入低温汽包1中进行汽水分离，构成自然水循环回路。低温换热器5采用大节距布置型式，降低烟气流速以减轻磨损与积灰。同时在低温换热器5上方设置吹灰器，通过吹灰方式进一步减轻积灰。通过合理分配低温换热器5与空气暖风器4换热面积，能够有效控制烟气温度。
冷空气通过空气暖风器冷风进口风箱8进入空气暖风器3进行热交换，交换后的热空气经空气暖风器热风出口风箱9出去，被预热后温度为60-80℃的空气进入锅炉烟道内常规空气预热器；从低温汽包1引出温度为102℃的饱和蒸汽进入空气暖风器3与冷空气发生热交换，冷凝成温度为102℃的饱和水进入汇集集箱13，与来自下降管7的水混合均匀后进入低温换热器5，与烟气发生热交换，被加热成温度102℃的饱和汽水混合物进入低温汽包1中进行汽水分离，如此不断循环；烟气温度从150℃~200℃降温至130℃左右排出锅炉。由于低温换热器5进口管内工质有较高水温，可以保证管子壁温高于烟气酸露点温度，避免发生低温腐蚀。所述汇集集箱13设有疏水管道11，用于排水。
如附图2所示，该系统的原理是：空气暖风器3的最高点至低温换热器5最低点的高度差是h1，其产生的压力差是P1；下降管7的最高点至低温换热器5最低点的高度差是h3，其产生的压力差是P2；上升管6的最高点至低温换热器5最低点的高度差是h2，其产生的压力差是P3；汽水流程中的其他局部阻力之和为P4；当P1＞P2+P3+P4时，工质可以在P1的作用下克服系统内的阻力完成循环。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (5)
1.一种生物质循环流化床锅炉防腐蚀自补偿低温换热器系统，其特征是，其包括低温汽包（1）、空气暖风器（3）和低温换热器（5），低温汽包（1）位于锅炉尾部烟道（12）外，安装在钢架上，空气暖风器（3）布置于锅炉烟道外，低温换热器（5）布置于锅炉尾部烟道（12）内，作为尾部烟道（12）最末一级受热面，低温换热器（5）出口通过上升管（6）与低温汽包（1）连接，进口通过管系与汇集集箱（13）连接，低温汽包（1）与汇集集箱（13）之间通过下降管（7）连接，空气暖风器（3）进口通过饱和蒸汽引出管（2）与低温汽包（1）连接，出口通过连接管（4）与汇集集箱（13）连接，形成水循环回路。
2.根据权利要求1所述的生物质循环流化床锅炉防腐蚀自补偿低温换热器系统，其特征是，所述低温换热器（5）进口工质为饱和水。
3.根据权利要求1所述的生物质循环流化床锅炉防腐蚀自补偿低温换热器系统，其特征是，所述空气暖风器（3）布置高度高于低温汽包（1），低温汽包（1）布置高度高于低温换热器（5），水循环回路依靠高度差产生的重力使管内工质自然流动。
4.根据权利要求1所述的生物质循环流化床锅炉防腐蚀自补偿低温换热器系统，其特征是，所述空气暖风器（3）为管箱式结构，管内工质进口端为饱和蒸汽，出口端为饱和水，管外工质为空气。
5.根据权利要求1所述的生物质循环流化床锅炉防腐蚀自补偿低温换热器系统，其特征是，所述低温汽包（1）进水口连通给水管道（10），汇集集箱（13）出水口连通疏水管道（11）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 1216, danionggang Road, Jianggan District, Hangzhou City, Zhejiang Province, 310021 Applicant after: Xizi clean energy equipment manufacturing Co.,Ltd. Address before: 1216, danionggang Road, Jianggan District, Hangzhou City, Zhejiang Province, 310021 Applicant before: HANGZHOU BOILER GROUP Co.,Ltd. |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180629 |