CN109442379A - 烟气余热回收系统和锅炉系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及公开了一种烟气余热回收系统和锅炉系统，所述烟气余热回收系统包括第一冷风加热器(30)、汽机回热系统(40)以及设置于烟气管路(10)中的省煤器(20)，所述省煤器(20)的进水口与所述汽机回热系统(40)连通，所述省煤器(20)的出水口与所述第一冷风加热器(30)的进水口以及所述汽机回热系统(40)均连通，所述第一冷风加热器(30)的出水口和所述省煤器(20)的进水口连通，所述第一冷风加热器(30)能够利用所述省煤器(20)回收的余热加热冷风。该烟气余热回收系统通过省煤器(20)可有效回收烟气管路(10)中烟气的热量。

Description

烟气余热回收系统和锅炉系统

技术领域

本发明涉及燃煤电站领域，具体地涉及一种烟气余热回收系统和锅炉系统。

背景技术

燃煤电站的锅炉不同的季节会受到环境的影响，从而影响锅炉的正常运行，例如，在冬季和夏季存在明显的温差，极端最高气温41.5℃，极端最低气温-14.1℃；从而造成该锅炉夏季运行时排烟温度偏高(最高可达160℃)，冬季排烟温度偏低，不投热风再循环的情况下排烟温度115℃，低负荷运行时更低，低于95℃。从夏季最高排烟温度来看，锅炉排烟温度严重偏高、对锅炉效率影响较大；由此也带来烟气将热量带走，从而导致锅炉热量损耗量大的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的锅炉排烟温度严重偏高从而导致锅炉热量损耗量大的问题，提供一种烟气余热回收系统，该烟气余热回收系统具有设置在预热器下游的省煤器，可回收烟气管路中的热量。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种烟气余热回收系统，其特征在于，所述烟气余热回收系统包括第一冷风加热器、汽机回热系统以及设置于烟气管路中的省煤器，

所述省煤器的进水口与所述汽机回热系统连通，所述省煤器的出水口与所述第一冷风加热器的进水口以及所述汽机回热系统均连通，所述第一冷风加热器的出水口和所述省煤器的进水口连通，所述第一冷风加热器能够利用所述省煤器回收的余热加热冷风。

优选地，所述汽机回热系统包括依次串联的第一加热器和第二加热器，所述第一加热器的进水口与凝结水泵连通，所述第一加热器的出水口与所述第二加热器的进水口连通，所述第二加热器的出水口连通至给水泵；所述省煤器的进水口与所述第一加热器的出水口连通，所述省煤器的出水口与所述第二加热器的出水口连通。

优选地，所述烟气余热回收系统还包括第二冷风加热器，所述第二冷风加热器与所述第一冷风加热器并联，所述第二冷风加热器能够利用所述省煤器回收的余热加热冷风。

优选地，所述烟气余热回收系统还包括预热器，所述预热器设置于所述烟气管路，并位于所述省煤器的上游，所述第一冷风加热器和所述第二冷风加热器均设置于所述预热器的进风口。

优选地，所述省煤器为低温省煤器，并能够将所述预热器出口的烟气温度降低至少30℃。

优选地，所述低温省煤器的管路上设置有H形翅片。

优选地，所述第一冷风加热器用于加热一次风，所述第二冷风加热器用于加热二次风。

优选地，所述第一冷风加热器能够利用所述省煤器回收的余热将冷风加热至少40℃。

优选地，所述烟气余热回收系统还包括设置于所述第一加热器的出水口和所述省煤器的进水口之间的循环水泵。

本发明第二方面提供一种锅炉系统，采用本发明提供的烟气余热回收系统。

通过上述技术方案，省煤器从烟气管路中吸收热量，从省煤器出来的高温凝结水部分(或全部)流到第一冷风加热器，可用于加热预热器进口的冷风，并且在不同负荷及环境温度时通过调节流经第一冷风加热器和直接回到汽机回热系统的凝结水量来调整第一冷风加热器出口空气温度，使锅炉预热器出口排烟温度保持合适的值和防止预热器堵塞。

附图说明

图1是本发明实施方式中锅炉系统的原理图。

附图标记说明

10-烟气管路；

20-省煤器；

30-第一冷风加热器；31-第二冷风加热器；

40-汽机回热系统；41-第一加热器；42-第二加热器；43-第三加热器；44-第四加热器；45-除氧器；

50-预热器；

60-循环水泵；

1-高温省煤器；2-脱硝装置；3-原省煤器；4-低温过热器；5-螺旋水冷壁，8-汽水分离器；9-储水罐。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

参阅图1，其示出的是本实施方式中锅炉系统的原理图，其中包含了烟气余热回收系统，结合图1，本实施方式的烟气余热回收系统包括第一冷风加热器30、汽机回热系统40以及设置于烟气管路10中的省煤器20，所述省煤器20的进水口与所述汽机回热系统40连通，所述省煤器20的出水口与所述第一冷风加热器30的进水口以及所述汽机回热系统40均连通，所述第一冷风加热器30的出水口和所述省煤器20的进水口连通，所述第一冷风加热器30能够利用所述省煤器20回收的余热加热冷风。

冬季或者低负荷时，省煤器20从烟气管路10中吸收热量，从省煤器20出来的高温凝结水部分(或全部)流到第一冷风加热器30，可用于加热预热器50进口的冷风，并且在不同负荷及环境温度时通过调节流经第一冷风加热器30和直接回到汽机回热系统40的凝结水量来调整第一冷风加热器30出口空气温度，使锅炉的预热器50出口排烟温度保持合适的值和防止预热器50堵塞。

其中，本实施方式中的省煤器20优选设置在脱硝装置2的下游，进一步也位于预热器50的下游，从而便于省煤器的设置以及热量的回收，且不影响脱硝装置2的正常工作。在本实施方式中的锅炉系统，还设置有高温省煤器1，原省煤器3、低温过热器4、螺旋水冷壁5、汽水分离器8以及储水罐9等部件。其中，高温省煤器1位于所述脱硝装置2的上游，原省煤器3位于所述脱硝装置2的下游，高温省煤器1和原省煤器3串联，且原省煤器3的出水管连通至螺旋水冷壁5。也就是说本实施方式中工设置了三个省煤器，分别在不同的位置对烟气管路10中的热量进行冷却或者热量回收。

进一步，所述汽机回热系统40包括依次串联的第一加热器41和第二加热器42，所述第一加热器41的进水口与凝结水泵连通，所述第一加热器41的出水口与所述第二加热器42的进水口连通，所述第二加热器42的出水口连通至给水泵；所述省煤器20的进水口与所述第一加热器41的出水口连通，所述省煤器20的出水口与所述第二加热器42的出水口连通。

根据需求，汽机回热系统40还可以包括第三加热器43、第四加热器44、除氧器45等，从而可以提高锅炉热量的利用率。凝结水泵中的水依次流入第一加热器41、第二加热器42、第三加热器43、第四加热器44、除氧器45后流至给水泵，在第一加热器41、第二加热器42、第三加热器43、第四加热器44中分别加热。

在冬季极端寒冷、极端低负荷、切高加等特殊工况运行时，省煤器20降温幅度较低而预热器50入口冷风的升温幅度需要较高时，省煤器20回收的热量不够用于将预热器50入口冷风加热到所需的最低风温时，可关闭第一加热器41入口的主取水管路，改由第三加热器43出口的旁路取水，适当提高省煤器20入口水温，并将部份经省煤器20和第一冷风加热器30后的水回到第三加热器43入口。即这种特殊工况使用汽机较低品质的抽气热量用于加热锅炉冷风，实现将低品质热量替代锅炉可能消耗的高品质热量。

其中，所述烟气余热回收系统还包括预热器50，所述预热器50设置于所述烟气管路10，并位于所述省煤器20的上游，所述第一冷风加热器30和所述第二冷风加热器31均设置于所述预热器50的进风口。

较佳地，所述烟气余热回收系统还包括第二冷风加热器31，所述第二冷风加热器31与所述第一冷风加热器30并联，所述第二冷风加热器31能够利用所述省煤器20回收的余热加热冷风。所述第一冷风加热器30用于加热一次风，所述第二冷风加热器31用于加热二次风。

具体地，第一冷风加热器30布置于预热器50前一次风管的出口段，第一冷风加热器30完全布置于一次风管内。第一冷风加热器30的换热管采用H型翅片管强化传热型式，换热管、翅片的材料均为20G，规格为φ32×4mm。通过对第一冷风加热器30建立模型进行计算，本工程第一冷风加热器30在各工况下具有将0℃的冷风加热到40℃的能力。

通过对第一冷风加热器30的结构进行优化设计，降低加热器空气侧阻力(降低风速、合理选择受热面形式等)，使得在锅炉最大连续蒸发量(BMCR，Boiler maximumcontinuous rating)工况下第一冷风加热器30空气侧阻力不超过200Pa。预热器50入口为干净空气、无需考虑磨损、低温酸腐蚀等问题。本可以采用较高的空气流速和螺旋鳍片受热面等措施以达到强化换热及减轻设备重量的措施，但为了保证不因冷风加热器的增加而增加空气阻力，而采取了以下措施：

1)第一冷风加热器30的受热面采用H型鳍片，相比螺旋鳍片等具有阻力系数小，对气流有整流作用等降低阻力的作用；

2)控制最大负荷下的空气流速不超过8m/s，低负荷时风速更低；

3)将风机出口到预热器50入口的风道急转弯和急扩径处，通过布置冷风加热器变缓，降低阻力系数。

对于第二冷风加热器31的布置与第一冷风加热器30的布置相似，具体地：

本实施方式中第二冷风加热器31布置于预热器前二次风管的出口段，二次风管的规格为5406×6000，第二冷风加热器31完全布置于二次风管内。通过对二次风加热器建立模型进行计算，本工程得到的二次风加热器最优外形尺寸为6000mm×5406mm×2070mm，受热面布置于二次风机出口预热器50进口处，经计算，本实施方式中第二冷风加热器31在各工况下具有将0℃的冷风加热到40℃的能力。

通过对第二冷风加热器31的结构进行优化设计，降低加热器空气侧阻力(降低风速、合理选择受热面形式等)，使得在BMCR工况下第二冷风加热器31空气侧阻力不超过370Pa。预热器50入口为干净空气、无需考虑磨损、低温酸腐蚀等问题，本可以采用较高的空气流速和螺旋鳍片受热面等措施以达到强化换热及减轻设备重量的措施，但为了保证不因冷风加热器的增加而增加各多的空气阻力反而采取了以下措施：

1)第二冷风加热器31的受热面采用H型鳍片，相比螺旋鳍片等具有阻力系数小，对气流有整流作用等降低阻力的意义；

2)控制最大负荷下的空气流速不超过10m/s，低负荷时风速更低；

3)将风机出口到预热器50入口的风道急转弯和急扩径处，通过布置冷风加热器变缓，降低阻力系数。

具体地，所述省煤器20为低温省煤器，并能够将所述预热器50出口的烟气温度降低至少30℃。所述第一冷风加热器30能够利用所述省煤器20回收的余热将冷风加热至少40℃。

所述烟气余热回收系统还包括设置于所述第一加热器41的出水口和所述省煤器20的进水口之间的循环水泵60。

本实施方式还提供一种锅炉系统，采用本实施方式中所述的烟气余热回收系统。

采用本实施方式提供的锅炉系统具有以下优点：

1)夏季锅炉排烟温度至少降低排烟温度15℃，提高锅炉效～.75％。低温省煤器将排烟温度继续由123℃，降低到～90℃。

2)冬季或低负荷工况不必投热风再循环，低温省煤器回收的余热全部或部份用于加热空气进入锅炉。

3)改造后各种季节和负荷均可使预热器50出口温度稳定控制在最佳温度(按“入口冷风温度+出口烟气温度”的冷端综合温度约为145℃考虑)，提高预热器运行的安全性和可靠性，避免因环境温度低及负荷低而造成预热器腐蚀和堵塞。

4)改造后锅炉运行稳定，锅炉出力及主要运行参数达到设计值。磨煤机干燥出力足够。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种烟气余热回收系统，其特征在于，所述烟气余热回收系统包括第一冷风加热器(30)、汽机回热系统(40)以及设置于烟气管路(10)中的省煤器(20)，

所述省煤器(20)的进水口与所述汽机回热系统(40)连通，所述省煤器(20)的出水口与所述第一冷风加热器(30)的进水口以及所述汽机回热系统(40)均连通，所述第一冷风加热器(30)的出水口和所述省煤器(20)的进水口连通，所述第一冷风加热器(30)能够利用所述省煤器(20)回收的余热加热冷风。

2.根据权利要求1所述的烟气余热回收系统，其特征在于，所述汽机回热系统(40)包括依次串联的第一加热器(41)和第二加热器(42)，所述第一加热器(41)的进水口与凝结水泵连通，所述第一加热器(41)的出水口与所述第二加热器(42)的进水口连通，所述第二加热器(42)的出水口连通至给水泵；所述省煤器(20)的进水口与所述第一加热器(41)的出水口连通，所述省煤器(20)的出水口与所述第二加热器(42)的出水口连通。

3.根据权利要求1或2所述的烟气余热回收系统，其特征在于，所述烟气余热回收系统还包括第二冷风加热器(31)，所述第二冷风加热器(31)与所述第一冷风加热器(30)并联，所述第二冷风加热器(31)能够利用所述省煤器(20)回收的余热加热冷风。

4.根据权利要求3所述的烟气余热回收系统，其特征在于，所述烟气余热回收系统还包括预热器(50)，所述预热器(50)设置于所述烟气管路(10)，并位于所述省煤器(20)的上游，所述第一冷风加热器(30)和所述第二冷风加热器(31)均设置于所述预热器(50)的进风口。

5.根据权利要求4所述的烟气余热回收系统，其特征在于，所述省煤器(20)为低温省煤器，并能够将所述预热器(50)出口的烟气温度降低至少30℃。

6.根据权利要求5所述的烟气余热回收系统，其特征在于，所述低温省煤器的管路上设置有H形翅片。

7.根据权利要求3所述的烟气余热回收系统，其特征在于，所述第一冷风加热器(30)用于加热一次风，所述第二冷风加热器(31)用于加热二次风。

8.根据权利要求3所述的烟气余热回收系统，其特征在于，所述第一冷风加热器(30)能够利用所述省煤器(20)回收的余热将冷风加热至少40℃。

9.根据权利要求2所述的烟气余热回收系统，其特征在于，所述烟气余热回收系统还包括设置于所述第一加热器(41)的出水口和所述省煤器(20)的进水口之间的循环水泵(60)。

10.一种锅炉系统，其特征在于，采用如权利要求1-9任意一项所述的烟气余热回收系统。