CN109737445A - 一种外置一次风加热器的锅炉排烟余热利用系统 - Google Patents

Abstract

一种外置一次风加热器的锅炉排烟余热利用系统，包括高温烟气换热器、一次风加热器、低温烟气换热器、二次风加热器；高温烟气加热器设置在烟气旁路上，低温烟气加热器设置在空预器之后汇合的烟道上；一次风加热器连接高温烟气换热器、低温烟气换热器，回收烟气余热加热一次风至磨煤机要求的工作温度；二次风加热器连接低温烟气换热器，回收烟气余热预热进入空预器的二次风；实现高效节能；保证二次风温度，有利于低负荷下机组的稳燃；避免了一次风在空预器中的泄漏，降低一次风机的耗电量。

Description

一种外置一次风加热器的锅炉排烟余热利用系统

技术领域

本发明涉及锅炉排烟余热回收，具体为一种外置一次风加热器的锅炉排烟余热利用系统。

背景技术

排烟余热损失是现代大型燃煤电站锅炉的主要热损失，高效回收利用锅炉排烟余热是火电厂重要的节能减排措施。近年来随着我国电站锅炉设计、制造及运行水平的逐渐提高，其排烟温度也逐渐下降、采用传统的低温省煤器技术回收排烟余热的节能效果也逐年降低；另一方面，电站锅炉热一、二次风所要求的温度不一致，一般一次风(特别是燃用低水分、高挥发份的贫煤及烟煤的锅炉)的温度要低于二次风，但现有锅炉空预器出口一次风温度较高，很多情况下需要掺入冷一次风进行降温。如某660MW机组燃用烟煤，由于其挥发份高，要求进入磨煤机的一次风温度在160℃以防止煤粉自燃，而空预器出口的热一次风温度却在300℃以上，需要掺混冷一次风降温，增大了不可逆损失。另外，由于一次风压力较高，在空预器内的漏风损失可高达30％，不但增加了一次风机的耗功，一次风在空预器内大量漏入烟气侧还会影响烟气的换热。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了采用外置式一次风加热器的锅炉排烟余热利用系统。该系统采用旁路烟道方案，且只有二次风进入回转式空预器，而一次风则进入管式一次风加热器，采用热水对其进行加热，一方面完全避免了一次风泄漏；另一方面可控制一次风的温度、避免冷热一次风混合的不可逆损失，所节省的旁路烟气的高品热能可用于加热给水，提高了余热回收的节能效果。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种外置一次风加热器的锅炉排烟余热利用系统，包括高温烟气换热器、一次风加热器、低温烟气换热器、二次风加热器；在脱硝装置之后、锅炉空预器之前设置烟气旁路，在锅炉空预器之后烟气旁路汇合至烟气管道；其特征在于，高温烟气加热器设置在烟气旁路上，低温烟气加热器设置在空预器之后汇合的烟气管道上；一次风管路经过一次风加热器后连接到磨煤机；二次风管路经过二次风加热器后连接到锅炉空预器；一次风加热器分别连接高温烟气换热器、低温烟气换热器，回收烟气余热加热一次风至磨煤机要求的工作温度；二次风加热器连接低温烟气换热器，回收烟气余热预热进入空预器的二次风。

本发明的优点表现在：

1.与现有的锅炉排烟余热利用系统相比，本发明最大限度地降低了锅炉尾部烟道的不可逆损失，对燃用优质烟煤的某660MW超临界机组，可使机组的煤耗率下降5g/kWh左右，突破了现有锅炉排烟余热利用技术的节能极限；

2.与现有的采用旁路烟道的锅炉排烟余热利用系统相比，可以保证二次风温度达到较高的数值，且在低负荷下通过系统调节可保证二次风温度具有较高的数值，有利于低负荷下机组的稳燃；

3.避免了一次风在空预器中的泄漏，且一次风加热器可考虑就近布置在磨煤机附近，从而可缩短一次风管道长度、减小其流动阻力与投资，大幅度降低一次风机的耗电量。

附图说明

图1锅炉排烟余热利用系统示意图。

其中，1—空气预热器、2—高温烟气换热器、3—一次风加热器、4—低温烟气换热器、5—二次风加热器、6～8—水泵。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细说明本发明的实施例。

根据能量高效利用的基本原则，在能量利用过程中既要保证能量在数量上的平衡，又要保证能量在质量(品位)上的匹配。按照该原则分析空预器中的烟气与一、二次风的换热过程可以发现下述问题：

(1)能量在数量上不平衡

由于烟气热容大于一、二次风热容，再考虑到一次风有较大的泄漏量，导致一二次风在空预器内的温升大于烟气的温降，空预器出口温度较高，一般设计值在130℃左右，实际运行中可能高达150℃左右，排烟热损失是现代大型燃煤电站锅炉的主要热损失。

(2)能量在质量上不平衡

一般在空预器热端烟气与一、二次风的传热温差较小、一般在20-30℃左右，但在空预器冷端烟气与一、二次风的传热温差增大、达到100℃左右，导致较大的不可逆损失。另外，对于燃用低水分、高挥发份的贫煤及烟煤的锅炉要求进入磨煤机的一次风温较低以满足机组安全运行要求，需要将300℃以上的热一次风与30℃左右的冷一次风进行掺混，进一步增大了不可逆损失。

(3)一次风泄漏率大

由于一次风压力较高，一般空预器内一次风漏风率可高达30％左右，既影响传热，又增加了一次风机的耗功。

本发明提出了采用外置式一次风换热器与旁路烟道结合的解决方案。来自SCR脱硝设备出口的烟气分为两股，大部分进入空气预热器1，小部分从旁路烟道进入高温烟气换热器2，用来加热锅炉给水，并通过间接加热的方式在一次风加热器3中加热一次风；空气预热器1与高温烟气换热器2的出口烟气混合后进入低温烟气换热器4进一步降温，所回收的热量通过间接加热的方式分别在一次风加热器3中加热一次风、在二次风加热器5中加热二次风。

如图1所示，锅炉排烟余热利用系统由空气预热器1、高温烟气换热器2、一次风加热器3、低温烟气换热器4、二次风加热器5、循环水泵6、7、8组成；

在SCR脱硝装置之后、锅炉空预器1之前设置烟气旁路，烟气旁路上设有高温烟气换热器2；经过高温烟气换热器2后的烟气旁路与锅炉空预器1出口的烟道汇合；其中，锅炉烟气在SCR脱硝装置之后分为两股，其中一部分60-75％的烟气进入锅炉空预器，另一部分25-40％的烟气引出锅炉后经过高温烟气换热器2，分别加热锅炉给水及来自一次风加热器3的循环水。

锅炉空预器出口后汇合的烟道经过低温烟气换热器4连接除尘设备，空预器1及高温烟气换热器2出口烟气混合后进入低温烟气换热器4；一次风管路经过一次风加热器3后连接磨煤机；二次风管路经过二次风加热器5后连接到锅炉空预器。

高温烟气换热器2、一次风加热器3、低温烟气换热器4内的换热管根据换热温度分为热段及冷段进行顺序布置。高温烟气换热器2内热段换热管连接锅炉给水管路；高温烟气换热器2内冷段换热管连接一次风加热器3内热段换热管，形成闭式循环水管路；低温烟气换热器4内热段换热管连接一次风加热器3内冷段换热管，形成闭式循环水管路；低温烟气换热器4内冷段换热管连接二次风加热器5内换热管，形成闭式循环水管路。三个闭式循环水管路分别设置有水泵，可调节循环水量，控制换热，保证合理换热温度。

高温烟气换热器2内的换热管分为热段及冷段顺序布置，来自机组给水泵出口的给水在热段吸热后进入锅炉省煤器；来自一次风加热器3的循环热媒水经循环泵8加压，经过冷段被烟气加热后返回一次风加热器。

低温烟气换热器4内的换热管分为热段及冷段顺序布置，来自一次风加热器3的循环热媒水经循环泵7加压，经过热段被烟气加热后返回一次风加热器；来自二次风加热器5的循环热媒水经循环泵6加压，经过冷段被烟气加热后返回二次风加热器。低温烟气换热器4出口烟气进入除尘器。

来自一次风机的冷一次风进入一次风加热器3被加热后送入磨煤机。一次风加热器3分为热段及冷端，在热段中来自高温烟气换热器2的循环热水加热一次风后返回高温烟气换热器2，在冷端中来自低温烟气换热器4的循环热水加热一次风后返回高温烟气换热器4。

来自二次风机的冷二次风进入二次风加热器5被来自低温烟气换热器4的循环热水加热后进入空气预热器1，来自低温烟气换热器4的循环热水加热二次风后返回低温烟气换热器4。

本发明的一种外置一次风加热器的锅炉排烟余热利用系统中，所回收的烟气余热用于加热锅炉给水及一、二次风，而并不用于凝结水加热；加热给水排挤的回热抽汽压力远高于加热凝结水，最大限度地提高了锅炉排烟余热回收利用的节能效果。新系统中一次风进入外置的一次风加热器，其温度可按照磨煤机的要求进行调控，既避免了冷、热一次风掺混过程的不可逆损失，又避免了一次风在空预器中的大量泄漏；二次风在进入空预器之前在二次风加热器中进行加热，减小了空预器冷段的不可逆损失。因此，本发明最大限度地降低了锅炉尾部烟道的不可逆损失，特别对燃用烟煤及贫煤的电站锅炉，具有良好的节能效果。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的解释，并不用于限制本发明，尽管对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种外置一次风加热器的锅炉排烟余热利用系统，包括高温烟气换热器、一次风加热器、低温烟气换热器、二次风加热器；在脱硝装置之后、锅炉空预器之前设置烟气旁路，在锅炉空预器之后烟气旁路汇合至烟气管道；其特征在于，高温烟气加热器设置在烟气旁路上，低温烟气加热器设置在空预器之后汇合的烟气管道上；一次风管路经过一次风加热器后连接到磨煤机；二次风管路经过二次风加热器后连接到锅炉空预器；一次风加热器分别连接高温烟气换热器、低温烟气换热器，回收烟气余热加热一次风至磨煤机要求的工作温度；二次风加热器连接低温烟气换热器，回收烟气余热预热进入空预器的二次风。

2.如权利要求1所述的一种外置一次风加热器的锅炉排烟余热利用系统，其特征在于，高温烟气换热器还连接锅炉给水管路，来自机组给水泵出口的给水吸热后进入锅炉省煤器。

3.如权利要求1所述的一种外置一次风加热器的锅炉排烟余热利用系统，其特征在于，高温烟气换热器通过第一热媒循环管连接一次风加热器，形成第一闭式循环水管路；低温烟气换热器通过第二热媒循环管连接一次风加热器，形成第二闭式循环水管路；低温烟气换热器通过第三热媒循环管连接二次风加热器，形成第三闭式循环水管路。

4.如权利要求3所述的一种外置一次风加热器的锅炉排烟余热利用系统，其特征在于，三个闭式循环水管路分别设置有水泵，调节循环水量，控制换热。

5.如权利要求3所述的一种外置一次风加热器的锅炉排烟余热利用系统，其特征在于，一次风加热器的换热管分为热段及冷段顺序布置；热段换热管通过第一闭式循环水管路连接高温烟气换热器；冷段换热管通过第二闭式循环水管路连接低温烟气换热器。

6.如权利要求5所述的一种外置一次风加热器的锅炉排烟余热利用系统，其特征在于，高温烟气换热器的换热管分为热段及冷段顺序布置；冷段换热管通过第一闭式循环水管路连接一次风加热器；热段换热管接入锅炉给水管路。

7.如权利要求5所述的一种外置一次风加热器的锅炉排烟余热利用系统，其特征在于，低温烟气换热器的换热管分为热段及冷段顺序布置；热段换热管通过第二闭式循环水管路连接一次风加热器；冷段换热管通过第三闭式循环水管路连接二次风加热器。

8.如权利要求1所述的一种外置一次风加热器的锅炉排烟余热利用系统，其特征在于，来自脱硝设备的烟气分为两股，60％-75％的烟气进入空预器，25％-40％的烟气进入旁路烟道中高温烟气换热器。

9.如权利要求1所述的一种外置一次风加热器的锅炉排烟余热利用系统，其特征在于，低温烟气换热器出口烟道连接除尘设备。

10.如权利要求1所述的一种外置一次风加热器的锅炉排烟余热利用系统，其特征在于，来自一次风机的冷一次风进入一次风加热器被加热后送入磨煤机；来自二次风机的冷二次风进入二次风加热器、空预器被加热后送入锅炉。