CN109798534A - 一种锅炉烟气余热利用与脱白一体化系统 - Google Patents
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Abstract
一种锅炉烟气余热利用与脱白一体化系统，包括烟气余热吸热单元，安装设置于烟气通路上，烟气余热吸热单元具有多个子单元，多个子单元依次顺序布置于烟气通道上，通过多个子单元对烟气余热进行梯级换热回收，得到不同温度的余热热能；烟气余热利用单元与烟气余热吸热单元之间采用热循环管路连接，烟气余热利用单元具有多个子单元，不同子单元分别利用不同温度的余热热能，加热电站水系统、空气系统和烟气系统中的水、空气和排放烟气；实现了能量的梯级利用，可同时实现节能、节水和脱白。
Description
技术领域
本发明属于电厂乏汽余热回收节能领域，具体涉及一种燃煤电站锅炉烟气余热利用与脱白一体化系统。
背景技术
我国很多地区出台了烟气脱白的有关规定，对燃煤锅炉排烟进行脱白处理势在必行，实现燃煤电站烟气脱白及烟气余热回收节能是我国电力行业亟待解决的关键问 题。
烟气脱白的主要技术包括：烟气升温脱白、烟气冷凝脱白和烟气降温再热脱白等，现有烟气脱白技术多为烟气升温脱白技术，这个技术需要将烟气温度加热至 90～100℃，造成了大量的能量浪费。烟气冷凝再热脱白，可以降低脱白能耗同时回收 部分水分，但现有技术为孤立技术，难以实现能量的梯级利用，能耗水平依然很高。 因此，现有技术的问题是能耗高、投资大，因此，如何降低脱白系统能耗和投资是燃 煤发电机组节能减排的技术难点问题。
如何提高效率与运行灵活性、减少污染物排放是燃煤电站长期关注和重点解决的关键问题。燃煤电站排烟余热回收可降低锅炉排烟热损失，进而提高燃煤电站发电效 率。锅炉排烟脱白，是对锅炉排烟进行处理，避免锅炉排烟遇冷凝结产生烟囱冒“白 烟”的现象。现有烟气脱白及余热利用系统为独立系统，造成锅炉排烟脱白能耗高。
发明内容
本发明提出了一种燃煤电站锅炉烟气余热利用与脱白一体化系统及运行方法，该系统采用三级烟气冷却器，将最高温的锅炉烟气余热回收用于加热汽轮机回热系统 凝结水以降低发电系统煤耗，中间温度烟气余热回收由于对脱硫塔后部冷凝后降温的 烟气进行再热，低温烟气余热用于对进入锅炉空气预热器的空气预热；脱硫塔出口烟 气先进行冷凝，其中的水分回收，然后再升温后送入锅炉排放。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种锅炉烟气余热利用与脱白一体化系统，其中包括燃煤发电系统，燃煤发电 系统由锅炉(1)、空气预热器(2)、除尘器(3)、脱硫塔(4)、烟囱(5)、汽轮机(6)、 汽轮机冷却回热系统(7)构成；其特征在于，还包括烟气余热吸热单元，安装设置 于烟气通路上，烟气余热吸热单元具有多个子单元，多个子单元依次顺序布置于烟气 通道上，通过多个子单元对烟气余热进行梯级换热回收，得到不同温度的余热热能； 包括烟气余热利用单元，烟气余热利用单元与烟气余热吸热单元之间采用热循环管路 连接，烟气余热利用单元具有多个子单元，不同子单元分别利用不同温度的余热热能， 加热电站水系统、空气系统和烟气系统中的水、空气和排放烟气。
还提供一种锅炉烟气余热利用与脱白一体化方法，当燃煤发电系统运行时，锅炉高温烟气经除尘器(3)、脱硫塔(4)、烟囱(5)后排出；来自锅炉的高温蒸汽经汽 轮机(6)、汽轮机冷却回热系统(7)后返回锅炉进行加热循环；外界空气经空气预 热器(2)与高温烟气换热后进入锅炉；其特征在于，
利用烟气高温冷却器(81)吸收烟气热能，通过管路与汽轮机冷却回热系统(7) 相连，加热汽轮机冷却回水；
利用烟气中温冷却器(81)吸收烟气热能，中温换热介质通过管路与烟气再热器(85)相连，对烟气冷凝器(84)冷凝脱白处理后的排放烟气进行再加热；经烟气再 热器(85)再加热，排口烟气的温度T与湿度条件下的饱和温度T’之间的温度差△ T使排空烟气在排出后一段时间内达不到露点温度，烟囱(5)排烟水份不会凝结成 水雾；
利用烟气低温冷却器(83)吸收烟气热能，低温换热介质通过管路与暖风器(87)相连，对进入空气预热器(2)的空气进行加热。
本发明系统简捷，实现了能量的梯级利用，可同时实现节能、节水和脱白。具 有以下优点：
(1)本发明可实现了锅炉排烟余热与水的同时回收，系统节能潜力达1.7g/kWh 至2.9g/kWh。
(2)本发明通过尾部烟道受热面的合理布置，大幅度降低了系统的投资，可 降低系统投资达10％至20％。
附图说明
图1是烟气余热利用与脱白一体化系统示意图；
图中：1为锅炉、2为空气预热器、3为除尘器、4为脱硫塔、5为烟囱、6为汽 轮机、7为汽轮机冷却回热系统、81为烟气高温冷却器、82为烟气中温冷却器、83 为烟气低温冷却器、84为烟气冷凝器、85为烟气再热器、86为烟气再热循环水泵、 87为暖风器、88为空气加热循环水泵
具体实施方式
下面结合附图1对本发明作进一步描述，应当理解，此处所描述的内容仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明基于“温度对口、梯级利用”的基本原理，将烟气脱白系统与烟气余热利 用系统相耦合，通过系统间物质流和能量流的耦合，实现能量的梯级利用，同时，通 过合理匹配温差有效降低系统投资，从而实现系统节能与脱白的协同工作。
一种燃煤电站锅炉烟气余热利用与脱白一体化系统，其中包括常规燃煤发电系统，常规燃煤发电系统由依次相连的锅炉(1)、空气预热器(2)、除尘器(3)、脱硫 塔(4)、烟囱(5)、汽轮机(6)、汽轮机冷却回热系统(7)构成；锅炉烟气经过空 气预热器(2)、除尘器(3)、脱硫塔(4)、烟囱(5)，进行除尘和脱硫处理后排出。 来自锅炉的高温蒸汽经汽轮机(6)、汽轮机冷却回热系统(7)后返回锅炉进行加热 循环。
还包括烟气余热吸热单元，对烟气余热进行换热回收。由烟气高温冷却器(81)、烟气中温冷却器(82)、烟气低温冷却器(83)构成，烟气高温冷却器(81)、烟气中 温冷却器(82)、烟气低温冷却器(83)依次安装设置于空气预热器(2)和除尘器(3) 间的烟气通路上，通过烟气高温冷却器(81)、烟气中温冷却器(82)、烟气低温冷却 器(83)可对烟气余热梯级利用，得到不同温度的余热热能；烟气高温冷却器(81)、 烟气中温冷却器(82)、烟气低温冷却器(83)采用水气换热器结构，换热介质为水， 换热器采用逆流布置，换热介质流向与烟气流向逆向；
还包括烟气余热利用单元，烟气余热利用单元与烟气余热吸热单元之间采用热循环管路连接，换热回收的热能在烟气余热利用单元中进行放热利用。烟气余热利用单 元包括高温加热器、中温加热器和低温加热器，分别连接于烟气高温冷却器(81)、 烟气中温冷却器(82)、烟气低温冷却器(83)，分别利用不同温度的余热热能。
高温加热器为汽轮机冷却回热系统(7)的一部分，通过第一热循环管路连接烟 气高温冷却器(81)，对汽轮机冷却回水进行加热。
中温加热器为烟气再热器(85)，通过第二热循环管路连接烟气中温冷却器(82)，设置于脱硫塔(4)、烟囱(5)间的烟气通路上，采用水气换热器，对排放烟气进行 再加热。第二热循环管路上设有烟气再热循环水泵(86)，可调节循环水量，控制换 热，保证合理换热温度。
低温加热器为暖风器(87)，通过第三热循环管路连接烟气低温冷却器(83)，暖 风器(87)入口与大气连通，出口与空气预热器(2)空气入口连通，，采用水气换热 器，对进入环境空气进行加热。第二热循环管路上设有空气加热循环水泵(88)，可 调节循环水量，控制换热，保证合理换热温度。
还包括烟气冷凝器(84)，设置于脱硫塔(4)、烟气再热器(85)间的烟气通路 上，对经脱硫处理后的含水烟气中水气成份进行冷凝。
其运行方法为，
燃煤发电系统正常运行，锅炉高温烟气经除尘器(3)、脱硫塔(4)、烟囱(5) 后排出；来自锅炉的高温蒸汽经汽轮机(6)、汽轮机冷却回热系统(7)后返回锅炉 进行加热循环。外界空气经空气预热器(2)与高温烟气换热后进入锅炉。
烟气高温冷却器(81)吸收烟气热能，通过管路与汽轮机冷却回热系统(7)相 连，加热汽轮机冷却回水，烟气高温冷却器(81)进出口温差取15～35℃。
烟气中温冷却器(81)吸收烟气热能，换热介质通过管路与烟气再热器(85)相 连，对冷凝脱白后的排放烟气进行再加热，烟气中温冷却器(81)进出口温差取 10～25℃。通过调节烟气再热循环水泵(86)转速，从而调整循环换热介质流量，保 持循环换热介质温度在设计参数附近。
经烟气再热器(85)再加热，排口烟气的温度T与湿度条件下的饱和温度T’之 间的温度差△T≥10℃，使排空烟气在排出后很短时间内达不到露点温度，尾气水份 不会凝结成水雾，进而达到消减白烟的目的。
烟气低温冷却器(83)吸收烟气热能，换热介质通过管路与暖风器(87)相连， 对进入空气预热器(2)的空气进行加热，空气经暖风器(87)加热至60～80℃；所述 的暖风器(87)出口水温设计温度取70～80℃，入口水温设计温度取暖风器(87)出 口空气温度与烟气低温冷却器(83)入口烟气温度的平均值。通过调节空气加热循环 水泵(88)转速，从而调整循环换热介质流量，保持循环换热介质温度在设计参数附 近。
烟气冷凝器(84)接入冷却水，对经脱硫处理后的含水烟气中水气成份进行冷凝。所述的烟气冷凝器(84)出口烟气温度为42～49℃。
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)
1.一种锅炉烟气余热利用与脱白一体化系统，其中包括燃煤发电系统，燃煤发电系统由锅炉(1)、空气预热器(2)、除尘器(3)、脱硫塔(4)、烟囱(5)、汽轮机(6)、汽轮机冷却回热系统(7)构成；其特征在于，还包括烟气余热吸热单元，安装设置于烟气通路上，烟气余热吸热单元具有多个子单元，多个子单元依次顺序布置于烟气通道上，通过多个子单元对烟气余热进行梯级换热回收，得到不同温度的余热热能；包括烟气余热利用单元，烟气余热利用单元与烟气余热吸热单元之间采用热循环管路连接，烟气余热利用单元具有多个子单元，不同子单元分别利用不同温度的余热热能，加热电站水系统、空气系统和烟气系统中的水、空气和排放烟气。
2.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气余热利用与脱白一体化系统，其特征在于，烟气余热吸热单元的多个子单元包括烟气高温冷却器(81)、烟气中温冷却器(82)、烟气低温冷却器(83)。
3.根据权利要求2所述的一种锅炉烟气余热利用与脱白一体化系统，其特征在于，烟气高温冷却器(81)、烟气中温冷却器(82)、烟气低温冷却器(83)依次安装设置于空气预热器(2)和除尘器(3)间的烟气通路上。
4.根据权利要求3所述的一种锅炉烟气余热利用与脱白一体化系统，其特征在于，烟气余热利用单元的多个子单元包括高温加热器、中温加热器和低温加热器。
5.根据权利要求4所述的一种锅炉烟气余热利用与脱白一体化系统，其特征在于，高温加热器设置于汽轮机冷却回热系统(7)，通过第一热循环管路连接烟气高温冷却器(81)，采用水水换热器，对汽轮机冷却回水进行加热。
6.根据权利要求4所述的一种锅炉烟气余热利用与脱白一体化系统，其特征在于，中温加热器为烟气再热器(85)，通过第二热循环管路连接烟气中温冷却器(82)，设置于脱硫塔(4)、烟囱(5)间的烟气通路上，采用水气换热器，对排放气进行再加热。
7.根据权利要求4所述的一种锅炉烟气余热利用与脱白一体化系统，其特征在于，低温加热器为暖风器(87)，通过第三热循环管路连接烟气低温冷却器(83)，暖风器(87)入口与大气连通，出口与空气预热器(2)空气入口连通，采用水气换热器，对进入锅炉空气进行加热。
8.根据权利要求4所述的一种锅炉烟气余热利用与脱白一体化系统，其特征在于，中温加热器的循环管路上设有烟气再热循环水泵(86)，低温加热器的循环管路上设有空气加热循环水泵(88)，可调节循环水量，控制换热，保证合理换热温度。
9.一种锅炉烟气余热利用与脱白一体化方法，当燃煤发电系统运行时，锅炉高温烟气经除尘器(3)、脱硫塔(4)、烟囱(5)后排出；来自锅炉的高温蒸汽经汽轮机(6)、汽轮机冷却回热系统(7)后返回锅炉进行加热循环；外界空气经空气预热器(2)与高温烟气换热后进入锅炉；其特征在于，利用烟气高温冷却器(81)吸收烟气热能，通过管路与汽轮机冷却回热系统(7)相连，加热汽轮机冷却回水；
利用烟气中温冷却器(81)吸收烟气热能，中温换热介质通过管路与烟气再热器(85)相连，对烟气冷凝器(84)冷凝脱白处理后的排放烟气进行再加热；经烟气再热器(85)再加热，排口烟气的温度T与湿度条件下的饱和温度T’之间的温度差△T使排空烟气在排出后一段时间内达不到露点温度，烟囱(5)排烟水份不会凝结成水雾；
利用烟气低温冷却器(83)吸收烟气热能，低温换热介质通过管路与暖风器(87)相连，对进入空气预热器(2)的空气进行加热。
10.根据权利要求9所述的一种锅炉烟气余热利用与脱白一体化方法，其特征在于，
烟气高温冷却器(81)进出口温差取15～35℃；
烟气中温冷却器(81)进出口温差取10～25℃；
空气经暖风器(87)加热至60～80℃；所述的暖风器(87)出口水温设计温度取70～80℃，入口水温设计温度取暖风器(87)出口空气温度与烟气低温冷却器(83)入口烟气温度的平均值。
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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 | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100097 Floor 1-12, 120 Zizhuyuan Road, Haidian District, Beijing Applicant after: Datang (Beijing) Energy Management Co., Ltd. Applicant after: DATANG ENVIRONMENT INDUSTRY GROUP CO., LTD. Applicant after: China Datang Group Co., Ltd. Address before: 100097 Floor 1-12, 120 Zizhuyuan Road, Haidian District, Beijing Applicant before: Datang (Beijing) Energy Management Co., Ltd. Applicant before: DATANG ENVIRONMENT INDUSTRY GROUP CO., LTD. Applicant before: China Datang Power Group Corporation |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190524 |