CN111271703A - 不发电固体废物焚烧系统的余热锅炉的加热除氧装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种不发电固体废物焚烧系统的余热锅炉的加热除氧系统装置及方法，装置包括：除氧器，包括软化水进水口、除氧水排水口、循环水出水口和、循环水回水口、和排汽口，所述的除氧水排水口连接至余热锅炉的汽包的进水口；省煤器，设于烟道内，用于对除氧器内的部分水体进行循环加热；循环水泵，连接所述除氧器的循环水出水口和省煤器的进水口，用于将除氧器内的部分锅炉给水强制循环至省煤器内加热、省煤器内加热后的饱和温度水返回除氧器中。本申请中除氧器与省煤器独立组成一个系统，对余热锅炉受热面的水循环影响小；省去了除氧器加热除氧所需的抽汽，减少了蒸汽管道，降低系统的热损失和压力损失；提高了省煤器的给水温度，防止省煤器低温腐蚀。

Description

不发电固体废物焚烧系统的余热锅炉的加热除氧装置及方法

技术领域

本申请涉及固体废弃物焚烧技术领域，具体涉及一种不发电固体废物焚烧系统的余热锅炉的强迫循环给水加热除氧方法。

背景技术

锅炉给水处理工艺中，除氧是非常重要的一个环节。氧是锅炉内受热面的主要腐蚀性物质，若给水系统中的氧不能得到清除，则会腐蚀锅炉的受热面和其他部件。腐蚀性物质氧与铁元素反应生成的氧化铁进入锅炉循环系统，最终会沉积或附着在锅炉管壁和受热面上，形成难溶且传热不良的铁垢。铁垢会使管道内壁出现点坑，阻力系数增大。若管道腐蚀到一定程度时，可能会发生管道爆炸事故。国家规定蒸发量大于等于2吨/每小时的蒸汽锅炉和水温大于等于95℃的热水锅炉的给水都必须除氧。

目前的除氧器方式主要有热力除氧和化学除氧。热力除氧是指利用蒸汽将锅炉给水加热到大气式热力除氧器压力(0.018MPa)下的饱和温度，这时水表面蒸汽压力接近于水面的全压力，溶解在水中的各种气体的分压力接近于零，给水不具备溶解气体的能力，溶解在水中的气体就会析出，从而达到除去氧气，保护热力设备及管道的目的。化学除氧是在除氧器中添加钢屑或亚硫酸钠等化学物质，使水中溶解的氧气与之反应，进而达到除氧的目的，不过化学除氧一般做为热力除氧后的辅助除氧手段。

在常规的垃圾焚烧发电厂中，省煤器(英文名称Economizer)是安装于余热锅炉尾部烟道下部用于回收其排烟余热的一种装置，将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面，由于它吸收高温烟气的热量，降低了烟气的排烟温度，节省了能源，提高了效率，所以称之为省煤器。在传统的给水加热除氧系统中(如图1)，省煤器置于余热锅炉内，进汽包的水先在省煤器加热；除氧器将锅炉给水加热除氧后通过给水泵送入省煤器中，除氧器除氧所需高温蒸汽从汽轮机中引出，经管道传输后进入除氧器，与锅炉给水混合进行除氧。这样难免会造成汽轮机排汽损失，且蒸汽在管道传输时也会有热损耗和压力损耗。除氧器运行管理不当还会造成较高的排汽损失，除氧器排汽损失的经验值为其出力的0.100％～0.300％，造成热损失。

固体废物焚烧因其物料的特殊性，一般情况下，因处理规模较小、蒸汽品质低，不满足汽轮机发电的要求。一般采用汽包出来的蒸汽或减压蒸汽对除氧器内给水进行加热除氧，减少了固体废物焚烧系统的外供蒸汽余热利用能力。

发明内容

本申请结合固体废物焚烧系统的余热锅炉，改变原有汽水流程，提供新的余热锅炉的省煤器强迫循环给水加热除氧装置及方法。

余热锅炉的强制循环加热除氧装置，包括：

除氧器，包括软化水进水口、除氧水排水口、循环水出水口、循环水回水口和排汽口，所述的除氧水排水口连接至余热锅炉的汽包的进水口；

省煤器，设于烟道内，用于对除氧器内的部分锅炉给水进行循环加热；以及

循环水泵，进水口和出水口分别连接所述除氧器的循环水出水口和省煤器的进水口，用于将除氧器内的部分锅炉给水强制循环至省煤器内加热、省煤器内加热后的饱和温度水返回除氧器中。

循环水泵的进水口和出水口分别连接所述除氧器的循环水出水口和省煤器的进水口，即循环水泵的进水口连接所述除氧器的循环水出水口，循环水泵的出水口连接省煤器的进水口。

本申请中，所述的除氧器为现有设备中的除氧器，除除氧器原有的进水口和出水口外，新增循环水出水口和循环水回水口；所述的省煤器为现有系统中的常规省煤器，省煤器设于锅炉尾部烟道内而非余热锅炉内，利用烟道内的高温烟气进行加热。

省煤器内的工作压力高于除氧器内的工作压力，除氧器内的工作压力为常规大气式除氧器的工作压力0.018MPa，由省煤器返回除氧器中的饱和温度水在降压至0.018MPa后进行减压沸腾除氧。例如，省煤器内的工作压力为大于0.6MPa，例如0.6MPa或1MPa，除氧器内的工作压力为0.018MPa，由0.6MPa省煤器返回的饱和温度水温度为165℃，由1MPa省煤器返回的饱和温度水温度为184℃，与除氧器内与剩余部分的软化水混合，返回的饱和温度水在降压至0.018MPa后会使除氧器内软化水沸腾，达到除氧的目的。

本申请中由省煤器进来的饱和水，在除氧器中降压到0.018MPa，给水在除氧器中沸腾除氧，此除氧过程中无需从蒸汽机中抽蒸汽或由外界提供热源。

与传统的方法相比，本申请中，除氧器与省煤器联合组成一个强制循环系统，与余热锅炉受热面的水循环系统独立；省去了除氧器加热除氧所需的对余热锅炉或外接热源的抽汽，减少了蒸汽管道，降低系统的热损失和压力损失；提高了省煤器的给水温度，防止省煤器低温腐蚀。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

可选的，所述省煤器设于烟气温度在500～200℃内的烟道内。例如可选择固体废物进料装置、固废废物焚烧炉、余热锅炉、锅炉尾部烟道、脱硝设备、布袋除尘器脱酸设备等，烟道内的烟气温度进一步优选在300～200℃内。

可选的，还包括连接除氧器的除氧水出口和汽包的进水口的给水泵。

本申请还提供一种包含强制循环加热除氧装置的余热锅炉给水系统，包括：

余热锅炉，包括炉体和汽包；

除氧器，包括软化水进水口、除氧水排水口、循环水出水口、循环水回水口和排汽口，所述的除氧水排水口连接至所述汽包的进水口；以及

省煤器和循环水泵，所述省煤器设于固废焚烧炉的烟道内，所述循环水泵的进水口连接所述循环水出水口，所述循环水泵的出水口连接所述省煤器的进水口，所述省煤器的出水口连接所述循环水回水口，所述省煤器和循环水泵用于通过抽取除氧器内的部分软化水进行连续强制循环加热，实现除氧器内给水的整体沸腾除氧。

本申请的给水系统中，锅炉给水经过除氧器、循环水泵、省煤器循环系统强制循环后水中溶解氧在锅炉给水温度达到饱和温度后逸出，通过管道排出除氧器外，达到除氧的目的，一般情况下，不需再外接蒸汽加热汽源。经过除氧后的锅炉给水经过给水泵打进汽包中，在进入锅炉受热面及其他开始蒸汽循环。

可选的，所述除氧器设置在固废焚烧炉或余热锅炉上且位于12米高度以上高处。本申请将除氧器放置在固体废物焚烧系统的焚烧炉或余热锅炉的12米高处钢架上，形成新的固体废物焚烧系统中的加热除氧系统，包括除氧强制循环水泵、省煤器、除氧器、给水泵、汽包。锅炉给水进入汽包前，在除氧强制循环水泵驱动下进入省煤器吸收烟气热量加热到过饱和，饱和温度水回到除氧器中减压沸腾，水中溶解氧逸出，通过管道排出除氧器外，达到加热除氧的目的。

可选的，还包括软化水箱和除氧水泵，所述除氧水泵连接软化水箱和所述除氧器的软化水进水口。

可选的，还包括与所述汽包的蒸汽出口连接的分汽缸。分汽缸的蒸汽直接外送，不需要抽至除氧器中。

可选的，还包括连接除氧器的除氧水出口和汽包的进水口的给水泵。

所述的除氧水泵、循环水泵和给水泵均为现有设备中的常规设备。其中给水泵和循环水泵为高温水泵，除氧水泵为常温水泵。

本申请还提供一种不发电固体废物焚烧系统的余热锅炉的加热除氧方法，包括：

作为锅炉给水的软化水送入除氧器内；

循环水泵将除氧器内的部分软化水强制循环至置于烟道内的省煤器中；

省煤器利用烟道内的高温烟气对软化水进行加热，加热后的饱和温度水送回除氧器内，与除氧器内的软化水混合并进行减压沸腾，去除氧气；

经除氧器减压沸腾除氧后的锅炉给水通过给水泵送入余热锅炉的汽包内；

汽包内的锅炉给水在余热锅炉的受热面中吸热蒸发变成蒸汽外送。

可选的，所述省煤器内的工作压力为0.6～1MPa；所述省煤器的进口温度为104℃、出口温度为省煤器工作压力下的饱和温度。

可选的，所述省煤器内的进口温度为104℃，其出口温度为省煤器工作压力下的饱和温度。

可选的，锅炉给水的循环比为2～3。

可选的，所述循环水泵提供大于0.6MPa的动力。例如可提供0.6～1MPa的动力。推动给水在省煤器和除氧器之间进行强制循环加热。

可选的，锅炉给水泵提供余热锅炉额定压力的动力，推动除氧之后的给水进入汽包。

附图说明

图1为传统给水加热除氧系统的锅炉给水工艺流程图；

图2为本申请强制循环的加热除氧装置。

图3为本申请强迫循环给水加热除氧系统的锅炉给水工艺流程图；

图中所示附图标记如下；

1、除氧水泵 2、除氧器 3、循环水泵

4、省煤器 5、给水泵 6、汽包

7、锅炉受热面 8、烟道

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了更好地描述和说明本申请的实施例，可参考一幅或多幅附图，但用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对本申请的发明创造、目前所描述的实施例或优选方式中任何一者的范围的限制。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

如图2所示，余热锅炉的强制循环加热除氧装置，包括除氧器2、循环水泵3和省煤器4，除氧器、循环水泵和省煤器组成一个独立的循环系统。

除氧器可采用现有工艺中的常规除氧器，取消常规的蒸汽加热方式，在原有进水口和出水口基础上增设循环水进出口，改造后的除氧器包括软化水进口、除氧水排水口、循环水出水口、循环水回水口和排汽口，除氧水排水口连接至汽包6的进水口。省煤器可采用现有工艺中的常规是省煤器，设置于烟道8中，循环水泵3设于除氧器2和省煤器4之间，循环水泵连接除氧器的循环水出水口和省煤器的进水口，其中循环水泵的进水口连接除氧器的循环水出水口，循环水泵的出水口连接除氧器的循环水进水口，省煤器的出水口连接除氧器的循环水回水口，通过循环水泵的作用使锅炉给水在除氧器与省煤器之间强制循环。

除氧器内的锅炉给水通过循环水泵打入位于锅炉尾部烟道内的省煤器中，省煤器通过与烟气换热将热量传导至锅炉给水，使锅炉给水温度、压力升高，省煤器内的工作压力高于除氧器内的工作压力，除氧器内的工作压力为0.018MPa，由省煤器返回除氧器中的饱和温度水在降压至0.018MPa后减压沸腾除氧。例如，省煤器内的工作压力为0.6～1MPa，除氧器内的工作压力为0.018MPa，由省煤器返回的饱和温度水与除氧器内的软化水混合，返回的饱和温度水在降压至0.018MPa后会使除氧器内软化水沸腾，水中溶解氧在除氧器内减压沸腾中逸出，通过管道排出除氧器外，达到除氧的目的。经过除氧后的锅炉给水经过给水泵打进汽包中，再进入锅炉受热面开始蒸汽循环。

省煤器设置于烟道内，利用烟道内烟气对锅炉给水进行循环加热，烟道可以是任何满足烟气温度在500～200℃内的烟道，一种实施方式中，烟道选择锅炉尾部烟道，该烟道内，烟气温度在300～200℃，满足对循环水加热的要求。省煤器在烟道内的安装采用常规的卧式或立式方式安装。

锅炉给水可采用软化水，一种实施方式中，通过除氧水泵1送入除氧器内，除氧器除氧水通过给水泵5送入汽包6内。

给水泵、除氧水泵、除氧强制循环水泵，除根据应用场景不同命名不同外，都是常规的水泵。其中给水泵和循环水泵为高温水泵，除氧水泵为常温水泵。

如图2和图3所示，包含强迫循环给水加热除氧装置的余热锅炉给水系统及工艺流程，包括余热锅炉和如实施例1所述的强制除氧循环系统。

余热锅炉包括炉体(炉体内包含受热面)和汽包6。强迫循环给水加热除氧装置包括除氧器2、循环水泵3和省煤器4，除氧器、循环水泵和省煤器组成一个独立的循环系统。

除氧器可采用现有工艺中的常规除氧器，取消常规的蒸汽加热方式，在原有进水口和出水口基础上增设循环水进出口，改造后的除氧器包括软化水进口、除氧水排水口、循环水出水口、循环水回水口和排汽口，除氧水排水口连接至汽包6的进水口。省煤器可采用现有工艺中的常规省煤器，设置于烟道8中，循环水泵3设于除氧器2和省煤器4之间，循环水泵连接除氧器的循环水出水口和省煤器的进水口，其中循环水泵的进水口连接除氧器的循环水出水口，循环水泵的出水口连接除氧器的循环水进水口，省煤器的出水口连接除氧器的循环水回水口，通过循环水泵的作用使锅炉给水在除氧器与省煤器之间强制循环。

除氧器内的部分锅炉给水通过循环水泵打入位于锅炉尾部烟道内的省煤器中，省煤器通过与烟气换热将热量传导至锅炉给水，使锅炉给水温度、压力升高，最终锅炉给水经循环水泵、省煤器强制循环后达到饱和温度，返回除氧器中的饱和温度水在降压后使得除氧器内的锅炉水沸腾，水中溶解氧在沸腾后逸出，通过管道排出除氧器外，达到除氧的目的。经过除氧后的锅炉给水经过给水泵打进汽包中，再进入锅炉受热面开始蒸汽循环。

本申请中，除氧器与省煤器联合组成一个强制循环系统，与余热锅炉受热面的水循环系统独立；省去了除氧器加热除氧所需的对余热锅炉或外接热源的抽汽，减少了蒸汽管道，降低系统的热损失和压力损失；提高了省煤器的给水温度，防止省煤器低温腐蚀。

省煤器设置于烟道内，利用烟道内烟气对锅炉给水进行循环加热，烟道可以是任何满足烟气温度在500～200℃内的烟道，一种实施方式中，烟道选择锅炉尾部烟道，该烟道内，烟气温度在300～200℃，满足对循环水加热的要求。省煤器在烟道内的安装采用常规安装。

锅炉给水可采用软化水，一种实施方式中，还包括软化水箱和除氧水泵1，除氧水泵连接软化水箱和所述除氧器的软化水进水口，通过除氧水泵1送入除氧器2内，除氧器除氧水通过给水泵5送入汽包6内。

汽包的蒸汽外送，一种实施方式中，还包括与汽包的蒸汽出口连接的分汽缸。分汽缸的蒸汽直接外送，不需要抽至除氧器中。

不发电固体废物焚烧系统的余热锅炉的加热除氧方法包括：

软化水送入除氧器内；

循环水泵将除氧器内的部分软化水强制循环至置于烟道内的省煤器中；

省煤器利用烟道内的高温烟气对软化水进行加热，加热后的饱和温度水送回除氧器内，与除氧器内的软化水混合并进行减压沸腾，去除氧气；

经除氧器减压沸腾除氧后通过给水泵送入余热锅炉的汽包内；

汽包内的锅炉给水在余热锅炉的受热面中吸热蒸发变成蒸汽外送。

其中一种实施方式如下，利用本申请的强制循环除氧系统完成：

锅炉给水(来自于软化水箱)通过除氧水泵1打入除氧器2，其中部分锅炉给水再经过循环水泵3打入位于锅炉尾部烟道内的省煤器4，省煤器4通过与烟气换热将热量传导至锅炉给水，使锅炉给水温度、压力升高，饱和温度水再返回除氧器，与除氧器内软化水混合，降压至除氧器的工作压力，由于压力的释放导致除氧器内的锅炉给水沸腾，水中溶解氧逸出，通过管道排出除氧器2外，达到除氧的目的。除氧器中10％～20％的水进入省煤器内循环。经过除氧后的锅炉给水经过给水泵5打进汽包6中，在进入炉体内的受热面7及其他开始蒸汽循环。汽包的蒸汽通过分汽缸后外送。

一种实施方式中，所述循环水泵提供0.6～1MPa的动力。推动给水在省煤器和除氧器之间进行强制循环加热。省煤器内的工作压力为0.6～1MPa；其进口温度为104℃，出口水温度达到饱和温度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.余热锅炉的强制循环加热除氧装置，其特征在于，包括：

除氧器，包括软化水进水口、除氧水排水口、循环水出水口、循环水回水口和排汽口，所述的除氧水排水口连接至余热锅炉的汽包的进水口；

省煤器，设于烟道内，用于对除氧器内的部分锅炉给水进行循环加热；以及

循环水泵，进水口和出水口分别连接所述除氧器的循环水出水口和省煤器的进水口，用于将除氧器内的部分锅炉给水强制循环至省煤器内加热、省煤器内加热后的饱和温度水返回除氧器中。

2.根据权利要求1所述的强制循环加热除氧装置，其特征在于，所述省煤器设于烟气温度在500～200℃内的烟道内。

3.根据权利要求1所述的强制循环加热除氧装置，其特征在于，还包括连接除氧器的除氧水出口和汽包的进水口的给水泵。

4.包含强制循环加热除氧装置的余热锅炉给水系统，其特征在于，包括：

余热锅炉，包括炉体和汽包；

除氧器，包括软化水进水口、除氧水排水口、循环水出水口、循环水回水口和排汽口，所述的除氧水排水口连接至所述汽包的进水口；以及

省煤器和循环水泵，所述省煤器设于固废焚烧炉的烟道内，所述循环水泵的进水口连接所述循环水出水口，所述循环水泵的出水口连接所述省煤器的进水口，所述省煤器的出水口连接所述循环水回水口，所述省煤器和循环水泵用于通过抽取除氧器内的部分软化水进行连续强制循环加热，实现除氧器内给水的整体沸腾除氧。

5.根据权利要求4所述的余热锅炉给水系统，其特征在于，所述除氧器设置在固废焚烧炉或余热锅炉上且位于12米高度以上高处。

6.根据权利要求4所述的余热锅炉给水系统，其特征在于，还包括软化水箱和除氧水泵，所述除氧水泵连接软化水箱和所述除氧器的软化水进水口。

7.不发电固体废物焚烧系统的余热锅炉的加热除氧方法，其特征在于，包括：

作为锅炉给水的软化水送入除氧器内；

循环水泵将除氧器内的部分软化水强制循环至置于烟道内的省煤器中；

省煤器利用烟道内的高温烟气对软化水进行加热，加热后的饱和温度水送回除氧器内，与除氧器内的软化水混合并进行减压沸腾，去除氧气；

经除氧器减压沸腾除氧后的锅炉给水通过给水泵送入余热锅炉的汽包内；

汽包内的锅炉给水在余热锅炉的受热面中吸热蒸发变成蒸汽外送。

8.根据权利要求7所述的加热除氧方法，其特征在于，所述省煤器内的工作压力为0.6～1MPa；所述省煤器的进口温度为104℃、出口温度为省煤器工作压力下的饱和温度。

9.根据权利要求7所述的加热除氧方法，其特征在于，锅炉给水的循环比为2～3。

10.根据权利要求7所述的加热除氧方法，其特征在于，所述循环水泵提供大于0.6MPa的动力。

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