CN113464912A - 一种灵活可调的高参数垃圾焚烧余热能量回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种灵活可调的高参数垃圾焚烧余热能量回收装置，其特征在于，包括高温段、中温段和低温段，高温段为辐射换热区，高温段设有由屏式换热器的膜式水冷壁围成的沿烟气流动方向可折向变化的辐射传热空间，高温段的出口与中温段相连接，中温段为辐射换热和对流换热混合区，中温段设有多个独立的水平烟道，在不同水平烟道中设有多个蒸发器、过热器和再热器的受热面，在水平烟道的尾部设有烟气挡板，中温段的出口通过烟气转向室与低温段连接，低温段为对流换热区，低温段设有多个省煤器。本发明采用含有过热器和再热器等高温受热面的余热能量回收装置的主蒸汽参数大幅度地提高，系统的能量回收效率明显增加。

Description

一种灵活可调的高参数垃圾焚烧余热能量回收装置
技术领域
本发明涉及一种余热能量回收装置，尤其涉及一种灵活可调的高参数垃圾焚烧余热能量回收装置。
背景技术
相对于垃圾填埋，垃圾焚烧发电技术可以实现对垃圾的减量化、无害化和资源化。随着焚烧技术的不断发展，该技术的垃圾处理量占总处理量的50％以上。目前垃圾发电机组的主蒸汽参数大多低于6.5MPa/450℃，垃圾的处理量也小于1000t/d，机组的热效率约80％，相对于主流的燃煤电站还有很大的提高空间。其中，汽水系统参数较低是造成垃圾发电技术始终难以达到高参数、高负荷和高效率的关键性因素。另外垃圾组分和热值的多样性、燃烧后烟气中的酸性气体、飞灰熔点较低等对垃圾焚烧锅炉的稳定运行影响明显，尤其是在机组高参数和大容量的情况下。现有运行数据表明，过热器等高温受热面出现腐蚀、积灰和爆管的概率远大于水冷壁和省煤器等低温受热面。过热器、高温蒸发器等高温受热面的安全运行和热量回收效率是能量回收装置的核心。因此，设计一种灵活可调的高参数垃圾焚烧余热能量回收装置对提高能源的回收率和运行的可调性有重要的推进作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何设计一种灵活可调的高参数垃圾焚烧余热能量回收装置能够提高能源的回收率和运行的可调性。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种灵活可调的高参数垃圾焚烧余热能量回收装置，其特征在于，包括高温段、中温段和低温段，高温段为辐射换热区，高温段设有由屏式换热器的膜式水冷壁围成的沿烟气流动方向可折向变化的辐射传热空间，高温段的出口与中温段相连接，中温段为辐射换热和对流换热混合区，中温段设有多个独立的水平烟道，在不同水平烟道中设有多个蒸发器、过热器和再热器的受热面，在水平烟道的尾部设有烟气挡板，中温段的出口通过烟气转向室与低温段连接，低温段为对流换热区，低温段设有多个省煤器。
优选地，所述的能量回收装置的主蒸汽压力≥9.8MPa，蒸汽温度≥450℃，再热蒸汽温度≥450℃；高温段的温度范围为1200℃-980℃，中温段的温度范围为980℃-450℃，低温段温度范围为450℃-190℃。
优选地，所述的高温段的入口与垃圾焚烧炉的出口相连接；高温段的膜式水冷壁包括上水冷壁和下水冷壁，下水冷壁布置在高温段的入口处，沿烟气往上的垂直空间设有水冷壁中间集箱，下水冷壁通过水冷壁中间集箱与上水冷壁连接，上水冷壁设置在烟气转向室一内，烟气转向室一与烟气转向室二连接，膜式水冷壁通过水冷壁下集箱与水冷壁下降管连接，水冷壁下降管与汽包连接。
优选地，所述的水平烟道是沿宽度方向上设置独立的烟道，水平烟道由水冷壁包覆而成，成对称布置，水平烟道的数量不小于三个，水平烟道上下两端分别设有与汽包连接的包覆上集箱和包覆下集箱；位于两侧的水平烟道沿烟气流动的方向依次设有高温蒸发器、高温过热器、中温过热器、低温过热器和低温蒸发器；位于中间的水平烟道沿烟气流动的方向依次设有蒸发器、高温再热器和低温再热器。
优选地，所述的高温过热器、中温过热器和高温再热器的进口均设有用于调整蒸汽参数的喷水减温装置。
优选地，所述的低温过热器通过低温过热器进口集箱与汽包连接；所述的高温过热器的两端分别与高温过热器进口集箱、高温过热器出口集箱连接；所述的高温再热器的两端分别与高温再热器进口集箱、高温再热器出口集箱连接；所述的低温再热器的两端分别与低温再热器进口集箱、低温再热器出口集箱连接。
优选地，所述的低温段的烟道由烟道围板组成，低温段的烟道垂直布置，在低温段的烟道内布置多个省煤器，在低温段的烟道中部设有省煤器中间集箱。
优选地，所述高温段和低温段采用垂直布置，中温段采用水平布置。
本发明具有的特点：
1.采用含有过热器和再热器等高温受热面的余热能量回收装置的主蒸汽参数大幅度地提高，系统的能量回收效率明显增加。
2.中温段采用独立的烟道设计，将蒸发器和过热器的组合换热器、过热器分别布置在不同的独立烟道内，通过烟气挡板调节烟气流量可以灵活地分配不同受热面的能量分配比率。
3.高温段烟道采用无屏式换热器的水冷壁结构可以最大程度的保证高温区段受热面的安全，防止高温腐蚀和烟气酸腐蚀。
4.独立烟道和烟气挡板的结构比同一通道过热器和再热器平行设计的方案调节灵活，更适用于垃圾焚烧电厂负荷波动较大的工况。
附图说明
图1为一种灵活可调的高参数垃圾焚烧余热能量回收装置的结构示意图；
图2为中温段烟道的示意图；
图3为中温段烟道的俯视图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
如图1至图3所示，一种灵活可调的高参数垃圾焚烧余热能量回收装置，其包括高温段1、中温段2和低温段3，高温段1为辐射换热区，设有由屏式换热器的膜式水冷壁11围成的沿烟气流动方向可折向变化的辐射传热空间，高温段1的出口与中温段2相连接，中温段2为辐射换热和对流换热混合区，设有多个独立的水平烟道21，在不同水平烟道21中设有多个蒸发器、过热器23和再热器等受热面，在水平烟道21的尾部设有烟气挡板25，中温段2的出口通过烟气转向室5与低温段3连接，低温段3为对流换热区，设有多个省煤器31。本发明的能量回收装置的主蒸汽压力≥9.8MPa，蒸汽温度≥450℃，再热蒸汽温度≥450℃，高温段1的温度范围约为1200℃-980℃，中温段2的温度范围约为980℃-450℃，低温段3温度范围约为450℃-190℃。高温段1的入口与垃圾焚烧炉的出口相连接，高温段1的膜式水冷壁11包括上水冷壁111和下水冷壁112，下水冷壁112布置在高温段1的入口处，沿烟气往上的垂直空间设有水冷壁中间集箱12，下水冷壁112通过水冷壁中间集箱12与上水冷壁111连接，上水冷壁111设置在烟气转向室一15内，烟气转向室一15与烟气转向室二16连接，膜式水冷壁11通过水冷壁下集箱13与水冷壁下降管14连接，水冷壁下降管14与汽包4连接，水平烟道21是沿宽度方向上设置独立的烟道，水平烟道21由膜式水冷壁11包覆而成，成对称布置，水平烟道21的数量不能小于三个，水平烟道21上下两端分别设有与汽包4连接的包覆上集箱27和包覆下集箱28，位于两侧的两个水平烟道21均沿烟气流动的方向依次设有高温蒸发器222、高温过热器233、中温过热器232、低温过热器231和低温蒸发器221；位于中间的水平烟道21沿烟气流动的方向依次设有蒸发器22、高温再热器242和低温再热器241。高温过热器233和高温再热器242的进口均设置喷水减温装置26，用于调整蒸汽参数，低温过热器231通过低温过热器进口集箱2311与汽包4连接；高温过热器233的两端分别与高温过热器进口集箱2331、高温过热器出口集箱2332连接；高温再热器242的两端分别与高温再热器进口集箱2421、高温再热器出口集箱2422连接；低温再热器241的两端分别与低温再热器进口集箱2411、低温再热器出口集箱2412连接，低温再热器出口集箱2412通过喷水减温装置26连接高温再热器进口集箱2421，低温段3的烟道由烟道围板33组成，该烟道垂直布置，并在该烟道内布置多个省煤器31，在该烟道中部设有省煤器中间集箱32。高温段1和低温段3采用垂直布置，中温段2采用水平布置。
本发明的一种灵活可调的高参数垃圾焚烧余热能量回收装置，包括高温段1、中温段2、低温段3。高温段的温度范围约为1200℃-980℃，中温段的温度范围约为980℃-450℃，低温段的温度范围约为450℃-190℃。高温段的入口和垃圾焚烧炉的出口相连接，烟道采用可折向设计，使得烟气流动方向可折向变化，烟气先向上流动，然后通过烟气转向室一15使烟气向下流动，最后在通过烟气转向室二16向上流动，通过高温段1延长烟气在高温区的停留时间，并提高烟气中飞灰的捕集率，该区域为辐射换热区，为膜式水冷壁11围成的垂直结构，烟气通道内不设置屏式换热器，上水冷壁111和下水冷壁112内壁采用耐火材料涂覆。膜式水冷壁11内的工质来源于汽包4，吸收高温段1内烟气的辐射热量后返回汽包4。中温段2为辐射换热和对流换热混合区，水平烟道21由水冷壁包覆11围成，管内的工质来源于汽包4，吸收热量后通过上集箱27和下集箱28返回汽包4，中温段2内设置独立的水平烟道21，水平烟道21的数量N＝3。两侧烟道为对称烟道，烟道内依次布置高温蒸发器222、高温过热器233、中温过热器232、低温过热器231和低温蒸发器221。在高温过热器233和中温过热器232进口处设置喷水减温装置26。中间烟道内依次布置高温再热器242和低温再热器241。在独立烟道出口位置分别设置烟气挡板25，调节独立通道内的烟气流量和通过的热量。低温段3为对流换热区，烟道由围板33组成，垂直烟道内布置省煤器31。
能量回收装置的主蒸汽压力为9.8MPa，蒸汽温度为450℃，再热蒸汽温度为450℃。工质的流动过程为：
(1)汽包4内工质通过水冷壁下降管14进入高温段1下端的水冷壁下集箱13，通过膜式水冷壁11吸收烟气的热量返回汽包4。
(2)汽包4内工质通过水冷壁下降管14进入中温段2包覆下侧的包覆下集箱28，通过构成包覆的膜式水冷壁11吸收烟气的热量经包覆上集箱27返回汽包4。
(3)汽包4内饱和蒸汽引入到低温过热器进口集箱2311，吸收烟气的热量，由出口集箱进入到后续的中/高温过热器。
(4)再热蒸汽通过低温再热器进口集箱2411引入再热器，吸收烟道后由高温再热出口集箱2422连接到汽机做功。

Claims (8)

1.一种灵活可调的高参数垃圾焚烧余热能量回收装置，其特征在于，包括高温段(1)、中温段(2)和低温段(3)，高温段(1)为辐射换热区，高温段(1)设有由屏式换热器的膜式水冷壁(11)围成的沿烟气流动方向可折向变化的辐射传热空间，高温段(1)的出口与中温段(2)相连接，中温段(2)为辐射换热和对流换热混合区，中温段(2)设有多个独立的水平烟道(21)，在不同水平烟道(21)中设有多个蒸发器、过热器(23)和再热器的受热面，在水平烟道(21)的尾部设有烟气挡板(25)，中温段(2)的出口通过烟气转向室(5)与低温段(3)连接，低温段(3)为对流换热区，低温段(3)设有多个省煤器(31)。
2.如权利要求1所述的一种灵活可调的高参数垃圾焚烧余热能量回收装置，其特征在于，所述的能量回收装置的主蒸汽压力≥9.8MPa，蒸汽温度≥450℃，再热蒸汽温度≥450℃；高温段(1)的温度范围为1200℃-980℃，中温段(2)的温度范围为980℃-450℃，低温段(3)温度范围为450℃-190℃。
3.如权利要求1所述的一种灵活可调的高参数垃圾焚烧余热能量回收装置，其特征在于，所述的高温段(1)的入口与垃圾焚烧炉的出口相连接；高温段(1)的膜式水冷壁(11)包括上水冷壁(111)和下水冷壁(112)，下水冷壁(112)布置在高温段(1)的入口处，沿烟气往上的垂直空间设有水冷壁中间集箱(12)，下水冷壁(112)通过水冷壁中间集箱(12)与上水冷壁(111)连接，上水冷壁(111)设置在烟气转向室一(15)内，烟气转向室一(15)与烟气转向室二(16)连接，膜式水冷壁(11)通过水冷壁下集箱(13)与水冷壁下降管(14)连接，水冷壁下降管(14)与汽包(4)连接。
4.如权利要求1所述的一种灵活可调的高参数垃圾焚烧余热能量回收装置，其特征在于，所述的水平烟道(21)是沿宽度方向上设置独立的烟道，水平烟道(21)由水冷壁(11)包覆而成，成对称布置，水平烟道(21)的数量不小于三个，水平烟道(21)上下两端分别设有与汽包(4)连接的包覆上集箱(27)和包覆下集箱(28)；位于两侧的水平烟道(21)沿烟气流动的方向依次设有高温蒸发器(222)、高温过热器(233)、中温过热器(232)、低温过热器(231)和低温蒸发器(221)；位于中间的水平烟道(21)沿烟气流动的方向依次设有蒸发器(22)、高温再热器(242)和低温再热器(241)。
5.如权利要求4所述的一种灵活可调的高参数垃圾焚烧余热能量回收装置，其特征在于，所述的高温过热器(233)、中温过热器(232)和高温再热器(242)的进口均设有用于调整蒸汽参数的喷水减温装置(26)。
6.如权利要求4所述的一种灵活可调的高参数垃圾焚烧余热能量回收装置，其特征在于，所述的低温过热器(231)通过低温过热器进口集箱(2311)与汽包连接；所述的高温过热器(233)的两端分别与高温过热器进口集箱(2331)、高温过热器出口集箱(2332)连接；所述的高温再热器(242)的两端分别与高温再热器进口集箱(2421)、高温再热器出口集箱(2422)连接；所述的低温再热器(241)的两端分别与低温再热器进口集箱(2411)、低温再热器出口集箱(2412)连接。
7.如权利要求1所述的一种灵活可调的高参数垃圾焚烧余热能量回收装置，其特征在于，所述的低温段(3)的烟道由烟道围板(33)组成，低温段(3)的烟道垂直布置，在低温段(3)的烟道内布置多个省煤器(31)，在低温段(3)的烟道中部设有省煤器中间集箱(32)。
8.如权利要求1所述的一种灵活可调的高参数垃圾焚烧余热能量回收装置，其特征在于，所述高温段(1)和低温段(3)采用垂直布置，中温段(2)采用水平布置。
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CN114754345A (zh) * 2022-04-24 2022-07-15 西安热工研究院有限公司 具有挡板组件的锅炉和火电机组

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