CN113970111B - 火电厂烟气余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火电厂烟气余热回收系统，包括连接头、第一预热器和梯级换热器，梯级换热器包括一级换热腔、二级换热腔和换热回路，连接头设有一个进气口和两个出气口，第一预热器和一级换热腔的进气端与连接头的两个出气口分别连接，二级换热腔的进气端与一级换热腔的出气端连接，第一预热器和二级换热腔的出气端交汇连接，换热回路穿设于一级换热腔和二级换热腔中。本火电厂烟气余热回收系统具有对烟气的利用率高，不可逆损失小等优点。

Description

火电厂烟气余热回收系统

技术领域

本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种火电厂烟气余热回收系统。

背景技术

在燃煤发电机组中，排烟损失是锅炉损失最大的一项，排烟温度为120-150℃，携带大量可利用热量排入环境。目前，一般在排烟设置空气第一预热器进行换热，以回收利用烟气温度，但是单纯设置空气第一预热器，由于换热温差大，对烟气的利用率低，不可逆损失较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种对烟气的利用率高，不可逆损失小的火电厂烟气余热回收系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种火电厂烟气余热回收系统，包括连接头、第一预热器和梯级换热器，所述梯级换热器包括一级换热腔、二级换热腔和换热回路，所述连接头设有一个进气口和两个出气口，所述第一预热器和一级换热腔的进气端与连接头的两个出气口分别连接，所述二级换热腔的进气端与一级换热腔的出气端连接，所述第一预热器和二级换热腔的出气端交汇连接，所述换热回路穿设于一级换热腔和二级换热腔中。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述换热回路包括一级回路和二级支路，所述一级回路穿设于一级换热腔中，所述二级支路穿设于二级换热腔中，且所述二级支路的两端均与一级回路交接。

所述一级回路包括透平、回热腔、第二预热器、第一压缩机和一级换热管，所述一级换热管穿设于一级换热腔和回热腔中，所述一级换热管的出气端与透平的进气端连接，进气端与第一压缩机的出气端连接，所述透平的出气端与回热腔的进气端连接，所述回热腔的出气端与第二预热器的进气端连接，所述第二预热器的出气端与第一压缩机的进气端连接，所述二级支路的进气端与第二预热器的出气端连接，出气端与一级换热管的进气端连接。

所述二级支路包括二级换热管、第二压缩机和预冷器，所述二级换热管穿设于二级换热腔中，所述二级换热管的进气端与第二压缩机的出气端连接，出气端与一级换热管的进气端连接，所述第二压缩机的进气端与预冷器的出气端连接，所述预冷器的进气端与第二预热器的出气端连接。

所述第二预热器为空气预热器。

所述透平进气口的介质温度为300℃～350℃，介质压力为8.5～8.0MPa。

所述第二压缩机进气口的介质的温度为32℃～35℃，介质压力为7.7～8.2MPa，出气口的介质压力为15～20MPa。

所述换热回路中的换热介质为二氧化碳气体。

所述第一预热器为空气预热器。

所述第一预热器的介质进口温度为60℃～70℃。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的火电厂烟气余热回收系统，使用时，将连接头的进气口与锅炉的尾部烟气口连接，尾气通过连接头分流，一部分经过第一预热器，为第一预热器中的介质预热，另一部分先经过一级换热腔为换热回路经过一级换热腔中的部分加热，再经过二级换热腔为换热回路经过二级换热腔中的部分加热，该换热回路能够保持换热回路中的介质在进入一级换热腔处的温度比进入二级换热腔处的温度高，实现对另一部分尾气的梯级换热利用。本火电厂烟气余热回收系统通过一级换热腔、二级换热腔和换热回路的组合，实现循环换热和梯级换热，提高了对尾气余热的回收利用率。并且，通过一级换热腔和二级换热腔的梯级换热，相对第一预热器，可降低一级换热腔和二级换热腔的进气端与出气端的温度差，减少尾气的不可逆损失。

本发明的火电厂烟气余热回收系统，一级回路与一级换热腔中的烟气进行换热，以吸收一级换热腔中烟气的部分热量，二级支路与二级换热腔中的烟气进行换热，以吸收二级换热腔中烟气的部分热量，由于二级换热腔中烟气温度会比一级换热腔中的低，为了提高二级换热腔的换热效率及达到好的梯级换热效果，将一级回路中的部分介质通过二级支路降低温度后，再进入二级换热腔中换热。

本发明的火电厂烟气余热回收系统，由第二预热器出气端流出的介质温度仍较高，为了提高二级换热腔的换热效率，第二预热器出气端流出的部分介质通过预冷器换热加以利用后，再通过第二压缩机增压后送于二级换热管中，提高二级换热管与二级换热腔的换热效率，从而实现烟气余热的梯级利用，提高余热利用效率。

附图说明

图1是本发明火电厂烟气余热回收系统的结构示意图。

图中各标号表示：

1、连接头；2、第一预热器；21、第一预热腔；22、第一预热通道；3、梯级换热器；4、一级换热腔；5、二级换热腔；6、换热回路；7、一级回路；71、透平；72、回热腔；73、第二预热器；731、第二预热腔；732、第二预热通道；74、第一压缩机；75、一级换热管；8、二级支路；81、二级换热管；82、第二压缩机；83、预冷器；9、锅炉。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1示出了本发明火电厂烟气余热回收系统的一种实施例，本火电厂烟气余热回收系统包括连接头1、第一预热器2和梯级换热器3，梯级换热器3包括一级换热腔4、二级换热腔5和换热回路6，连接头1设有一个进气口和两个出气口，第一预热器2和一级换热腔4的进气端与连接头1的两个出气口分别连接，二级换热腔5的进气端与一级换热腔4的出气端连接，第一预热器2和二级换热腔5的出气端交汇连接，换热回路6穿设于一级换热腔4和二级换热腔5中。

使用时，将连接头1的进气口与锅炉9的尾部烟气口连接，尾气通过连接头1分流，一部分经过第一预热器2，为第一预热器2中的介质预热，另一部分先经过一级换热腔4为换热回路6经过一级换热腔4中的部分加热，再经过二级换热腔5为换热回路6经过二级换热腔5中的部分加热，该换热回路6能够保持换热回路6中的介质在进入一级换热腔4处的温度比进入二级换热腔5处的温度高，实现对另一部分尾气的梯级换热利用。本火电厂烟气余热回收系统通过一级换热腔4、二级换热腔5和换热回路6的组合，实现循环换热和梯级换热，提高了对尾气余热的回收利用率。并且，通过一级换热腔4和二级换热腔5的梯级换热，相对第一预热器2，可降低一级换热腔4和二级换热腔5的进气端与出气端的温度差，减少尾气的不可逆损失。

本实施例中，换热回路6包括一级回路7和二级支路8，一级回路7穿设于一级换热腔4中，二级支路8穿设于二级换热腔5中，且二级支路8的两端均与一级回路7交接。一级回路7与一级换热腔4中的烟气进行换热，以吸收一级换热腔4中烟气的部分热量，二级支路8与二级换热腔5中的烟气进行换热，以吸收二级换热腔5中烟气的部分热量，由于二级换热腔5中烟气温度会比一级换热腔4中的低，为了提高二级换热腔5的换热效率及达到好的梯级换热效果，将一级回路7中的部分介质通过二级支路8降低温度后，再进入二级换热腔5中换热。

本实施例中，一级回路7包括透平71、回热腔72、第二预热器73、第一压缩机74和一级换热管75，一级换热管75穿设于一级换热腔4和回热腔72中，一级换热管75的出气端与透平71的进气端连接，进气端与第一压缩机74的出气端连接，透平71的出气端与回热腔72的进气端连接，回热腔72的出气端与第二预热器73的进气端连接，第二预热器73的出气端与第一压缩机74的进气端连接，二级支路8的进气端与第二预热器73的出气端连接，出气端与一级换热管75的进气端连接。

本实施例中，二级支路8包括二级换热管81、第二压缩机82和预冷器83，二级换热管81穿设于二级换热腔5中，二级换热管81的进气端与第二压缩机82的出气端连接，出气端与一级换热管75的进气端连接，第二压缩机82的进气端与预冷器83的出气端连接，预冷器83的进气端与第二预热器73的出气端连接。

从一级换热腔4出来的高温高压介质(300℃/15～20MPa)进入透平71做功，透平71排气依次在回热腔72内和第二预热器73内放热，第二预热器73出气端流出的介质分流：一路进入第一压缩机74升压；另一路经预冷器83冷却至临界点附近(32～35℃/7.7～8.2MPa)后再进入第二压缩机82升压，第二压缩机82出气端流出的介质经二级换热腔5加热后，与第一压缩机74出气端流出的介质汇合，一同进入回热腔72，在回热腔72中被加热后，再进入一级换热腔4继续加热，完成循环。

由第二预热器73出气端流出的介质温度仍较高，为了提高二级换热腔5的换热效率，第二预热器73出气端流出的部分介质通过预冷器83换热加以利用后，再通过第二压缩机82增压后送于二级换热管81中，提高二级换热管81与二级换热腔5的换热效率，从而实现烟气余热的梯级利用，提高余热利用效率。

本实施例中，第二预热器73为空气预热器。

本实施例中，透平71进气口的介质温度为300℃～350℃，介质压力为8.5～8.0MPa，以提高热量的利用效果。

本实施例中，第二压缩机82进气口的介质的温度为32℃～35℃，介质压力为7.7～8.2MPa，出气口的介质压力为15～20MPa，以提高二级换热管81与二级换热腔5的换热效果。

本实施例中，换热回路6中的换热介质为二氧化碳气体，形成超临界二氧化碳循环路。第一预热器2为空气预热器。第一预热器2的介质进口温度为60℃～70℃。

本火电厂烟气余热回收系统，第二预热器73包括第二预热腔731和贯通于第二预热腔731中的第二预热通道732，第一预热器2包括第一预热腔21和贯通于第一预热腔21中的第一预热通道22，第一预热通道22和第一预热腔21连通，第一预热通道22的一端与第一预热腔21的进气端，另一端为第一预热腔21的出气端。实际使用时，第一预热器2布置在锅炉9的分隔烟道内，第二预热器73布置在超临界二氧化碳动力循环内。运行时，冷风先通过第二预热通道732在第二预热腔731在预热，再通过吸收透平71排气热量，被加热至60～70℃，称为预热风，然后预热风再进入第一预热器2的第一预热腔21中由经过第一预热通道22中的烟气加热，此时预热风与第一预热通道22中烟气的换热温差降低，不可逆损失减小。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种火电厂烟气余热回收系统，其特征在于：包括连接头(1)、第一预热器(2)和梯级换热器(3)，所述梯级换热器(3)包括一级换热腔(4)、二级换热腔(5)和换热回路(6)，所述连接头(1)设有一个进气口和两个出气口，所述第一预热器(2)和一级换热腔(4)的进气端与连接头(1)的两个出气口分别连接，所述二级换热腔(5)的进气端与一级换热腔(4)的出气端连接，所述第一预热器(2)和二级换热腔(5)的出气端交汇连接，所述换热回路(6)穿设于一级换热腔(4)和二级换热腔(5)中，所述换热回路(6)包括一级回路(7)和二级支路(8)，所述一级回路(7)穿设于一级换热腔(4)中，所述二级支路(8)穿设于二级换热腔(5)中，且所述二级支路(8)的两端均与一级回路(7)交接，所述一级回路(7)包括透平(71)、回热腔(72)、第二预热器(73)、第一压缩机(74)和一级换热管(75)，所述一级换热管(75)穿设于一级换热腔(4)和回热腔(72)中，所述一级换热管(75)的出气端与透平(71)的进气端连接，进气端与第一压缩机(74)的出气端连接，所述透平(71)的出气端与回热腔(72)的进气端连接，所述回热腔(72)的出气端与第二预热器(73)的进气端连接，所述第二预热器(73)的出气端与第一压缩机(74)的进气端连接，所述二级支路(8)的进气端与第二预热器(73)的出气端连接，出气端与一级换热管(75)的进气端连接，所述二级支路(8)包括二级换热管(81)、第二压缩机(82)和预冷器(83)，所述二级换热管(81)穿设于二级换热腔(5)中，所述二级换热管(81)的进气端与第二压缩机(82)的出气端连接，出气端与一级换热管(75)的进气端连接，所述第二压缩机(82)的进气端与预冷器(83)的出气端连接，所述预冷器(83)的进气端与第二预热器(73)的出气端连接，所述第二预热器(73)包括第二预热腔(731)和贯通于第二预热腔(731)中的第二预热通道(732)，所述第一预热器(2)包括第一预热腔(21)和贯通于第一预热腔(21)中的第一预热通道(22)；冷风先通过第二预热通道(732)在第二预热腔(731)中预热，再通过吸收透平(71)排气热量，被加热至60～70℃，称为预热风，然后预热风再进入第一预热器(2)的第一预热腔(21)中由经过第一预热通道(22)中的烟气加热。

2.根据权利要求1所述的火电厂烟气余热回收系统，其特征在于：所述第二预热器(73)为空气预热器。

3.根据权利要求1所述的火电厂烟气余热回收系统，其特征在于：所述透平(71)进气口的介质温度为300℃～350℃，介质压力为8.5～8.0MPa。

4.根据权利要求1所述的火电厂烟气余热回收系统，其特征在于：所述第二压缩机(82)进气口的介质的温度为32℃～35℃，介质压力为7.7～8.2MPa，出气口的介质压力为15～20MPa。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的火电厂烟气余热回收系统，其特征在于：所述换热回路(6)中的换热介质为二氧化碳气体。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的火电厂烟气余热回收系统，其特征在于：所述第一预热器(2)为空气预热器。

7.根据权利要求6所述的火电厂烟气余热回收系统，其特征在于：所述第一预热器(2)的介质进口温度为60℃～70℃。