CN202630026U - 火电机组锅炉烟气余热利用的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种火电机组锅炉烟气余热利用的装置，可以提高烟气余热的利用率。本实用新型包括省煤器、空气预热器、烟气给水加热器、烟气换热器和空气换热器，所述省煤器安装在锅炉的出口处，从所述省煤器排出的烟气分为第一部分烟气和第二部分烟气，所述第一部分烟气和第二部分烟气分别流经所述空气预热器和烟气给水加热器后进入所述烟气换热器，所述烟气换热器通过导热油吸收热量并将其传递给所述空气换热器，所述空气换热器的空气出口端与所述空气预热器的空气进口端相连。从省煤器排出的烟气被分流成两部分，两部分烟气分别对空气和给水进行加热，然后通过导热油吸收两部分烟气的剩余热量并传递给空气，提高了烟气的利用率。

Description

火电机组锅炉烟气余热利用的装置

技术领域

本实用新型涉及热循环机械技术领域，特别是涉及一种火电机组锅炉烟气余热利用的装置。

背景技术

随着节能环保产品的发展，锅炉等高排放产业的热效率提高也逐渐升温。在锅炉热损失中，电厂排烟热损失占的比重很大。研究表明，排烟温度每降低10度到15度，锅炉的热效率就能提高1%。

目前，现有的烟气余热虽然得到了一些利用，但仍然存在很大的利用空间：随着烟气脱硫脱硝技术的不断进步，烟气酸露点已经降到90℃左右，而大型机组的排烟温度一般设置在120~140℃，也就是说，排烟温度还存在很大的下降空间。同时，超临界和超超临界机组锅炉的排烟温度普遍高于其设定温度，这样，从省煤器出口进入空气预热器的烟气温度远远高于烟气的酸露点，多出的这部分热量并没有被充分利用，增大了排烟的热损失。

造成排烟温度偏高的原因很多，可能是由于实际燃烧煤质与预定燃用煤质存在偏差，再加上对管壁的粘污能力估计不足，尾部受热面的吹灰器布置不合理或者作用不明显，导致省煤器和/或空气预热器的受热面偏小，也就不能很好的发挥烟气余热利用的效果。

按照目前的主流观点，可以通过以下两个途径来解决上述问题：

第一，增大空气预热器的传热面积。烟气在空气预热器内的流动面积增大，烟气和空气逆向流经空气预热器时就能够充分地进行热交换，有效改善烟气余热放热不足的问题。然而，空气预热器的传热面积的并不是越大越好：随着排烟温度的降低，空气与烟气的温差不断减小，空气预热器对烟气余热的利用效果越来越不明显，即使空气预热器的传热面积增加很多，烟气温度降低幅度也不会有很大变化；当排烟温度较低、空气预热器的预热管壁温低于烟气酸露点时，会产生低温腐蚀，空气预热器的使用寿命减少，每隔一两年甚至是半年就要进行更换；继续优化空气预热器的传热面积这一思路显然将导致烟气余热利用效率长期停滞不前。

第二，适当增加省煤器的受热面。采用较大受热面的低压省煤器在一定程度上能够提高给水温度，加强烟气余热利用；但是，由于参与传热的烟气品质不高，该方法的传热效果有限。

因此，按照现有的主流思路，烟气余热利用的效率很难有较大突破；要想提高烟气余热利用效率必须另辟蹊径。如何有效提高烟气余热利用效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种火电机组锅炉烟气余热利用的装置，该装置可以显著提高烟气余热利用的效率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种火电机组锅炉烟气余热利用的装置，包括省煤器、空气预热器、烟气给水加热器、烟气换热器和空气换热器，所述省煤器安装在锅炉的出口处，从所述省煤器排出的烟气分为第一部分烟气和第二部分烟气，所述第一部分烟气和第二部分烟气分别流经所述空气预热器和烟气给水加热器后进入所述烟气换热器，所述烟气换热器通过导热油吸收热量并将其传递给所述空气换热器，所述空气换热器的空气出口端与所述空气预热器的空气进口端相连。

优选地，所述烟气给水加热器包括相互连接的烟气高压给水加热器和烟气低压给水加热器，所述烟气高压给水加热器的烟气进口端与所述省煤器相连，所述烟气低压给水加热器的烟气出口端与所述烟气换热器的烟气进口端相连。

优选地，所述烟气换热器和空气换热器之间还设有为所述导热油提供循环动力的循环泵。

优选地，所述省煤器进一步连接有用于控制所述第一部分烟气和第二部分烟气多少的控制器。

优选地，所述控制器具有比较器，所述比较器用于比较送入锅炉的空气的实际温度与预定温度，如果高于预定温度，则所述控制器控制减小所述第一部分烟气的量，如果低于预定温度，则所述控制器控制增加所述第一部分烟气的量。

优选地，所述第二部分烟气占全部烟气的5%~20%。

锅炉内产生的烟气通过省煤器排出，然后被分为第一部分烟气和第二部分烟气，第一部分烟气通过空气预热器对送入锅炉的空气进行最后预热，第二部分烟气经过烟气给水加热器对汽轮机的给水进行加热。经过上述处理，第一部分烟气和第二部分烟气内含的大部分热量都被回收利用了，剩余的少部分热量被烟气换热器内流动的导热油吸收，然后导热油流动到空气换热器并将吸收的热量释放，空气换热器利用该部分热量对送入锅炉的空气进行初步预热，初步预热的空气通过空气预热器进行最后预热，然后进入锅炉内燃烧。经过以上的多重处理后，烟气的热量得到了充分的回收，烟气余热回收效率大幅提高，同时还解决了单纯采用空气预热器时其进口端的烟气分流造成的烟气放热量不足的问题；其次，第二部分烟气对给水进行充分的加热，加热后的给水再返回汽轮机进行后续的处理，从而分担了采用汽轮机抽气加热给水的负担，符合能量阶梯利用的原则，也就在很大程度上节省了汽轮机所需的抽气，更加节能环保；此外，烟气换热器和空气换热器的结构比较简单，两者的受热面均是比较容易调整的，能够根据需要调整，进而避免换热器的腐蚀问题。

在一种优选的实施方式中，所述省煤器进一步连接有用于控制第一部分烟气和第二部分烟气多少的控制器，所述控制器具有比较器，比较器用于比较送入锅炉的空气的实际温度与预定温度，如果送入锅炉的空气的实际温度高于预定温度，则控制器控制减小第一部分烟气的量，反之则增加第一部分烟气的量，根据送入锅炉的空气温度的高低实时性的调整两部分烟气的多少，进而达到送入锅炉的空气的实际温度符合燃烧要求（即与预定温度相等或者保持在允许的波动幅度内）。

附图说明

图1为本实用新型所提供火电机组锅炉烟气余热利用的装置在一种具体实施方式中的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种火电机组锅炉烟气余热利用的装置，该装置可以显著烟气余热的回收利用率。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本实用新型所提供火电机组锅炉烟气余热利用的装置在一种具体实施方式中的结构示意图。

在图1中，实线代表水，虚线代表蒸汽，单点划线代表烟气，双点划线代表空气。

本实用新型还提供一种火电机组锅炉烟气余热利用的装置，包括空气预热器2、省煤器1、空气换热器3、烟气换热器5和烟气给水加热器，省煤器1连接设置在锅炉的出口处，空气预热器2的空气进口端和空气出口端分别与空气换热器3的空气出口端和省煤器1相连，空气预热器2和烟气给水加热器的烟气进口端均与省煤器1的烟气出口端相连，两者的烟气出口端均与烟气换热器5的烟气进口端相连接。因此，从省煤器1的烟气出口端排出的烟气被分流成第一部分烟气和第二部分烟气，第一部分烟气和第二部分烟气分别流经空气预热器2和烟气给水加热器，然后两部分烟气进入烟气换热器5，烟气换热器5利用导热油将两部分烟气的剩余热量吸收并储存起来，当导热油流动到空气换热器3时，导热油与空气进行热量交换，对空气进行初步预热，而空气换热器3的空气出口端与空气预热器2的空气进口端相连，初步预热后的空气又通过空气预热器2进行最后预热，当空气满足锅炉的要求时直接进入锅炉使用；处理后的第一部分烟气和第二部分烟气统一通过烟气换热器5向外部排出。

上述烟气给水加热器可以包括相互连接的烟气高压给水加热器4和烟气低压给水加热器8，烟气高压给水加热器4和烟气低压给水加热器8分别利用烟气的热量对汽轮机的高压给水和低压给水进行加热，烟气高压给水加热器4的烟气进口端与省煤器1的烟气出口端相连，烟气低压给水加热器8的烟气出口端与烟气换热器5的烟气进口端相连。

当汽轮机和烟气给水加热器之间的管路压降较高时，为顺利实现给水在汽轮机和烟气给水加热器之间的循环流动，可以在汽轮机和烟气给水加热器之间设置水泵。即在汽轮机与烟气高压给水加热器4的之间的管路上设置一个水泵（图中为标示），在汽轮机和烟气低压给水加热器8的管路上设置一个水泵（图中未标示）。当然，如果汽轮机和烟气给水加热器之间的管路压降比较小，给水能够在自然状态下进入烟气给水加热器进行加热，然后顺利流回汽轮机，则可以省略上述两个水泵。

其中，从空气预热器2流出的第一部分烟气和从烟气低压给水加热器8流出的烟气可以在管道内充分混合形成混合烟气，然后再统一进入烟气换热器5，这样有助于提高热交换的效率。当然，处理后的第一部分烟气和第二部分烟气也可以分别流入烟气换热器5进行换热。

在烟气换热器5中流动有导热油，导热油吸收来自混合烟气的余热并将热量储存起来，然后导热油流动到空气换热器3，将储存的热量释放，从而对空气进行初步预热。

为顺利实现导热油在烟气换热器5和空气换热器3之间的流动，可以设置循环泵6。导热油在烟气换热器5内吸收热量后一般可以升温到80-100℃，升温后的导热油通过循环泵6升压进入空气换热器3，当导热油完成热量转换后温度会降低，降温后的导热油再次循环进入烟气换热器5吸收热量，如此反复实现热量的吸收与传递。

空气换热器3的空气进口端与送风机相连，送风机将常温下的空气送入空气换热器3，空气就会吸收导热油的热量，一般情况下，空气可以初步预热到40-70℃，完成初步预热的空气再进入空气预热器2进行最后预热。由于空气换热器3内的导热油的热量被吸收，导热油的温度一般可以降到60-80℃，冷却后的导热油返回到烟气换热器5中继续吸收热量，进入下一轮热循环。经过烟气换热器5处理后的混合烟气的温度一般可以降到90-120℃，此时的烟气可以直接通过烟道进入烟囱而排出。

如果空气预热器2的空气出口端的空气温度低于锅炉对空气温度的要求（即空气的预定温度），则加大循环泵6的液体流量，加快导热油的传热速度，让空气持续不断的与高温的导热油进行热交换，从而提高空气初步预热后的温度，然后将初步预热的空气送入空气预热器2进行最后加热，以满足锅炉对空气温度的要求；反之，则减小循环泵6的液体流量，减慢导热油与空气热交换的速度，减少导热油的流量和流速，降低空气初步预热后的温度。

为顺利实现导热油在烟气换热器5和空气换热器3之间的流动，可以设置循环泵6。导热油在烟气换热器5内吸收热量后一般可以升温到80-100℃，升温后的导热油通过循环泵6升压进入空气换热器3，当导热油完成热量转换后温度会降低，降温后的导热油再次循环进入烟气换热器5吸收热量，如此反复实现热量的吸收与传递。

空气换热器3的空气进口端与送风机相连，送风机将常温下的空气送入空气换热器3，空气就会吸收导热油的热量。一般情况下，空气可以初步预热到40-70℃，完成初步预热的空气再进入空气预热器2进行最后预热。由于空气换热器3内的导热油的热量被吸收，导热油的温度一般可以降到60-80℃，冷却后的导热油返回到烟气换热器5中继续吸收热量，进入下一轮热循环。经过烟气换热器5处理后的混合烟气的温度一般可以降到90-120℃，此时的烟气可以直接通过烟道进入烟囱而排出。

如果空气预热器2的空气出口端的空气温度低于锅炉对空气温度的要求（即空气的预定温度），则加大循环泵7的液体流量，加快导热油的传热速度，让空气持续不断的与高温的导热油进行热交换，从而提高空气初步预热后的温度，然后将初步预热的空气送入空气预热器2进行最后加热，以满足锅炉对空气温度的要求；反之，则减小循环泵7的液体流量，减慢导热油与空气热交换的速度，减少导热油的流量和流速，降低空气初步预热后的温度。

锅炉内的烟气经过省煤器1排出，烟气被分流成第一部分烟气和第二部分烟气：

第二部分烟气首先经过烟气高压给水加热器4对汽轮机中的高压给水进行加热，然后进入烟气低压给水加热器8对汽轮机的低压给水进行加热，加热后的高压给水和低压给水分别要进入汽轮机的下一级高压加热器9和低压加热器7继续进行加热，但由于高压给水和低压给水已经通过第二部分烟气进行了一轮加热，高压加热器9和低压加热器7的负担就相应的减小了，第二部分烟气的余热也得到了利用。由于高压加热器9和低压加热器7是利用蒸汽对给水进行加热的，高压加热器9和低压加热器7的负荷的减小，使得汽轮机回热系统的抽汽量大幅度减小，节省的那部分抽汽可以在汽轮机中继续做功，也在一定程度上起到了提高机组效率的作用。

第一部分烟气流向空气预热器2，空气预热器2内同时有空气和烟气逆向流通，根据逆流传热，空气预热器2利用第一部分烟气对送入锅炉的空气进行最后预热，一般将空气预热到250-330℃，使得空气满足燃烧需要进而送入锅炉1内；此时，空气预热器2内的第一部分烟气充分释放热量，第一部分烟气经过空气预热器2处理后一般可以降到120-140℃，解决了空气预热器2烟气进口端的烟温偏高而无法充分利用的问题。

第一部分烟气从空气预热器2流出后与从烟气低压给水加热器8中流出的第二部分烟气混合地流入烟气换热器5，烟气换热器5利用导热油将两部分烟气的剩余热量吸收并储存，然后传递给空气换热器3，空气换热器3的空气进口端与送风机相连，导热油与送风机送入的空气逆向地经过烟气换热器5，根据逆流传热，导热油对送风机送入的空气进行初步预热（送风机送入的空气也就是要送入锅炉的空气），一般情况下，经过初步预热，空气可以从大气温度预热到50-80℃，初步预热后的空气送入空气预热器2，该空气也就是空气预热器2利用第一部分烟气进行最后预热的空气。

经过上述过程，第一部分烟气经过了两次回收利用，第二部分烟气经过三次回收利用，烟气热量的绝大部分都被回收利用，烟气利用率得到提高；其次，锅炉燃烧需要的空气也经过了两次预热，避免了采用一次预热时空气预热器负荷过高的问题；最后，分流出的第二部分烟气在很大程度上节省了汽轮机的能源，起到了较好的效果。

为进一步控制第一部分烟气和第二部分烟气的量，可以设置与省煤器1相连的控制器，控制器用于实现上述第一部分烟气和第二部分烟气的多少。

为实现控制器的控制目的，控制器一般具有比较器，该比较器用于比较送入锅炉的空气的实际温度和预定温度，控制器中一般存储有预先设定好的空气燃烧需要满足的预定温度，当有空气送入锅炉时，该空气会有一个实际温度，比较器将空气的实际温度与预定温度对比，如果实际温度高于预定温度，则控制器控制减小第一部分烟气的量，如果低于预定温度，则控制器控制增加第一部分烟气的量，如果正好等于预定温度或者两者的温度差在允许的范围内，则控制器控制维持第一部分烟气的量或者进行少量的调整。

通常情况下，第一部分烟气占全部烟气的80%～95%，第二部分烟气占全部烟气的5%~20%。采用上述比例对烟气进行分流有利于两部分的烟气都能够较好的进行热交换，热利用效率较高。

以上对本实用新型所提供的火电机组锅炉烟气余热利用的装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的装置及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种火电机组锅炉烟气余热利用的装置，其特征在于，包括省煤器、空气预热器、烟气给水加热器、烟气换热器和空气换热器，所述省煤器安装在锅炉的出口处，从所述省煤器排出的烟气分为第一部分烟气和第二部分烟气，所述第一部分烟气和第二部分烟气分别流经所述空气预热器和烟气给水加热器后进入所述烟气换热器，所述烟气换热器通过导热油吸收热量并将其传递给所述空气换热器，所述空气换热器的空气出口端与所述空气预热器的空气进口端相连。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述烟气给水加热器包括相互连接的烟气高压给水加热器和烟气低压给水加热器，所述烟气高压给水加热器的烟气进口端与所述省煤器相连，所述烟气低压给水加热器的烟气出口端与所述烟气换热器的烟气进口端相连。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述烟气换热器和空气换热器之间还设有为所述导热油提供循环动力的循环泵。

4.如权利要求1至3任一项所述的装置，其特征在于，所述省煤器进一步连接有用于控制所述第一部分烟气和第二部分烟气多少的控制器。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制器具有比较器，所述比较器用于比较送入锅炉的空气的实际温度与预定温度，如果高于预定温度，则所述控制器控制减小所述第一部分烟气的量，如果低于预定温度，则所述控制器控制增加所述第一部分烟气的量。

6.如权利要求1至3任一项所述的装置，其特征在于，所述第二部分烟气占全部烟气的5%~20%。

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