CN202733927U - 提高火电厂烟囱排烟温度的烟气加热系统和火电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烟气加热系统和采用该系统的火电机组。该方法利用所述驱动汽轮机的乏汽对经过所述脱硫吸收塔后出来的烟气进行加热，然后再将加热后的烟气排入所述烟囱。烟气加热系统包括设置在所述脱硫吸收塔与所述烟囱之间的用于利用所述驱动汽轮机的乏汽对烟气进行加热的烟气加热装置。本实用新型的烟气加热系统充分利用了驱动汽轮机乏汽的能量，尤其是乏汽中的汽化潜热，提高了发电厂的整体效率，同时增加了烟气抬升高度，降低了污染物的落地浓度，有利于环境保护。

Description

提高火电厂烟囱排烟温度的烟气加热系统和火电机组

技术领域

本实用新型涉及火力发电，具体涉及发电设备中的烟气加热系统。

背景技术

火电厂设置了湿法脱硫系统后，经过脱硫装置的烟气温度一般为50℃。有的脱硫系统设置了烟气－烟气换热器（GGH），可将烟气温度提高到约80℃，然后通过烟囱排放到大气。而不设置GGH的脱硫系统，烟囱排放的温度仅为50℃左右。通过湿法脱硫后50℃的烟气含较多的水，会造成如下问题：（1）50℃烟气的腐蚀性比80℃高很多，导致烟囱必须采用昂贵的耐腐蚀材料；（2）烟气含水量大将导致石膏颗粒排出烟囱，并落在烟囱周围很近的区域，导致“石膏雨”，影响电厂厂区环境。

为此，有的电厂采用辅助蒸汽或热二次风加热烟囱进口的烟气，将烟气加热到约80℃。然而，由于辅助蒸汽和热二次风都能用于发电，其能量是高品质能量，消耗辅助蒸汽和热二次风，将耗费不少能量，降低了电厂整体热效率。

而目前，电厂中，驱动汽轮机的乏汽排入凝汽器，其能量大部分被循环水带走，并不能被电厂利用。

因此考虑如何利用乏汽的能量，以提高电厂整体热效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种利用发电设备中的驱动汽轮机的乏汽对烟囱进口的烟气进行加热的烟气加热系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种提高火电厂烟囱排烟温度的烟气加热系统，所述火电厂设有驱动汽轮机、冷凝器、锅炉、空气预热器、除尘器、脱硫吸收塔、以及烟囱，所述烟气加热系统包括设置在所述脱硫吸收塔与所述烟囱之间的用于利用所述驱动汽轮机的乏汽对烟气进行加热的烟气加热装置。

一优选实施例中，烟气加热系统中，所述烟气加热装置包括烟气-水换热器、蒸汽-水换热器、循环泵、以及管道；

所述烟气-水换热器的水进出口通过循环泵和管道与所述蒸汽-水换热器的水进出口连接；

所述蒸汽-水换热器的蒸汽进出口分别通过管道与所述驱动汽轮机的乏汽出口和所述冷凝器或回热系统连接；且

所述所述烟气-水换热器的烟气进出口分别与所述脱硫吸收塔和所述烟囱连接。

另一优选实施例中，烟气加热系统中，所述烟气加热装置包括烟气-蒸汽换热器、以及管道；

所述烟气-蒸汽换热器的蒸汽进出口分别通过所述管道与所述驱动汽轮机的乏汽出口和所述冷凝器或回热系统连接；且

所述烟气-蒸汽换热器的烟气进出口分别与所述脱硫吸收塔和所述烟囱连接。

另一优选实施例中，烟气加热系统中，所述烟气加热装置包括蒸汽-空气换热器、风机、以及管道；

所述蒸汽-空气换热器的蒸汽进出口分别通过管道与所述驱动汽轮机的乏汽出口和所述冷凝器或回热系统连接；且

所述蒸汽-空气换热器的空气入口与所述风机连接，所述蒸汽-空气换热器的空气出口与所述脱硫吸收塔和所述烟囱之间的烟气通道连接，以加热烟气。

优选地，本实用新型中，所述驱动汽轮机用于驱动所述火电厂中的给水泵、引风机、循环水泵、一次风机、送风机、凝结水泵、或发电机。

优选地，所述烟气-水换热器和所述蒸汽-水换热器中的媒介为液态媒介。

优选地，所述烟气-蒸汽换热器为管式换热器。

本实用新型还提供了一种火电机组，所述火电机组包括上述任一实施例中所述的烟气加热系统。

本实用新型的烟气加热系统中，利用了驱动汽轮机的乏汽加热脱硫系统出口的烟气，使排烟温度在70～80℃以上，消除了低烟气温度对烟囱的不利影响。此外，本实用新型的烟气加热系统还具有如下优点：

（1）充分利用了驱动汽轮机乏汽的能量，尤其是乏汽中的汽化潜热。

（2）通过将乏汽能量加热烟气，利用了发电厂的余热，从而提高了发电厂的整体效率。

（3）提高了烟囱进口的烟气温度，大大降低了烟气的腐蚀性，降低烟囱防腐成本，同时增加了烟气抬升高度，降低了污染物的落地浓度，有利于环境保护。

附图说明

图1是本实用新型的利用发电设备中驱动汽轮机的乏汽对烟囱进口的烟气进行加热的烟气加热系统的一个实施例的系统布置示意图；

图2是本实用新型的利用发电设备中驱动汽轮机的乏汽对烟囱进口的烟气进行加热的烟气加热系统的另一个实施例的系统布置示意图；

图3是本实用新型的利用发电设备中驱动汽轮机的乏汽对烟囱进口的烟气进行加热的烟气加热系统的再一个实施例的系统布置示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。图中相同或相似的部分采用相同的附图标记表示。

以下，对本实用新型的主要技术术语进行说明。

本文中，所述锅炉主要包括锅炉装置。所述锅炉装置没有具体限制，只要不对本实用新型的实用新型目的产生限制即可，是本领域技术人员已知的。可以采用π型锅炉（或称派型锅炉）、塔式锅炉、倒U型锅炉等，可以是燃煤锅炉、燃油锅炉等，可以是自然循环锅炉、强迫循环锅炉、直流锅炉等，均在本实用新型的保护范围内。

本文中，所述空气预热器没有具体限制，只要不对本实用新型的实用新型目的产生限制即可，是本领域技术人员已知的。可以采用管式预热器、回转式预热器等，均在本实用新型的保护范围内。

本文中，所述除尘器是指捕捉烟气中灰尘的设备。只要不对本实用新型的实用新型目的产生限制即可，是本领域技术人员已知的。可以采用静电除尘器、布袋烟气除尘单元、电袋烟气除尘单元、水膜烟气除尘单元等，均在本实用新型的保护范围内。

本文中，驱动汽轮机是指为火电厂的一些转动设备，如给水泵、引风机等提供转动的动力的汽轮机，也可是驱动发电机的汽轮机。

本文中，汽轮机乏汽是指蒸汽进入驱动汽轮机做功后的排汽。

以下详细说明本实用新型的实施方式。图1是本实用新型的利用发电设备中驱动汽轮机的乏汽对烟囱进口的烟气进行加热的烟气加热系统100的一个实施例的系统布置示意图。如图1所示，烟气加热系统100中，由锅炉1出来的烟气首先通过空气预热器2，接着通过除尘器3，然后进入脱硫吸收塔4。烟气从脱硫吸收塔4出来后，进入布置在脱硫吸收塔4与烟囱11之间的烟气-水换热器9，经烟气-水换热器9加热后，最后进入烟囱11，并通过烟囱11排到大气中。

一般来说，从脱硫吸收塔4出来的烟气温度在50℃左右，若该温度的烟气直接进入烟囱，则不利于烟囱的使用寿命和环境保护。而烟气-水换热器9将把从脱硫吸收塔4出来的烟气加热到约80℃，然后再进入烟囱，大大提高了烟囱的使用寿命并有利于环境保护。

如图1所示，烟气-水换热器9的水出口（或热媒介出口）与蒸汽-水换热器8的水入口（或热媒介入口）流体连通，烟气-水换热器9的水入口与蒸汽-水换热器8的水出口流体连通，且在烟气-水换热器9的水入口与蒸汽-水换热器8之间还设有热媒水循环泵10，由此构成循环回路。从而利用蒸汽-水换热器8对烟气-水换热器9进行加热，并进而加热流过烟气-水换热器9的烟气。

蒸汽-水换热器8的蒸汽入口与驱动汽轮机5的乏汽出口连接，蒸汽-水换热器8的蒸汽出口与凝汽器7连接。驱动汽轮机5的乏汽排入蒸汽-水换热器8后，乏汽被冷却后凝结，排入凝汽器7以回收工质，也可根据凝结水温度回到回热系统的加热器以回收工质和热量。蒸汽-水换热器8的热媒水被加热后进入烟气-水换热器9，加热烟气并同时被冷却，完成了将乏汽的能量转换到烟气的过程。

驱动汽轮机5的排汽背压被设定到使乏汽温度与热媒水温、热媒水温与烟气温度有合理的端差，并能将乏汽冷凝为水，同时烟气被加热到70～80℃以上，循环泵10使得热媒水在蒸汽-水换热器8和烟气-水换热器9中流动换热。

图2是本实用新型的利用发电设备中驱动汽轮机的乏汽对烟囱进口的烟气进行加热的烟气加热系统101的另一个实施例的系统布置示意图。如图2所示，烟气加热系统101中，由锅炉1出来的烟气首先通过空气预热器2，接着通过除尘器3，然后进入脱硫吸收塔4。烟气从脱硫吸收塔4出来后，进入布置在脱硫吸收塔4与烟囱11之间的烟气-蒸汽换热器12，经烟气-蒸汽换热器12加热后，最后进入烟囱11，并通过烟囱11排到大气中。

烟气-蒸汽换热器12的蒸汽入口与驱动汽轮机5的乏汽出口连接，烟气-蒸汽换热器12的蒸汽出口与凝汽器7连接。驱动汽轮机5的乏汽排入烟气－蒸汽换热器12，加热烟气并同时被冷却，完成了将乏汽的能量转换到烟气的过程。

驱动汽轮机的排汽背压被设定到使乏汽温度与烟气温度有合理的端差，并能将乏汽冷凝为水，同时烟气被加热到约70～80℃以上。乏汽被冷却后凝结，排入凝汽器以回收工质，也可根据凝结水温度回到回热系统的加热器以回收工质和热量。

图3是本实用新型的利用发电设备中驱动汽轮机的乏汽对烟囱进口的烟气进行加热的烟气加热系统102的再一个实施例的系统布置示意图。如图3所示，烟气加热系统102中，由锅炉1出来的烟气首先通过空气预热器2，接着通过除尘器3，然后进入脱硫吸收塔4，最后进入烟囱11，并通过烟囱11排到大气中。

本实施例中，为提高进入烟囱11的烟气的温度，在脱硫吸收塔与烟囱11之间的烟气通道中通有热风，以将烟气加热到约80℃或以上。如图3所示，热风由与驱动汽轮机5的乏汽出口连接的蒸汽-空气换热器13形成。蒸汽-空气换热器13的蒸汽入口端连接到驱动汽轮机的乏汽出口，蒸汽出口端连接到凝汽器7。空气经由风机14进入蒸汽-空气换热器13后，被来自乏汽的蒸汽加热，然后进入脱硫吸收塔4与烟囱11之间的烟气通道以加热烟气。

驱动汽轮机5的乏汽排入蒸汽－空气换热器，乏汽被冷却后凝结，排入凝汽器7以回收工质，也可根据凝结水温度回到火电厂中的回热系统的加热器以回收工质和热量。空气通过蒸汽-空气换热器被加热后，混合进入烟气，将烟气温度提高到约70～80℃以上，完成了将乏汽的能量转换到烟气的过程。

上述实施例中的锅炉1、空气预热器2、除尘器3、脱硫吸收塔4、烟囱11、驱动汽轮机5、凝汽器7以及各换热器8、9、12、13等的结构均为现有技术，在此不再详细描述。

上述实施例中，驱动汽轮机5可用于驱动给水泵、引风机、循环水泵、一次风机、送风机、凝结水泵、或发电机等设备6。

上述实施例中，烟气-水换热器和蒸汽-水换热器也可是采用其他液态媒介的间热式换热器，媒介可以为诸如水、乙二醇等低沸点液体。

上述实施例中，烟气-蒸汽换热器可以为管式换热器。

上述实施例中，各换热器的进口和出口是相对而言的，即假如换热器的进出口中其中一个为出口，则与之对应的一个为入口，反之亦然。

本实用新型的烟气加热系统中，利用了驱动汽轮机的乏汽加热脱硫系统出口的烟气，使排烟温度在70～80℃以上，消除了低烟气温度对烟囱的不利影响。此外，本实用新型的烟气加热系统还具有如下优点：

（1）充分利用了驱动汽轮机乏汽的能量，尤其是乏汽中的汽化潜热。

（2）通过将乏汽能量加热烟气，利用了发电厂的余热，从而提高了发电厂的整体效率。

（3）提高了烟囱进口的烟气温度，大大降低了烟气的腐蚀性，降低烟囱防腐成本，同时增加了烟气抬升高度，降低了污染物的落地浓度，有利于环境保护。

以上详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种提高火电厂烟囱排烟温度的烟气加热系统，所述火电厂设有驱动汽轮机、冷凝器、锅炉、空气预热器、除尘器、脱硫吸收塔、以及烟囱，其特征在于，所述烟气加热系统包括设置在所述脱硫吸收塔与所述烟囱之间的用于利用所述驱动汽轮机的乏汽对烟气进行加热的烟气加热装置。

2.如权利要求1所述的烟气加热系统，其特征在于，

所述烟气加热装置包括烟气-水换热器、蒸汽-水换热器、循环泵、以及管道；

所述烟气-水换热器的水进出口通过循环泵和管道与所述蒸汽-水换热器的水进出口连接；

所述蒸汽-水换热器的蒸汽进出口分别通过管道与所述驱动汽轮机的乏汽出口和所述冷凝器或回热系统连接；且

所述烟气-水换热器的烟气进出口分别与所述脱硫吸收塔和所述烟囱连接。

3.如权利要求1所述的烟气加热系统，其特征在于，

所述烟气加热装置包括烟气-蒸汽换热器、以及管道；

所述烟气-蒸汽换热器的蒸汽进出口分别通过所述管道与所述驱动汽轮机的乏汽出口和所述冷凝器或回热系统连接；且

所述烟气-蒸汽换热器的烟气进出口分别与所述脱硫吸收塔和所述烟囱连接。

4.如权利要求1所述的烟气加热系统，其特征在于，

所述烟气加热装置包括蒸汽-空气换热器、风机、以及管道；

所述蒸汽-空气换热器的蒸汽进出口分别通过管道与所述驱动汽轮机的乏汽出口和所述冷凝器或回热系统连接；且

所述蒸汽-空气换热器的空气入口与所述风机连接，所述蒸汽-空气换热器的空气出口与所述脱硫吸收塔和所述烟囱之间的烟气通道连接，以加热烟气。

5.如权利要求1所述的烟气加热系统，其特征在于，所述驱动汽轮机用于驱动所述火电厂中的给水泵、引风机、循环水泵、一次风机、送风机、 凝结水泵、或发电机。

6.如权利要求2所述的烟气加热系统，其特征在于，所述烟气-水换热器和所述蒸汽-水换热器中的媒介为液态媒介。

7.如权利要求3所述的烟气加热系统，其特征在于，所述烟气-蒸汽换热器为管式换热器。

8.一种火电机组，其特征在于，所述火电机组包括权利要求1-7中任一项所述的烟气加热系统。 

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