CN204943445U - 用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于火电厂节能减排的技术领域。为了解决目前火电厂烟气余热利用率低且烟气电除尘效率低的问题，本实用新型提出一种用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统，包括低温加热器、空预器、电除尘器、送风机和换热装置，该换热装置包括烟气入口、烟气出口、锅炉给水入口、锅炉给水出口、冷空气入口和冷空气出口，烟气入口与空预器连接，烟气出口与电除尘器连接；锅炉给水入口和锅炉给水出口均与低温加热器连接；冷空气入口与送风机连接，冷空气出口与空预器连接。本实用新型利用回收的烟气余热对锅炉给水及冷空气加热，实现了烟气余热的高效利用，提高了电除尘器的除尘效率,防止了空预器因低负荷投脱硝而积盐结垢堵塞。

Description

用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统

技术领域

本实用新型属于火电厂节能减排的技术领域，具体涉及一种用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统。

背景技术

火电厂锅炉中产生的烟气通常要依次流过空预器、电除尘器、引风机、增压风机、湿法脱硫塔，最后进入烟囱排至大气中。锅炉中产生的烟气温度较高，带有大量热量，虽然烟气流过空预器时，会与同样流过空预器而进入锅炉中的煤粉燃烧所需的冷空气进行热交换，以提高进入锅炉中的冷空气的温度，提高机组的热效率，但从空预器流出的烟气温度在130℃左右，烟气温度仍较高，烟气仍携带大量的显热。烟气在依次流过电除尘器、引风机、增压风机、湿法脱硫塔的过程中，烟气携带的大量的显热非但没有得到有效利用，反而具有以下四个负面效果：1.温度较高的烟气流过湿法脱硫塔时，使湿法脱硫塔中的水大量蒸发并排入大气，大大增加了水的使用量，增加了资源消耗；2.温度较高的烟气不利于飞灰比电阻的降低，影响烟气的电除尘效果；3.烟气的温度越高则体积越大流量越大，导致机组设备体积更为庞大，引风机和增压风机能耗更高；4.烟气温度高不利于SO₃凝结吸附。因此，十分有必要进一步挖掘烟气余热的利用潜力，提高燃煤电厂整体热效率，实现节能、减排、提效的效果。

实用新型内容

为了解决目前火电厂烟气余热利用率低且烟气的电除尘效率低的问题，本实用新型提出一种用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统，以实现烟气余热的高效利用，提高烟气的电除尘效率，同时提高空预器冷端金属壁温和空预器出口烟气温度，降低空预器因低负荷投脱硝而积盐堵塞的风险。

本实用新型用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统包括锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、低温加热器、空预器、电除尘器、引风机、湿法脱硫塔、烟囱和送风机，还包括换热装置，该换热装置包括烟气入口、烟气出口、锅炉给水入口、锅炉给水出口、冷空气入口和冷空气出口，所述烟气入口与所述空预器连接，所述烟气出口与所述电除尘器连接；所述锅炉给水入口和所述锅炉给水出口均与所述低温加热器连接；所述冷空气入口与所述送风机连接，所述冷空气出口与所述空预器连接。

其中，所述换热装置包括一阶给水加热器、二阶换热器和空气换热器；所述一阶给水加热器包括烟气入口、烟气出口、锅炉给水进口和锅炉给水出口；所述二阶换热器包括烟气入口、烟气出口、换热出口和换热入口；所述空气换热器包括冷空气进口、冷空气出口、换热出口和换热入口；所述一阶给水加热器的烟气入口与所述空预器连接，所述一阶给水加热器的烟气出口与所述二阶换热器的烟气入口连接；所述一阶给水加热器的锅炉给水进口和锅炉给水出口均与所述低温加热器连接；所述二阶换热器的烟气出口与所述电除尘器连接，所述二阶换热器的换热出口与所述空气换热器的换热入口连接，所述二阶换热器的换热入口与所述空气换热器的换热出口连接；所述空气换热器的冷空气进口与所述送风机连接，所述空气换热器的冷空气出口与所述空预器连接。

其中，所述一阶给水加热器的锅炉给水进口与所述低温加热器之间设置有循环泵，或者所述一阶给水加热器的锅炉给水出口与所述低温加热器之间设置有循环泵。

其中，所述二阶换热器的换热出口与所述空气换热器的换热入口之间设置有循环泵，或者所述二阶换热器的换热入口与所述空气换热器的换热出口之间设置有循环泵。

其中，所述二阶换热器与所述空气换热器之间的循环介质为水。

其中，所述一阶给水加热器的锅炉给水进口与所述低温加热器之间设置有阀门，和/或所述一阶给水加热器的锅炉给水出口与所述低温加热器之间设置有阀门。

其中，所述换热装置包括一阶给水加热器、空气换热器、分流三通和汇流三通；所述一阶给水加热器包括烟气入口、烟气出口、锅炉给水进口和锅炉给水出口；所述空气换热器包括冷空气进口、冷空气出口、换热出口和换热入口；所述一阶给水加热器的烟气入口与所述空预器连接，所述一阶给水加热器的烟气出口与所述电除尘器连接；所述一阶给水加热器的锅炉给水进口与所述低温加热器连接；所述分流三通分别与所述一阶给水加热器的锅炉给水出口、所述空气换热器的换热入口和汇流三通连接；所述汇流三通分别与所述低温加热器、所述空气换热器的换热出口和所述分流三通连接；所述空气换热器的冷空气进口与所述送风机连接，所述空气换热器的冷空气出口与所述空预器连接。

其中，所述一阶给水加热器的锅炉给水进口与所述低温加热器之间设置有循环泵，或者所述一阶给水加热器的锅炉给水出口与所述低温加热器之间设置有循环泵。

其中，所述一阶给水加热器的锅炉给水进口与所述低温加热器之间设置有阀门，和/或所述汇流三通与所述低压加热器之间设置有阀门。

本实用新型用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统具有如下的有益效果：

本实用新型的换热装置回收烟气的余热，并利用回收的烟气的余热加热锅炉给水，这样烟气温度降低，锅炉给水的温度升高，对温度较高的锅炉给水再次加热时就会节省燃煤，减少了资源消耗，提高了锅炉和汽轮机的运行效率。本实用新型的换热装置还利用回收的烟气余热对锅炉中煤粉燃烧所需的冷空气进行加热，温度较高的冷空气进入锅炉后更有利于煤粉燃烧，实现了节省燃煤节约能源的目的。本实用新型实现了烟气余热的高效利用。烟气经过本实用新型的换热装置后温度降低，降温后的烟气体积减小流量减小，在电除尘器中的停留时间增加，而且飞灰比电阻由于烟温降低而减小，从而提高了电除尘器的除尘效率，降低了粉尘排放。

温度较低的烟气流过湿法脱硫塔时，携带走的水份更少，使机组运行更节水，减少了水资源的消耗。烟气降温后体积减小流量减小，降低了引风机的功耗。通过估算，当烟气温度降低20℃时，引风机的功耗可降低约5％，湿法脱硫塔中水的蒸发量可降低约30％。本实用新型实现了节能、减排、提效的效果，经济效益和社会效益可观。

未采用本实用新型的技术方案时，空预器入口的冷空气温度为环境温度(一般在20--40℃之间)，空预器出口烟气温度为120--130℃，电除尘器入口的烟气温度一般也在120--130℃之间。采用本实用新型后，空预器入口冷空气温度提高至50--65℃，空预器出口烟气温度升至140--160℃，电除尘器入口的烟气温度一般降至90--95℃之间。

本实用新型通过调节空预器进口冷风温度，提高了空预器冷端金属壁温和空预器出口排烟温度，从而避免了空预器中硫酸氢铵结垢堵塞和空预器受到低温腐蚀的风险，实现了保护空预器的目的。

附图说明

图1为本实用新型用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统的第一种实施例的结构示意图；

图2为本实用新型用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统的第二种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图介绍本实用新型的技术方案。

本实用新型用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统包括锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、低温加热器、空预器、电除尘器、引风机、湿法脱硫塔、烟囱和送风机，还包括换热装置，该换热装置包括烟气入口、烟气出口、锅炉给水入口、锅炉给水出口、冷空气入口和冷空气出口。换热装置的烟气入口与空预器连接，换热装置的烟气出口与电除尘器连接；换热装置的锅炉给水入口和锅炉给水出口均与低温加热器连接；换热装置的冷空气入口与送风机连接，换热装置的冷空气出口与空预器连接。

锅炉产生的烟气流过空预器后进入换热装置，同时低温加热器中的锅炉给水也流过换热装置，这样烟气与锅炉给水进行热交换，烟气温度降低，锅炉给水温度升高，在后续对温度较高的锅炉给水加热时就会节省燃煤，减少了资源消耗。本实用新型的换热装置还利用回收的烟气余热对进入空预器的冷空气加热，这样升高了冷空气的温度，温度较高的冷空气进入锅炉后更有利于煤粉的燃烧，达到节省燃煤节约能源的目的。经过换热装置的烟气温度降低，降温后的烟气体积减小流量减小，在电除尘器中的停留时间增加，而且飞灰比电阻由于烟温降低而减小，提高了电除尘器的除尘效率。

实施例1

如图1所示，用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统包括锅炉1、汽轮机5、发电机10、凝汽器11、第五级低温加热器15、第六级低温加热器14、第七级低温加热器13、第八级低温加热器12、空预器3、电除尘器6、引风机16、湿法脱硫塔7、烟囱8、送风机4和换热装置，该换热装置包括一阶给水加热器21、二阶换热器22和空气换热器9。锅炉1产生的水蒸汽带动汽轮机5转动，发电机10将汽轮机5的动能转化为电能，流过汽轮机5的水蒸汽在凝汽器11中凝结成水，凝结成的水依次经过第五级低温加热器15、第六级低温加热器14、第七级低温加热器13和第八级低温加热器12回流到锅炉1中继续进行加热。

一阶给水加热器21包括烟气入口、烟气出口、锅炉给水进口和锅炉给水出口。二阶换热器22包括烟气入口、烟气出口、换热出口和换热入口。空气换热器9包括冷空气进口、冷空气出口、换热出口和换热入口。一阶给水加热器21的烟气入口与空预器3连接，一阶给水加热器21的烟气出口与二阶换热器22的烟气入口连接，这样锅炉1产生的烟气经过空预器3后，从一阶给水加热器21的烟气入口进入一阶给水加热器21，并从一阶给水加热器21的烟气出口流出。一阶给水加热器21的锅炉给水进口与第六级低温加热器14的出口连接，一阶给水加热器21的锅炉给水出口与第八级低温加热器12的入口连接，这样第六级低温加热器14中的锅炉给水流入一阶给水加热器21中，并从一阶给水加热器21的锅炉给水出口流出，回流到第八级低温加热器12中，最终回流到锅炉1中。烟气流过一阶给水加热器21，同时第六级低温加热器14中的锅炉给水也流过一阶给水加热器21，这样烟气与锅炉给水进行热交换，烟气温度降低，锅炉给水温度升高，温度较高的锅炉给水回流到锅炉1中，后续锅炉1再对锅炉给水加热时就会节省燃煤。

其中，一阶给水加热器21的锅炉给水进口与第六级低温加热器14的出口之间设置有阀门24，和/或一阶给水加热器21的锅炉给水出口与第八级低温加热器12的入口之间设置有阀门24，通过阀门24可以调节第六级低温加热器14中的锅炉给水一部分或全部流入一阶给水加热器21中。一阶给水加热器21的锅炉给水出口与第八级低温加热器12的入口之间设置有循环泵23，该循环泵23能够保证在管路中压差较小时一阶给水加热器21中锅炉给水的流入量，并通过控制一阶给水加热器21中锅炉给水的流入量，灵活控制烟气余热的回收量；为了控制一阶给水加热器21中锅炉给水的流入量，也可以在一阶给水加热器21的锅炉给水进口与第六级低温加热器14的出口之间设置循环泵23。一阶给水加热器21的锅炉给水进口还可以与第五级低温加热器15、第七级低温加热器13或第八级低温加热器12连接。一阶给水加热器21的锅炉给水出口还可以与第五级低温加热器15、第六级低温加热器14或第七级低温加热器13连接。

二阶换热器22的烟气入口与一阶给水加热器21的烟气出口连接，二阶换热器22的烟气出口与电除尘器6连接，这样从一阶给水加热器21流出的烟气进入二阶换热器22中，并且烟气从二阶换热器22流出后进入电除尘器6中。二阶换热器22的换热出口与空气换热器9的换热入口连接，二阶换热器22的换热入口与空气换热器9的换热出口连接，二阶换热器22与空气换热器9组成冷空气加热回路，该冷空气加热回路中的循环介质例如可以是水。流经二阶换热器22的循环介质与流经二阶换热器22的烟气进行热交换，烟气温度进一步降低，循环介质温度升高。空气换热器9的冷空气进口与送风机4连接，空气换热器9的冷空气出口与空预器3连接。这样送风机4将冷空气送入空气换热器9中，空气换热器9中温度较高的循环介质与冷空气进行热交换，温度较高的循环介质将冷空气加热，冷空气被加热后从空气换热器9流出，并流入空预器3中，经过空预器3进入锅炉1中，温度较高的冷空气更有利于锅炉1中燃煤的燃烧，从而节省了燃煤。

其中，冷空气加热回路中设置有循环泵23，循环泵23可以位于二阶换热器22的换热出口与空气换热器9的换热入口之间，也可以设置于二阶换热器22的换热入口与空气换热器9的换热出口之间，该循环泵23能够对冷空气加热回路中循环介质的流速进行调节，流量进行控制，从而控制循环介质与冷空气的换热量，最终灵活控制冷空气被加热的温度。为了充分保证换热效果，二阶换热器22和空气换热器9要有较低的热阻和较大的换热面积，以使烟气的热量尽可能多地被传递给冷空气，但是烟气温度也不能降得过低，以防止烟气中的SO₃冷凝，腐蚀电除尘器6的内部结构。

烟气经过一阶给水加热器21和二阶换热器22后大量余热被回收，烟气温度降低，较低温度的烟气进入电除尘器6中进行电除尘处理，烟气从电除尘器6流出后，在引风机16的作用下流入湿法脱硫塔7中，在湿法脱硫塔7中进行脱硫，之后烟气进入烟囱8排到大气中。

本实施例对锅炉给水加热的回路和对冷空气加热的回路是两个独立的回路，有利于提高运行灵活性、简化控制逻辑，而且一阶给水加热器21的下游设有二阶换热器22，二阶换热器22能够对烟气进行进一步降温，因此一阶给水加热器21对流入的锅炉给水的温度要求更为宽泛，可以对更高温度的锅炉给水进行加热。

实施例2

如图2所示，用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统包括锅炉1、汽轮机5、发电机10、凝汽器11、第五级低温加热器15、第六级低温加热器14、第七级低温加热器13、第八级低温加热器12、空预器3、电除尘器6、引风机16、湿法脱硫塔7、烟囱8、送风机4和换热装置，该换热装置包括一阶给水加热器21、空气换热器9、分流三通26和汇流三通25。

一阶给水加热器21包括烟气入口、烟气出口、锅炉给水进口和锅炉给水出口。空气换热器9包括冷空气进口、冷空气出口、换热出口和换热入口。一阶给水加热器21的烟气入口与空预器3连接，一阶给水加热器21的烟气出口与电除尘器6连接，这样烟气从空预器3流出后流入一阶给水加热器21中，且经过一阶给水加热器21后流入电除尘器6中。

一阶给水加热器21的锅炉给水进口与第六级低温加热器14的出口连接。分流三通26分别与一阶给水加热器21的锅炉给水出口、空气换热器9的换热入口和汇流三通25连接。汇流三通25分别与第八级低温加热器12的入口、空气换热器9的换热出口和分流三通26连接。空气换热器9的冷空气进口与送风机4连接，空气换热器9的冷空气出口与空预器3连接。这样第六级低温加热器中的锅炉给水从一阶给水加热器21的锅炉给水入口流入一阶给水加热器21中，锅炉给水与同样流过一阶给水加热器21的烟气进行热交换，烟气的一部分余热被锅炉给水回收，烟气的温度降低，锅炉给水的温度升高。温度较低的烟气从一阶给水加热器21流出后进入电除尘器6中，由于降温后的烟气体积减小流量减小，在电除尘器6中的停留时间增加，而且飞灰比电阻由于烟温降低而减小，从而提高了电除尘器6的除尘效率。温度升高的锅炉给水从一阶给水加热器21的锅炉给水出口流出后经过分流三通26的分流，一部分锅炉给水流入汇流三通25并经汇流三通25流入第八级低温加热器12中，另一部分锅炉给水从空气换热器9的换热入口进入空气换热器9中，同时送风机4将冷空气送入空气换热器9中，空气换热器9中的冷空气与流入空气换热器9中的锅炉给水进行热交换，锅炉给水的一部分热量被冷空气吸收，冷空气的温度升高，锅炉给水的温度降低一些。冷空气从空气换热器9流出后经空预器3进入锅炉1中。锅炉给水从空气换热器9的换热出口流出后经过汇流三通25流入第八级低温加热器12中。

其中，一阶给水加热器21的锅炉给水进口与第六级低温加热器14的出口之间设置有循环泵23，该循环泵23还可以设置于一阶给水加热器21的锅炉给水出口与第八级低温加热器12的入口之间。一阶给水加热器21的锅炉给水进口与第六级低温加热器14的出口之间设置有阀门24，和/或汇流三通25与第八级低压加热器12的入口之间设置有阀门24。

本实施例与实施例1相比，省去了二阶换热器22和一个循环泵，结构简单，降低了系统维护和投资的成本。

Claims (9)

1.一种用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统，包括锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、低温加热器、空预器、电除尘器、引风机、湿法脱硫塔、烟囱和送风机，其特征在于，还包括换热装置，该换热装置包括烟气入口、烟气出口、锅炉给水入口、锅炉给水出口、冷空气入口和冷空气出口，所述烟气入口与所述空预器连接，所述烟气出口与所述电除尘器连接；所述锅炉给水入口和所述锅炉给水出口均与所述低温加热器连接；所述冷空气入口与所述送风机连接，所述冷空气出口与所述空预器连接。

2.根据权利要求1所述的用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统，其特征在于，所述换热装置包括一阶给水加热器、二阶换热器和空气换热器；所述一阶给水加热器包括烟气入口、烟气出口、锅炉给水进口和锅炉给水出口；所述二阶换热器包括烟气入口、烟气出口、换热出口和换热入口；所述空气换热器包括冷空气进口、冷空气出口、换热出口和换热入口；

所述一阶给水加热器的烟气入口与所述空预器连接，所述一阶给水加热器的烟气出口与所述二阶换热器的烟气入口连接；所述一阶给水加热器的锅炉给水进口和锅炉给水出口均与所述低温加热器连接；

所述二阶换热器的烟气出口与所述电除尘器连接，所述二阶换热器的换热出口与所述空气换热器的换热入口连接，所述二阶换热器的换热入口与所述空气换热器的换热出口连接；

所述空气换热器的冷空气进口与所述送风机连接，所述空气换热器的冷空气出口与所述空预器连接。

3.根据权利要求2所述的用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统，其特征在于，所述一阶给水加热器的锅炉给水进口与所述低温加热器之间设置有循环泵，或者所述一阶给水加热器的锅炉给水出口与所述低温加热器之间设置有循环泵。

4.根据权利要求2或3所述的用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统，其特征在于，所述二阶换热器的换热出口与所述空气换热器的换热入口之间设置有循环泵，或者所述二阶换热器的换热入口与所述空气换热器的换热出口之间设置有循环泵。

5.根据权利要求2或3所述的用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统，其特征在于，所述二阶换热器与所述空气换热器之间的循环介质为水。

6.根据权利要求2或3所述的用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统，其特征在于，所述一阶给水加热器的锅炉给水进口与所述低温加热器之间设置有阀门，和/或所述一阶给水加热器的锅炉给水出口与所述低温加热器之间设置有阀门。

7.根据权利要求1所述的用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统，其特征在于，所述换热装置包括一阶给水加热器、空气换热器、分流三通和汇流三通；所述一阶给水加热器包括烟气入口、烟气出口、锅炉给水进口和锅炉给水出口；所述空气换热器包括冷空气进口、冷空气出口、换热出口和换热入口；

所述一阶给水加热器的烟气入口与所述空预器连接，所述一阶给水加热器的烟气出口与所述电除尘器连接；所述一阶给水加热器的锅炉给水进口与所述低温加热器连接；

所述分流三通分别与所述一阶给水加热器的锅炉给水出口、所述空气换热器的换热入口和汇流三通连接；所述汇流三通分别与所述低温加热器、所述空气换热器的换热出口和所述分流三通连接；

所述空气换热器的冷空气进口与所述送风机连接，所述空气换热器的冷空气出口与所述空预器连接。

8.根据权利要求7所述的用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统，其特征在于，所述一阶给水加热器的锅炉给水进口与所述低温加热器之间设置有循环泵，或者所述一阶给水加热器的锅炉给水出口与所述低温加热器之间设置有循环泵。

9.根据权利要求7或8所述的用于回收火电厂烟气余热和提高烟气电除尘效率的系统，其特征在于，所述一阶给水加热器的锅炉给水进口与所述低温加热器之间设置有阀门，和/或所述汇流三通与所述低压加热器之间设置有阀门。