CN206398742U - 一种超净排放燃煤机组开式低低温余热利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超净排放燃煤机组开式低低温余热利用系统，涉及一种可稳定调控的开式MGGH系统，烟气冷却器的出水口通过带阀门的管路系统分别连通烟气再热器进水口和余热回收热水混合器进水口，烟气再热器的进水口管路上还设有辅助蒸汽加热器，烟气再热器的出水口经循环水及补水混合器以及变频升压泵和带阀门的管路系统连通烟气冷却器的进水口，循环水及补水混合器的进水口还与凝结水管路连通，余热回收热水混合器的出水口通过至少两路带阀门的管路连通至低加系统管路。本实用新型解决现有的MGGH技术存在电除尘器入口烟温、烟囱入口烟温调控困难以及板式换热器换热效果不足、引起机组低加调节控制困难扰动大等问题。

Description

一种超净排放燃煤机组开式低低温余热利用系统

技术领域

本实用新型涉及一种可稳定调控的开式MGGH系统，属于超净排放燃煤机组低低温余热利用技术领域。

背景技术

继GB 13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》和GB3095-2012《环境空气质量标准》的实施，国家又颁布了《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020)》，显示了政府对燃煤机组的污染排放的治理决心，而这一系列政策、标准的实施对燃煤机组污染物控制技术提出了更高的要求。

目前我国燃煤电厂湿法烟气脱硫工艺一般入口烟温为120～150℃，出口烟温为30～50℃，为避免脱硫降温水耗过大及脱硫效率下降、烟囱排烟烟气抬升高度不足导致近地污染(如石膏雨)、烟尘排放水雾长龙、以及昂贵的烟囱防腐处理等系列问题，普遍在脱硫装置烟气进出口设置回转式气气换热器(Ro-tation Gas-Gas Heater，简称RGGH)。但从我国燃煤电厂已投运的RGGH装置来看，多数存在烟气短路污染物逃逸导致SO2超标排放、换热片腐蚀、积灰结垢、烟气堵塞、阻力大、运行及维护费用高等系列问题，故障严重时甚至影响系统的正常运行。

针对上述问题，国内外在环保排放控制综合要求不断提高的推动下，开发应用了余热利用低低温烟气处理技术，提出了可以取代上述RGGH的MGGH(全称为Mitsubishi Gas-Gas Heater)技术。MGGH系统是以电除尘器及湿法烟气脱硫工艺的单一除尘和脱硫工艺路线为基础，演变而来的一项既可提高除尘效率、降低烟气腐蚀，又能实现利用余热节能的新技术。

目前国内火电机组的综合环保工艺路线仍比较单一，单纯的除尘和脱硫工艺路线已经满足不了未来环保标准发展变化的要求,而且达不到节能减排的综合效果，现有的MGGH系统存在诸多问题。本实用新型意在解决现有的MGGH技术存在电除尘器入口烟温、烟囱入口烟温调控困难以及板式换热器换热效果不足、引起机组低加调节控制困难扰动大等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：解决目前国内火电机组的综合环保工艺路线仍比较单一，单纯的除尘和脱硫工艺路线已经满足不了未来环保标准发展变化的要求，而且达不到节能减排的综合效果，解决现有的MGGH技术存在电除尘器入口烟温、烟囱入口烟温调控困难以及板式换热器换热效果不足、引起机组低加调节控制困难扰动大等问题。

本实用新型目的通过下述技术方案来实现：

1.一种超净排放燃煤机组开式低低温余热利用系统，包括布置在锅炉尾部空气预热器后的烟气冷却器，以及布置在烟囱前的烟气再热器，还包括辅助加热器、余热回收热水混合器、循环水及补水混合器以及升压泵，烟气冷却器的出水口通过带阀门的管路系统分别连通烟气再热器进水口和余热回收热水混合器进水口，烟气再热器的进水口管路上还设有辅助加热器，烟气再热器的出水口经循环水及补水混合器以及升压泵和带阀门的管路系统连通烟气冷却器的进水口，且该烟气冷却器的进水口管路上还通过带阀门的支路与烟气再热器的进水口管路连通，循环水及补水混合器的进水口还与凝结水系统轴封加热器前的凝结水管路连通，且该循环水及补水混合器的进水口管路上还通过带阀门的支路与余热回收热水混合器的进水口连通，余热回收热水混合器的出水口通过带阀门的管路连通至低加系统管路。

作为选择，余热回收热水混合器的出水口通过至少两路带阀门的管路连通至低加系统管路。作为进一步选择，余热回收热水混合器的出水口通过两路带阀门的管路分别连通至低加系统管路的第三级低加出口和第二级低加出口。

作为选择，循环水及补水混合器的进水口与凝结水泵出口以及第一级低加出口的凝结水管路分别连通。

作为选择，辅助加热器为辅助蒸汽加热器。

作为选择，升压泵为变频升压泵。

作为选择，烟气冷却器布置在锅炉尾部空气预热器出口和静电除尘器进口之间的烟道内，烟气再热器布置在湿式电除尘器出口烟道与烟囱之间的烟道内。作为进一步选择，静电除尘器和湿式电除尘器之间设有脱硫系统。

前述本实用新型主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本实用新型可采用并要求保护的方案；且本实用新型，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本实用新型方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本实用新型所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本专利的超净排放燃煤机组开式低低温余热利用系统，采用开式凝结水循环回收余热，其中所述“超净排放燃煤机组”是指满足GB 13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》和GB3095-2012《环境空气质量标准》，以及《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020)》；所述“低低温余热利用”是指对锅炉尾部空气预热器后的烟气余热的利用。

本专利采用布置换热器(烟气冷却器和烟气再热器)直接利用凝结水与烟气换热，控制不同位置所需要的烟气温度，并适当地将烟气余热回收。其中，烟气冷却器的温度和吸热能力由循环水及补水混合器抽取不同位置的凝结水，循环水及补水混合器内的混水程度，(变频)升压泵的控制，以及烟气冷却器的入口管路至烟气再热器的入口管路的支路的分流程度共同调节确定；烟气再热器的温度和放热能力由烟气冷却器的出水与烟气冷却器的入口管路至烟气再热器的入口管路的支路的混水程度，以及辅助(蒸汽)加热器的辅热共同调节确定；回低加系统的回水温度和流量由烟气冷却器的出水与余热回收热水混合器抽取不同位置的凝结水的混水程度共同调节确定，且该回水具有若干匹配低加系统的回水点，尽量减少对低加系统干扰。

本专利在锅炉尾部空气预热器出口和静电除尘器进口之间的烟道内布置烟气冷却器，将进入静电除尘器的烟气温度由降到90℃，进而降低烟气粉尘比电阻，发挥静电除尘器的低温除尘作用，使除尘效率大大提高。

本专利在湿式电除尘器出口烟道与烟囱之间的烟道内布置烟气再热器，加热湿式电除尘器出口的烟气，提升进入烟囱的烟气温度，烟气温度升高后再进入烟囱，可以大大减缓烟气对烟囱的腐蚀，消除烟气排放的“白烟”现象。

本专利在余热回收热水回低加系统的管路(烟气冷却器出水口至低加系统)上布置余热回收热水混合器，利用凝结水调节该余热回收热水混合器的热水温度，确保余热回收热水回低加系统温度要求。夏季以及高负荷工况时，空预器出口排烟温度较高，为使烟气冷却器出口温度降至90℃，烟气冷却器的循环水吸热量大于烟气再热器循环水放热量，多余的热量通过余热回收热水混合器调温后的热水回收至机组低加系统，从而排挤低加抽汽，降低煤耗，提高机组的经济效益。

本专利在烟气再热器循环水出口与变频升压泵之间的管路上布置循环水及补水混合器，补水水源引自凝结水系统轴封加热器前的凝结水(例如凝结水泵出口以及第一级低加出口)，循环水及补水混合器同时起到膨胀水箱和补水装置的作用，保证该开式系统水量平衡。

本专利在循环水及补水混合器与烟气冷却器之间的管路上布置变频升压泵。一方面，变频升压泵为系统水循环提供有力保障；另一方面，变频升压泵通过变频器控制泵的电机频率来调节进入烟气冷却器的循环水流量，从而有效地控制烟气冷却器的出口烟气温度。

本专利设置至少两路余热回收热水回低加系统管路(例如第三级低加出口和第二级低加出口)，根据季节和机组负荷情况选择余热回收热水回低加系统路线，减少该系统对机组低加系统的影响。

本专利采用直接接触式混合方式(循环水及补水混合器和余热回收热水混合器)，有效控制烟气冷却器入口循环水和余热回收热水的温度，控制方法简捷、高效。

本实用新型的有益效果：

1.通过抽取较小量的凝结水(约占凝结水总量5％)进行开式循环，经与空气预热器出口烟气和烟囱入口前烟气进行热交换，将回收的烟气余热回送至机组低加水系统，避免烟气结露，防止烟气低温腐蚀。同时，通过余热回收热水混合器和循环水及补水混合器实现烟气冷却器入口水温和余热回收热水温度、流量的自动控制，确保在各种工况电除尘器进口烟气温度和进烟囱烟气温度的自动控制。

2.在高负荷时，通过该余热回收系统回收的热量可将凝结水温度最高提高约5℃，实现余热利用及节能减排。

3.烟气冷却器降低了除尘器的入口烟温，同时因烟温下降造成实际烟气体积下降。粉尘的比电阻降低，电除尘器的除尘效率得到提高；

4.烟气温度降低，可以减少脱硫塔的水耗，同时可以减弱高温烟气对脱硫塔防腐材料的破坏；因除尘器前粉尘浓度相对较高，SO2的凝结酸液易被粉尘包裹，基本不会对下游设备造成腐蚀现象。

5.其次，烟气再热器提高烟囱排烟温度，一方面可以减缓烟道和烟囱的腐蚀作用，另一方面，烟温的提高可以解决烟囱的“白烟”现象，消除附近居民对排烟的误解；

6.同时，烟温的升高可以增强烟囱自身的拔升力，防止饱和烟气携带的粉尘和液滴聚集在烟囱附近落到地面形成“石膏雨”现象，避免对电厂及周边地区的环境产生污染或者电厂设备的腐蚀。

附图说明

图1是本实用新型实施例的装置流程示意图；

其中烟气冷却器101、烟气再热器105、辅助蒸汽加热器106、余热回收热水混合器108、循环水及补水混合器109、变频升压泵110、静电除尘器102、脱硫系统103、湿式电除尘器104、凝汽器111、凝结水泵112、第一级低加114、第二级低加115、第三级低加116、锅炉空气预热器113、烟囱107。

具体实施方式

下列非限制性实施例用于说明本实用新型。

参考图1所示，该超净排放燃煤机组开式低低温余热利用系统，包括烟气冷却器101、烟气再热器105、辅助蒸汽加热器106、余热回收热水混合器108、循环水及补水混合器109、变频升压泵110以及系统连接的管路系统、阀门及控制系统，并涉及机组的静电除尘器102、脱硫系统103、湿式电除尘器104、凝汽器111、凝结水泵112、第一级低加114、第二级低加115、第三级低加116、锅炉空气预热器113、烟囱107等。

烟气冷却器101布置在锅炉尾部空气预热器113出口和静电除尘器102进口之间的烟道内，进入静电除尘器102的烟气温度由120℃～150℃下降到90℃，进入烟气冷却器101的凝结水温度由70℃提高到105℃，进而降低烟气粉尘比电阻，发挥静电除尘器102的低温除尘作用，使除尘效率大大提高，同时减少脱硫塔水耗；

烟气再热器105布置在湿式电除尘器104出口烟道与烟囱之间的烟道内，烟气冷却器101加热后的部分热水去加热湿式电除尘器104出口的烟气，烟气温度由45℃上升到80℃进烟囱，水温由105℃降至73℃。烟气温度升高到80℃后再进入烟囱，可以大大减缓烟气对烟囱的腐蚀，消除烟气排放的“白烟”现象。

辅助蒸汽加热器106布置在烟气再热器105之前的循环水管路上。低负荷工况和冬季工况运行时，由于锅炉空气预热器113出口烟温相对较低，烟气冷却器101出口烟温降至90℃所吸收的热量不足以使湿式电除尘器104出口烟气温度由45℃升高至80℃。此时，蒸汽加热器106需投入运行，加热循环热水至一定的温度，提供湿式电除尘器104出口烟气温度由45℃升至80℃所欠缺的热量。

余热回收热水混合器108布置在余热回收热水回低加系统的管路上，利用凝结水调节热水温度，确保余热回收热水回低加系统温度要求。夏季以及高负荷工况时，锅炉尾部空气预热器113出口排烟温度较高，为使烟气冷却器101出口温度降至90℃，烟气冷却器101的循环水吸热量大于烟气再热器105循环水放热量，多余的热量通过余热回收热水混合器108调温后的热水回收至机组低加系统，从而排挤低加抽汽，降低煤耗，提高机组的经济效益。

循环水及补水混合器109布置在烟气再热器105循环水出口与变频升压泵110之间的管路上，补水水源引自凝结水系统轴封加热器前的凝结水，循环水及补水混合器109同时起到膨胀水箱和补水装置的作用，保证该开式系统水量平衡。

变频升压泵110布置于循环水及补水混合器109与烟气冷却器101之间的管路上。一方面，变频升压泵110为系统水循环提供有力保障；另一方面，变频升压泵110通过变频器控制泵的电机频率来调节进入烟气冷却器的循环水流量，从而有效地控制烟气冷却器的出口烟气温度。

在高负荷和夏季工况时，调温后约70℃的循环水经变频升压泵110送至烟气冷却器101与烟气换热，循环水出烟气冷却器101的温度达到105℃，绝大部分循环热水在送至烟气再热器105加热烟气。多余的105℃热水作为余热回收载体可直接送回到第三级低加116出口，二者水温刚好匹配，也可经调温后送回第二级低加115出口。该开式低低温余热利用系统直接通过凝结水补水。

低负荷时，无余热回收，增加辅助蒸汽作为辅助热源补充进该系统，补水取自第一级低加114出口，维持该系统与低加系统低流量循环水交换，有效避免长时间低负荷运行时闭式循环对水质的影响。

通过控制烟气冷却器101、烟气再热器105以及旁路系统的循环水流量来调节不同负荷时两个烟气换热器的热交换量，控制相应出口烟温满足系统运行要求。

以一台300MW的机组为例，100％ECR该系统部分参数如下：

出锅炉尾部空气预热器113进入静电除尘器102的烟气温度由140℃下降到90℃，进入烟气冷却器的凝结水温度由70℃，520t/h提高到105℃，520t/h。烟气冷却器101加热后的部分热水479.7t/h去烟气再热器105加热湿式电除尘器104出口的烟气，烟气温度由45℃上升到80℃进烟囱，水温由105℃降至73℃，多余的105℃热水40.3t/h至余热回收热水混合器108。

循环水及补水混合器109布置在烟气再热器循环水出口与升压泵之间的管路上，补水水源引自凝结水系统轴封加热器前至第一级低加114之间的34℃的凝结水。余热回收热水混合器108需要调温时，凝结水分两路，一路40.3t/h至循环水及补水混合器109，另一路16.8t/h至余热回收热水混合器108进行调温。

循环水及补水混合器109调温后约70℃的循环水经变频升压泵110送至烟气冷却器101与烟气换热。

余热回收热水混合器108的105℃热水作为余热回收载体可直接送回到第三级低加116出口，二者水温刚好匹配，也可经16.8t/h的凝结水调温84.1℃，57.1t/h后送回第二级低加115出口。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种超净排放燃煤机组开式低低温余热利用系统，包括布置在锅炉尾部空气预热器后的烟气冷却器，以及布置在烟囱前的烟气再热器，其特征在于：还包括辅助加热器、余热回收热水混合器、循环水及补水混合器以及升压泵，烟气冷却器的出水口通过带阀门的管路系统分别连通烟气再热器进水口和余热回收热水混合器进水口，烟气再热器的进水口管路上还设有辅助加热器，烟气再热器的出水口经循环水及补水混合器以及升压泵和带阀门的管路系统连通烟气冷却器的进水口，且该烟气冷却器的进水口管路上还通过带阀门的支路与烟气再热器的进水口管路连通，循环水及补水混合器的进水口还与凝结水系统轴封加热器前的凝结水管路连通，且该循环水及补水混合器的进水口管路上还通过带阀门的支路与余热回收热水混合器的进水口连通，余热回收热水混合器的出水口通过带阀门的管路连通至低加系统管路。

2.如权利要求1所述的超净排放燃煤机组开式低低温余热利用系统，其特征在于：余热回收热水混合器的出水口通过至少两路带阀门的管路连通至低加系统管路。

3.如权利要求2所述的超净排放燃煤机组开式低低温余热利用系统，其特征在于：余热回收热水混合器的出水口通过两路带阀门的管路分别连通至低加系统管路的第三级低加出口和第二级低加出口。

4.如权利要求1所述的超净排放燃煤机组开式低低温余热利用系统，其特征在于：循环水及补水混合器的进水口与凝结水泵出口以及第一级低加出口的凝结水管路分别连通。

5.如权利要求1所述的超净排放燃煤机组开式低低温余热利用系统，其特征在于：辅助加热器为辅助蒸汽加热器。

6.如权利要求1所述的超净排放燃煤机组开式低低温余热利用系统，其特征在于：升压泵为变频升压泵。

7.如权利要求1所述的超净排放燃煤机组开式低低温余热利用系统，其特征在于：烟气冷却器布置在锅炉尾部空气预热器出口和静电除尘器进口之间的烟道内，烟气再热器布置在湿式电除尘器出口烟道与烟囱之间的烟道内。

8.如权利要求7所述的超净排放燃煤机组开式低低温余热利用系统，其特征在于：静电除尘器和湿式电除尘器之间设有脱硫系统。