CN207936048U - 一种燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统，一部分烟气流经空气预热器，与流经空气预热器的空气相互换热；另一部分烟气流经高压换热器和低压换热器，并先与高压换热器内的给水相互换热，再与低压换热器内的凝结水相互换热；之后，两部分烟气汇合流经设置于低低温电除尘器前的烟气余热吸收器，加热流经烟气余热吸收器的循环水。循环水又通过前置空气加热器和水‑水换热器预热空气和凝结水，预热后的空气和凝结水分别通入空气预热器和低压换热器。由此，实现了利用烟气热量对空气、给水和凝结水的三元加热、并且实现了对空气和凝结水的梯级加热，提高了烟气热能的利用率，降低了换热温差，从而使系统具有较好的节能效果。

Description

一种燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统

技术领域

本发明涉及燃煤电厂领域，具体涉及一种燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统。

背景技术

燃煤电厂生产过程中，锅炉尾部排放大量高温烟气，利用高温烟气对电厂机组工质进行加热，是利用高温烟气热能的主要途径，不仅可以提高电厂机组效率，还可以提高能源利用率，从而降低电厂机组供电煤耗。

目前，现有技术中的尾部烟气热能利用系统为二元式尾部烟气热能利用系统，其工作原理为：首先将烟气通入空气预热器中加热空气，然后利用自空气预热器排出的烟气的余热通过低温省煤器加热凝结水。

现有技术虽然一定程度上利用了烟气，但利用率并不高，并且由于烟气温度较高，空气温度较低，造成空气预热器的传热温差较大。由于空气预热器中采用逆流换热，空气预热器的出口烟气和入口空气的温差高达90℃～140℃，大的温差势必造成机组能效损失大，进一步影响了烟气热能利用率。

有鉴于此，如何开发一种尾部烟气热能利用系统，以实现对燃煤电厂烟气的高效利用是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型提供一种燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统，包括设置于烟气脱硝装置出口的烟道，所述烟道岔分为相互并联的第一烟道和第二烟道；所述第一烟道上设置空气预热器，一部分烟气经所述第一烟道通入所述空气预热器，与通入所述空气预热器内的空气换热；

所述第二烟道上设置高压换热器和低压换热器；另一部分烟气经所述第二烟道通入所述高压换热器，与通入所述高压换热器内的给水换热；与所述高压换热器换热后的烟气继续通入所述低压换热器，与通入所述低压换热器内的凝结水换热。

本实用新型提供的燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统实现了利用烟气热量对空气、给水和凝结水三元的加热：通过烟气升温空气，满足燃煤干燥与燃烧的需求；通过烟气升温部分给水和凝结水，可以减少用于加热给水的高压蒸汽量、以及用于加热凝结水的低压蒸汽量，减少的这部分高压蒸汽和低压蒸汽均可以用于汽机做功，使汽机的做功量增大，从而使同等燃煤量下发电量有所增加，节约燃煤，增加经济效益。相比背景技术中仅利用烟气对空气和凝结水加热，节能效果更好，对烟气的利用率更高。

可选地，所述第二烟道的横截面积小于所述第一烟道的横截面积，以使流经所述第二烟道的烟气量少于流经所述第一烟道的烟气量。

可选地，所述第二烟道上设置所述低压换热器位置的流通面积，小于设置所述高压换热器位置的流通面积。

可选地，所述第二烟道上设置喷射装置，用于向所述第二烟道内喷射SO₃吸收剂；所述喷射装置位于所述高压换热器之前。

可选地，所述第二烟道进口设置挡板门，出口设置关断门。

可选地，所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统还设置烟气余热吸收器；自所述第一烟道和所述第二烟道流出的两部分烟气汇合后通入所述烟气余热吸收器，以加热所述烟气余热吸收器内的循环水；

所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统还设置前置空气加热器，在所述烟气余热吸收器内加热后的一部分循环水通入所述前置空气加热器；通往所述空气预热器的空气先通入所述前置空气加热器，由循环水预热后，再通入所述空气预热器。

可选地，所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统还设置水-水加热器，在所述烟气余热吸收器内加热后的另一部分循环水通入所述水-水加热器；通往所述低压换热器的凝结水先通入所述水-水加热器，由循环水预热后，再通入所述低压换热器。

本实用新型提供的燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统，采用前置空气加热器和空气预热器两级加热空气，以及采用水-水换热器和低压换热器两级加热凝结水，使传热温差较小，从而减小了能效损失，提高了系统效率。

可选地，所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统还设置凝结水泵、除氧器、以及连通两者的凝结水管路；所述凝结水管路上，自所述凝结水泵侧至所述除氧器侧依次设置有轴封加热器、9号低压加热器、8号低压加热器、7号低压加热器、6号低压加热器和5号低压加热器；

所述水-水加热器的凝结水进口管路包括两个凝结水进口支路，两所述凝结水进口支路分别连通于所述8号低压加热器前后，且每所述凝结水进口支路上设置关断阀和调节阀。

可选地，所述低压换热器的凝结水出口管路连通于所述5号低压加热器之后，且所述凝结水出口管路上设置关断阀。

可选地，所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统还设置给水泵；所述给水泵与锅炉通过给水管路连通；所述给水管路上，自所述给水泵侧至所述锅炉侧依次设置有3号高压加热器、2号高压加热器和1号高压加热器；

所述高压换热器的给水进口管路连通于所述3号高压加热器之前、所述给水泵之后，且所述给水进口管路上设置关断阀和调节阀。所述高压换热器的给水出口管路连通于所述1号高压加热器之后，且所述给水出口管路上设置关断阀。

附图说明

图1为本发明所提供燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统的一种具体实施方式的工作流程示意图。

图1中附图标记说明如下：

1锅炉，2烟气脱硝装置，3烟道，31第一烟道，32第二烟道，4空气预热器，5喷射装置，6高压换热器，7低压换热器，81挡板门，82关断门，9烟气余热吸收器，10低低温电除尘器，11凝结水泵，12低压加热器系统，121轴封加热器，122 9号低压加热器，123 8号低压加热器，124 7号低压加热器，125 6号低压加热器，126 5号低压加热器，13除氧器，14给水泵，15高压加热器系统，151 3号高压加热器，152 2号高压加热器，153 1号高压加热器，16前置空气加热器，17水-水加热器，18关断阀，19调节阀，20灰斗。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，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为本发明所提供燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统的一种具体实施方式的工作流程示意图。

本实用新型提供一种燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统设置有与烟气脱硝装置2出口相连通的烟道3，烟气自烟气脱硝装置2流入烟道3时已脱去烟气中的大部分氮氧化物。

烟道3岔分为第一烟道31和第二烟道32，自烟气脱硝装置2流出的烟气，分流至上述第一烟道31和第二烟道32。

第一烟道31上设置有空气预热器4，一部分烟气经第一烟道31流入空气预热器4，在空气预热器4内还通有空气，两者在空气预热器4中换热，利用烟气的热能使空气升温。所述空气具体可以由一次风机和送风机输送至空气预热器4。

同时，第二烟道32上设置有高压换热器6以及低压换热器7。具体的，低压换热器7位于高压换热器6之后。应当理解，针对烟道3上设置的设备，描述该设备之前或之后，均是相对烟气流向而言的，烟气先流经的为前，后流经的为后。具体的，如图1所述，第二烟道32可以近竖直设置，低压换热器7可以位于第二烟道32的下部，高压换热器6可以位于第二烟道32的中部。

另一部分烟气经第二烟道32流入高压换热器6，在高压换热器6内还通有给水，两者在高压换热器6中换热，利用烟气的热能使给水升温、烟气降温。在高压换热器6换热降温后的烟气继续通入低压换热器7内；在低压换热器7内还通有凝结水，两者在低压换热器7中换热，利用烟气的热能使凝结水升温、烟气再次降温。

本实用新型提供的燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统实现了利用烟气热量对空气、给水和凝结水三元的加热：通过烟气升温空气，满足燃煤干燥与燃烧的需求；通过烟气升温给水和凝结水，可以减少用于加热给水的高压蒸汽量、以及用于加热凝结水的低压蒸汽量，减少的这部分高压蒸汽和低压蒸汽均可以用于汽机做功，使汽机的做功量增大，从而使同等燃煤量下发电量有所增加，节约燃煤，增加经济效益。相比背景技术中仅利用烟气对空气和凝结水加热，节能效果更好，对烟气的利用率更高。

具体的，上述第二烟道32的横截面积小于上述第一烟道31的横截面积，以使流经所述第二烟道32的烟气量少于流经所述第一烟道31的烟气量。更具体的，流经所述第二烟道32的烟气比例可以小于流经所述第一烟道31的烟气比例。如此设置可以使上述空气、凝结水、给水三元工质获得合理的换热量。应当理解，如果给水或凝结水获得的换热量过高会产生剧烈沸腾，造成换热设备的不良振动，影响系统运行的安全性。

具体的，对第一烟道31与第二烟道32的分流量的控制，可以通过将两者设置成不同的流通面积实现，如图1所示，第二烟道32的流通面积小于第一烟道31的流通面积。并且，还可以在第二烟道32入口设置挡板门81和导流设备，通过控制挡板门81的开度和导流设备的导流控制流经第二烟道32的烟气流量。

另外，第二烟道32的出口还可以设置关断门82，关闭关断门82以及上述挡板门81，可以将第二烟道32隔离，以便在系统不停机的情况下检修第二烟道32。

更具体的，上述第二烟道32上设置所述低压换热器7位置的流通面积小于设置所述高压换热器6位置的流通面积，如图1所示，第二烟道32下部的流通面积减小。应当理解，烟气进入低压换热器7时的温度相应低于其进入高压换热器6时的温度。通过这种实施方式，可以增大烟气在低压换热器7内的流速以强化换热以及保证低压换热器7的管束不产生积灰。

进一步的，上述第二烟道32上还设置喷射装置5，用以向第二烟道32内喷射SO₃吸收剂；所述喷射装置5具体可以为固定于烟道32内壁的喷嘴；并且，所述喷射装置5设置于高压换热器6之前。这主要是因为上述烟气脱硝系统会产生一定程度的氨逃逸，并与烟气中的SO₃组分生成硫酸氢铵，硫酸氢铵在中低温环境中(如146℃-207℃)呈现粘附度较高的液体状态。这种实施方式，设置于高压换热器6前的喷射装置5向第二烟道32内喷射SO₃吸收剂，从而减少了硫酸氢铵的生成，避免了硫酸氢铵粘附在低压换热器7管路上而堵塞烟道，减小了烟气的运行阻力，保证了第二烟道32上高压换热器6和低压换热器7换热所需的烟气量。

进一步的，所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统通过减小换热过程的能效损失的角度提高烟气的利用效率，主要采用前置空气加热器16和空气预热器4两级加热空气，以及采用水-水加热器17和低压换热器7两级加热凝结水，使传热温差较小，从而减小能效损失，提高系统效率。具体实施方式如下：

具体的，所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统还包括烟气余热吸收器9。自所述第一烟道和所述第二烟道流出的两部分烟气汇合后通入所述烟气余热吸收器9，与所述烟气余热吸收器9内的循环水换热，使循环水升温、烟气降温。烟气余热吸收器9之后还设置有低低温电除尘器10，自烟气余热吸收器9排出的烟气经低低温电除尘器10除尘后排出。

同时，所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统还设置前置空气加热器16，在所述烟气余热吸收器9内加热后的一部分循环水通入所述前置空气加热器16；通往所述空气预热器4的空气先通入所述前置空气加热器16，由循环水预热后，再通入所述空气预热器4。

具体的，所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统还设置水-水加热器17，在所述烟气余热吸收器9内加热后的另一部分循环水还通入所述水-水加热器17；通往所述低压换热器7的凝结水先通入所述水-水加热器17，由循环水预热后，再通入所述低压换热器7。

如图1虚线所示，形成两个并联的循环水循环，在烟气余热吸收器9内升温的循环水，一部分通往上述水-水加热器17，预热凝结水后温度降低，之后再返回所述烟气余热吸收器9升温；另一部分通往上述前置空气加热器16，预热空气后温度降低，之后再返回所述烟气余热吸收器9升温，如此往复循环。两个循环回路的循环水量通过阀门进行调节分配，其循环动力由循环泵提供。

上述实施方式，进一步利用烟气的余热来预热空气和凝结水，一方面保证了空气温度不降低，另一方面实现了梯级换热，减小了全系统换热过程的能效损失，提高了烟气利用效率，并且使烟气的排放温度进一步降低，实现了低低温电除尘器的相应功能。

所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统中，凝结水的输送过程，具体描述如下：

所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统设置有相互连通的凝结水泵11和除氧器13，两者之间的连通管路为凝结水管路，所述凝结水管路上设置有低压加热器系统12。如图1所示，低压加热器系统12的具体设置如下：自凝结水泵11侧(图示右侧)至除氧器13侧(图示左侧)依次设有轴封加热器121、9号低压加热器122、8号低压加热器123、7号低压加热器124、6号低压加热器125和5号低压加热器126。

水-水加热器17的凝结水进口管路以及低压换热器7的凝结水出口管路均连通至所述凝结水管路。具体的，水-水加热器17的凝结水进口管路包括两个凝结水进口支路，两所述凝结水进口支路分别连通于所述8号低压加热器123前后，且每所述凝结水进口支路上设置关断阀18和调节阀19，用于调节每所述凝结水进口支路的凝结水流量，以适应系统运行过程中凝结水温度的波动。

具体凝结水输送过程为：凝结水自凝结水泵11加压后，泵送至低压加热器系统12加热升温；其中，一部分凝结水由上述两凝结水进口支路自8号低压加热器123前后并联出来，输送至上述水-水加热器17预热，之后进入低压换热器7加热升温；其余的另一部分凝结水则继续送至下级低压加热器加热升温。加热升温后的两部分凝结水均通往所述除氧器13进行除氧。

所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统中，给水的输送过程，具体描述如下：

所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统还设置与锅炉1连通的给水泵14，两者之间的连通管路为给水管路，所述给水管路上设置有高压加热器系统15。如图1所示，如图1所示，高压加热器系统15的具体设置如下：自给水泵14侧(图示右侧)至锅炉1侧(图示左侧)依次设有3号高压加热器151、2号高压加热器152和1号高压加热器153，以实现给水的加热和输送。

高压换热器6的给水进口管路以及给水出口管路均连通至所述给水管路。具体的，所述高压换热器6的给水进口管路连通于所述3号高压加热器151之前、给水泵14之后，给水进口支路上设置关断阀18和调节阀19。所述高压换热器6的给水出口管路连通于所述1号高压加热器153之后，且给水出口管路上设置关断阀18。

具体给水输送过程为：给水自除氧器13由给水泵14加压后，其中一部分送至所述高压加热器系统15逐步加热升温；另一部分给水则送至上述高压换热器6加热升温；升温后的两部分给水均通往锅炉1进一步加热产生蒸汽做功。

此外，本实用新型所提供的燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统还设置有灰斗20。具体的，如图1所示，第一烟道31与第二烟道32的出口处设置水平烟道，两灰斗20设置于所述水平烟道底部，且其一个灰斗20对应设置于第一烟道31的出口下部，另一个灰斗20对应设置于第二烟道32的出口下部，以使烟气中夹杂的大颗粒灰在重力和惯性的作用下被分离收集，通过气力输送的形式将这部分灰粒输往灰库或灰场，避免在烟道中沉积，造成烟道阻力上升。并且，两灰斗20也为空气预热器4和低压换热器7进行水冲洗时提供灰水排出通道。

以上对本实用新型所提供的燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统进行了详细介绍。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，以上实施的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。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 (10)

1.一种燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统，所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统包括设置于烟气脱硝装置(2)出口的烟道(3)，其特征在于，

所述烟道(3)岔分为相互并联的第一烟道(31)和第二烟道(32)；所述第一烟道(31)上设置空气预热器(4)，一部分烟气经所述第一烟道(31)通入所述空气预热器(4)，与通入所述空气预热器(4)内的空气换热；

所述第二烟道(32)上设置高压换热器(6)和低压换热器(7)；另一部分烟气经所述第二烟道(32)通入所述高压换热器(6)，与通入所述高压换热器(6)内的给水换热；与所述高压换热器(6)换热后的烟气继续通入所述低压换热器(7)，与通入所述低压换热器(7)内的凝结水换热。

2.根据权利要求1所述的燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统，其特征在于，所述第二烟道(32)的横截面积小于所述第一烟道(31)的横截面积，以使流经所述第二烟道(32)的烟气量少于流经所述第一烟道(31)的烟气量。

3.根据权利要求1所述的燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统，其特征在于，所述第二烟道(32)上设置所述低压换热器(7)位置的流通面积，小于设置所述高压换热器(6)位置的流通面积。

4.根据权利要求1所述的燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统，其特征在于，所述第二烟道(32)上设置喷射装置(5)，用于向所述第二烟道(32)内喷射SO₃吸收剂；所述喷射装置(5)位于所述高压换热器(6)之前。

5.根据权利要求1所述的燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统，其特征在于，所述第二烟道(32)进口设置挡板门(81)，出口设置关断门(82)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统，所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统还设置烟气余热吸收器(9)；自所述第一烟道(31)和所述第二烟道(32)流出的两部分烟气汇合后通入所述烟气余热吸收器(9)，以加热所述烟气余热吸收器(9)内的循环水；

所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统还设置前置空气加热器(16)，在所述烟气余热吸收器(9)内加热后的一部分循环水通入所述前置空气加热器(16)；通往所述空气预热器(4)的空气先通入所述前置空气加热器(16)，由循环水预热后，再通入所述空气预热器(4)。

7.根据权利要求6所述的燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统，其特征在于，所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统还设置水-水加热器(17)，在所述烟气余热吸收器(9)内加热后的另一部分循环水通入所述水-水加热器(17)；通往所述低压换热器(7)的凝结水先通入所述水-水加热器(17)，由循环水预热后，再通入所述低压换热器(7)。

8.根据权利要求1所述的燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统，其特征在于，所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统还设置凝结水泵(11)、除氧器(13)、以及连通两者的凝结水管路；所述凝结水管路上，自所述凝结水泵(11)侧至所述除氧器(13)侧依次设置有轴封加热器(121)、9号低压加热器(122)、8号低压加热器(123)、7号低压加热器(124)、6号低压加热器(125)和5号低压加热器(126)；

所述水-水加热器(17)的凝结水进口管路包括两个凝结水进口支路，两所述凝结水进口支路分别连通于所述8号低压加热器(123)前后，且每所述凝结水进口支路上设置关断阀(18)和调节阀(19)。

9.根据权利要求8所述的燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统，其特征在于，所述低压换热器(7)的凝结水出口管路连通于所述5号低压加热器(126)之后，且所述凝结水出口管路上设置关断阀(18)。

10.根据权利要求1-5任一项所述的燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统，其特征在于，所述燃煤电厂的尾部烟气热能利用系统还设置给水泵(14)；所述给水泵(14)与锅炉(1)通过给水管路连通；所述给水管路上，自所述给水泵(14)侧至所述锅炉(1)侧依次设置有3号高压加热器(151)、2号高压加热器(152)和1号高压加热器(153)；

所述高压换热器(6)的给水进口管路连通于所述3号高压加热器(151)之前、所述给水泵(14)之后，且所述给水进口管路上设置关断阀(18)和调节阀(19)；所述高压换热器(6)的给水出口管路连通于所述1号高压加热器(153)之后，且所述给水出口管路上设置关断阀(18)。