CN209279133U - 一种空气加热器和低压省煤器联合利用排烟余热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空气加热器和低压省煤器联合利用排烟余热系统，包括低压给水管道、第一低压加热器、第二低压加热器、第三低压加热器、第一阀门组、第二阀门组、一级烟气冷却器、二级烟气冷却器、闭冷泵、除氧器、空气加热器、空气输入管道、空气预热器、空气输出管道、烟气输入管道及烟气输出管道，该系统的经济性较好，且能够保证锅炉给水系统安全运行，系统的热经济性较高。

Description

一种空气加热器和低压省煤器联合利用排烟余热系统

技术领域

本实用新型属于烟气余热利用技术领域，涉及一种空气加热器和低压省煤器联合利用排烟余热系统。

背景技术

我国电站锅炉发展迅速，清洁煤燃用技术更是发展的重点，如CFB 锅炉技术、IGCC技术等。我国从35t/h CFB锅炉研发开始至今已发展到具有自主知识产权的330MW CFB锅炉，600MW超临界CFB锅炉也已在四川白马电厂建成。

相比传统的煤粉锅炉，CFB锅炉由于其在流动、燃烧、污染物生成与排放、灰渣处置、受热面磨损等方面具有独到的特点，在发展过程中不可避免的暴露出一些问题，加之锅炉厂在进行设计时对国内煤种和运行条件考虑不足，因此CFB锅炉在运行中存在诸如堵煤、排渣不畅、受热面磨损、排烟温度高等问题。

CFB锅炉运行中排烟温度高一直是困扰运行人员的一个难题，从目前已投运机组的运行情况来看排烟温度普遍高于设计值10～50℃，按照经验排烟温度每上升10℃，锅炉效率下降0.5％，标准供电煤耗上升2g/ (kWh)。此外，已经有相当数量的机组采用布袋除尘器，排烟温度过高时除尘器的寿命和运行安全性会受到影响。因此，降低排烟温度对于节能降耗及提高锅炉的安全可靠性具有双重意义。

回转式空预器在冬季运行时由于冷热端温差大，会出现栅板摩擦阻力大，空预器电流跳动以及进口冷风温度过低导致空预器低温腐蚀的问题，因此为提高机组运行安全性，应提高空预器进口冷风温度，缩小冷热端温差。

《火电厂热系统定量分析》(林万超著)提出：国内应用暖风器已比较广泛，尤其是在北方寒冷地区。用它来解决锅炉空预器低温腐蚀和堵灰，已收到良好效果，其缺点是采用辅助蒸汽充当暖风器热源，在多数情况下热经济性在降低，尤其是暖风器参数选择不当时，将大幅降低。

其原因为暖风器温升超过临界温升后，它所引起排烟温度升高的热损失将大于暖风器的回热收益。

随着暖风的温度继续提高，排烟温升热损失愈来愈大，而回热收益增长率却逐步减缓，达到最大后开始下降，所以暖风器热经济性的亏损将越来越大。

为此，参考图1，现有技术提出了暖风器-低压省煤器联合系统。暖风器加热汽引自N+1段抽汽，放热后的凝结水自流返回下一级加热器。低压省煤器布置在锅炉尾部的预热器后面，其进水取自N+1加热器出口凝结水，该凝结水在低压省煤器中吸收烟气热量后，返回到除氧器。

参考图2，另一种“一种水媒式锅炉排烟余热回收利用装置”实用新型专利提出的装置存在两个闭式循环，其一由烟气冷却器、烟气冷却器进出口集箱、循环水泵、闸阀、余热利用导向阀和给水加热器组成；其二由烟气冷却器、烟气冷却器进出口集箱、循环水泵、闸阀、余热利用导向阀和空气加热器组成。在夏季时，第一个闭式循环运行，闭式循环冷却水由烟气冷却器中吸收的热量在给水加热器中释放，给水加热器中的冷却介质为来自低压加热器的低压给水，在给水加热器中吸热完的低压给水进入除氧器；在冬季时，第二个闭式循环运行，闭式循环水将在烟气冷却器中吸收的热量在空气加热器中释放，达到提高锅炉冷风温度、防止空预器低温腐蚀的目的。两个循环切换靠闸阀和余热利用导向阀开关实现。

其中，图1所示系统暖风器加热热源取自汽轮机抽汽，经济性不高，且当暖风器温升超过临界温升后，它所引起排烟温度升高的热损失将大于暖风器的回热收益；低压省煤器系统中的烟气冷却器放置在尾部烟道中，这种方式存在的问题是给水加热器直接放置在烟道中，烟道工作条件恶劣，存在低温腐蚀和磨损的风险，一旦出现给水加热器泄漏的情况，将严重影响锅炉水系统运行安全。

图2所示系统采用了面式换热器14，增加了锅炉水系统运行安全性，但降低了系统热经济性，烟气冷却器分加热给水和冷空气两个工况运行，当加热冷空气时，面式换热器不投入使用，利用时数低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种空气加热器和低压省煤器联合利用排烟余热系统，该系统的经济性较好，且能够保证锅炉给水系统安全运行，系统的热经济性较高。

为达到上述目的，本实用新型所述的空气加热器和低压省煤器联合利用排烟余热系统包括低压给水管道、第一低压加热器、第二低压加热器、第三低压加热器、第一阀门组、第二阀门组、一级烟气冷却器、二级烟气冷却器、闭冷泵、除氧器、空气加热器、空气输入管道、空气预热器、空气输出管道、烟气输入管道及烟气输出管道；

低压给水管道与第三低压加热器的入口相连通，第三低压加热器的出口与第二低压加热器的入口及第二阀门组的一端相连通，第二低压加热器的出口与第一低压加热器的入口及第一阀门组的入口相连通，第一阀门组的另一端及第二阀门组的另一端通过管道并管后与一级烟气冷却器的吸热侧入口及闭冷泵的入口相连通，一级烟气冷却器的吸热侧出口及第一低压加热器的出口与除氧器的入口相连通，闭冷泵的出口经二级烟气冷却器的吸热侧后与一级烟气冷却器的吸热侧及空气加热器的放热侧入口相连通，空气加热器的放热侧出口与闭冷泵的入口相连通；

空气输入管道依次经空气加热器的吸热侧及空气预热器的吸热侧后与空气输出管道相连通，烟气输入管道经空气预热器的放热侧、一级烟气冷却器的放热侧及二级烟气冷却器的放热侧后与烟气输出管道相连通。

二级烟气冷却器的吸热侧出口经第三阀门组与一级烟气冷却器的吸热侧入口相连通。

还包括第四阀门组，其中，第四阀门组的一端与第一阀门组及第二阀门组相连通，第四阀门组的另一端及闭冷泵的入口相连通。

还包括第五阀门组及第六阀门组，其中，二级烟气冷却器的吸热侧出口分为两路，其中一路与第三阀门组相连通，另一路经第五阀门组及空气加热器的放热侧与第六阀门组的一端相连通，第六阀门组的另一端与闭冷泵的入口相连通。

一级烟气冷却器的吸热侧出口经第七阀门组与除氧器的入口相连通。

还包括第八阀门组，其中，第八阀门组的一端与第一阀门组及第二阀门组相连通，第八阀门组的另一端与一级烟气冷却器的吸热侧入口相连通。

还包括补水箱，其中，补水箱和第六阀门组与闭冷泵之间的管路相连通。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的空气加热器和低压省煤器联合利用排烟余热系统在具体操作时，在除尘器的前后分别布置一级烟气冷却器及二级烟气冷却器，以实现排烟余热的梯级利用，在烟气高温段加热高品质的凝结水，在烟气低温段加热低品质的冷空气，在夏季工况下，一级烟气冷却器及二级烟气冷却器串联运行，以提高凝结水的水温，减少烟气冷却器发生低温腐蚀的风险，经济性及系统运行的安全性较高，另外，本实用新型在投入运行时，各部件全天候工作，避免部分换热器不投入使用的现象，利用时数及系统的热经济性较高。

附图说明

图1为现有技术的一种结构示意图；

图2为现有技术的另一种结构示意图；

图3为本实用新型的结构示意图。

其中，1为空气预热器、2为除氧器、3为第一低压加热器、4为第二低压加热器、5为第三低压加热器、6为除尘器、7为二级烟气冷却器、 8为闭冷泵、9为补水箱、10为空气加热器、11为一级烟气冷却器、12 为第一阀门组、13为第二阀门组、14为第三阀门组、15为第四阀门组、 16为第五阀门组、17为第六阀门组、18为第七阀门组、19为第八阀门组。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参考图3，本实用新型所述的空气加热器和低压省煤器联合利用排烟余热系统包括低压给水管道、第一低压加热器3、第二低压加热器4、第三低压加热器5、第一阀门组12、第二阀门组13、一级烟气冷却器11、二级烟气冷却器7、闭冷泵8、除氧器2、空气加热器10、空气输入管道、空气预热器1、空气输出管道、烟气输入管道及烟气输出管道；低压给水管道与第三低压加热器5的入口相连通，第三低压加热器5的出口与第二低压加热器4的入口及第二阀门组13的一端相连通，第二低压加热器4的出口与第一低压加热器3的入口及第一阀门组12的入口相连通，第一阀门组12的另一端及第二阀门组13的另一端通过管道并管后与一级烟气冷却器11的吸热侧入口及闭冷泵8的入口相连通，一级烟气冷却器11的吸热侧出口及第一低压加热器3的出口与除氧器2的入口相连通，闭冷泵8的出口经二级烟气冷却器7的吸热侧后与一级烟气冷却器 11的吸热侧及空气加热器10的放热侧入口相连通，空气加热器10的放热侧出口与闭冷泵8的入口相连通；空气输入管道依次经空气加热器10 的吸热侧及空气预热器1的吸热侧后与空气输出管道相连通，烟气输入管道经空气预热器1的放热侧、一级烟气冷却器11的放热侧及二级烟气冷却器7的放热侧后与烟气输出管道相连通。

二级烟气冷却器7的吸热侧出口经第三阀门组14与一级烟气冷却器 11的吸热侧入口相连通；本实用新型还包括第四阀门组15，其中，第四阀门组15的一端与第一阀门组12及第二阀门组13相连通，第四阀门组 15的另一端及闭冷泵8的入口相连通；本实用新型还包括第五阀门组16 及第六阀门组17，其中，二级烟气冷却器7的吸热侧出口分为两路，其中一路与第三阀门组14相连通，另一路经第五阀门组16及空气加热器 10的放热侧与第六阀门组17的一端相连通，第六阀门组17的另一端与闭冷泵8的入口相连通。

一级烟气冷却器11的吸热侧出口经第七阀门组18与除氧器2的入口相连通；本实用新型还包括第八阀门组19，其中，第八阀门组19的一端与第一阀门组12及第二阀门组13相连通，第八阀门组19的另一端与一级烟气冷却器11的吸热侧入口相连通；本实用新型还包括补水箱9，其中，补水箱9和第六阀门组17与闭冷泵8之间的管路相连通。

本实用新型的运行分为冬季运行工况及夏季运行工况，冬季运行工况，由二级烟气冷却器7、空气加热器10、闭冷泵8及补水箱9组成闭式循环以降低除尘器6的排烟温度，由第三低压加热器5及第二低压加热器4后的凝结水冷却除尘器6前的排烟温度，加热后凝结水回至第一低压加热器3中，在冬季运行时，第三阀门组14及第四阀门组15关闭，第五阀门组16及第六阀门组17打开，当二级烟气冷却器7、空气加热器10及闭冷泵8形成闭式循环运行后，开启第一阀门组12、第二阀门组13、第七阀门组18及第八阀门组19，一级烟气冷却器11投入运行。

夏季运行工况，冷空气加热系统停运，运行系统为由第三低压加热器5和第二低压加热器4后的凝结水经二级烟气冷却器7和一级烟气冷却器11后回至第一低压加热器3中，二级烟气冷却器7及一级烟气冷却器11串联运行，有效地降低排烟温度，提高回收系统的出口水温及利用能级，将排烟温度降低到更低水平(90℃左右)。在夏季运行时，第五阀门组16、第六阀门组17及第八阀门组19关闭，第一阀门组12、第二阀门组13、第三阀门组14、第四阀门组15及第七阀门组18开启，一级烟气冷却器11及二级烟气冷却器7投入运行。

在冬季运行工况，若暖风器不能投运则易出现空气预热器1低温腐蚀和由于冷热端温差大导致空气预热器1电流跳动等问题，影响锅炉运行安全及带负荷能力，即使暖风器投运，由于常规暖风器采用辅助蒸汽加热，热经济性差，本实用新型增加了利用排烟余热加热冷空气的空气加热器10，解决了上述问题，空气预热器1安全、经济运行得到了保障。

随着电煤供应的紧张及我国能源消耗形势愈加严峻，各电力公司对节能降耗提出了更高要求，对于300MW机组，锅炉排烟温度每降低10℃，锅炉效率提高0.5％，供电煤耗下降2g/kWh，若采用本实用新型，一般可以将排烟温度降低40-70℃，供电煤耗下降8-14g/kWh，经济效益明显。

由于本实用新型在除尘器6前和后分别布置一级烟气冷却器11及二级烟气冷却器7，布置在除尘器6前的一级烟气冷却器11能够将排烟温度从180℃降低到145℃(夏季)或者从160℃降低到130℃(冬季)，布置在除尘器6后的二级烟气冷却器7将排烟温度从145℃降低到105℃ (夏季)或者从130℃降低到90℃(冬季)。夏季工况凝结水温度从70℃升高到130℃，冬季工况凝结水温度从70℃升高到90℃，空气温度从-10℃升高到20℃，闭式循环水从60℃升高到110℃。酸露点温度85℃，为保证运行安全，受热面壁温应高于酸露点温度10℃，同时在低温段采用耐腐蚀钢，如316L或2205。凝结水冷却系统分冬夏季工况运行，保证了除尘器6的安全运行和寿命，同时对凝汽器真空影响最小，不影响机组带负荷能力。

另外，本实用新型中一级烟气冷却器11及二级烟气冷却器7串联运行，在排烟余热利用量一定时，所需的凝结水量小，凝结水温度高，可有效预防烟气冷却器低温腐蚀；在冬季工况运行时，凝结水冷却系统利用除尘器6前的一级烟气冷却器11，通过高温烟气提高凝结水的回水品质；空气加热器10利用二级烟气冷却器7加热品质更低的冷空气，热经济性高。

Claims (7)

1.一种空气加热器和低压省煤器联合利用排烟余热系统，其特征在于，包括低压给水管道、第一低压加热器(3)、第二低压加热器(4)、第三低压加热器(5)、第一阀门组(12)、第二阀门组(13)、一级烟气冷却器(11)、二级烟气冷却器(7)、闭冷泵(8)、除氧器(2)、空气加热器(10)、空气输入管道、空气预热器(1)、空气输出管道、烟气输入管道及烟气输出管道；

低压给水管道与第三低压加热器(5)的入口相连通，第三低压加热器(5)的出口与第二低压加热器(4)的入口及第二阀门组(13)的一端相连通，第二低压加热器(4)的出口与第一低压加热器(3)的入口及第一阀门组(12)的入口相连通，第一阀门组(12)的另一端及第二阀门组(13)的另一端通过管道并管后与一级烟气冷却器(11)的吸热侧入口及闭冷泵(8)的入口相连通，一级烟气冷却器(11)的吸热侧出口及第一低压加热器(3)的出口与除氧器(2)的入口相连通，闭冷泵(8)的出口经二级烟气冷却器(7)的吸热侧后与一级烟气冷却器(11)的吸热侧及空气加热器(10)的放热侧入口相连通，空气加热器(10)的放热侧出口与闭冷泵(8)的入口相连通；

空气输入管道依次经空气加热器(10)的吸热侧及空气预热器(1)的吸热侧后与空气输出管道相连通，烟气输入管道经空气预热器(1)的放热侧、一级烟气冷却器(11)的放热侧及二级烟气冷却器(7)的放热侧后与烟气输出管道相连通。

2.根据权利要求1所述的空气加热器和低压省煤器联合利用排烟余热系统，其特征在于，二级烟气冷却器(7)的吸热侧出口经第三阀门组(14)与一级烟气冷却器(11)的吸热侧入口相连通。

3.根据权利要求2所述的空气加热器和低压省煤器联合利用排烟余热系统，其特征在于，还包括第四阀门组(15)，其中，第四阀门组(15)的一端与第一阀门组(12)及第二阀门组(13)相连通，第四阀门组(15)的另一端及闭冷泵(8)的入口相连通。

4.根据权利要求3所述的空气加热器和低压省煤器联合利用排烟余热系统，其特征在于，还包括第五阀门组(16)及第六阀门组(17)，其中，二级烟气冷却器(7)的吸热侧出口分为两路，其中一路与第三阀门组(14)相连通，另一路经第五阀门组(16)及空气加热器(10)的放热侧与第六阀门组(17)的一端相连通，第六阀门组(17)的另一端与闭冷泵(8)的入口相连通。

5.根据权利要求4所述的空气加热器和低压省煤器联合利用排烟余热系统，其特征在于，一级烟气冷却器(11)的吸热侧出口经第七阀门组(18)与除氧器(2)的入口相连通。

6.根据权利要求5所述的空气加热器和低压省煤器联合利用排烟余热系统，其特征在于，还包括第八阀门组(19)，其中，第八阀门组(19)的一端与第一阀门组(12)及第二阀门组(13)相连通，第八阀门组(19)的另一端与一级烟气冷却器(11)的吸热侧入口相连通。

7.根据权利要求4所述的空气加热器和低压省煤器联合利用排烟余热系统，其特征在于，还包括补水箱(9)，其中，补水箱(9)和第六阀门组(17)与闭冷泵(8)之间的管路相连通。