CN210153769U - 锅炉烟气余热利用系统和火力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及火力发电领域，公开了一种锅炉烟气余热利用系统和火力发电机组，所述锅炉烟气余热利用系统包括空预器、锅炉省煤器、一级利用单元以及二级利用单元，所述一级利用单元设置为使通至所述空预器的部分锅炉烟气与所述锅炉省煤器的给水进行热交换，所述二级利用单元设置为使所述一级利用单元产生的锅炉烟气与通至所述空预器的冷风进行热交换。本实用新型的锅炉烟气余热利用系统通过采用上述方案，对锅炉烟气余热进行分级利用，不仅可以有效降低汽轮机热耗率，提高锅炉效率，而且不用抽汽加热冷风即可达到缓解硫酸氢铵在空预器上沉积的问题，能够较大幅度提高火力发电厂的整体运行经济性。

Description

锅炉烟气余热利用系统和火力发电机组

技术领域

本实用新型涉及火力发电领域，具体地涉及一种锅炉烟气余热利用系统和包括该锅炉烟气余热利用系统的火力发电机组。

背景技术

在火力发电厂设计中，锅炉的排烟热损失占相当大的比例。为了有效利用锅炉尾部烟气余热，大幅度提高发电厂运行经济性，传统的做法是利用低温省煤器吸收烟气热量来加热汽轮机的凝结水，但由于换热端差的存在，凝结水温度被提高的较少，只能排挤压力等级较低的抽汽，烟气余热的利用率较低。

另外，在目前的火力发电机组中，锅炉上通常加装有烟气脱硝装置，而由于氨逃逸现象的必然存在，不可避免的会在空预器上发生硫酸氢铵沉积，长期运行势必导致空预器的阻力增加，风机电耗率增加，从而影响空预器的换热和安全。而且随着目前环境保护要求进一步提高，对脱硝效率的要求也进一步提高，由此带来的氨逃逸和硫酸氢铵沉积的问题也更为突出。为了解决空预器上硫酸氢铵沉积的问题，传统的做法是利用抽汽(或再循环)加热通至空预器的冷风，提高空预器冷端的综合温度。这种做法虽然缓解了硫酸氢铵的沉积，但是却严重影响了机组运行的经济性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种锅炉烟气余热利用系统和包括该锅炉烟气余热利用系统的火力发电机组，以解决目前存在的烟气余热利用率低、机组运行经济性低以及空预器上硫酸氢铵沉积的问题。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种锅炉烟气余热利用系统，包括空预器、锅炉省煤器、一级利用单元以及二级利用单元，所述一级利用单元设置为使通至所述空预器的部分锅炉烟气与所述锅炉省煤器的给水进行热交换，所述二级利用单元设置为使所述一级利用单元产生的锅炉烟气与通至所述空预器的冷风进行热交换。

可选地，所述锅炉烟气余热利用系统包括一端与所述空预器的烟气入口连接的进烟管路、一端与所述空预器的烟气出口连接的排烟管路以及一端与所述锅炉省煤器的进水口连接的给水管路，所述一级利用单元包括烟气旁路和设置于所述烟气旁路上的高温省煤器，所述烟气旁路的入口端与所述进烟管路连接，所述烟气旁路的出口端与所述排烟管路连接，所述高温省煤器的进水口与所述给水管路连通，所述高温省煤器的出水口与所述锅炉省煤器的进水口连通。

可选地，所述锅炉烟气余热利用系统包括设置于所述给水管路上的高压加热器组，所述高温省煤器的进水口与所述给水管路的位于所述高压加热器组上游的位置连通；和/或

所述锅炉烟气余热利用系统包括给水泵，所述给水管路的另一端与所述给水泵的出水口连接。

可选地，所述锅炉烟气余热利用系统包括蒸冷器，所述蒸冷器设置于所述给水管路上，并位于所述高压加热器组与所述锅炉省煤器之间，所述高压加热器组包括依次串联的多个高压加热器。

可选地，所述锅炉烟气余热利用系统包括与所述空预器的进风口连通的送风机，所述二级利用单元包括中温省煤器、暖风器以及循环泵，所述中温省煤器设置于所述烟气旁路上，且所述中温省煤器的烟气入口与所述高温省煤器的烟气出口连通，所述暖风器连接于所述空预器的进风口与所述送风机之间，所述循环泵连接于所述暖风器的出水口与所述中温省煤器的进水口之间，所述中温省煤器的出水口与所述暖风器的进水口连通。

可选地，所述空预器的进风口包括一次风进风口和二次风进风口，所述送风机包括与所述一次风进风口连通的一次风机以及与所述二次风进风口连通的二次风机，所述暖风器包括连接于所述一次风进风口与所述一次风机之间的一次暖风器以及连接于所述二次风进风口与所述二次风机之间的二次暖风器。

可选地，所述二级利用单元包括低温省煤器，所述低温省煤器设置于所述排烟管路上，所述低温省煤器位于所述烟气旁路的出口端的下游，所述低温省煤器的进水口与所述循环泵的出水口连通，所述低温省煤器的出水口与所述中温省煤器的进水口连通。

可选地，所述二级利用单元包括第一控制旁路、第二控制旁路以及第三控制旁路，其中：所述第一控制旁路与所述中温省煤器并联，用于控制流经所述中温省煤器的水流量；所述第二控制旁路与所述低温省煤器并联，用于控制流经所述低温省煤器的水流量；所述第三控制旁路与所述暖风器并联，用于控制流经所述暖风器的水流量。

可选地，所述锅炉烟气余热利用系统包括设置于所述排烟管路上的电除尘器、引风机以及连接于所述排烟管路的另一端的烟囱，所述电除尘器位于所述低温省煤器与所述烟囱之间，所述引风机位于所述电除尘器与所述烟囱之间。

本实用新型另一方面提供一种火力发电机组，所述火力发电机组包括锅炉和以上所述的锅炉烟气余热利用系统，所述空预器的烟气入口与所述锅炉的烟气出口连通。

本实用新型的锅炉烟气余热利用系统通过采用上述方案，对锅炉烟气余热进行分级利用，不仅可以有效降低汽轮机热耗率，提高锅炉效率，而且不用抽汽加热冷风即可达到缓解硫酸氢铵在空预器上沉积的问题，能够较大幅度提高火力发电厂的整体运行经济性。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型中锅炉烟气余热利用系统的一种实施方式的示意图。

附图标记说明

1-除氧器，2-给水泵，3-给水管路，4-高压加热器，5-蒸冷器，6-锅炉省煤器，7-烟气旁路，8-高温省煤器，9-中温省煤器，91-第一控制旁路，10-进烟管路，11-空预器，12-排烟管路，13-低温省煤器，131-第二控制旁路，14-电除尘器，15-引风机，16-脱硫器，17-烟囱，18-循环泵，19-二次暖风器，191-第三控制旁路，20-二次风机，21-一次暖风器，22-一次风机，23-控制阀。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，使用的方位词“上游、下游”是按照烟气流动方向或者水流方向而言的。

本实用新型一方面提供一种锅炉烟气余热利用系统，包括空预器11、锅炉省煤器6、一级利用单元以及二级利用单元，所述一级利用单元设置为使通至空预器11的部分锅炉烟气与锅炉省煤器6的给水进行热交换，所述二级利用单元设置为使所述一级利用单元产生的锅炉烟气与通至空预器11的冷风进行热交换。

众所周知，在火力发电机组中，空预器11通常与锅炉的烟气出口连通，将锅炉尾部烟道中排出的烟气中携带的热量通过散热片传导到进入锅炉前的空气中，将空气预热到一定的温度，以提高锅炉热交换性能，降低热量损耗。而在实际工作中，锅炉的排烟量较大会在空预器11的烟气入口侧形成较大阻力，使得位于空预器11烟气出口侧的引风机功耗较大，而且锅炉烟气的余热无法得到最大限度的利用。

本实用新型通过采用所述一级利用单元将通至空预器11的部分锅炉烟气引出将其用于与锅炉省煤器6的给水进行热交换，不仅能够降低空预器11烟气入口侧的阻力，减小引风机功耗，降低厂用电率；还能够实现对锅炉省煤器6的给水的加热，分担原本用于加热全部给水的高压加热器的压力，从而排挤高温高压抽汽，减少高压加热器抽汽量，降低汽轮机热耗率。进一步地，本实用新型通过采用所述二级利用单元使所述一级利用单元产生的锅炉烟气(即与锅炉省煤器6的给水换热后的较低温度的锅炉烟气)与通至空预器11的冷风进行热交换，不仅能够提高空预器11冷端的综合温度，从而缓解空预器11中硫酸氢铵的沉积，还能够增加锅炉额外输入热量，减少燃煤耗量，提高锅炉效率。

因此，本实用新型的锅炉烟气余热利用系统通过采用上述方案，对锅炉烟气余热进行分级利用，不仅可以有效降低汽轮机热耗率，提高锅炉效率，而且不用抽汽加热冷风即可达到缓解硫酸氢铵在空预器11上沉积的问题，能够较大幅度提高火力发电厂的整体运行经济性。

具体地，对于所述一级利用单元的设置，如图1所示的实施方式，所述锅炉烟气余热利用系统可包括一端与空预器11的烟气入口连接的进烟管路10、一端与空预器11的烟气出口连接的排烟管路12以及一端与锅炉省煤器6的进水口连接的给水管路3；所述一级利用单元包括烟气旁路7和设置于烟气旁路7上的高温省煤器8，烟气旁路7的入口端与进烟管路10连接，烟气旁路7的出口端与排烟管路12连接，高温省煤器8的进水口与给水管路3连通，高温省煤器8的出水口与锅炉省煤器6的进水口连通。

其中，可在烟气旁路7的入口端处设置调节机构(例如挡板)，以用于调节流经烟气旁路7的烟气量。

另外，如图1所示，所述锅炉烟气余热利用系统还可包括除氧器1、给水泵2以及设置于给水管路3上的高压加热器组。除氧器1与给水泵2连接，以用于除去水中的氧气。给水泵2的出水口与给水管路3的另一端连接，也就是说，给水泵2的出水口与锅炉省煤器6的进水口通过给水管路3连通。所述高压加热器组用于对锅炉省煤器6的给水进行加热。高温省煤器8的进水口与给水管路3的位于所述高压加热器组上游的位置连通。其中，所述高压加热器组可包括依次串联的多个高压加热器4。所述高压加热器组与锅炉省煤器6之间还可设置有蒸冷器5。

在火力发电机组运行过程中，从锅炉的烟气出口排出的锅炉烟气会进入进烟管路10中，进烟管路10中的一部分锅炉烟气会经空预器11的烟气入口进入空预器11中进行换热，进烟管路10中的另一部分锅炉烟气则会进入烟气旁路7中，流经高温省煤器8；来自给水泵2的给水会进入给水管路3中，给水管路3中的一部分给水会沿给水管路3流经各级高压加热器4以及蒸冷器5，然后流入锅炉省煤器6中，给水管路3中的另一部分给水则会进入高温省煤器8中与流经高温省煤器8的锅炉烟气进行换热，由高温省煤器8加热后的给水直接通至锅炉省煤器6中。

其中，高温省煤器8通过对来自给水泵2的部分给水进行加热后直接通至锅炉省煤器6中，能够排挤高温高压蒸汽，减少高压加热器抽汽量，并利用这部分蒸汽做功发电，而且通过向给水传递热量，排挤品质高的抽汽，可以有效降低热耗率，减少汽轮机耗汽量。

本实用新型中，对于所述二级利用单元的设置，如图1所示的实施方式，所述锅炉烟气余热利用系统可包括与空预器11的进风口连通的送风机，所述二级利用单元可包括中温省煤器9、暖风器以及循环泵18，中温省煤器9设置于烟气旁路7上，且中温省煤器9的烟气入口与高温省煤器8的烟气出口连通，所述暖风器连接于空预器11的进风口与所述送风机之间，循环泵18连接于所述暖风器的出水口与中温省煤器9的进水口之间，中温省煤器9的出水口与所述暖风器的进水口连通。

上述中，需要说明的是，中温省煤器9、暖风器以及循环泵18共同构成了一个闭式水循环系统，从高温省煤器8排出的锅炉烟气会进入中温省煤器9中，闭式水循环系统中的循环水在流经中温省煤器9时会与中温省煤器9中的锅炉烟气进行热交换从而得到加热，加热后的循环水在流经所述暖风器时会使来自所述送风机的冷风升温后再进入空预器11中，从而缓解空预器11中硫酸氢铵的沉积。

进一步地，如图1所示，空预器11的进风口可包括一次风进风口和二次风进风口，所述送风机可包括与所述一次风进风口连通的一次风机22以及与所述二次风进风口连通的二次风机20，所述暖风器可包括连接于所述一次风进风口与一次风机22之间的一次暖风器21以及连接于所述二次风进风口与二次风机20之间的二次暖风器19。其中，可以理解的是，一次暖风器21和二次暖风器19在所述闭式水循环系统中是相互并联的，由中温省煤器9加热后的循环水会分别进入一次暖风器21和二次暖风器19中对一次风和二次风进行加热。

由于进入中温省煤器9中的锅炉烟气与循环水进行热交换后，锅炉烟气通常还有余热，因此为了进一步提高烟气余热的利用率，所述二级利用单元还可包括低温省煤器13，如图1所示，低温省煤器13设置于排烟管路12上，低温省煤器13位于烟气旁路7的出口端的下游，低温省煤器13的进水口与循环泵18的出水口连通，低温省煤器13的出水口与中温省煤器9的进水口连通。可以理解的是，在这种情况下，所述闭式水循环系统由中温省煤器9、低温省煤器13、循环泵18、一次暖风器21以及二次暖风器19构成。其中，低温省煤器13不仅能够接收从中温省煤器9排出的锅炉烟气，还能够接收从空预器11的烟气出口排出的锅炉烟气，低温省煤器13能够将其接收的锅炉烟气中的余热传递给循环水，对循环水进行加热，以进一步提高一次风和二次风的温度，从而使锅炉烟气的余热得到充分利用。

另外，如图1所示，所述锅炉烟气余热利用系统还可包括设置于排烟管路12上的电除尘器14、引风机15、脱硫器16以及连接于排烟管路12的另一端的烟囱17，电除尘器14位于低温省煤器13与烟囱17之间，引风机15位于电除尘器14与烟囱17之间，脱硫器16位于引风机15与烟囱17之间。从低温省煤器13排出的锅炉烟气会依次经过电除尘器14、引风机15和脱硫器16后，由烟囱17排至大气中。由于低温省煤器13中的锅炉烟气与循环水换热后温度较低，因此会使得进入电除尘器14的烟气温度较低，从而大大降低灰的比电阻，提高电除尘器14的收尘效果。另外还能使烟囱17入口烟气温度降低，减少脱硫系统的补水，降低全厂水耗。

本实用新型中，如图1所示，所述二级利用单元还可包括第一控制旁路91、第二控制旁路131以及第三控制旁路191，其中：第一控制旁路91与中温省煤器9并联，用于控制流经中温省煤器9的水流量；第二控制旁路131与低温省煤器13并联，用于控制流经低温省煤器13的水流量；第三控制旁路191与所述暖风器并联，用于控制流经所述暖风器的水流量。通过上述设置，可增加系统调节的灵活性，保证不同季节以及机组不同负荷下的各参数的稳定，保证电除尘器14入口烟温较低。

需要说明的是，在本实用新型中，用于连通各烟气入口、出口的管路以及用于连通各进水口、出水口的管路上均可设置有控制阀23(参见图1)，以用于控制烟气流量、水流量。

下面结合图1介绍本实用新型的锅炉烟气余热利用系统的一种实施例：

一级利用单元工作流程：将烟气旁路7的烟气流量设置为总烟气量的约10％左右，给水泵2出口来的流量约100t/h、温度约185℃的给水流经烟气旁路7上的高温省煤器8，将水温加热升高到315℃后直接进入锅炉省煤器6的入口给水管道，通过减少流经各级高压加热器4的给水流量来排挤高温高压抽汽，让其继续在汽轮机高中低压缸内做功，在保证汽轮发电机组功率不变的前提下，可以减少进入高压缸内的主蒸汽流量，汽轮机的热耗率降低，同时将高温省煤器8出口烟气温度降低到230℃左右；

二级利用单元工作流程：设计循环泵18出水口至低温省煤器13进水口的冷循环水温度为70℃，冷循环水先经过低温省煤器13换热，将电除尘器14入口烟气温度从115℃(从空预器11的烟气出口排出的烟气温度为115℃)降低到90℃，再经过中温省煤器9换热，将低温省煤器13入口烟气温度从230℃降低到115℃；循环水经过低温省煤器13、中温省煤器9换热后，由70℃加热到135℃，135℃热循环水分成两路至一次暖风器21和二次暖风器19，分别加热空预器11入口前的冷一次风和冷二次风，将一次风温度从30℃升高到60℃，将二次风温从25℃升高到70℃，两路循环水分别通过一次暖风器21和二次暖风器19换热后混合至循环泵18入口，此时循环水温度降低至65℃左右。

本实用新型的锅炉烟气余热利用系统具有以下优点：不用额外的抽汽即可达到缓解硫酸氢铵在空预器11上沉积的问题；能够最大限度的有效利用锅炉尾部烟气热量，提高机组整体运行经济性；能够排挤高压加热器4的抽汽，降低汽轮机热耗率，提高锅炉效率；能够降低空预器11烟气入口侧的阻力，减少引风机15的功耗，降低厂用电率；能够大大降低灰的比电阻，提高电除尘器14的收尘效果；可使烟囱17入口烟气温度降低到90℃左右，减少脱硫系统的补水，降低全厂水耗。

本实用新型另一方面提供一种火力发电机组，所述火力发电机组包括锅炉和以上所述的锅炉烟气余热利用系统，空预器11的烟气入口与所述锅炉的烟气出口连通。

当然，所述火力发电机组还可包括汽轮机。另外，所述火力发电机组可包括多个所述锅炉烟气余热利用系统。

所述火力发电机组通过采用上述锅炉烟气余热利用系统，可以降低机组煤耗和脱硫系统补水量，有利于清除在空预器上沉积的硫酸氢铵，有效避免空预器堵塞，保证空预器安全运行。按照《火力发电厂燃烧系统设计计算技术规程》(DL/T5240-2010)和ASME PTC 4-2008标准的计算结果，与现有技术相比，所述锅炉烟气余热利用系统可以提高锅炉效率约0.35个百分点，同时可降低汽轮机热耗约30kJ/kWh，可降低发电煤耗超过2g/kwh。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (10)

1.一种锅炉烟气余热利用系统，其特征在于，包括空预器(11)、锅炉省煤器(6)、一级利用单元以及二级利用单元，所述一级利用单元设置为使通至所述空预器(11)的部分锅炉烟气与所述锅炉省煤器(6)的给水进行热交换，所述二级利用单元设置为使所述一级利用单元产生的锅炉烟气与通至所述空预器(11)的冷风进行热交换。

2.根据权利要求1所述的锅炉烟气余热利用系统，其特征在于，所述锅炉烟气余热利用系统包括一端与所述空预器(11)的烟气入口连接的进烟管路(10)、一端与所述空预器(11)的烟气出口连接的排烟管路(12)以及一端与所述锅炉省煤器(6)的进水口连接的给水管路(3)，所述一级利用单元包括烟气旁路(7)和设置于所述烟气旁路(7)上的高温省煤器(8)，所述烟气旁路(7)的入口端与所述进烟管路(10)连接，所述烟气旁路(7)的出口端与所述排烟管路(12)连接，所述高温省煤器(8)的进水口与所述给水管路(3)连通，所述高温省煤器(8)的出水口与所述锅炉省煤器(6)的进水口连通。

3.根据权利要求2所述的锅炉烟气余热利用系统，其特征在于，

所述锅炉烟气余热利用系统包括设置于所述给水管路(3)上的高压加热器组，所述高温省煤器(8)的进水口与所述给水管路(3)的位于所述高压加热器组上游的位置连通；和/或

所述锅炉烟气余热利用系统包括给水泵(2)，所述给水管路(3)的另一端与所述给水泵(2)的出水口连接。

4.根据权利要求3所述的锅炉烟气余热利用系统，其特征在于，所述锅炉烟气余热利用系统包括蒸冷器(5)，所述蒸冷器(5)设置于所述给水管路(3)上，并位于所述高压加热器组与所述锅炉省煤器(6)之间，所述高压加热器组包括依次串联的多个高压加热器(4)。

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的锅炉烟气余热利用系统，其特征在于，所述锅炉烟气余热利用系统包括与所述空预器(11)的进风口连通的送风机，所述二级利用单元包括中温省煤器(9)、暖风器以及循环泵(18)，所述中温省煤器(9)设置于所述烟气旁路(7)上，且所述中温省煤器(9)的烟气入口与所述高温省煤器(8)的烟气出口连通，所述暖风器连接于所述空预器(11)的进风口与所述送风机之间，所述循环泵(18)连接于所述暖风器的出水口与所述中温省煤器(9)的进水口之间，所述中温省煤器(9)的出水口与所述暖风器的进水口连通。

6.根据权利要求5所述的锅炉烟气余热利用系统，其特征在于，所述空预器(11)的进风口包括一次风进风口和二次风进风口，所述送风机包括与所述一次风进风口连通的一次风机(22)以及与所述二次风进风口连通的二次风机(20)，所述暖风器包括连接于所述一次风进风口与所述一次风机(22)之间的一次暖风器(21)以及连接于所述二次风进风口与所述二次风机(20)之间的二次暖风器(19)。

7.根据权利要求5所述的锅炉烟气余热利用系统，其特征在于，所述二级利用单元包括低温省煤器(13)，所述低温省煤器(13)设置于所述排烟管路(12)上，所述低温省煤器(13)位于所述烟气旁路(7)的出口端的下游，所述低温省煤器(13)的进水口与所述循环泵(18)的出水口连通，所述低温省煤器(13)的出水口与所述中温省煤器(9)的进水口连通。

8.根据权利要求7所述的锅炉烟气余热利用系统，其特征在于，所述二级利用单元包括第一控制旁路(91)、第二控制旁路(131)以及第三控制旁路(191)，其中：所述第一控制旁路(91)与所述中温省煤器(9)并联，用于控制流经所述中温省煤器(9)的水流量；所述第二控制旁路(131)与所述低温省煤器(13)并联，用于控制流经所述低温省煤器(13)的水流量；所述第三控制旁路(191)与所述暖风器并联，用于控制流经所述暖风器的水流量。

9.根据权利要求7所述的锅炉烟气余热利用系统，其特征在于，所述锅炉烟气余热利用系统包括设置于所述排烟管路(12)上的电除尘器(14)、引风机(15)以及连接于所述排烟管路(12)的另一端的烟囱(17)，所述电除尘器(14)位于所述低温省煤器(13)与所述烟囱(17)之间，所述引风机(15)位于所述电除尘器(14)与所述烟囱(17)之间。

10.一种火力发电机组，其特征在于，所述火力发电机组包括锅炉和权利要求1-9中任意一项所述的锅炉烟气余热利用系统，所述空预器(11)的烟气入口与所述锅炉的烟气出口连通。

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