CN210624487U - 一种机炉低品位热量综合利用调整系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机炉低品位热量综合利用调整系统，调整系统包括空气预热单元、烟气换热单元、空气加热单元以及汽轮机侧的低压加热单元，低压加热单元包括低加管道和串联设置在低加管道上的若干组低压加热器。本实用新型在夏季或者高负荷锅炉排烟温度较高时，可实现锅炉尾部烟气余热的有效回收；在冬季或者低负荷锅炉排烟温度较低时，可采用汽机低压加热器系统低品质凝结水的热量来加热锅炉送风，整个机组的经济性大幅度提高；当机组负荷及外界条件变化时，本实用新型可在供热模式或者取热模式下自由切换，而无需再加外部热源，有效地提高了空气预热器入口冷风温度，防止了空预器冷端换热元件腐蚀堵塞的风险。

Description

一种机炉低品位热量综合利用调整系统

技术领域

本实用新型涉及锅炉制造与改造的技术领域，更具体地讲，涉及一种机炉低品位热量综合利用调整系统。

背景技术

目前锅炉实际运行中夏季排烟温度较设计值高，余热损失较大，而冬季排烟温度又较设计值低，空气预热器冷端腐蚀、堵塞较为严重。针对此问题，有些项目采用在空气预热器后烟道加装烟气换热器来回收烟气余热，同时在送风机出口加装空气加热器来提高空气预热器入口的冷风温度，既达到了回收烟气余热的目的，又降低了空气预热器冷端腐蚀、堵塞的风险。

但对于一些设计排烟温度较低的电厂来说，冬季低负荷时锅炉排烟温度本就非常低，此时无需烟气换热器进行回收余热，也就无法通过空气加热器将空气预热器入口的冷风加热来防止空气预热器冷端的腐蚀和堵塞。而有些电厂采用热风再循环的手段或者蒸汽暖风器的方式虽然可以解决此问题，但是这两种方式将降低整个机组的经济性，同时将大大增加电厂的改造成本。

实用新型内容

针对烟气换热器(或者低温省煤器)联合空气加热器(或者暖风器)的方案存在的缺点，以及采用热风再循环或者蒸汽空气加热器方案经济性差的缺点，本实用新型提出一种机炉低品位热量综合利用调整系统。

本实用新型提供了一种机炉低品位热量综合利用调整系统，所述调整系统包括空气预热单元、烟气换热单元、空气加热单元以及汽轮机侧的低压加热单元，所述低压加热单元包括低加管道和串联设置在低加管道上的若干组低压加热器；

所述空气加热单元的空气侧出口与空气预热单元的空气侧入口相连且空气预热单元的烟气侧出口与烟气换热单元的烟气侧入口相连；

所述低加管道的上游通过主取水管路与烟气换热单元的给水侧入口相连，烟气换热单元的给水侧出口通过主回路管道与低加管道的中游相连并且通过空气加热单元入口管路与空气加热单元的给水侧入口相连，空气加热单元的给水侧出口通过第一空气加热单元出口管路与主取水管路相连；

其中，空气加热单元的给水侧出口还通过第二空气加热单元出口管路与主回水管路相连，低加管道的下游还通过取热管路与主取水管路相连，取热管路与低加管道的连接点和主回路管路与低加管路的连接点之间至少设置有1组低压加热器。

根据本实用新型机炉低品位热量综合利用调整系统的一个实施例，所述调整系统还包括设置在主回水管路与主取水管路之间的再循环管路，所述再循环管路上设置有控制阀。

根据本实用新型机炉低品位热量综合利用调整系统的一个实施例，所述主取水管路、主回水管路、空气加热单元入口管路、第一空气加热单元出口管路、第二空气加热单元出口管路和取热管路上均设置有控制阀，所述主取水管路的下游还设置有升压泵。

根据本实用新型机炉低品位热量综合利用调整系统的一个实施例，所述第一空气加热单元出口管路与主取水管路的连接点位于主取水管路上控制阀与升压泵之间；

所述再循环管路与主回水管路的连接点位于主回水管路上控制阀的上游，所述再循环管路与主取水管路的连接点位于主取水管路上控制阀与升压泵之间并且位于所述第一空气加热单元出口管路与主取水管路的连接点的上游；

所述取热管路与主取水管路的连接点位于主取水管路上控制阀与升压泵之间并且位于所述再循环管路与主取水管路的连接点的上游；

所述第二空气加热单元出口管路与主回水管路的连接点位于所述主回水管路上控制阀的下游。

根据本实用新型机炉低品位热量综合利用调整系统的一个实施例，所述调整系统还包括设置在烟气换热单元上游或下游的除尘单元以及依次设置在烟气换热单元下游的引风单元、脱硫单元和排烟单元。

根据本实用新型机炉低品位热量综合利用调整系统的一个实施例，所述空气加热单元为布置在送风机与空气预热单元之间的冷风道中的一次风空气加热器或二次风空气加热器，所述烟气换热单元为布置在空气预热单元之后的烟道中的烟气换热器，所述空气预热单元为布置在锅炉尾部烟道中的空气预热器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)夏季或者高负荷锅炉排烟温度较高时，可实现锅炉尾部烟气余热的有效回收；冬季或者低负荷锅炉排烟温度较低时，可采用汽机低压加热器系统低品质凝结水的热量来加热锅炉送风，整个机组的经济性大幅度提高；

2)当机组负荷及外界条件变化时，本实用新型可在供热模式或者取热模式下自由切换，而无需再加外部热源，有效地提高了空气预热器入口冷风温度，防止了空预器冷端换热元件腐蚀堵塞的风险；

3)相比蒸汽暖风器、热风再循环等其它外来热源加热冷风的方式，本实用新型可将空气预热器出口烟气温度提高到更安全的温度而不牺牲机组运行经济性能。

附图说明

图1示出了根据本实用新型示例性实施例的机炉低品位热量综合利用调整系统的结构示意图。

附图标记说明：

1、空气预热单元；2、烟气换热单元；3、除尘单元；4、引风单元；5、脱硫单元；6、排烟单元；7、控制阀；8、空气加热单元入口管路；9、主取水管路；10、低加管道；11、低压加热器；12、主回水管路；13、空气加热单元；14、再循环管路；15、升压泵；16、送风机；17、取热管路；18、第一空气加热单元出口管路；19、第二空气加热单元出口管路。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

目前有些项目采用的烟气换热器(或者低温省煤器)联合空气加热器(或者暖风器)系统，虽然能解决锅炉夏季或者高负荷锅炉排烟温度较高及空气预热器冷端腐蚀堵塞的问题，但是针对冬季或者低负荷锅炉排烟温度较低的情况，则无法仅通过回收烟气余热来加热冷风，仍需额外采用蒸汽暖风器或热风再循环等高耗能方式来防止回转式预热器的堵塞，若提高预热器防堵塞裕度，存在能量浪费等问题。

本实用新型在烟气换热器联合空气加热器系统的基础上，通过系统优化提出一种机炉低品位热量综合利用调整系统。在保留了夏季或者高负荷锅炉排烟温度较高时回收烟气余热至空气预热器入口冷风及低加系统功能的同时，增加了冬季或者低负荷锅炉排烟温度较低时通过汽机低加系统侧向锅炉侧供热的功能，且系统能根据负荷及外界条件变化自由切换工作模式和自动调整。

下面先对本实用新型的机炉低品位热量综合利用调整系统进行具体说明。

图1示出了根据本实用新型示例性实施例的机炉低品位热量综合利用调整系统的结构示意图。

如图1所示，根据本实用新型的示例性实施例，所述机炉低品位热量综合利用调整系统包括空气预热单元1、烟气换热单元2、空气加热单元13以及汽轮机侧的低压加热单元，低压加热单元包括低加管道10和串联设置在低加管道上的若干组低压加热器11。

其中，空气预热单元1优选为布置在锅炉尾部烟道中的空气预热器，用于对进入锅炉的空气进行预热。空气加热单元13优选为布置在送风机16与空气预热单元1之间的冷风道中的一次风空气加热器或二次风空气加热器，用于加热空气预热单元的入口冷风。烟气换热单元2优选为布置在空气预热单元1之后的烟道中的烟气换热器，用于回收空气预热单元1出口的烟气余热。

此外，本实用新型的调整系统还可以包括设置在烟气换热单元2上游或下游的除尘单元3(如除尘器)以及依次设置在烟气换热单元2下游的引风单元4(如引风机)、脱硫单元5(如脱硫塔)和排烟单元6(如烟囱)，但由于本实用新型的改进点在于余热热量综合利用，故不对换热后烟气的处理流程和组件进行限定。

空气加热单元13的空气侧出口与空气预热单元1的空气侧入口相连且空气预热单元1的烟气侧出口与烟气换热单元2的烟气侧入口相连，则经空气加热单元13加热后的冷风进入空气预热单元1预热后成为热风，来自锅炉省煤器的烟气经过空气预热单元1换热后进入烟气换热单元2回收余热。

低加管道10的上游通过主取水管路9与烟气换热单元2的给水侧入口相连，烟气换热单元2的给水侧出口通过主回路管道12与低加管道10的中游相连并且通过空气加热单元入口管路8与空气加热单元13的给水侧入口相连，空气加热单元13的给水侧出口通过第一空气加热单元出口管路18与主取水管路9相连。

其中，空气加热单元13的给水侧出口还通过第二空气加热单元出口管路19与主回水管路9相连，低加管道10的下游还通过取热管路17与主取水管路9相连，取热管路17与低加管道10的连接点和主回路管路12与低加管路10的连接点之间至少设置有1组低压加热器。

本实用新型是在烟气换热器联合空气加热器系统方案的基础上增加了取热管路17和第二空气加热器出口管路19，由此通过控制实现预期功能。一方面，取热管路17可在锅炉排烟温度低时从取热管路抽取部分高温凝结水进入空气加热单元对冷风进行加热，并且可根据锅炉排烟温度的变化，调整从低压加热单元抽取的高温凝结水流量，从而有效的利用锅炉排烟余热及低压加热单元低品位凝结水热量。另一方面，在空气加热单元出口设置两路出口管路，可以根据系统运行方式将空气加热单元出口的凝结水送回至升压泵入口或低压加热单元。

其中，主取水管路9连接低加管道10与烟气换热单元2，用于凝结水的取水；主回路管道12连接烟气换热单元2与低加管道10，用于凝结水的回水。取热管路17连接低加管道10与主取水管路，用于冬季或者低负荷排烟温度低时，由汽轮机侧的低压加热单元向本系统提供较高温度的凝结水，为锅炉侧供热。第一空气加热单元出口管路18连接空气加热单元13与主取水管路9，用于空气加热单元出口凝结水的回水；第二空气加热单元管路19连接空气加热单元13与主回水管路12，同样用于空气加热单元出口凝结水的回水。

此外，为了调节烟气换热单元的入口水温，本实用新型的调整系统还可以包括设置在主回水管路12与主取水管路9之间的再循环管路14，再循环管路14上设置有控制阀7。

为了实现控制，本实用新型中的主取水管路9、主回水管路12、空气加热单元入口管路8、第一空气加热单元出口管路18、第二空气加热单元出口管路19和取热管路17上均设置有控制阀7，主取水管路9的下游还设置有升压泵15。

控制阀7布置在各凝结水管路上，用于调节管路的阻力分配并调节凝结水的流量，同时能够切断或开启各管路。升压泵15则用于调节进入烟气换热单元2的凝结水的总流量，并克服本系统凝结水侧的阻力。

在此基础上，第一空气加热单元出口管路18与主取水管路9的连接点优选地位于主取水管路9上控制阀与升压泵15之间。再循环管路17与主回水管路12的连接点位于主回水管路12上控制阀的上游，再循环管路17与主取水管路9的连接点位于主取水管路9上控制阀与升压泵15之间并且位于第一空气加热单元出口管路18与主取水管路9的连接点的上游。

取热管路17与主取水管路9的连接点位于主取水管路9上控制阀与升压泵15之间并且位于再循环管路14与主取水管路9的连接点的上游；第二空气加热单元出口管路19与主回水管路12的连接点位于主回水管路12上控制阀的下游。

由此，本实用新型可实现锅炉侧和汽机侧热量的综合合理利用，具体来说可实现如下两部分功能：

1)夏季或者高负荷锅炉排烟温度较高时，首先回收尾部烟气余热至空气预热单元入口冷风，若有多余的热量，可回收至汽轮机侧的低压加热单元凝结水。此模式下，锅炉侧向汽机侧供热；

2)冬季或者低负荷锅炉排烟温度较低时，通过汽轮机侧的低压加热单元向锅炉侧入口冷风供热，实现低品位凝结水热量的高效利用。此模式下，汽机侧向锅炉侧供热。

以上两种工作模式，可根据负荷及环境温度等外部条件变化自由切换，从而实现不同的控制效果。此外，通过提高空气预热单元的入口冷风温度，能够大大降低了空气预热单元冷端换热元件腐蚀、堵塞的风险；通过将除尘单元的入口烟气温度控制在90℃左右，能够大大发挥除尘单元的低温除尘效果，提高除尘效率。

具体地，在夏季或者高负荷锅炉排烟温度较高时，切换为在供热模式下运行并且从锅炉侧向汽轮机侧的低压加热单元供热；在冬季或者低负荷锅炉排烟温度较低时，切换为在取热模式下运行并且由锅炉侧向汽轮机侧的低压加热单元取热。

当夏季或者高负荷锅炉排烟温度较高时，本系统在此工况下采用供热模式运行，即空气预热单元的出口烟温较高且尾部烟气有多余热量时，通过本系统进行烟气余热的回收。热量在加热冷风与加热凝结水之间进行合理调节，保证尽可能多的余热用于替代锅炉需消耗的高品质能量。

该供热模式为：抽取低加管道10中的低温凝结水通过主取水管路9输送至烟气换热单元2进行烟气余热回收，升温后的凝结水的一部分通过空气加热单元入口管路8输送至空气加热单元13加热冷风且另一部分通过主回水管路12返回至低加管道10，降温后的凝结水通过第一空气加热单元出口管路18返回至主取水管路。

当系统在此工况下运行时，主取水管路9、主回水管路12、再循环管路14(若设置有)、第一空气加热单元出口管路18上的控制阀7均打开，取热管路17、第二空气加热单元出口管路19均关闭。

当冬季或者低负荷锅炉排烟温度较低时，本系统在此工况下采用取热模式运行，即空气预热单元1的出口烟温较低且尾部烟气没有多余的热量时，通过本系统汽机侧向锅炉侧供热。通过从凝结水取热来加热空气预热单元的入口冷风(包含一次风、二次风)，实现空气预热单元冷端腐蚀堵塞的预防，且烟气换热单元将预热单元后的热量又回收通过加热冷风送回，保证锅炉最终排烟温度不升高，并提高机组的整体经济性。

该取热模式为：抽取低加管道10中的高温凝结水和低温凝结水通过主取水管路9输送至烟气换热单元2进行烟气余热回收，升温后的凝结水全部通过空气加热单元入口管路8输送至空气加热单元加热冷风，降温后的凝结水通过第二空气加热单元出口管路19和主回路管道12返回至低加管道10。

当系统在此工况下运行时，主回水管路12、第一空气加热单元出口管路18上的控制阀7均关闭，主取水管路9、取热管路17、第二空气加热单元出口管路19均打开，系统可根据负荷等外界条件变化调节主取水管路9或取热管路17上控制阀的开度，进而调节该路和再循环管路14(若设置有)两路管路混合后的水温(不低于70℃的情况下，尽可能控制较高温度防止烟气换热单元2的腐蚀)，两路混合后的凝结水进入烟气换热单元2中进一步被加热，从烟气换热单元2出来的凝结水全部进入空气加热单元13中，对来自于送风机16的冷空气进行加热，凝结水温度降低后通过第二空气加热单元出口管路18和主回水管路12回到低加管道10。

当调整系统还包括设置在主回水管路12与主取水管路9之间的再循环管路14时，还可以通过调整主取水管路9、取热管路17和再循环管路14的流量来调节进入烟气换热单元2给水侧入口的凝结水温度。

由此，可实现在各工况下系统的自由切换，根据空气预热单元出口排烟温度及送风机入口风温的大小来调整系统的运行模式。在锅炉尾部烟气有多余热量可回收时，本实用新型可将热量回收至锅炉侧及汽机侧低加系统(供热模式运行)；在锅炉尾部烟气温度较低，烟气无回收热量时，通过汽机侧低加凝结水为锅炉侧补热(取热模式运行)。

并且，冬季无需通过其他辅助手段，可通过烟气换热单元回收的热量和汽机侧低压加热器凝结水的热量来提高空气预热单元入口冷风温度，使得只要保证烟气换热单元后的烟温保持较低的值，即使将空气预热单元出口烟温控制在更高的安全裕度下也不会牺牲机组的经济性能。

此外，在机组负荷、环境温度、煤质、预热器冷端防堵灰温度需求等变化时，本系统可自动调整空气预热单元1的出口烟温和空气加热单元13的出口风温，进而保证空气预热单元的安全以及将尽可能多的热量送回锅炉达到余热的高品质利用，保证机组运行经济性能。在空气预热单元1的出口烟温较低、但仍有烟气余热可回收时，系统可自动调整主取水管路9和再循环管路14上控制阀的开度，来调节烟气换热单元2的入口水温来回收空气预热单元1出口的烟气余热。

本系统可以通过不同煤种需要的空气预热单元1的出口烟温与空气加热单元13的出口风温之和(以下简称冷端综合温度)作为自动控制的因变量，保证机炉两层尾部低品质热量尽可能多的替代原锅炉需消耗的高品质能量为控制目标设计自动控制系统。

例如，当供热模式运行时，控制取热管路17上的控制阀开度为0％，则主取水管路9上的控制阀开度越小，向凝结水的供热越少；当主取水管路9上的调节阀开度减小到0％时，烟气换热单元回收的余热热量全部用于加热冷风，若仍然不足以加热冷风时，根据需要开启取热管路17上的控制阀，系统运行模式过渡运行到取热模式，取热管路17上的调节阀开度越大，锅炉从汽机侧获得的低品质热量越多，当锅炉排烟的余热增多时，则反向调整即可。

更优选地，本系统采用主取水管路和取热管路两路取水管路，其上的控制阀可根据负荷、环境温度、煤质、预热器冷端防堵灰温度需求等变化自动调节开度，进而调节系统的运行模式。本系统在空气加热单元出口设置了两条出口管路，机组负荷、环境温度、煤质、预热器冷端防堵灰温度需求等变化时系统在不同工作模式下运行，可根据空气加热单元出口水温的大小来自动选择两条出口管路的开启。

综上所述，本实用新型通过系统优化提出一种机炉尾部热量综合梯级利用优化调整系统和控制方法，在保留了夏季或者高负荷锅炉排烟温度较高时回收烟气余热至空气预热单元入口冷风及低加系统功能的同时，增加了冬季或者低负荷锅炉排烟温度较低时通过汽机低加系统侧向锅炉侧供热的功能，且系统能根据负荷变化自由切换工作模式，将锅炉侧的尾部烟气余热和汽机侧低加系统凝结水的热量有机综合考虑，实现了低品位热量的高效利用，并且达到了防止空气预热器冷端腐蚀堵塞的风险，提高了机组运行的安全性。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.一种机炉低品位热量综合利用调整系统，其特征在于，所述调整系统包括空气预热单元、烟气换热单元、空气加热单元以及汽轮机侧的低压加热单元，所述低压加热单元包括低加管道和串联设置在低加管道上的若干组低压加热器；

所述空气加热单元的空气侧出口与空气预热单元的空气侧入口相连且空气预热单元的烟气侧出口与烟气换热单元的烟气侧入口相连；

所述低加管道的上游通过主取水管路与烟气换热单元的给水侧入口相连，烟气换热单元的给水侧出口通过主回路管道与低加管道的中游相连并且通过空气加热单元入口管路与空气加热单元的给水侧入口相连，空气加热单元的给水侧出口通过第一空气加热单元出口管路与主取水管路相连；

其中，空气加热单元的给水侧出口还通过第二空气加热单元出口管路与主回水管路相连，低加管道的下游还通过取热管路与主取水管路相连，取热管路与低加管道的连接点和主回路管路与低加管路的连接点之间至少设置有1组低压加热器。

2.根据权利要求1所述的机炉低品位热量综合利用调整系统，其特征在于，所述调整系统还包括设置在主回水管路与主取水管路之间的再循环管路，所述再循环管路上设置有控制阀。

3.根据权利要求2所述的机炉低品位热量综合利用调整系统，其特征在于，所述主取水管路、主回水管路、空气加热单元入口管路、第一空气加热单元出口管路、第二空气加热单元出口管路和取热管路上均设置有控制阀，所述主取水管路的下游还设置有升压泵。

4.根据权利要求3所述的机炉低品位热量综合利用调整系统，其特征在于，所述第一空气加热单元出口管路与主取水管路的连接点位于主取水管路上控制阀与升压泵之间；

所述再循环管路与主回水管路的连接点位于主回水管路上控制阀的上游，所述再循环管路与主取水管路的连接点位于主取水管路上控制阀与升压泵之间并且位于所述第一空气加热单元出口管路与主取水管路的连接点的上游；

所述取热管路与主取水管路的连接点位于主取水管路上控制阀与升压泵之间并且位于所述再循环管路与主取水管路的连接点的上游；

所述第二空气加热单元出口管路与主回水管路的连接点位于所述主回水管路上控制阀的下游。

5.根据权利要求1所述的机炉低品位热量综合利用调整系统，其特征在于，所述调整系统还包括设置在烟气换热单元上游或下游的除尘单元以及依次设置在烟气换热单元下游的引风单元、脱硫单元和排烟单元。

6.根据权利要求1所述的机炉低品位热量综合利用调整系统，其特征在于，所述空气加热单元为布置在送风机与空气预热单元之间的冷风道中的一次风空气加热器或二次风空气加热器，所述烟气换热单元为布置在空气预热单元之后的烟道中的烟气换热器，所述空气预热单元为布置在锅炉尾部烟道中的空气预热器。

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