CN210624500U - 一种可提升锅炉效率的空气串联加热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可提升锅炉效率的空气串联加热系统，包括烟气冷却器、空气加热器、媒介循环单元和省煤器组，其中，烟气冷却器设置在锅炉尾部烟道的低温再热器侧烟道下方，所述空气加热器设置在空气预热器出口的热二次风道内；媒介循环单元包括媒介存储子单元，所述烟气冷却器和空气加热器通过媒介管道与媒介存储子单元串联并形成媒介循环通路；省煤器组包括串联设置的第一省煤器和第二省煤器，第一省煤器设置在锅炉尾部烟道的低温过热器侧烟道下方，第二省煤器设置在锅炉尾部烟道之后的合并烟道中。本实用新型既可降低排烟温度，又可保证热风温度不降低，实现提升锅炉效率的同时维持炉内燃烧的稳定和高效。
Description
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，涉及一种可提升锅炉效率的空气串联加热系统。
背景技术
600MW超临界及以上等级电站锅炉尾部多采用双烟道或者三烟道布置形式，其中一个烟道布置低温过热器和省煤器，另外一个或者两个烟道布置低温再热器，通过挡板调节各个烟道的烟气份额以调节再热蒸汽温度。锅炉燃烧产生的烟气通过后竖井各个烟道后混合进入空气预热器，在空气预热器中对空气进行加热后排出锅炉系统。
此种布置形式的锅炉，因受以下因素的限制，锅炉效率的提升难度较大：
1)再热器入口工质温度较高，导致低温再热器侧烟道出口烟温较高。一次再热机组低再入口工质温度一般为350℃～380℃，烟道出口烟温一般为400℃到420℃以上；二次再热机组低再入口工质温度高达430℃～450℃，烟道出口烟温一般为460℃～480℃以上。再热器侧烟道出口烟温较高导致预热器进口烟温较高，是排烟温度难于降低的一个原因；
2)空气预热器换热端差的限制：过度降低空气预热器入口烟温，将导致热二次风温也同时降低。如通过一定的手段将空气预热器入口烟温降低至330℃，考虑25℃的换热端差，热二次风温只能达到305℃，对炉膛内燃烧造成一定影响。
实用新型内容
针对现有锅炉效率提升难度较大的问题，本实用新型提供了一种可提升锅炉效率的空气串联加热系统，既可降低排烟温度，又可保证热风温度不降低，实现提升锅炉效率的同时维持炉内燃烧的稳定和高效。
本实用新型提供了一种可提升锅炉效率的空气串联加热系统，所述空气串联加热系统包括烟气冷却器、空气加热器、媒介循环单元和省煤器组，其中，所述烟气冷却器设置在锅炉尾部烟道的低温再热器侧烟道下方，所述空气加热器设置在空气预热器出口的热二次风道内；
所述媒介循环单元包括媒介存储子单元，所述烟气冷却器和空气加热器通过媒介管道与媒介存储子单元串联并形成媒介循环通路；
所述省煤器组包括串联设置的第一省煤器和第二省煤器，第一省煤器设置在锅炉尾部烟道的低温过热器侧烟道下方，第二省煤器设置在锅炉尾部烟道之后的合并烟道中。
根据本实用新型可提升锅炉效率的空气串联加热系统的一个实施例，所述媒介循环单元还包括设置在媒介管道上的加压泵和阀门组。
根据本实用新型可提升锅炉效率的空气串联加热系统的一个实施例，所述媒介存储子单元中储存有媒介并且所述媒介为水介质或油介质，媒介在烟气冷却器中吸热并在空气加热器中放热。
根据本实用新型可提升锅炉效率的空气串联加热系统的一个实施例，所述空气加热器采用光管式换热器或鳍片式换热器，所述烟气冷却器采用光管式换热器或鳍片式换热器。
根据本实用新型可提升锅炉效率的空气串联加热系统的一个实施例，所述第一省煤器和第二省煤器采用光管式换热器或鳍片式换热器。
根据本实用新型可提升锅炉效率的空气串联加热系统的一个实施例，所述锅炉为尾部双烟道的一次再热锅炉或尾部三烟道的二次再热锅炉。
根据本实用新型可提升锅炉效率的空气串联加热系统的一个实施例，所述空气预热器的入口分别与一次风机和送风机相连且出口分别通过热一次风风道和热二次风风道与锅炉炉膛相连。
与现有技术相比，本实用新型提出一种可提升锅炉效率的空气串联加热系统，通过在低温再热器烟道下部设置烟气冷却器，将低温再热器侧烟道出口烟温降低，可降低预热器入口烟温，进而降低排烟温度；同时在空气预热器出口热二次风道内设置空气加热器，将热二次风进行加热，维持一定的热二次风温。烟气冷却器和空气加热器通过媒介连接，媒介在烟气冷却器中吸热，在空气加热器中放热。一次风在空气预热器中吸热，二次风先在空气预热器中吸热，随后在进入空气加热器中吸热，实现了空气的串联加热。此套空气串联加热系统可将排烟温度降低10℃～12℃，提升锅炉效率约0.5％～0.6％。
附图说明
图1示出了现有技术中某660MW超超临界一次再热锅炉的结构示意图。
图2示出了根据本实用新型一个示例性实施例的可提升锅炉效率的空气串联加热系统的结构示意图。
图3示出了根据本实用新型另一个示例性实施例的可提升锅炉效率的空气串联加热系统的结构示意图。
附图标记说明：
1-第一省煤器、2-第二省煤器、3-烟气冷却器、4-空气加热器、5-加压泵、6-媒介存储子单元、7-阀门组。
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。
图1示出了现有技术中某660MW超超临界一次再热锅炉的结构示意图。
如图1所示，以国内某660MW超超临界一次再热锅炉为例，其后竖井设置双烟道，前烟道设置低温再热器，后烟道设置低温过热器和省煤器(ECO)。炉膛内燃烧生成的烟气经双烟道放热后，合并进入三分仓空气预热器，在空气预热器中同时加热一次风和二次风。该项目为了全负荷脱硝和达到较高的锅炉效率，在预热器入口烟道设置了分级省煤器，将空气预热器入口烟温控制在350℃～360℃，计算排烟温度128℃(未修正)。锅炉计算效率94.66％，如想进一步提升锅炉效率，难度很大。表1示出了国内某660MW超超临界一次再热锅炉的计算数据。
表1国内某660MW超超临界一次再热锅炉的计算数据
| 单位 | THA | 75THA | 50THA | 30THA | |
| 前烟道低再进口工质温度 | ℃ | 355 | 360 | 367 | 369 |
| 前烟道出口烟温 | ℃ | 413 | 413 | 420 | 408 |
| 后烟道省煤器进口工质温度 | ℃ | 307.2 | 291.1 | 274.4 | 254.4 |
| 低过侧烟道出口烟温 | ℃ | 352 | 326 | 299 | 272 |
| 合并烟道烟温(SCR入口) | ℃ | 385 | 377 | 378 | 368 |
| 给水温度 | ℃ | 298 | 279 | 255 | 228 |
| 预热器入口烟温 | ℃ | 352 | 338 | 329 | 309 |
| 排烟温度 | ℃ | 128.0 | 119.0 | 108.5 | 96.0 |
| 入磨风温 | ℃ | 207.4 | 203.7 | 197.3 | 193.5 |
| 热二次风温 | ℃ | 325.5 | 314.5 | 306.0 | 289.5 |
| 锅炉效率计算值 | ％ | 94.66 | 94.84 | 94.64 | 94.80 |
从上述数据可以看出，即使采用了分级省煤器等措施，预热器入口烟温降低至了352℃，但由于入磨风温较低，排烟温度仍然高达128℃。如想进一步降低预热器入口烟温，受制于低再进口工质温度较高导致的低再出口烟温较高，难度很大。即使预热器入口烟温再进一步降低，热二次风也将进一步降低，且降低幅度是相当的，过低的热二次风温将不利于炉内燃烧的稳定和高效。
本实用新型对现有技术的方案进行了改造，提出了一种可提升锅炉效率的空气串联加热系统。本实用新型主要对空气加热部分进行改造以提升锅炉效果，锅炉结构、空气预热器结构及其连接方式可以采用现有技术中的相应结构，本实用新型不对此进行限定。
图2示出了根据本实用新型一个示例性实施例的可提升锅炉效率的空气串联加热系统的结构示意图，图3示出了根据本实用新型另一个示例性实施例的可提升锅炉效率的空气串联加热系统的结构示意图。
如图2和图3所示，根据本实用新型的示例性实施例，所述可提升锅炉效率的空气串联加热系统空气串联加热系统包括烟气冷却器3、空气加热器4、媒介循环单元和省煤器组。其中，空气预热器的入口分别与一次风机和送风机相连且出口分别通过热一次风风道和热二次风风道与锅炉炉膛相连。
具体地，烟气冷却器3设置在锅炉尾部烟道的低温再热器侧烟道下方，通过在低温再热器的烟气侧下游设置烟气冷却器，可以降低低温再热器侧烟道出口的烟气温度，进一步降低尾部烟道后合并烟道处的烟气温度。
空气加热器4设置在空气预热器出口的热二次风道内，其目的是加热空气预热器出来的热二次风，将热二次风温度进一步提升至较高水平，以利于炉内燃烧的稳定和高效。
媒介循环单元包括媒介存储子单元6，烟气冷却器3和空气加热器4通过媒介管道与媒介存储子单元6串联并形成媒介循环通路。即媒介管道将烟气冷却器3、空气加热器4和媒介存储子单元6串联连接形成媒介循环通路，媒介在媒介循环通路中流动。
其中，媒介存储子单元6中储存有媒介并且媒介可以为水介质或油介质或者其他合理的介质，媒介在烟气冷却器3中吸热并在空气加热器4中放热。
优选地，媒介循环单元还包括设置在媒介管道上的加压泵5和阀门组6，加压泵5有利于媒介在管道中的流动以及压力控制，阀门组则用于烟气冷却器3和空气加热器4中媒介流量的控制。
省煤器组包括串联设置的第一省煤器1和第二省煤器2。第一省煤器1设置在锅炉尾部烟道的低温过热器侧烟道下方，其目的是降低低温过热器侧烟道出口的烟气温度，进一步降低合并烟道处的烟气温度。第二省煤器2设置在锅炉尾部烟道之后的合并烟道中，可将合并烟道的烟温降低至较低水平，以利于降低空气预热器入口烟温。
优选地，本实用新型的空气加热器4可以采用光管式换热器或鳍片式换热器，烟气冷却器3也可以采用光管式换热器或鳍片式换热器，或者其他可采用的换热器形式。
本实用新型的第一省煤器1和第二省煤器2也可以采用光管式换热器或鳍片式换热器，或者其他可采用的换热器形式。
如图2和图3所示，本实用新型的系统适用于尾部双烟道的一次再热锅炉或尾部三烟道的二次再热锅炉，只需要微调烟气冷却器的布置方式即可。
由此，本实用新型通过在低温再热器烟道下部设置烟气冷却器3，将低温再热器侧烟道出口烟温降低，可降低预热器入口烟温，进而降低排烟温度；同时在空气预热器出口的热二次风道内设置空气加热器4，将热二次风进行加热，维持一定的热二次风温。烟气冷却器和空气加热器通过媒介连接，媒介在烟气冷却器中吸热，在空气加热器中放热。一次风在空气预热器中吸热，二次风先在空气预热器中吸热，随后再进入空气加热器中吸热，实现了空气的串联加热。本实用新型即可降低排烟温度，又可保证热风温度不降低，实现了提升锅炉效率的同时维持了炉内燃烧的稳定和高效。
下面结合具体实施例对本实用新型进行说明。
以上述国内某660MW超超临界一次再热锅炉为例，采用本实用新型方案后的计算数据如下表2所示，现有技术基准方案与本实用新型方案的排烟温度和锅炉效率对比数据如表3所示。
表2本实用新型可提升锅炉效率的空气串联加热系统的计算数据
| 单位 | THA | 75THA | 50THA | 30THA | |
| 前烟道低再进口工质温度 | ℃ | 355 | 360 | 367 | 369 |
| 低再出口烟温 | ℃ | 413 | 413 | 420 | 408 |
| 烟气冷却器出口烟温 | ℃ | 363.0 | 363.0 | 370.0 | 358.0 |
| 烟气冷却器烟气温降 | ℃ | 50.00 | 50.00 | 50.00 | 50.00 |
| 烟气冷区器换热量 | MW | 19.5 | 16.8 | 14.9 | 11.1 |
| 后烟道省煤器进口工质温度 | ℃ | 307.2 | 291.1 | 274.4 | 254.4 |
| 后烟道出口烟温 | ℃ | 352 | 326 | 299 | 272 |
| 合并烟道烟温(SCR入口) | ℃ | 357.96 | 347.59 | 345.20 | 332.09 |
| 给水温度 | ℃ | 298 | 279 | 255 | 228 |
| 预热器入口烟温 | ℃ | 324.67 | 308.52 | 296.05 | 273.53 |
| 空气预热器出口 | ℃ | 117.37 | 106.51 | 97.10 | 83.85 |
| 入磨风温 | ℃ | 207.4 | 203.7 | 197.3 | 193.5 |
| 热二次风温(空气预热器出口) | ℃ | 298.17 | 285.02 | 273.05 | 254.03 |
| 热二次风温(空气加热器出口) | ℃ | 342.36 | 332.03 | 322.80 | 306.00 |
| 空气加热器空气温升 | ℃ | 44.2 | 47.0 | 49.7 | 52.0 |
| 空气加热器换热量 | MW | 19.5 | 16.8 | 14.9 | 11.1 |
表3现有技术基准方案与本实用新型方案的排烟温度和锅炉效率对比数据
| 单位 | THA | 75THA | 50THA | 30THA | |
| 排烟温度(基准方案) | ℃ | 128.0 | 119.0 | 108.5 | 96.0 |
| 排烟温度(本实用新型方案) | ℃ | 117.4 | 106.5 | 97.1 | 83.8 |
| 排烟温度降低幅度 | ℃ | 10.6 | 12.5 | 11.4 | 12.2 |
| 锅炉效率计算值(基准方案) | ％ | 94.66 | 94.84 | 94.64 | 94.80 |
| 锅炉效率计算值(本实用新型方案) | ％ | 95.16 | 95.46 | 95.28 | 95.56 |
| 锅炉效率提升值 | ％ | 0.50 | 0.62 | 0.64 | 0.76 |
从上述表格对比可以看出，通过设置烟气冷却器，可将低再侧烟道出口温度降低50℃，可将合并烟道烟温降低约30℃，同时空气预热器入口烟温也可降低约30℃，排烟温度可降低10℃～12℃，锅炉效率可提升0.5％～0.8％。如按THA工况计算机组煤耗变化，锅炉效率提升0.5％，可降低全厂供电煤耗约1.4g/kw.h。
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 (7)
1.一种可提升锅炉效率的空气串联加热系统，其特征在于，所述空气串联加热系统包括烟气冷却器、空气加热器、媒介循环单元和省煤器组，其中，
所述烟气冷却器设置在锅炉尾部烟道的低温再热器侧烟道下方，所述空气加热器设置在空气预热器出口的热二次风道内；
所述媒介循环单元包括媒介存储子单元，所述烟气冷却器和空气加热器通过媒介管道与媒介存储子单元串联并形成媒介循环通路；
所述省煤器组包括串联设置的第一省煤器和第二省煤器，第一省煤器设置在锅炉尾部烟道的低温过热器侧烟道下方，第二省煤器设置在锅炉尾部烟道之后的合并烟道中。
2.根据权利要求1所述可提升锅炉效率的空气串联加热系统，其特征在于，所述媒介循环单元还包括设置在媒介管道上的加压泵和阀门组。
3.根据权利要求1或2所述可提升锅炉效率的空气串联加热系统，其特征在于，所述媒介存储子单元中储存有媒介并且所述媒介为水介质或油介质，媒介在烟气冷却器中吸热并在空气加热器中放热。
4.根据权利要求1所述可提升锅炉效率的空气串联加热系统，其特征在于，所述空气加热器采用光管式换热器或鳍片式换热器，所述烟气冷却器采用光管式换热器或鳍片式换热器。
5.根据权利要求1所述可提升锅炉效率的空气串联加热系统，其特征在于，所述第一省煤器和第二省煤器采用光管式换热器或鳍片式换热器。
6.根据权利要求1所述可提升锅炉效率的空气串联加热系统，其特征在于，所述锅炉为尾部双烟道的一次再热锅炉或尾部三烟道的二次再热锅炉。
7.根据权利要求1所述可提升锅炉效率的空气串联加热系统，其特征在于，所述空气预热器的入口分别与一次风机和送风机相连且出口分别通过热一次风风道和热二次风风道与锅炉炉膛相连。
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