CN215808445U - 一种基于循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热综合利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热综合利用系统，包括凝结水主路系统及与凝结水主路系统并联的凝结水旁路系统，凝结水主路系统包括若干组串联的低压给水加热器，凝结水旁路系统包括冷渣器组、烟气余热换热器组和再循环泵等，该系统从主凝结水主路引出冷却水，回收锅炉排渣冷却过程中释放的热量，经过凝结水旁路流量主调节阀组、凝结水旁路流量辅助调节阀组引出凝结水主路上不同温度的冷却水，混合至合适温度后进入烟气余热换热器组，回收锅炉尾部烟气的热量，提高机组运行的热经济性，控制烟气系统低温腐蚀，同时提高除尘器除尘效率，降低脱硫系统耗水量，减少电除尘器和引风机的投资和电耗。

Description

一种基于循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热综合利用系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热综合利用系统，具体用于对循环流化床锅炉多种余热进行一体化综合回收利用的凝结水系统，属于火电发电站的节能技术领域。

背景技术

循环流化床锅炉具有良好的煤种适应性，近年来得到日益广泛的应用。但循环流化床燃烧的原煤在进入炉膛前不需要经过磨煤机磨制成煤粉，因此进入炉膛的原煤粒径相对于煤粉锅炉比较大，造成循环流化床的废渣物理热损失高于同级别的煤粉锅炉，降低了锅炉效率。

我国大型循环流化床锅炉目前多采用水冷型膜式滚筒型冷渣机将排渣温度从床温降至100℃左右以便后续处理输送，同时回收部分排渣热损失。由于循环流化床的排渣具有随机性、间断性的特点，因此冷渣器出口冷却水的水温也可能随着排渣工况的快速变化而呈现较大的波动。如果冷却水在冷渣机下游的工艺流程中，对于冷却水温的波动范围有比较严格的限制，则应该配套设计合理的热力系统以满足可以快速调节水温的要求。

另一方面，传统燃煤电站锅炉的设计中空气预热器排烟温度一般在120～130℃左右，对于高水分、高硫分的燃料还可能选取更高的排烟温度。这在煤炭价格较低，不强制脱硫等条件下是合理的，但目前对于烟气进行脱硫已经成为环保的强制要求，在最常用的石灰石－石膏湿法脱硫工艺中，进入脱硫塔的烟气温度约85℃，如果采用喷水将空气预热器出口120℃左右的烟气降温至85℃，不仅喷水量消耗较大，还同时白白损失了大量的烟气余热。降低排烟温度，有效利用锅炉烟气余热，不仅可以大幅度节约煤耗、减少污染物和二氧化碳排放量，还能有效降低脱硫系统耗水量，经济效益和社会效益巨大。

早期的烟气余热利用方案将烟气余热换热器布置在引风机出口与脱硫吸收塔入口之间的烟道上，近期的烟气余热利用方案将烟气余热利用与低低温静电除尘技术相结合，将烟气余热换热器布置在空气预热器出口与电除尘器入口之间的烟道上，在利用烟气余热的同时，提高了电除尘器的除尘效率。

为了保证烟气余热换热器长期运行的安全可靠，当换热器烟气侧出口温度低于烟气酸露点温度时，需要考虑烟气腐蚀的影响。换热器壁面温度最低点基本等同于换热器冷却水进口温度，因此冷却水进口温度需要高于烟气中水蒸汽饱和温度才可以保证酸露腐蚀的影响尽量小。研究表明当金属壁温低于酸露点而高于水蒸气露点温度20℃以上时，腐蚀速度是可以接受的。国内烟煤计算得到水蒸气露点通常在45℃左右，因此烟气余热换热器进口温度不应低于65℃，留有一定裕量后，烟气余热换热器入口水温通常取70℃左右。同时，在有效控制低温腐蚀的前提下，应尽可能降低锅炉排烟温度，发挥低低温除尘的优势，提高除尘效率，因此低低温电除尘器入口烟气温度需降到酸露点以下，并同时保留一定的烟气余热换热器的换热温差。对于国内常用的低硫分煤种，烟气酸露点通常在在90℃至95℃，烟气余热换热器的烟气出口温度通常取90℃，而冷却水入口温度应低于烟气出口温度。因此，过低的冷却水温易加速设备和烟道的腐蚀，而过高的冷却水温度无法发挥冷却作用，进入烟气余热换热器的冷却水温度应控制维持在70℃左右。

一体化综合利用循环硫化床的锅炉炉渣和烟气的余热，有利于提高循环流化床机组的长期运行效益和节能减排，因此有必要对于循环流化床的热力系统、烟风系统，锅炉排渣等进行统筹优化、进一步挖掘潜力，完善余热利用系统。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热综合利用系统，充分利用循环流化床锅炉排渣损失的热量和尾部排烟温度较高而损失的热量。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型提供一种基于循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热综合利用系统，包括凝结水主路系统及与凝结水主路系统并联的凝结水旁路系统，

所述凝结水主路系统包括若干个串联的第一低压给水加热器和调节阀组，或若干个串联的第一低压给水加热器和若干个串联的第二低压给水加热器；

所述凝结水旁路系统包括冷渣器组和烟气余热换热器组，

所述冷渣器组的入口连接第一低压给水加热器入口处，所述冷渣器组的出口通过冷渣器出口母管隔断阀与烟气余热换热器组的入口连接，

所述烟气余热换热器组入口通过凝结水旁路流量主调节阀组连接第一低压给水加热器入口处，所述烟气余热换热器组的出口通过再循环泵与烟气余热换热器组的入口连接，将部分经过加热的凝结水返回至出口，提高烟气余热换热器入口的凝结水温。

进一步的，所述第一低压给水加热器的出口设置有调节阀组或若干个串联的第二低压给水加热器。

进一步的，所述冷渣器组的出口有连接至凝结水主路系统的短接支路，所述短接支路上设置有短接支路隔断阀，当事故工况时，不回收烟气余热换热器的热量，凝结水经过冷渣器换热后，经过短接支路，返回凝结水主路。

进一步的，所述短接支路与第二低压给水加热器或调节阀组的出口连接。

进一步的，所述第一低压给水加热器的出口设置有凝结水旁路流量辅助调节阀组，所述第一低压给水加热器的出口通过凝结水旁路流量辅助调节阀组与烟气余热换热器组的入口连接。

进一步的，所述凝结水旁路流量辅助调节阀组包括辅助调节阀和检修隔离所需的关断阀。

进一步的，所述烟气余热换热器组包括一台或多台并联的烟气余热换热器，所述再循环泵设置一台或多台并联。

进一步的，所述烟气余热换热器前和/或烟气余热换热器后的管路上设有调节阀和检修隔离所需的关断阀。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：

（1）本系统通过循环流化床锅炉的排渣和烟气余热的综合利用，有效提高机组的热经济性，降低锅炉的排渣损失和排烟损失的热量；同时降低进入电除尘器和脱硫吸收塔的烟气温度，提高除尘器除尘效率，降低脱硫系统耗水量，减少电除尘器和引风机的运行电耗。

（2）本系统能够根据不同的机组负荷、排渣量和排烟温度，对系统中冷却水的水量进行调节，将进入烟气余热换热器入口冷却水的温度和流量都控制在适当范围内，提高余热利用系统的换热效率。

（3）通过再循环泵在锅炉在启动或低负荷工况运行时，将烟气余热换热器出口的部分高温水送回至烟气余热换热器入口，提高入口水温，有效控制低温腐蚀。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种基于循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热综合利用系统；

图2是本实用新型实施例二提供的一种基于循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热综合利用系统；

图中：1.1-第一低压给水加热器，1.2-第二低压给水加热器，2-调压阀组，3-冷渣器，4-凝结水旁路流量主调节阀组，5-烟气余热换热器，6-烟气余热换热器出口调节阀，7-再循环泵，8-凝结水旁路流量辅助调节阀组，9-冷渣器出口母管隔断阀，10-短接支路隔断阀， 11-凝结水旁路回水隔断阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

为了提高现有循环流化床机组的热经济性，实现循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热的一体化综合利用，本系统能够更高效地回收循环流化床锅炉运行过程中炉渣和烟气余热所放出的热量，同时响应锅炉炉渣排出量的波动，快速调节冷却水水量，始终保持进入烟气余热换热器冷却水的水温在合适的范围内。维持冷渣器和烟气余热换热器长期、高效、可靠的运行。同时降低进入电除尘器和脱硫吸收塔的烟气温度，提高除尘器的除尘效率，降低脱硫系统耗水量，并在一定程度上减少电除尘器和引风机的运行电耗。

如图1所示，为一种基于循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热综合利用系统，包括凝结水主路系统及与凝结水主路系统并联的凝结水旁路系统。凝结水主路包括若干个串联的第一低压给水加热器1.1和调节阀组2；凝结水旁路由冷渣器3、烟气余热换热器5、再循环泵7等组成。

如图2所示，为另一种基于循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热综合利用系统，包括凝结水主路系统及与凝结水主路系统并联的凝结水旁路系统。凝结水主路包括若干个串联的第一低压给水加热器1.1和若干个串联的第二低压给水加热器1.2；凝结水旁路系统由冷渣器3、烟气余热换热器5、再循环泵7等组成的。

烟气余热换热器5设置一台或多台并联，其中烟气余热换热器5前和烟气余热换热器5后的管路上均可以设有调节阀和检修隔离所需的关断阀，再循环泵7设置一台或多台并联。

第一低压给水加热器1.1的出口位置设置调节阀组2或若干个串联的第二低压给水加热器1.2。

冷渣器的入口连接第一低压给水加热器1.1入口处，冷渣器的出口通过冷渣器出口母管隔断阀9与烟气余热换热器5的入口连接，烟气余热换热器5入口通过凝结水旁路流量主调节阀组4连接第一低压给水加热器1.1的入口处，烟气余热换热器5的出口通过再循环泵7与烟气余热换热器5的入口连接。

第一低压给水加热器1.1的出口设置有凝结水旁路流量辅助调节阀组8，第一低压给水加热器1.1的出口通过凝结水旁路流量辅助调节阀组8与烟气余热换热器5的入口连接。

冷却水从凝结水主路上位于多个串联的第一低压给水加热器1.1上游的主引出点引出，进入凝结水旁路，其中的一部分通过多个并联的冷渣器3，将锅炉排出的炉渣从炉膛温度降低至100℃左右，同时吸收炉渣排出的热量，与其余从主引出点引出、通过凝结水旁路流量主调节阀组4的冷却水相混合。主引出点为第一低压给水加热器1.1的入口位置。

当冷渣器3的排渣量较大引起混合后的冷却水水温过高时，可以通过加大通过凝结水旁路流量主调节阀组4的冷却水流量，降低混合后的冷却水水温。

系统中另有一路冷却水从凝结水主路上位于主引出点下游的次引出点引出，次引出点与主引出点间相隔有一个或多个第一低压给水加热器1.1，次引出点为第一低压给水加热器1.1的出口位置。

凝结水主路上的冷却水经过第一低压给水加热器1.1加热后，在次引出点引出的冷却水水温较高。当冷渣器3的排渣量较小引起混合后的冷却水水温过低时，可以通过调整通过凝结水旁路流量次调节阀组的冷却水流量，抬升混合后的冷却水水温。

冷渣器3出口处的冷却水，经过上述调节使水温在合适的范围后，进入单个或多个并联的烟气余热换热器5，不仅降低锅炉尾部排出烟气的温度至合适的范围，同时回收烟气排出的热量，再通过凝结水旁路回水隔断阀11，返回至凝结水主路上的返回点。

返回点在凝结水主路上的位置根据烟气余热换热器出口的冷却水水温选择凝结水主路中温度合适的点。由于凝结水旁路的汽水阻力不大于与其并联部分的凝结水主路的汽水阻力，因此总的凝结水系统阻力不增加，并不会增加凝结水泵的功耗。

每个烟气余热换热器5出口设置有烟气余热换热器出口调节阀6，当进入所述烟气余热换热器5的烟气量不均匀时，通过调节烟气余热换热器出口调节阀6，调节冷却水量，控制每台烟气余热换热器的出口烟温在合适范围内，避免烟温过低可能引起的低温腐蚀。

烟气余热换热器5出口的母管设有将一部分冷却水送回至烟气余热换热器入口的再循环支路，再循环支路上设有再循环泵7、止回阀和检修隔离用的隔断阀。在锅炉启动或低负荷工况下，第一低压给水加热器1.1的加热能力不足，可以通过将烟气余热换热器5出口较高温度的冷却水返回至烟气余热换热器5入口，提高烟气余热换热器5入口冷却水温度至合适范围内。

冷渣器3的出口母管上设有一路连接至凝结水主路上返回点的短接支路，返回支路上设有短接支路隔断阀10。短接支路与第二低压给水加热器1.2或调节阀组2的出口连接。

当烟气余热换热器5正常运行时，冷渣器出口母管隔离阀9开启，短接支路隔离阀10关闭，通过冷渣器3的冷却水与通过凝结水旁路流量主调节阀组4和通过凝结水旁路流量辅助调节阀组8的冷却水混合后，经过烟气换热器5，回收锅炉尾部烟气余热后，再通过烟气余热换热器出口调节阀6和凝结水旁路回水隔断阀11回到凝结水主路。凝结水旁路流量辅助调节阀组8包括辅助调节阀和检修隔离所需的关断阀。

当机组运行在锅炉尾部烟气温度较低或其他不需要在烟气余热换热器中通入冷却水的工况时，冷渣器出口母管隔离阀9、凝结水旁路流量主调节阀组4和凝结水旁路流量辅助调节阀组8关闭，短接支路隔离阀10开启，冷却水经过冷渣器3后直接通过短接支路隔断阀10回到凝结水主路。

实施例一：

在实施例一中，设计煤种和校核煤种烟气水蒸汽的露点分别为43.54℃、45.28℃。按照高于烟气水蒸汽露点温度以上20℃并留有一定的裕量进行选择，进入烟气余热换热器5入口的冷却水温度设定为70℃。

回热系统采用八级回热系统，设有一级轴封加热器，四级低压给水加热器，一台无头除氧器和三级高加给水加热器，低压给水加热器沿凝结水流向从轴封加热器出口至除氧器入口依次为8号、7号、6号、5号，8号，7号为第一低压给水加热器1.1，6号，5号为在本余热综合利用系统所属凝结水主路下游的低压给水加热器。

轴封加热器出口的凝结水温38.5℃，8号第一低压给水加热器1.1出口的凝结水温62.3℃，7号第一低压给水加热器1.1出口的凝结水温88.3℃，6号低压给水加热器出口的凝结水温123.0℃，5号低压给水加热器出口的凝结水温153.9℃。

凝结水主路上的主引出点设置在轴封加热器出口，水温为38.5℃；次引出点的冷却水温度应高于烟气余热换热器5入口水温，选择在7号第一低压给水加热器1.1出口，水温为88.3℃；空气预热器出口的烟气温度为127℃，保留烟气余热换热器5出口处适当的换热端差，返回点处选取在7号第一低压给水加热器1.1出口次引出点的下游，水温取为90℃。

在次引出点和返回点之间设置调压阀组2，用于平衡冷却水流经冷渣器3和烟气余热换热器5的压降，实施例一的节煤量计算结果如表1所示。

表1：实施例一节煤量的计算结果

加热器名称	项目	数值	单位
				6号低压给水加热器	抽汽热焓	2895.28	KJ/Kg
	疏水热焓	392.878	KJ/Kg
					减少抽汽流量	0.672	Kg/s
7号第一低压给水加热器	抽汽热焓	2688.50	KJ/Kg
					疏水热焓	283.733	KJ/Kg
	减少抽汽流量	4.932	Kg/s
				8号第一低压给水加热器	抽汽热焓	2526.6	KJ/Kg
	疏水热焓	184.4	KJ/Kg
					减少抽汽流量	4.046	Kg/s
	低压缸排汽焓	2382.0	KJ/Kg
					增加机组发电功率	2441.73	KW
	节约引风机耗功	246	KW
					节约标准煤耗	1.96	g/KWh

通过表1可以得出：本实用新型所提供的余热综合利用系统在实例1中每度电节约了1.96克标准煤。

实施例二：

在实施例二中，煤种、回热系统与实施例一相同，设置8号，7号为第一低压给水加热器1.1，6号为第二低压给水加热器1.2，5号为在本余热综合利用系统所属凝结水主路下游的低压给水加热器，烟气余热换热器5入口的冷却水温度为70℃，凝结水主路上的主引出点设置也在轴封加热器出口，水温为38.5℃；次引出点在7号第一低压给水加热器1.1出口，水温为88.3℃。

空气预热器出口的烟气温度与实施例一不同，设置为145℃，保留烟气余热换热器出口处适当的换热端差，返回点处选取在6号第二低压给水加热器1.2出口，水温取为125℃，6号第二低压给水加热器1.2出口处设有5号低压给水加热器，实施例二节煤量的计算结果如表2所示。

表2：实施例二节煤量的计算结果

加热器名称	项目	数值	单位
				5号低压给水加热器	抽汽热焓	2895.28	KJ/Kg
	疏水热焓	392.878	KJ/Kg
					减少抽汽流量	0.791	Kg/s
6号第二低压给水加热器	抽汽热焓	2895.28	KJ/Kg
					疏水热焓	392.878	KJ/Kg
	减少抽汽流量	5.751	Kg/s
				7号第一低压给水加热器	抽汽热焓	2688.50	KJ/Kg
	疏水热焓	283.733	KJ/Kg
					减少抽汽流量	7.306	Kg/s
8号第一低压给水加热器	抽汽热焓	2526.6	KJ/Kg
					疏水热焓	184.4	KJ/Kg
	减少抽汽流量	1.606	Kg/s
					低压缸排汽焓	2382.0	KJ/Kg
	增加机组发电功率	5574.21	KW
					节约引风机耗功	456	KW
	节约标准煤耗	4.50	g/KWh

通过表2可以得出：本实用新型所提供的余热综合利用系统在实例2中每度电节约了4.5克标准煤。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，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技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热综合利用系统，其特征在于，包括凝结水主路系统及与凝结水主路系统并联的凝结水旁路系统，

所述凝结水主路系统包括若干个串联的第一低压给水加热器和调节阀组（2），或若干个串联的第一低压给水加热器和若干个串联的第二低压给水加热器；

所述凝结水旁路系统包括冷渣器组和烟气余热换热器组，

所述冷渣器组的入口连接第一低压给水加热器入口处，所述冷渣器组的出口通过冷渣器出口母管隔断阀（9）与烟气余热换热器组的入口连接，

所述烟气余热换热器组入口通过凝结水旁路流量主调节阀组（4）连接第一低压给水加热器入口处，所述烟气余热换热器组的出口通过再循环泵（7）与烟气余热换热器组的入口连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热综合利用系统，其特征在于，所述第一低压给水加热器的出口位置设置调节阀组（2）或若干个串联的第二低压给水加热器。

3.根据权利要求1所述的一种基于循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热综合利用系统，其特征在于，所述冷渣器组的出口设置有连接至凝结水主路系统的短接支路，所述短接支路上设置有短接支路隔断阀（10）。

4.根据权利要求3所述的一种基于循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热综合利用系统，其特征在于，所述短接支路与第二低压给水加热器或调节阀组（2）的出口连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热综合利用系统，其特征在于，所述第一低压给水加热器的出口设置有凝结水旁路流量辅助调节阀组（8），所述第一低压给水加热器的出口通过凝结水旁路流量辅助调节阀组（8）与烟气余热换热器组的入口连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热综合利用系统，其特征在于，所述凝结水旁路流量辅助调节阀组（8）包括辅助调节阀和检修隔离所需的关断阀。

7.根据权利要求1所述的一种基于循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热综合利用系统，其特征在于，所述烟气余热换热器组包括一台或多台并联的烟气余热换热器（5），所述再循环泵（7）设置一台或多台并联。

8.根据权利要求7所述的一种基于循环流化床锅炉的炉渣和烟气余热综合利用系统，其特征在于，所述烟气余热换热器（5）前和/或烟气余热换热器（5）后的管路上设有调节阀和检修隔离所需的关断阀。

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