專利名稱：一種電站鍋爐排煙余熱能量轉(zhuǎn)移多級(jí)利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于火力發(fā)電廠鍋爐排煙余熱能量回收系統(tǒng)，特別涉及一種利用多級(jí)煙氣冷卻器的組合能夠把鍋爐的排煙余熱低能級(jí)的能量轉(zhuǎn)移并利用的熱力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
發(fā)電廠鍋爐的排煙溫度設(shè)計(jì)值在110°C -130°C，實(shí)際運(yùn)行的溫度大多高于設(shè)計(jì)值，有的鍋爐甚至可以高達(dá)160°C左右。因此，在鍋爐尾部排煙中存在大量的煙氣余熱。目前工程上采用了很多回收煙氣余熱的方法，也有許多專利涉及到鍋爐的煙氣余熱回收。專利號(hào)為200620088594的“鍋爐低壓省煤器”，通過在鍋爐尾部空氣預(yù)熱器后部的煙道中設(shè)置低壓省煤器，并且把汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)的凝結(jié)水引入作為吸熱介質(zhì)，把排煙溫度降低，回收的熱量再回到回?zé)嵯到y(tǒng)。專利號(hào)為200920034744的“一種鍋爐煙氣深度冷卻器”，專利號(hào)為200720076530
的“應(yīng)用于燃煤發(fā)電機(jī)組的脫硫煙氣余熱回收系統(tǒng)”，通過安裝于靜電除塵器后部的煙道中的煙氣冷卻器，降低排煙溫度，實(shí)施余熱回收。專利號(hào)為200910014905的“鍋爐深度降低排煙溫度余熱利用系統(tǒng)”，可以把鍋爐排煙溫度降低到露點(diǎn)以下，獲得更低的排煙溫度。上述各種鍋爐排煙余熱回收的方法，回收余熱的能級(jí)均較低，加熱的凝結(jié)水溫度一般在110°c，最高的也不會(huì)超過130°C -140°c。溫度高時(shí)加熱后的凝結(jié)水引入到除氧器，大部分方法引入到末二級(jí)或者末三級(jí)低壓加熱器之前。表面上看，這些方法回收了大量的煙氣余熱，但是實(shí)際上這些余熱的能級(jí)偏低，產(chǎn)生的實(shí)際效益較小。其原因?yàn)?I)原本鍋爐的排煙溫度就不高，處于比較低的能級(jí)水平上，例如最高達(dá)到160。。。(2)通過換熱器換熱后，由于必須的換熱溫差，所以被加熱的凝結(jié)水溫度一般低于煙氣的最高溫度。如上所述，最高達(dá)到130°C -140°C。(3)回收的熱量被送回到回?zé)嵯到y(tǒng)，會(huì)排擠汽輪機(jī)抽汽。排擠的參數(shù)越高，這部分被排擠的抽汽在汽輪機(jī)中產(chǎn)生的效益越大。所以被加熱的凝結(jié)水溫度越低，回到回?zé)嵯到y(tǒng)的位置越靠近凝汽器側(cè)，排擠的抽汽參數(shù)越低，產(chǎn)生的效益越小。2010年12月01日公開的申請(qǐng)?zhí)枮?01010242930的“電站鍋爐排煙余熱高品位回收利用系統(tǒng)”，先利用煙氣余熱加熱進(jìn)入空氣預(yù)熱器的空氣溫度，提高了空氣預(yù)熱器的入口風(fēng)溫，從而導(dǎo)致空氣預(yù)熱器的出口煙溫提高，再在空氣預(yù)熱器后部煙道增設(shè)煙氣換熱器，來實(shí)現(xiàn)余熱能級(jí)的提高。事實(shí)上，這種方法盡管可以提高余熱能級(jí)，但是明顯存在如下缺點(diǎn)(1)煙氣依然是先經(jīng)過了空氣預(yù)熱器的換熱，煙溫的提高幅度有限，使得余熱能級(jí)的提高受限；(2)經(jīng)過了高能級(jí)煙氣換熱器之后，在后面還有一級(jí)煙氣換熱器用于加熱空氣，很顯然，這一級(jí)換熱器的煙氣溫度很低，空氣溫度提高的幅度有限；(3)末一級(jí)煙氣換熱器的出口煙溫處于極低的水平，不可避免地會(huì)出現(xiàn)低溫腐蝕現(xiàn)象，極大地影響了該系統(tǒng)的可靠性。盡管余熱回收的能級(jí)提高了，但是這部分能級(jí)是進(jìn)入汽輪機(jī)的，是通過排擠汽輪機(jī)抽汽提高效益的，而排擠的這部分抽汽在汽輪機(jī)中是會(huì)產(chǎn)生冷源損失的。因此從經(jīng)濟(jì)效益的角度，這一系統(tǒng)是不合算的。本實(shí)用新型提出了余熱能量轉(zhuǎn)移多級(jí)利用系統(tǒng)，解決了上述技術(shù)的不足，給出了把低能級(jí)排煙余熱能量轉(zhuǎn)移并提高，再進(jìn)行利用的系統(tǒng)和方法。這種新的能量利用的思路，就是在不改變空氣預(yù)熱器出口煙氣溫度的前提下，把排煙余熱利用的能級(jí)提高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種電站鍋爐排煙余熱能量轉(zhuǎn)移多級(jí)利用系統(tǒng)，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的余熱能級(jí)的提高受限、末一級(jí)煙氣換熱器的出口煙溫處于極低的水平容易造成低溫腐蝕的問題。本實(shí)用新型提供一種電站鍋爐排煙余熱能量轉(zhuǎn)移多級(jí)利用系統(tǒng)，包括鍋爐主省煤器，高壓加熱器，鍋爐主煙道，旁路煙道，空氣預(yù)熱器，前置空氣冷卻器，低壓加熱器，除氧器，煙氣冷卻器，煙氣調(diào)節(jié)器和除塵器，其特征在于在鍋爐主煙道上設(shè)置的主省煤器與空氣預(yù)熱器之間增設(shè)一旁路煙道，在旁路煙道上設(shè)置多級(jí)煙氣冷卻器，形成高能級(jí)煙氣余熱利用子系統(tǒng)和低能級(jí)煙氣余熱利用子系統(tǒng)。所述的高能級(jí)煙氣余熱利用子系統(tǒng)由給水管路和第一級(jí)煙氣冷卻器組成，第一級(jí)煙氣冷卻器位于增設(shè)的煙氣旁路中煙氣流動(dòng)方向的上游，將汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)的給水引入第一級(jí)煙氣冷卻器，吸收煙氣熱量后，直接進(jìn)入鍋爐主省煤器，該系統(tǒng)并聯(lián)于主給水管路上。所述的低能級(jí)煙氣余熱利用子系統(tǒng)由凝結(jié)水管路和第二級(jí)煙氣冷卻器組成，第二級(jí)煙氣冷卻器位于增設(shè)的煙氣旁路中煙氣流動(dòng)方向的下游，將汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)的凝結(jié)水引入第二級(jí)煙氣冷卻器，吸收煙氣熱量后，直接進(jìn)入除氧器，該系統(tǒng)并聯(lián)于主凝結(jié)水管路上。所述的前置空氣冷卻器由第三級(jí)煙氣冷卻器和暖風(fēng)器組成，第三級(jí)煙氣冷卻器布置在空氣預(yù)熱器之后的鍋爐尾部煙道上，位于除塵器之后。本實(shí)用新型在旁路煙道的第一級(jí)冷卻器之前設(shè)置煙氣調(diào)節(jié)器。(I)高能級(jí)煙氣余熱利用子系統(tǒng)這是一個(gè)獨(dú)立的給水加熱系統(tǒng)，由給水管路和第一級(jí)煙氣冷卻器組成。第一級(jí)煙氣冷卻器位于增設(shè)的煙氣旁路中煙氣流動(dòng)方向的上游。該系統(tǒng)的作用是將煙氣余熱在高能級(jí)下進(jìn)行回收利用。由于流過該系統(tǒng)煙氣冷卻器的煙氣溫度最高，大約在370-380°C左右，所以回收余熱的能級(jí)最高。將汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)的給水引入第一級(jí)煙氣冷卻器，吸收煙氣熱量后，直接進(jìn)入鍋爐主省煤器。給水的引出位置有兩種方式，一種從除氧器后的給水泵之前的管道上引出，這里的水壓比較低，加熱之后，需要在該級(jí)煙氣余熱利用子系統(tǒng)管路中增加一增壓泵，把加熱的水送回回?zé)嵯到y(tǒng)。第二種方式從給水泵之后引出，不需增設(shè)增壓泵。該系統(tǒng)并聯(lián)于主給水管路上。(2)低能級(jí)煙氣余熱利用子系統(tǒng)這是一個(gè)獨(dú)立的凝結(jié)水加熱系統(tǒng)，由凝結(jié)水管路和第二級(jí)煙氣冷卻器組成。第二級(jí)煙氣冷卻器位于增設(shè)的煙氣旁路中煙氣流動(dòng)方向的下游。該系統(tǒng)的作用是將旁路轉(zhuǎn)移的熱量進(jìn)一步回收利用。該系統(tǒng)煙氣冷卻器的煙氣溫度為從第一級(jí)煙氣冷卻器排出的煙氣溫度，但遠(yuǎn)高于空氣預(yù)熱器的出口溫度，所以回收余熱的能級(jí)較高。將汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)的凝結(jié)水引入第二級(jí)煙氣冷卻器，吸收煙氣熱量后，直接進(jìn)入除氧器。凝結(jié)水引自于低加入口凝結(jié)水管路上。該系統(tǒng)并聯(lián)于主凝結(jié)水管路上。(3)前置空氣預(yù)熱器這是一個(gè)獨(dú)立的煙氣空氣預(yù)加熱系統(tǒng)。由第三級(jí)煙氣冷卻器、管路和暖風(fēng)器組成。第三級(jí)煙氣冷卻器布置在空氣預(yù)熱器之后的鍋爐尾部煙道上，位于除塵器之后。暖風(fēng)器位于空氣預(yù)熱器之前的風(fēng)道上，可以提高空氣預(yù)熱器的入口風(fēng)溫。該前置空氣預(yù)熱器內(nèi)的介質(zhì)在第三級(jí)煙氣冷卻器中吸收煙氣的熱量，溫度提高后進(jìn)入暖風(fēng)器放出熱量用于加熱冷風(fēng)，然后再回到第三級(jí)煙氣冷卻器繼續(xù)吸熱，完成工質(zhì)循環(huán)。煙氣經(jīng)過第三級(jí)煙氣冷卻器后，其出口煙氣溫度降低，煙氣余熱得以回收利用。該系統(tǒng)改變了原空氣預(yù)熱器入口風(fēng)溫預(yù)熱的方法，由原來的蒸汽加熱改為煙氣余熱加熱，合理有效地利用了排煙的低能級(jí)余熱。本實(shí)用新型通過上述兩個(gè)余熱回收子系統(tǒng)和前置空氣預(yù)熱器的有機(jī)協(xié)調(diào)工作，就可以實(shí)現(xiàn)煙氣低能級(jí)余熱的能量轉(zhuǎn)移和能級(jí)提高，在高能級(jí)范圍內(nèi)得以利用。各個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)對(duì)于本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)是很重要的。在該余熱利用系統(tǒng)中，通過調(diào)整主煙道和旁路煙道的煙氣量比例，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的鍋爐排煙溫度值，以最大限度地提高鍋爐余熱的利用效率。一般情況下，旁路煙道的煙氣量小于總煙氣量的1/3。本實(shí)用新型的有益效果是能夠在不改變空氣預(yù)熱器出口煙氣溫度的前提下，把排煙余熱利用的能級(jí)提聞。

附圖1為本實(shí)用新型的電站鍋爐排煙余熱能量轉(zhuǎn)移多級(jí)利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I為鍋爐主省煤器，2為高壓加熱器，3為鍋爐主煙道，4為旁路煙道，5為空氣預(yù)熱器，6為暖風(fēng)器，8為低壓加熱器，9為除氧器，10為第一級(jí)煙氣冷卻器，11為第二級(jí)煙氣冷卻器，12為第三級(jí)煙氣冷卻器，13為煙氣調(diào)節(jié)器，14為高能級(jí)余熱利用子系統(tǒng)，15為低能級(jí)余熱利用子系統(tǒng)，16為前置空氣預(yù)熱器，17為給水管路系統(tǒng)，18為凝結(jié)水管路系統(tǒng)，19為除塵器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例本實(shí)用新型工作時(shí)，從空氣預(yù)熱器5流出的低溫?zé)煔膺M(jìn)入第三級(jí)煙氣冷卻器12，放出熱量，煙氣的出口溫度降低。這部分煙氣余熱用于加熱第三級(jí)煙氣冷卻器的獨(dú)立循環(huán)介質(zhì)，其溫度提高后，進(jìn)入鍋爐暖風(fēng)器6，加熱進(jìn)入空氣預(yù)熱器5的冷風(fēng)，使得進(jìn)入空氣預(yù)熱器5的冷風(fēng)溫度提高。調(diào)整煙氣調(diào)節(jié)器13，逐漸加大通過旁路煙道4的煙氣量，這部分高溫?zé)煔庖来瘟鬟^第一級(jí)煙氣冷卻器10和第二級(jí)煙氣冷卻器11，放出熱量，出口煙溫降低，最后與空氣預(yù)熱器5出口煙氣匯合。從高壓加熱器2引出的給水經(jīng)過給水管路17進(jìn)入第一級(jí)煙氣冷卻器10，吸收煙氣的熱量后，回到主省煤器I。這一系統(tǒng)的煙氣溫度最高，回收余熱的能級(jí)也最高。從低壓加熱器8引出的凝結(jié)水經(jīng)過凝結(jié)水管路18進(jìn)入第二級(jí)煙氣冷卻器11，吸收煙氣熱量后進(jìn)入除氧器9。上述系統(tǒng)的運(yùn)行，就可以把空氣預(yù)熱器5后的低溫低能級(jí)熱量轉(zhuǎn)移到旁路煙道4的高溫高能級(jí)環(huán)境并得以利用，實(shí)現(xiàn)了能級(jí)轉(zhuǎn)移和提高。本實(shí)用新型實(shí)施于1000MW超臨界機(jī)組，在如下節(jié)點(diǎn)溫度控制下，其中暖風(fēng)器6進(jìn)口空氣溫度20°C ;空氣預(yù)熱器5進(jìn)口空氣溫度60°C ;第二級(jí)煙氣冷卻器進(jìn)口水溫100°C ；第二級(jí)煙氣冷卻器出口水溫170°C ;第一級(jí)煙氣冷卻器進(jìn)口水溫176°C ;第一級(jí)煙氣冷卻器出口水溫294°C ;機(jī)組效率相對(duì)提高1. 12%，降低發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗3. Olg/kwh，年減CO2排放量41530噸。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電站鍋爐排煙余熱能量轉(zhuǎn)移多級(jí)利用系統(tǒng)，包括鍋爐主省煤器，高壓加熱器，鍋爐主煙道，旁路煙道，空氣預(yù)熱器，前置空氣冷卻器，低壓加熱器，除氧器，煙氣冷卻器，煙氣調(diào)節(jié)器和除塵器，其特征在于:在鍋爐主煙道上設(shè)置的主省煤器與空氣預(yù)熱器之間增設(shè)一旁路煙道，在旁路煙道上設(shè)置多級(jí)煙氣冷卻器，形成高能級(jí)煙氣余熱利用子系統(tǒng)和低能級(jí)煙氣余熱利用子系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電站鍋爐排煙余熱能量轉(zhuǎn)移多級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于所述的高能級(jí)煙氣余熱利用子系統(tǒng)由給水管路和第一級(jí)煙氣冷卻器組成，第一級(jí)煙氣冷卻器位于增設(shè)的煙氣旁路中煙氣流動(dòng)方向的上游，將汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)的給水引入第一級(jí)煙氣冷卻器，吸收煙氣熱量后，直接進(jìn)入鍋爐主省煤器或者高壓加熱器，該系統(tǒng)并聯(lián)于主給水管路上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電站鍋爐排煙余熱能量轉(zhuǎn)移多級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于所述的低能級(jí)煙氣余熱利用子系統(tǒng)由凝結(jié)水管路和第二級(jí)煙氣冷卻器組成，第二級(jí)煙氣冷卻器位于增設(shè)的煙氣旁路中煙氣流動(dòng)方向的下游，將汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)的凝結(jié)水引入第二級(jí)煙氣冷卻器，吸收煙氣熱量后，直接進(jìn)入除氧器，該系統(tǒng)并聯(lián)于主凝結(jié)水管路上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電站鍋爐排煙余熱能量轉(zhuǎn)移多級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于所述的前置空氣冷卻器由第三級(jí)煙氣冷卻器、管道和暖風(fēng)器組成，第三級(jí)煙氣冷卻器布置在空氣預(yù)熱器之后的鍋爐尾部煙道上，位于除塵器之后。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電站鍋爐排煙余熱能量轉(zhuǎn)移多級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于在旁路煙道的第一級(jí) 冷卻器之前設(shè)置煙氣調(diào)節(jié)器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電站鍋爐排煙余熱能量轉(zhuǎn)移多級(jí)利用系統(tǒng)。本實(shí)用新型提供的電站鍋爐排煙余熱能量轉(zhuǎn)移多級(jí)利用系統(tǒng)，包括鍋爐主省煤器，高壓加熱器，鍋爐主煙道，旁路煙道，空氣預(yù)熱器，前置空氣冷卻器，低壓加熱器，除氧器，煙氣冷卻器，煙氣調(diào)節(jié)器和除塵器，其特征在于在鍋爐主煙道上設(shè)置的主省煤器與空氣預(yù)熱器之間增設(shè)一旁路煙道，在旁路煙道上設(shè)置多級(jí)煙氣冷卻器，形成高能級(jí)煙氣余熱利用子系統(tǒng)和低能級(jí)煙氣余熱利用子系統(tǒng)。本實(shí)用新型能夠在不改變空氣預(yù)熱器出口煙氣溫度的前提下，把排煙余熱利用的能級(jí)提高。
文檔編號(hào)F22D1/02GK202915334SQ20122030439
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者孫奉仲, 史月濤, 陸萬鵬 申請(qǐng)人:濟(jì)南達(dá)能動(dòng)力技術(shù)有限責(zé)任公司