联合热风再循环与暖风器的锅炉烟气余热利用系统技术方案

一种联合热风再循环与暖风器的锅炉烟气余热利用系统，包括：锅炉给水回热加热装置，具有顺序相连通的低压加热单元、高压加热单元、除氧单元及给水泵；锅炉尾部烟气余热利用装置，具有设置在锅炉外的空气预热器和再循环风道，空气预热器具有空气流道和烟气流道，空气流道的进口端连接有温风风道和暖风器，暖风器与输送环境冷风的送风机相连通，空气流道的出口端与锅炉的热风风道相连通，再循环风道的进口与出口分别与热风风道和温风风道连通。使得发电系统的供电效率大幅提高，降低了系统投资与运行控制难度，避免了余热回收装置的腐蚀、积灰与磨损问题，克服了空气预热器的冷端低温腐蚀，无需新建旁通烟道，系统流程简洁更易于工程实施。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电站锅炉尾部烟气余热回收及高效发电
，具体涉及电站锅炉排烟余热回收用于汽轮机组回热系统和汽机低压抽汽凝结热预热锅炉送风的发电系统。
技术介绍
在火力发电厂锅炉排烟中含有丰富的余热资源。燃烟煤锅炉的排烟温度为125℃左右，燃褐煤锅炉的排烟温度为150℃左右。相应地，锅炉排烟热损失约5～8％，是电站锅炉最大的一项热损失。为了进一步提高火电机组热效率，满足电力工业日益严格的节能减排要求，锅炉尾部烟气余热利用受到广泛重视。目前烟气余热利用的基本思路是，以汽轮机组给水回热系统中温度较低的凝结水或给水作为冷却介质回收烟气余热使排烟温度降低至约90℃，由此节省给水回热系统中的汽轮机抽汽，从而获得火力发电机组热效率的提高。目前广泛应用的烟气余热利用系统是在锅炉空气预热器的烟气下游布置低温省煤器(也称低压省煤器)系统，以机组凝结水作为冷却介质回收锅炉排烟余热至烟温约90℃。这种系统的不足之处是：由于低温省煤器的烟气降温区间为锅炉排烟温度至90℃，所以烟气侧烟温水平较低，所回收的烟气余热只能排挤做功能力较低的汽轮机低压抽汽，因而由烟气余热回收获得的发电机组节能效益较低，燃烟煤发电机组的节煤效益约为0.5％；而且，由于低温烟气与凝结水之间的换热温差较低，使得低温省煤器的成本和体积较大，降低了该余热利用系统工程应用的经济性。为了进一步提高锅炉尾部烟气余热回收系统的热功转换效率，德国学者提出了一种基于空气预热器旁通烟道的余热利用系统。它是在锅炉尾部设置与空气预热器并联的旁通烟道，同时在空气预热器下游布置水媒式空气预热器，利用低温段烟气放热预热送风，使得空气预热器入口分流出一部分烟气在旁通烟道内通过高压省煤器及低压省煤器分别加热机组给水与凝结水，从而明显提高由给水回热系统所回收烟气热能的烟温水平，相应地提高了烟气余热所排挤抽汽的品质，使余热回收系统的热效率明显提高。研究表明在相同的烟气余热回收量下，该系统的节能效益约为低温省煤器系统的2倍。经分析比较，在目前已公开的各类锅炉尾部烟气余热利用系统中，旁通烟道系统具有最优的热经济性和技术经济性。但是，从工程应用可行性和系统热效率的角度，现有的旁通烟道系统仍存在以下不足：(1)采用空气预热器旁通烟道使得锅炉尾部受热面的烟气分配及安全运行较难控制，系统趋于复杂，锅炉尾部烟道的投资也增大。在该系统中，为控制空气预热器和低压省煤器冷端受热面的低温腐蚀，需要准确有效地控制空气预热器和旁通烟道各自出口的烟气温度，而出口烟气温度与烟气在这两个并联流路内的分配直接相关。关于如何有效控制烟气在空气预热器和旁通烟道间的分配，目前还未有成熟可靠的技术手段和运行经验。对于已然系统庞大的火力发电系统来说，增设旁通烟道使得系统更趋复杂，安全可靠运行和自动控制的难度增大。而且，增设旁通烟道需对锅炉尾部烟道重新设计，使烟道的改造投资增大。(2)采用含灰烟气与机组给水或凝结水直接换热使得受热面腐蚀、磨损及积灰的风险较大，系统运行可靠性降低，旁通烟道内高压省煤器与低压省煤器的投资也较大。正如目前在低温省煤器系统实际应用中所遇到的运行难点，低温烟气与低温凝结水直接换热的省煤器面临着较为突出的低温腐蚀及堵灰问题，这是含硫燃料燃烧产生烟气的低温余热的利用中至今仍未有效解决的应用难点。为减轻低温腐蚀，一部分低温省煤器冷端受热面需采用价格昂贵的耐腐蚀材质，使得受热面投资增大。此外，由于旁通烟道内的省煤器是布置在含灰浓度较大的烟气中，所以为防止受热面磨损过快只能采用较低烟气流速，加之灰粒污染对受热面传热过程的弱化，使得受热面总传热系数较低，而且，为防止受热面严重积灰只能采用抗积灰效果好但翅化比较小的换热管型，低传热系数和低翅化比使得旁通烟道内省煤器的投资进一步增大，系统运行费用也随之增大。(3)采用水媒式空气预热器使得系统投资及运行费用明显增大，系统流程更加复杂，系统的工程可行性和投资经济性均降低。所谓水媒式空气预热器，是以闭式循环水为中间传热介质，通过低温烟气预热锅炉送风。由于低温烟气与空气通过中间介质间接传热，水媒式空气预热器的空气侧和烟气侧受热面的换热温差均很小，导致水媒式空气预热器的投资及运行费用很大，对系统的技术经济性造成了显著的不利影响。而且，水媒式空气预热器烟气侧受热面发生严重低温腐蚀与堵灰的风险也较高，使得影响系统安全可靠运行的风险点增多。此外，锅炉主空气预热器的安全可靠运行与水媒式空气预热器直接相关，而水媒式空气预热器是一个由烟气侧、空气侧受热面及闭式水循环回路共同构成的换热系统，使得余热利用系统整体过于复杂，运行参数不易调节控制。(4)常规旁通烟道系统虽然提高了锅炉尾部烟气余热回收的品质和效率，但在旁通烟道内回收至机组回热系统的热量仍为锅炉排烟由原排烟温度降温至烟温约90℃的放热量，因而在锅炉尾部回收的烟气热量并未增多，这使得该系统所得节煤效益的进一步提高受到限制。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种利用清洁的循环热风作为传热介质加热机组给水与凝结水，并充分利用汽轮机低压抽汽的凝结热预热环境冷风的高效发电系统，既保证了较高的给水回热系统所回收利用烟气余热的气温水平和热功转换效率，同时进一步增加了回收的烟气余热量，实现了发电系统的供电效率的大幅提高，降低了余热回收系统投资与运行控制难度，避免了余热回收装置的腐蚀、积灰与磨损问题，克服了空气预热器的冷端低温腐蚀，而且无需新建旁通烟道，系统流程简洁，更易于工程实施。一种联合热风再循环与暖风器的锅炉烟气余热利用系统，用于在锅炉中对燃料进行燃烧且与含有以蒸汽做功驱动的汽轮机的汽轮机组相连接，其特征在于，包括：锅炉给水回热加热装置，具有顺序相连通的低压加热单元、高压加热单元、除氧单元及给水泵；和锅炉尾部烟气余热利用装置，其中，低压加热单元以锅炉产生的蒸汽做功后的低压抽汽作为换热热源，高压加热单元以蒸汽做功后的高压抽汽作为换热热源，锅炉尾部烟气余热利用装置具有设置在锅炉外的空气预热器和再循环风道，空气预热器具有空气流道和烟气流道，再循环风道具有顺序相连通的高压换热器、低压换热器、再循环风机，烟气流道的进口端与锅炉的尾部烟道相连通，锅炉排出的中温烟气从尾部烟道进入烟气流道后经烟气流道的出口排出，空气流道的进口端还连接有温风风道和暖风器，暖风器与设置有送风机的冷风风道相连通，空气流道的出口端与锅炉的热风风道相连通，环境冷风被送风机经由冷风风道送入暖风器，在暖风器内被凝结水预热成为温风，暖风器出口的温风与来自再循环风道出口的循环风在温风风道内混合后流入空气流道，并与烟气流道的中温烟气进行热量交换后被加热成为热风，该热风的一部分通过热风风道进入锅炉，再循环风道的进口端与热风风道相连通，出口端与温风风道相连通，热风风道内的热风的另一部分从再循环风道的进口端依次经过高压换热器、低压换热器以及再循环风机后经过再循环风道的出口流入温风风道，锅炉产生的蒸汽经过汽轮机做功后经冷凝得到凝结水，凝结水经过回热加热单元被加热形成给水进入锅炉，每个加热器分别顺次利用汽轮机中的压力递增的抽汽对凝结水加热得到高温水，凝结水进入低压加热单元换热得到低压加热水，低压换热器与至少一个低压加热器相并联用于将部分凝结水加热形成低压换热水，低压加热单元中部分低压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种联合热风再循环与暖风器的锅炉烟气余热利用系统，用于在锅炉中对原煤进行燃烧且与含有以蒸汽做功驱动的汽轮机的汽轮机组相连接，其特征在于，包括：锅炉给水回热加热装置，具有顺序相连通的低压加热单元、高压加热单元、除氧单元及给水泵；和锅炉尾部烟气余热利用装置，其中，所述低压加热单元以锅炉产生的蒸汽做功后的低压抽汽作为换热热源，所述高压加热单元以蒸汽做功后的高压抽汽作为换热热源，所述锅炉尾部烟气余热利用装置具有设置在锅炉外的空气预热器和再循环风道，所述空气预热器具有空气流道和烟气流道，所述再循环风道具有顺序相连通的高压换热器、低压换热器、再循环风机，所述烟气流道的进口端与锅炉的尾部烟道相连通，锅炉排出的中温烟气从尾部烟道进入所述烟气流道后经该烟气流道的出口排出，所述空气流道的进口端还连接有温风风道和暖风器，该暖风器与设置有送风机的冷风风道相连通，所述空气流道的出口端与锅炉的热风风道相连通，环境冷风被所述送风机经由冷风风道送入所述暖风器，在该暖风器内被凝结水预热成为温风，所述暖风器出口的温风与来自所述再循环风道出口的循环风在所述温风风道内混合后流入所述空气流道，并与所述烟气流道的中温烟气进行热量交换后被加热成为热风，该热风的一部分通过热风风道进入锅炉，所述再循环风道的进口端与热风风道相连通，出口端与所述温风风道相连通，热风风道内的热风的另一部分从所述再循环风道的进口端依次经过所述高压换热器、所述低压换热器以及所述再循环风机后经过所述再循环风道的出口流入所述温风风道，锅炉产生的蒸汽经过汽轮机做功后经冷凝得到凝结水，凝结水经过回热加热单元被加热形成给水进入锅炉，每个加热器分别顺次利用汽轮机中的压力递增的抽汽对凝结水加热得到高温水，凝结水进入所述低压加热单元换热得到低压加热水，所述低压换热器与至少一个低压加热器相并联用于将部分凝结水加热形成低压换热水，所述低压加热单元中部分低压加热水被所述暖风器的进水管道引入到该暖风器中对来自送风机出口的环境冷风进行预热，然后从所述暖风器的出水管道流出与锅炉产生的蒸汽经过汽轮机做功后经冷凝得到的凝结水混合，低压加热水与低压换热水混合后进入所述除氧单元被除氧得到除氧水，除氧水经所述给水泵升压后，一部分进入所述高压加热单元换热得到高压加热水，另一部分进入所述高压换热器被热风加热后得到高压换热水，高压加热水与高压换热水混合后作为锅炉给水供给锅炉加热。...

【技术特征摘要】
2016.09.13 CN 20161081943581.一种联合热风再循环与暖风器的锅炉烟气余热利用系统，用于在锅炉中对原煤进行燃烧且与含有以蒸汽做功驱动的汽轮机的汽轮机组相连接，其特征在于，包括：锅炉给水回热加热装置，具有顺序相连通的低压加热单元、高压加热单元、除氧单元及给水泵；和锅炉尾部烟气余热利用装置，其中，所述低压加热单元以锅炉产生的蒸汽做功后的低压抽汽作为换热热源，所述高压加热单元以蒸汽做功后的高压抽汽作为换热热源，所述锅炉尾部烟气余热利用装置具有设置在锅炉外的空气预热器和再循环风道，所述空气预热器具有空气流道和烟气流道，所述再循环风道具有顺序相连通的高压换热器、低压换热器、再循环风机，所述烟气流道的进口端与锅炉的尾部烟道相连通，锅炉排出的中温烟气从尾部烟道进入所述烟气流道后经该烟气流道的出口排出，所述空气流道的进口端还连接有温风风道和暖风器，该暖风器与设置有送风机的冷风风道相连通，所述空气流道的出口端与锅炉的热风风道相连通，环境冷风被所述送风机经由冷风风道送入所述暖风器，在该暖风器内被凝结水预热成为温风，所述暖风器出口的温风与来自所述再循环风道出口的循环风在所述温风风道内混合后流入所述空气流道，并与所述烟气流道的中温烟气进行热量交换后被加热成为热风，该热风的一部分通过热风风道进入锅炉，所述再循环风道的进口端与热风风道相连通，出口端与所述温风风道相连通，热风风道内的热风的另一部分从所述再循环风道的进口端依次经过所述高压换热器、所述低压换热器以及所述再循环风机后经过所述再循环风道的出口流入所述温风风道，锅炉产生的蒸汽经过汽轮机做功后经冷凝得到凝结水，凝结水经过回热加热单元被加热形成给水进入锅炉，每个加热器分别顺次利用汽轮机中的压力递增的抽汽对凝结水加热得到高温水，凝结水进入所述低压加热单元换热得到低压加热水，所述低压换热器与至少一个低压加热器相并联用于将部分凝结水加热形成低压换热水，所述低压加热单元中部分低压加热水被所述暖风器的进水管道引入到该暖风器中对来自送风机出口的环...

【专利技术属性】
技术研发人员：马有福，杨丽娟，岳荣，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31