火力发电厂燃煤锅炉排烟余热回收及减排综合应用系统

摘要

本发明公开了一种火力发电厂燃煤锅炉排烟余热回收及减排综合应用系统，顺烟气的流向，在从锅炉到烟囱之间的管道上依次设置有空气预热器、第一低温省煤器、低低温除尘器、引风机、第二低温省煤器、脱硫岛，空气预热器进口分别与冷一次风管道、冷二次风管道相连通，冷二次风管道上设有二次风暖风器，二次风暖风器通过水媒管道与第二低温省煤器连通，水媒管道上设有膨胀水箱、水泵；本申请将低温省煤器分段设置，一段用来加热凝结水；一段通过水媒介加热空气预热器进口冷二次风，本申请可最大化利用烟气余热，可降低机组热耗，降低除尘器、引风机、送风机等设备能耗，降低厂用电率，提高电厂的经济性，更高效的节约能耗，有利于低碳社会的建设。

说明书

技术领域

本发明涉及一种火力发电厂燃煤锅炉排烟余热回收及减排综合应用系统。

背景技术

排烟损失是锅炉运行中最重要的一项热损失，约占锅炉热损失的60%-70%。对燃烧无烟煤、贫煤、烟煤的锅炉排烟温度设计值通常为120℃-130℃，燃烧褐煤的锅炉排烟温度设计值通常在155℃左右，且我国火力发电厂锅炉实际运行排烟温度大多高于设计值。为了减少排烟损失，降低排烟温度，提高电厂的经济性，目前有工程采用低温省煤器来利用烟气余热。图1为国内现有传统低温省煤器系统连接示意图，通常从某个传统低压加热器18引出部分或全部凝结水，送往传统低温省煤器17，凝结水在低温省煤器内吸收排烟热量，被加热、升高温度后再返回汽轮机低压加热器系统。 

典型低温省煤器系统用烟气加热凝结水提高了回热系统效率，但该系统不能综合其他技术让烟气余热最大化利用。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种火力发电厂燃煤锅炉排烟余热回收及减排综合应用系统。

本发明的目的通过下述技术方案来实现： 

一种火力发电厂燃煤锅炉排烟余热回收及减排综合应用系统，其特征在于：顺烟气的流向，在从锅炉到烟囱之间的管道上依次设置有空气预热器、第一低温省煤器、低低温除尘器、引风机、第二低温省煤器、脱硫岛，所述空气预热器进口分别与冷一次风管道、冷二次风管道相连通，所述冷二次风管道上设有二次风暖风器，所述二次风暖风器通过水媒管道与第二低温省煤器连通，所述水媒管道上设有膨胀水箱、水泵。

作为优选方式，所述冷一次风管道上设有一次风暖风器，所述一次风暖风器和所述二次风暖风器共用相同的水媒管道。

作为优选方式，所述冷一次风管道上设有一次风暖风器，所述一次风暖风器通过凝结水管道与来自回热系统中的低压力加热器相连，所述凝结水管道上设有升压泵。

本发明的工作流程：烟气从空气预热器出来，经过第一低温省煤器,烟温降到90℃-100℃左右，低温烟气进入除尘器除尘，然后经引风机升压后进入第二低温省煤器,烟温降到脱硫允许进口温度,烟气最后经脱硫岛、烟囱排入大气。第一低温省煤器用来加热凝结水，第二低温省煤器通过水媒管道上的水媒介加热空气预热器进口的冷二次风。根据空气预热器进口的冷一次风加热方式不同，包括三个方案：                                                空气预热器进口冷一次风不加热，空气预热器进口冷一次风采用与冷二次风相同的加热源；空气预热器进口冷一次风采用单独的凝结水加热，该凝结水来自回热系统其中的某一级低压加热器，与第一低温省煤器中的凝结水并不是来自同一级低压加热器。

（1）第一低温省煤器的作用如下：

第一低温省煤器利用烟气余热加热凝结水，可降低机组热耗，降低机组发电标煤耗。另一方面，烟气经第一低温省煤器后，烟温大幅降低，除尘器及下游的烟气体积流量大大减少，这不仅可以降低除尘器、引风机、烟道等规格容量，而且也有利于降低除尘器、引风机的能耗；同时，烟温降低，会改变烟气粉尘特性，对电除尘器收尘有利。

第一低温省煤器布置在除尘器前，处于高含尘烟气环境中，出口烟气温度接近烟气露点温度，因此，应从材料、工艺、设计等方面采取措施防止第一低温省煤器积灰、腐蚀和磨损。

（2）第二低温省煤器的作用如下：

目前国内大型机组多同步脱硫、脱硝，部分设置低温省煤器，使得引风机轴功率大，烟气经引风机后温升较高。对于1000MW级机组烟气量，当引风机压升达到约8500Pa时，烟温将升高约10℃。为了有效利用引风机温升热量，设置第二低温省煤器。

第二低温省煤器利用烟气余热，通过水媒管道上的水媒介加热空气预热器进口的冷二次风和/或冷一次风，提高空气预热器进风温度。水媒管道上设置膨胀水箱和升压泵来提供水媒。对于湿法脱硫，烟气经第二低温省煤器后进入脱硫岛，考虑脱硫岛内水量平衡，第二低温省煤器后烟气温度取为脱硫允许进口温度。对于湿法脱硫，主要的水耗量是由于进入脱硫岛的热烟气将喷淋水分蒸发消耗掉的，设置第二低温省煤器后，脱硫岛入口烟温降低，可节约脱硫系统水耗量。

（3）低低温除尘器的作用如下：

烟气经第一低温省煤器降温后，电除尘器入口烟气温度较低，接近或低于烟气露点温度，除尘器性能提高，这种电除尘器称为低低温除尘器。

我国目前广泛应用的电除尘器入口烟温多在120℃左右，而低低温除尘器入口烟温则在90-100℃左右，烟温下降较多。与常规电除尘器相比，采用低低温除尘器主要有以下好处；

1）  烟温降低，烟气体积流量降低，烟气的流速也相应减小，在除尘器内停留时间就会增加，电除尘装置可以有效对烟尘进行捕获。烟气温度每降低10℃，烟气量将减小约6%。

2）烟温降低可以降低粉尘比电阻至电除尘的最佳效率区间。根据经验，当烟温从130℃左右降到90℃左右，粉尘比电阻可降低一个数量级。在高比电阻区域内，比电阻越低，除尘效率越高。

3）烟温降低，使除尘器电场击穿电压提高，这对提高除尘效率有利。烟温每降低约10℃，电场击穿电压升高约3%。

4）可以去除绝大部分SO₃，减小尾部烟气低温腐蚀。由于烟气温度已经降到露点温度以下，烟气含尘浓度较高，总表面积很大，为硫酸雾的凝结附着提供了良好的条件。通常情况下，灰硫比大于100时，烟气中的SO₃去除率可以达到95%以上，这有助于减小除尘器后烟道、风机的低温腐蚀。

5）除尘效率高，粉尘排放浓度可达到20-30mg/Nm³或更低。当除尘器入口烟温为99℃，配置双列双室四电场低低温除尘器时，粉尘浓度将平均低于20mg/Nm³；当除尘器入口温度为93℃，配置双列双室四电场低低温除尘器时，烟尘排放浓度最低值仅为7 mg/Nm³。

由此可见，低低温除尘器可以提高除尘效率，在设计上可以采用较小的除尘器规格、较少的供电区、较少的电源数量、较低的电能消耗、较小的设备占地面积等。 

（4）暖风器的作用如下

为防止空气预热器冷端低温腐蚀和堵灰，而采用暖风器或者烟气再循环，暖风器一般采用蒸汽加热。

本申请中，二次风暖风器采用水媒介吸收第二低温省煤器烟气回收热，提高空气预热器入口温度。据估算，当第二低温省煤器烟气温降为18℃时，可将二次风冷风温度提高约30℃。一次风暖风器采用与二次风暖风器相同的热源或采用单独的凝结水加热（与第一低温省煤器中的凝结水并不是来自同一级低压加热器，需根据加热温度要求，选择合适的凝结水接出点和回水点），凝结水管路需设置升压泵用于升压。

采用本申请中的凝结水和水媒介（来自第二低温省煤器的烟气余热）暖风器与常规蒸汽暖风器相比，管子规格可减小，且可将高品质蒸汽用来发电，提高机组热耗，降低机组供电煤耗。与烟气再循环相比，可降低送风机体积流量，降低送风机能耗。

设置暖风器，尽可能提高空气预热器入口风温，不仅可减小空气预热器冷端腐蚀，更重要的是，空气预热器入口风温升高，锅炉空气预热器出口排烟温度会升高，为第一低温省煤器回收更多烟气余热创造了条件。据锅炉厂估计，当空气预热器入口风温升高10℃，烟气排烟温度可升高约6-7℃。

当空气预热器上的冷一次风采用单独的凝结水加热时，该凝结水来自回热系统某一级低压加热器，与第一低温省煤器中的凝结水并不是来自同一级低压加热器。

本发明的有益效果：本申请将低温省煤器分段设置，一段布置在空气预热器和除尘器之间，用来加热凝结水；一段布置在引风机和脱硫岛之间，通过水媒介加热空气预热器进口冷二次风，根据空气预热器进口冷一次风加热方式的不同，有三种实施方式，由于除尘器入口烟温较低，可降低烟气体积、降低粉尘比电阻，从而使除尘器性能提高，粉尘排放浓度可降低到20～30mg/Nm³，空气预热器进口的冷二次风利用烟气余热加热，空气预热器进口的冷一次风通过凝结水加热；本申请可最大化利用烟气余热，不仅可降低机组热耗，降低机组供电煤耗，还可降低除尘器、引风机、送风机等设备能耗，降低厂用电率，提高电厂的经济性，更高效的节约能耗，有利于低碳社会的建设。

 

附图说明

图1是国内现有传统低温省煤器系统连接示意图。

图2是实施例1的示意图。

图3是实施例2的示意图。

图4是实施例3的示意图。

其中，1为空气预热器，2为第一低温省煤器，3为低低温除尘器、4为引风机、5为第二低温省煤器、6为脱硫岛、7为烟囱、8为一次风暖风器、9为二次风暖风器、10为水媒管道、11为膨胀水箱、12为水泵、13为凝结水管道、14为升压泵，15为冷一次风管道，16为冷二次风管道，17为传统低温省煤器，18为传统低压加热器，A为冷一次风，B为冷二次风，C为烟气，D为去磨煤机方向，E为去炉膛方向，F为第一低温省煤器凝结水,G为冷一次风凝结水。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。

根据空气预热器进口的冷一次风是否加热及加热方式不同，分为下述三个实施例。

实施例1

如图2所示，一种火力发电厂燃煤锅炉排烟余热回收及减排综合应用系统，顺烟气的流向，在从锅炉到烟囱7之间的管道上依次设置有空气预热器1、第一低温省煤器2、低低温除尘器3、引风机4、第二低温省煤器5、脱硫岛6，所述空气预热器1进口分别与冷一次风管道15、冷二次风管道16相连通，所述冷二次风管道16上设有二次风暖风器9，所述二次风暖风器9通过水媒管道10与第二低温省煤器5连通，所述水媒管道10上设有膨胀水箱11、水泵12。所述冷一次风管道15上无加热装置。

本实施例的工作流程：烟气C从空气预热器出来，经过第一低温省煤器,烟温降到90℃-100℃左右，低温烟气进入除尘器除尘，然后经引风机升压后进入第二低温省煤器,烟温降到脱硫允许进口温度,烟气最后经脱硫岛、烟囱排入大气。第一低温省煤器用来加热凝结水，第二低温省煤器通过水媒管道上的水媒介加热空气预热器进口的冷二次风B。

实施例2

如图3所示，一种火力发电厂燃煤锅炉排烟余热回收及减排综合应用系统，顺烟气的流向，在从锅炉到烟囱7之间的管道上依次设置有空气预热器1、第一低温省煤器2、低低温除尘器3、引风机4、第二低温省煤器5、脱硫岛6，所述空气预热器1进口分别与冷一次风管道15、冷二次风管道16相连通，所述冷二次风管道16上设有二次风暖风器9，所述二次风暖风器9通过水媒管道10与第二低温省煤器5连通，所述水媒管道10上设有膨胀水箱11、水泵12。所述冷一次风管道15上设有一次风暖风器8，所述一次风暖风器8和所述二次风暖风器9共用相同的水媒管道10。

本实施例的工作流程：烟气C从空气预热器出来，经过第一低温省煤器,烟温降到90℃-100℃左右，低温烟气进入除尘器除尘，然后经引风机升压后进入第二低温省煤器,烟温降到脱硫允许进口温度,烟气最后经脱硫岛、烟囱排入大气。

本实施例中，空气预热器进口冷一次风A采用与冷二次风B相同的加热源，即一次风暖风器8和二次风暖风器9与共同的水媒管道10连通，水媒管道10上由水泵12和膨胀水箱11提供的水媒介，利用来自第二低温省煤器的烟气余热，加热空气预热器进口的冷二次风和冷一次风，提高空气预热器进风温度。

实施例3

如图4所示，一种火力发电厂燃煤锅炉排烟余热回收及减排综合应用系统，顺烟气的流向，在从锅炉到烟囱7之间的管道上依次设置有空气预热器1、第一低温省煤器2、低低温除尘器3、引风机4、第二低温省煤器5、脱硫岛6，所述空气预热器1进口分别与冷一次风管道15、冷二次风管道16相连通，所述冷二次风管道16上设有二次风暖风器9，所述二次风暖风器9通过水媒管道10与第二低温省煤器5连通，所述水媒管道10上设有膨胀水箱11、水泵12。

所述冷一次风管道15上设有一次风暖风器8，所述一次风暖风器8通过凝结水管道13与来自回热系统中的低压力加热器相连，所述凝结水管道13上设有升压泵14。

本发明的工作流程：烟气C从空气预热器出来，经过第一低温省煤器,烟温降到90℃-100℃左右，低温烟气进入除尘器除尘，然后经引风机升压后进入第二低温省煤器,烟温降到脱硫允许进口温度,烟气最后经脱硫岛、烟囱排入大气。第一低温省煤器用来加热凝结水，第二低温省煤器通过水媒管道上的水媒介加热空气预热器进口的冷二次风B。空气预热器进口冷一次风A采用单独的凝结水G加热，该凝结水来自回热系统其中的某一级低压加热器，与第一低温省煤器中的凝结水F并不是来自同一级低压加热器，需根据加热温度要求，选择合适的凝结水接出点和回水点，凝结水管路需设置升压泵用于升压。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。