一种燃煤锅炉污染物减排优化协同烟气余热深度利用系统

摘要

本发明涉及一种燃煤锅炉污染物减排优化协同烟气余热深度利用系统，其既可减少系统中的传热损失、增加烟气余热利用率，又可实现污染物减排设备入口烟温的调控，兼顾了机组节能减排能力的提升。该系统包括锅炉主烟道、高温旁路烟道和低温旁路烟道，其中锅炉主烟道中沿烟气流向依次布置一级高压省煤器、SCR烟气脱硝系统、高温空气预热器、低温空气预热器、电除尘器、一级低温烟水换热器、脱硫塔和烟囱；高温旁路烟道中沿烟气流向依次布置二级高压省煤器和高温烟水换热器；低温旁路烟道中布置二级低温烟水换热器；一级高压省煤器与二级高压省煤器串联布置；送风机出口的气水换热器与一级低温烟水换热器通过循环水泵实现闭式水循环换热。

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤发电领域，具体涉及一种燃煤锅炉污染物减排优化协同烟气余热深度利用系统。

背景技术

煤在我国是主要的一次能源，占能源消耗总量的60%以上，其中发电煤耗约占到了50%。对于燃煤锅炉，排烟热损失是影响锅炉热效率的主要因素，其约占锅炉热损失的50%以上，若按排烟温度130-160℃估算，对锅炉尾部烟气余热进行回收，每年可节约标煤0.7亿吨左右；另外，燃煤锅炉产生的NOx、SO2和粉尘等污染物排放量约占全国总排放量的39%、31%和14%，因此，烟气余热利用和污染物减排一直是国内外学者开展燃煤机组节能减排研究的主要方向。

目前，燃煤锅炉烟气余热利用主要采用安装在锅炉尾部的低压省煤器回收排烟余热，用以加热汽轮机凝结水，从而排挤相应的回热抽气，被排挤的蒸汽返回汽轮机继续做功，继而提高机组的经济性，降低热耗率和发电煤耗，该项技术应用广泛，但其同时也存在余热能级低，余热利用少等问题。污染物减排设备主要采用安装在锅炉尾部烟道中的SCR烟气脱硝系统、电除尘和脱硫塔对污染物进行脱除，其基本可使NOx、SO2和粉尘的排放达到国家标准。然而通过现场应用，发现这些设备普遍存在入口烟温偏离最佳值的问题，直接影响设备运行的可靠性和经济性，主要体现在以下方面：（1）SCR烟气脱硝系统入口烟温偏低，低负荷下更为突出，导致脱硝效率下降，严重时甚至会出现无法投运的情况；（2）电除尘入口烟温偏高，导致除尘效率相应降低；（3）脱硫塔入口烟道偏高，导致脱硫耗水量增加。可是，在传统的燃煤锅炉风烟系统中，这些设备缺乏烟温调节手段，无法有效控制入口烟温，从而制约了燃煤机组的节能减排能力。鉴于以上问题，国内外学者对燃煤锅炉烟气余热利用系统和污染物减排系统分别进行了诸多专项研究，也取得了较大成效，但由于烟气余热利用系统和污染物减排系统具有较大的关联性，两者在运行调节过程中不开避免会存在随动性，无法兼顾不同设备的运行性能，从而限制了机组节能减排能力的挖掘。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种减少系统中的传热损失、增加烟气余热利用率且污染物减排设备入口烟温可调的燃煤锅炉污染物减排优化协同烟气余热深度利用系统。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种燃煤锅炉污染物减排优化协同烟气余热深度利用系统，包括锅炉的主烟道以及烟囱，所述主烟道中的烟气依次经过一级高压省煤器、SCR烟气脱硝系统、高温空气预热器、低温空气预热器、电除尘器、一级低温烟水换热器、脱硫塔及烟囱，还包括：

高温旁路烟道，其进口端连接于SCR烟气脱硝系统与高温空气预热器之间的主烟道中，其出口端连接于高温空气预热器与低温空气预热器之间的主烟道中，所述高温旁路烟道中沿烟气流动方向依次设置二级高压省煤器和高温烟水换热器，所述二级高压省煤器与一级高压省煤器串联布置，二级高压省煤器的进水管连接于高压加热器的出水管，其出水管连接于一级高压省煤器的进水管，所述高温烟水换热器的进水管连接于给水泵的出口管，其出水管连接于二级高压省煤器的进水管；

低温旁路烟道，其进口端连接于高温空气预热器与低温空气预热器之间的主烟道中，其出口端连接于低温空气预热器与电除尘器之间的主烟道中，所述低温旁路烟道中布置有二级低温烟水换热器，所述二级低温烟水换热器的进水管连接于低压加热器的凝结水管，其出水管连接于除氧器入口管。

为了调节低温空气预热器入口空气温度和脱硫塔入口烟气温度，还包括气水换热器，气水换热器设置于锅炉的送风机的出口与低温空气预热器之间的风道中；所述气水换热器与一级低温烟水换热器通过循环水泵进行闭式水循环换热。

为了优化给水温度、SCR脱硝系统入口烟温和高温旁路烟道的烟气余热利用，还包括设置于高温旁路烟道上的高温旁路调节阀。

为了优化电除尘入口烟气温度、低温旁路烟道烟气余热利用，还包括设置于低温旁路烟道上的低温旁路调节阀。

本发明的有益效果是：通过空预器烟气旁路、高压省煤器分级和低温烟水换热器的合理布置，提升了烟气余热的能级，增加了烟气余热的利用率，同时又实现了SCR烟气脱硝系统、电除尘器和脱硫塔入口烟温的调控，显著提高了燃煤锅炉污染物减排设备运行的可靠性和经济性；另外，通过空气预热器分级、空预器烟气旁路和送风加热系统之间的有机耦合，既降低了风烟温度梯度，减少了传热㶲损失，又提高了空预器冷端温度，改善了氨逃逸导致空预器堵塞的问题。

附图说明

图1为本发明的系统结构连接示意图；

图中，1.主烟道 2.一级高压省煤器 3.SCR烟气脱硝系统 4.高温空气预热器 5.低温空气预热器 6.电除尘器 7.一级低温烟水换热器 8.脱硫塔 9.烟囱 10.高温旁路烟道 11.高温旁路调节阀 12.二级高压省煤器 13.高温烟水换热器 14.低温旁路烟道 15.低温旁路调节阀 16.二级低温烟水换热器 17.给水泵18.高压加热器 19.低压加热器 20.除氧器 21.送风机 22.气水换热器 23.循环水泵 24.锅炉。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明做进一步说明。

一种燃煤锅炉污染物减排优化协同烟气余热深度利用系统，包括锅炉24的主烟道1以及烟囱9，主烟道1中的烟气依次经过一级高压省煤器2、SCR烟气脱硝系统3、高温空气预热器4、低温空气预热器5、电除尘器6、一级低温烟水换热器7、脱硫塔8及烟囱9。还包括：高温旁路烟道10，其进口端连接于SCR烟气脱硝系统3与高温空气预热器4之间的主烟道1中，其出口端连接于高温空气预热器4与低温空气预热器5之间的主烟道1中，高温旁路烟道10中沿烟气流动方向依次设置二级高压省煤器12和高温烟水换热器13，二级高压省煤器12与一级高压省煤器2串联布置，二级高压省煤器12的进水管连接于高压加热器18的出水管，其出水管连接于一级高压省煤器2的进水管，高温烟水换热器13的进水管连接于给水泵17的出口管，其出水管连接于二级高压省煤器12的进水管。给水泵17出口的给水先经高温烟水换热器13后，再与高压加热器18的出水混合进入二级高压省煤器12，最后流入与之串联的主烟道1中的一级高压省煤器2中。给水泵17的给水经高温烟水换热器13吸收烟气热量，同时排挤部分高压加热器18回热抽气，实现烟气的余热回收利用。由于高温烟水换热器13所处烟温比传统低压省煤器所处烟温高1-2倍，从而使烟气余热能级升高、余热利用量增大。高温旁路烟道10中的二级高压省煤器12与主烟道1中的一级高压省煤器2串联，不仅可保证锅炉24给水温度满足要求，而且可提升主烟道1中的SCR烟气脱硝系统3的入口烟温，继而提高其低负荷运行的可靠性。

还包括低温旁路烟道14，其进口端连接于高温空气预热器4与低温空气预热器5之间的主烟道1中，其出口端连接于低温空气预热器5与电除尘器6之间的主烟道1中，低温旁路烟道14中布置有二级低温烟水换热器16，二级低温烟水换热器16的进水管连接于低压加热器19的凝结水管，其出水管连接于除氧器20入口管。低压加热器19凝结水吸收烟气热量，同时排挤部分低压加热器19回热抽气，实现烟气的余热回收利用，其中二级低温烟水换热器16与除氧器20的水温之间应符合“温度对口、梯级利用”的原则，以使传热损失最小、余热利用最大。

还包括气水换热器22，气水换热器22设置于锅炉24的送风机21的出口与低温空气预热器5之间的风道中；气水换热器22与一级低温烟水换热器7通过循环水泵23进行闭式水循环换热。其不仅可降低脱硫塔8的入口烟温，减少脱硫耗水量，而且可提高低温空气预热器5的入口空气温度，降低传热㶲损失，同时能有效改善氨逃逸导致空预器堵塞的问题，从而实现“双赢”。

进一步的，还包括设置于高温旁路烟道10上的高温旁路调节阀11。为了使给水温度、SCR脱硝系统3入口烟温和高温旁路烟道10的烟气余热利用最优化，在运行中可通过调节高温旁路调节阀11的开度和给水泵17出口给水流量得以实现。

进一步的，还包括低温旁路烟道14上的低温旁路调节阀15，为了使电除尘器6的除尘效率和低温旁路烟道14的烟气余热利用最优化，在运行中可通过调节低温旁路调节阀15的开度和低压加热器19凝结水的流量得以实现。