一种基于能量梯级利用的蒸汽空气预热器系统
技术领域
本实用新型涉及垃圾焚烧发电技术领域，具体为一种蒸汽空气预热器系统。
背景技术
空气预热器是利用余热来提高进入炉膛的空气温度，以利于燃烧的空气加热设备。其主要作用为提高燃料的理论燃烧温度、保证炉温、提高燃烧效率等。由于垃圾焚烧发电厂锅炉烟气中酸性气体较多，在低温时极易造成低温腐蚀，故一般采用蒸汽加热空气的蒸汽空气预热器。蒸汽空气预热器系统对垃圾稳定燃烧、热力系统的稳定性、全厂热效率均具有较大的影响。
垃圾焚烧发电厂中常规的蒸汽空气预热器为2级加热：一级为低压加热段，热源为汽轮机一级抽汽；二级为高压加热段，热源为过热主蒸汽或汽包饱和蒸汽。常规的蒸汽空气预热器存在以下缺点：1)采用两级加热，能量未得到充分利用，热效率低，浪费能源；2)当锅炉负荷变化时各加热段的风温往往达不到设计温度；3)疏水的热量未得到充分利用，疏水中携带的大量热量汽化后直接进入除氧器导致除氧器自生沸腾，降低了除氧效果，影响锅炉安全运行。
实用新型内容
本实用新型目在于提供一种基于能量梯级利用的高效、稳定的蒸汽空气预热器系统。
本实用新型的技术方案是：一种基于能量梯级利用的蒸汽空气预热器系统，包括3个蒸汽加热级，6个疏水加热级。所述的3个蒸汽加热级，沿空气进口方向分别为低压蒸汽加热级、中压蒸汽加热级、高压蒸汽加热级，各加热级的汽源分别来自汽轮机二级抽汽、汽轮机一级抽汽、锅炉汽包饱和汽；所述的6个疏水加热级，包括3个疏水低温加热级、2个疏水中温加热级、1个疏水高温加热级，沿空气进口方向分别为低压疏水低温加热级、中压疏水低温加热级、高压疏水低温加热级、中压疏水中温加热级、高压疏水中温加热级、高压疏水高温加热级，各疏水加热级的热源分别来自对应压力的蒸汽加热级的疏水。各蒸汽加热级与疏水加热级沿空气进口方向的布置关系为：3个疏水低温加热级后布置1个低压蒸汽加热级、2个疏水中温加热级后布置1个中压蒸汽加热级、1个疏水高温加热级后布置1个高压蒸汽加热级。各级蒸汽换热流程如下：自锅炉汽包来的饱和蒸汽经过高压蒸汽加热级放热后凝结为饱和疏水，饱和疏水进入高压疏水高温加热级进一步放热后形成过冷疏水，过冷疏水再经过高压疏水中温加热级、高压疏水低温加热级两级放热后进入除氧器；自汽轮机一级抽汽来的过热蒸汽经过中压蒸汽加热级放热后凝结为饱和疏水，饱和疏水进入中压疏水中温加热级进一步放热后形成过冷疏水，过冷疏水再经过中压疏水低温加热级放热后进入除氧器；自汽轮机二级抽汽来的过热蒸汽经过低压蒸汽加热级放热后凝结为饱和疏水，饱和疏水进入低压疏水低温加热级进一步放热后形成过冷疏水进入除氧器。
本实用新型的有益效果是：系统安全可靠、稳定高效，根据不同的热源品质采用9个加热级对空气进行加热，实现能量的梯级利用，提高能量的利用效率，达到节能降耗目的；各级蒸汽的热能经过梯级利用，末端疏水的热量被大幅度降低，减少了疏水对除氧器的热负荷冲击，有效防止了除氧器的自沸腾，降低了锅炉运行风险；冷空气采用多级、低温升加热，有效缓解了负荷波动对风温的影响，保证了焚烧系统的稳定运行。
附图说明
图1为本实用新型的一种基于能量梯级利用的蒸汽空气预热器系统示意图。
图2为本实用新型系统的设备结构示意图。
图中：1-低压疏水低温加热级，2-中压疏水低温加热级，3-高压疏水低温加热级，4-低压蒸汽加热级，5-中压疏水中温加热级，6-高压疏水中温加热级，7-中压蒸汽加热级，8-高压疏水高温加热级，9-高压蒸汽加热级。
具体实施方式
如附图1所示的一种基于能量梯级利用的蒸汽空气预热器系统，包括低压疏水低温加热级1、中压疏水低温加热级2、高压疏水低温加热级3、低压蒸汽加热级4、中压疏水中温加热级5、高压疏水中温加热级6、中压蒸汽加热级7、高压疏水高温加热级8、高压蒸汽加热级9。汽包饱和蒸汽经过高压蒸汽加热级9放热后凝结为饱和疏水，饱和疏水进入高压疏水高温加热级8进一步放热后形成过冷疏水，过冷疏水再经过高压疏水中温加热级6、高压疏水低温加热级3两级放热后进入除氧器；自汽轮机一级抽汽来的过热蒸汽经过中压蒸汽加热级7放热后凝结为饱和疏水，饱和疏水进入中压疏水中温加热级5进一步放热后形成过冷疏水，过冷疏水再经过中压疏水低温加热级2放热后进入除氧器；自汽轮机二级抽汽来的过热蒸汽经过低压蒸汽加热级4放热后凝结为饱和疏水，饱和疏水进入低压疏水低温加热级1进一步放热后形成过冷疏水进入除氧器。
使用时，冷空气从空气预热器入口端进入后依次经过低压疏水低温加热级1、中压疏水低温加热级2、高压疏水低温加热级3、低压蒸汽加热级4、中压疏水中温加热级5、高压疏水中温加热级6、中压蒸汽加热级7、高压疏水高温加热级8、高压蒸汽加热级9，九级加热后空气预热器出口风温达到设计值。
实施例1，一次风温度220℃，主蒸汽参数为4.0MPa/400℃的垃圾焚烧发电项目。来自汽包的饱和蒸汽(5.1MPa/266℃)经过高压蒸汽加热级9放热后凝结为饱和疏水(5.1MPa/266℃)，饱和疏水(5.1MPa/266℃)进入高压疏水高温加热级8进一步放热后形成过冷疏水(5.1MPa/215℃)，过冷疏水(5.1MPa/215℃)降压到2.1MPa后再经过高压疏水中温加热级6放热形成中温疏水(2.1MPa/140℃)，中温疏水(2.1MPa/140℃)降压到1.0MPa后再经过高压疏水低温加热级3放热后形成低温疏水(1.0MPa/90℃)进入除氧器；自汽轮机一级抽汽来的过热蒸汽(1.0MPa/264℃)经过中压蒸汽加热级7放热后凝结为饱和疏水(1.0MPa/184℃)，饱和疏水(1.0MPa/184℃)进入中压疏水中温加热级5进一步放热后形成过冷疏水(1.0MPa/140℃)，过冷疏水(1.0MPa/140℃)再经过中压疏水低温加热级2放热后形成低温疏水(1.0MPa/90℃)进入除氧器；自汽轮机二级抽汽来的过热蒸汽(0.4MPa/186℃)经过低压蒸汽加热级4放热后凝结为饱和疏水(0.4MPa/151℃)，饱和疏水(0.4MPa/151℃)进入低压疏水低温加热级1进一步放热后形成过冷疏水(0.4MPa/90℃)进入除氧器。一次风冷空气(25℃)从空气预热器入口端进入后依次经低压疏水低温加热级1加热到35.4℃、中压疏水低温加热级2加热到38.7℃、高压疏水低温加热级3加热到43.9℃、低压蒸汽加热级4加热到130℃、中压疏水中温加热级5加热到133℃、高压疏水中温加热级6加热到141℃、中压蒸汽加热级7加热到175℃、高压疏水高温加热级8加热到180.9℃、高压蒸汽加热级9加热到220℃。本案例相比常规两级蒸汽空气预热器方案全厂热效率相对提高了约0.8％；所有疏水经多级降温后最终均以90℃温度进入除氧器，相对常规方案的疏水直接以饱和水状态进入除氧器的方式，本方案极大的降低了疏水对除氧器的热负荷冲击；冷空气经过九级分段加热后能稳定的达到设计值(220℃)，相对常规方案具有更强的耐负荷波动能力。
实施例2，一次风温度220℃，主蒸汽参数为4.0MPa/450℃的垃圾焚烧发电项目。空预器系统流程同案例1，此案例相比常规两级蒸汽空气预热器方案全厂热效率相对提高了约1.3％。
实施例3，一次风温度220℃，主蒸汽参数为6.4MPa/485℃的垃圾焚烧发电项目。空预器系统流程同案例1，此案例相比常规两级蒸汽空气预热器方案全厂热效率相对提高了约1.1％。
