烟气余热高效综合利用系统
技术领域
本发明属于火力发电技术领域，尤其涉及一种烟气余热高效综合利用系统。
背景技术
排烟热损失是锅炉热损失的主要方式，烟气的余热利用成为提高能源综合利用的主要方式，但是烟气的余热利用与烟气的酸露点、飞灰颗粒的磨损和空预器的硫酸氢铵堵塞存在相对的矛盾，为了综合解决空预器硫酸氢铵堵塞、飞灰颗粒磨损和烟气酸露点对余热利用的影响，需要一套烟气余热高效综合利用系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种烟气余热高效综合利用系统，以解决上述技术问题。
本发明提供了一种烟气余热高效综合利用系统，包括烟气放热系统、余热利用循环换热系统及热风加热系统；
所述烟气放热系统包括空预器旁路及空预器至脱硫岛烟道，所述空预器旁路内沿烟气流动方向依次设有空预器旁路烟气调节挡板、飞灰分离器、空预器旁路一级换热器、空预器旁路二级换热器；所述空预器至脱硫岛烟道设有引风机，所述引风机出口依次设有脱硫岛前一级换热器、脱硫岛前二级换热器；所述脱硫岛前二级换热器至脱硫岛段烟道采用防酸蚀烟道；所述脱硫岛前一级换热器、脱硫岛前二级换热器采用微倾斜布置，以使凝结的酸露安全的流到脱硫岛；
所述余热利用循环换热系统包括补水水箱、暖风器循环泵、引风机出口一级换热器、引风机出口二级换热器、空预器旁路二级换热器、空预器旁路一级换热器、相变换热器、送风或一次风水换热器、汽机除氧器；所述补水水箱通过所述暖风器循环泵依次连接所述引风机出口二级换热器、引风机出口一级换热器、空预器旁路二级换热器、空预器旁路一级换热器、汽机除氧器；所述空预器旁路一级换热器通过所述相变换热器与所述送风或一次风水换热器连接；所述空预器旁路二级换热器通过所述送风或一次风水换热器与所述补水水箱连接；
所述热风加热系统包括送风加热系统及一次风加热系统，所述送风加热系统的送风通道内沿送风方向依次设有送风机、换热器、空气预热器、高温风冷却器，所述送风加热系统换热器采用水换热器或沿送风方向依次采用水换热器及相变换热器；所述送风通道还连接有冬季防冻再循环风道，所述冬季防冻再循环风道一端与所述送风机与风机入口之间的送风通道连通，另一端沿送风方向与所述高温风冷却器后的送风通道连通。
所述一次风加热系统的一次风通道内沿一次风流向依次设有一次风机、换热器、空气预热器、高温风冷却器，所述一次风加热系统换热器采用水换热器或沿一次风流向依次采用水换热器及相变换热器；所述一次风通道还连接有冬季防冻再循环风道，所述冬季防冻再循环风道一端与所述一次风机与风机入口之间的一次风通道连通，另一端与所述送风加热系统的高温风冷却器后的送风通道连通。
进一步地，所述空预器旁路一级换热器、空预器旁路二级换热器对应安装有吹灰器。
进一步地，所述空预器采用三分仓布置或四分仓布置的回转式空预器，用于将空预器入口风温提高到温风或热风，用以在空预器旋转到烟气侧前，确保转子温度达到硫酸氢铵不板结条件，保证任何一点排烟温度不低于146℃。
进一步地，所述空预器旁路一级换热器、空预器旁路二级换热器设有防磨瓦。
进一步地，所述飞灰分离器包括烟气导流板、锁气式机翼型分离格栅、除灰系统，所述烟气导流板设于烟气入口及烟气出口，所述锁气式机翼型分离格栅设于烟气入口的烟气导流板下方，所述除灰系统与所述锁气式机翼型分离格栅连接。
进一步地，所述送风加热系统中所述水换热器与送风机之间设有风机出口电动门。
进一步地，所述送风加热系统中所述冬季防冻再循环风道内设有调节电动门。
进一步地，所述一次风加热系统中所述水换热器与一次风机之间设有风机出口电动门。
进一步地，所述一次风加热系统中所述冬季防冻再循环风道内设有调节电动门。
借由上述方案，通过烟气余热高效综合利用系统，具有如下技术效果：
(1)降低了飞灰对余热利用受热面磨损的危害。
(2)解决了脱硝投入过程中回转式空预器硫酸氢铵堵塞问题。
(3)平衡了烟气酸蚀对烟气余热利用受热面的损害。
(4)实现了烟气余热的梯级利用，提高了电厂的经济性。
(5)解决了寒冷地区暖风器冬季频繁冻裂泄漏的问题。
(6)解决了寒冷地区空气预热器冬季漏风增大的问题。
(7)机翼型分离格栅净化了烟气中的飞灰，除降低飞灰对余热利用受热面磨损的危害外也降低了除尘器的负担。
(8)锁气式机翼型分离格栅实现了积灰的自动清理。
(9)余热利用采用独立循环换热系统，能够实现安全可靠、调整灵活的要求。
(10)高温风冷却器不仅能够实现高负荷风温的降温作用，也可实现低负荷的冷风加热作用。
(11)风加热器布置在风机出口和热风再循环后，不仅能够保证暖风器前风温始终大于5℃，也能够利用风机的升压热量，从而保证暖风器的安全。
(12)系统的实用性、科学性、可行性、安全性和创新性达到了工程应用的全部要求。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
附图说明
图1是本发明烟气放热系统的结构示意图；
图2是本发明空预器旁路换热器布置图；
图3是空预器布置型式示意图；
图4是本发明换热器防磨瓦布置示意图；
图5是本发明飞灰分离器的结构示意图；
图6是本发明机翼型分离格栅的结构示意图；
图7是本发明锁气器阻挡器的结构示意图；
图8是本发明锁气器配重块及支撑轴的结构示意图；
图9是本发明余热利用循环换热系统的结构示意图；
图10是本发明送风加热系统的结构示意图；
图11是本发明一次风加热系统的结构示意图。
图中标号：
11-空预器；12-空预器旁路烟气调节挡板；13-飞灰分离器；131-烟气导流板；132-机翼型分离格栅；133-除灰系统；134-阻挡器；135-锁气器配重块；136-支撑轴；14-空预器旁路一级换热器；141-换热器防磨瓦；15-空预器旁路二级换热器；16-除尘器；17-引风机；18-脱硫岛前一级换热器；19-脱硫岛前二级换热器；
21-补水水箱；22-暖风器循环泵；23-引风机出口一级换热器；24-引风机出口二级换热器；25-空预器旁路二级换热器；26-空预器旁路一级换热器；27-循环换热系统相变换热器；28-送风或一次风水换热器；29-汽机除氧器；
31-水换热器；32-热风加热系统相变换热器；33-冬季防冻再循环风道；34-高温风冷却器；35-空气预热器；36-送风机；37-一次风机；38-风机出口电动门；39-调节电动门。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例提供了一种烟气余热高效综合利用系统，主要包括烟气放热系统、余热利用循环换热系统、热风加热系统。下面对各系统作进一步详细说明。
1、烟气放热系统
参图1所示，烟气放热系统由空预器11、空预器旁路烟气调节挡板12、飞灰分离器13、空预器旁路一级换热器14(包含吹灰器)、空预器旁路二级换热器15(包含吹灰器)、脱硫岛前一级换热器18、脱硫岛前二级换热器19、烟道、受热面管道、阀门和对应的热工测点组成。空预器11采用回转式空气预热器。
烟气放热系统包括空预器旁路及空预器至脱硫岛烟道，空预器旁路内沿烟气流动方向依次设有空预器旁路烟气调节挡板12、飞灰分离器13、空预器旁路一级换热器14、空预器旁路二级换热器15；空预器至脱硫岛烟道设有引风机17，引风机17出口依次设有脱硫岛前一级换热器18、脱硫岛前二级换热器18；脱硫岛前二级换热器19至脱硫岛段烟道采用防酸蚀烟道；脱硫岛前一级换热器18、脱硫岛前二级换热器19，以使凝结的酸露安全的流到脱硫岛。
参图2所示，空预器旁路换热器分为两级，每级安装相应的吹灰器，二级换热器汽水分离后汽进入除尘器16。一、二级换热器配备的吹灰器能够清除受热面积灰，保证受热面的换热效果。烟气旁路排烟温度与空预器出口排烟温度协调配合，保证不超过除尘器温度要求。吹灰管路可以直接利用空预器吹灰管路，融入空预器吹灰系统中。空预器旁路一、二级换热器上携带防磨瓦。
参图4所示，换热器防磨瓦141采用罩在首根受热面管设计，目的是防止受热面受到气流的直接冲刷，降低受热面磨损，同时进行烟气均流，进一步降低气流偏差对受热面的损坏。
引风机17出口设置一级、二级换热器，进行换热器分级的原因是烟气的酸露点。脱硫塔前一级换热器18布置在烟气酸露点之前，脱硫塔前二级换热器19布置在烟气酸露点之后，所以二级及二级后的烟道需要采用防酸蚀设计，同时两级换热器布置采用微倾斜布置，实现凝结的酸露能够安全的流到脱硫岛。增加的二级布置虽能提高烟气余热利用的经济性，但也会增加相应的投资，用户可以根据自己的需求选用一级布置或两级布置。一级布置后的排烟温度应不低于90℃。当一级后的排烟温度低于90℃时，为了保护一级换热器和烟道，一级换热器不投入。
空预器入口风温提高到温风或热风，依据空预器旋转方向，在空预器旋转到烟气侧前，确保转子温度达到硫酸氢铵不板结条件，保证任何一点排烟温度不低于146℃，彻底解决硫酸氢铵的板结，解决空预器的硫酸氢铵堵塞问题。常用的布置型式如图3所所示，其中，图a、b为四分仓布置；c、d为三分仓布置。本实施例进入烟气侧前采用热风方式。
参图5至图8所示，飞灰分离器13由烟气导流板131、锁气式机翼型分离格栅132、除灰系统133及相应的除灰压缩空气、管道、阀门和热工测点组成。烟气导流板131设于烟气入口及烟气出口，机翼型分离格栅132设于烟气入口的烟气导流板131下方，除灰系统133与机翼型分离格栅132连接。烟气导流板131实现烟气的均流和烟气流向的调整。靠近烟气入口的烟气导流板131使烟气能够正对锁气式机翼型分离格栅132，确保烟气中的飞灰更有效的分离，靠近烟气出口的烟气导流板131实现烟气均匀流动，降低烟气不均对受热面的磨损。飞灰分离器能够降低烟气中的含尘量，降低除尘器的负担。
机翼型分离格栅132能够利用飞灰的惯性高效实现飞灰的分离，且能够避免飞灰的反流，同时还不增加较多系统的阻力。
机翼型分离格栅132的锁气器由阻挡器134、锁气器配重块135和支撑轴136等组成，也可以采用其它方式的锁气器，目的是当机翼型分离格栅上积灰较多时自然卸灰，使灰进入除灰系统133。除灰系统采用传统的除灰方式。由于主要输送粗灰，可以直接输灰到除渣系统。
2、余热利用循环换热系统
参图9所示，为了提高系统的安全性，降低对主机系统的干扰，热量的传递采用独立的循环换热系统。循环换热系统用水来自化学除盐水，系统主要化学来水、补水水箱21、暖风器循环泵22、引风机出口一级换热器23、引风机出口二级换热器24、空预器旁路二级换热器25、空预器旁路一级换热器26、循环换热系统相变换热器27、送风或一次风水换热器28、汽机除氧器29以及相应的管道、阀门、疏水、旁路和热工测点组成。
补水水箱21通过暖风器循环泵22依次连接引风机出口二级换热器24、引风机出口一级换热器23、空预器旁路二级换热器25、空预器旁路一级换热器26、汽机除氧器29；空预器旁路一级换热器26通过循环换热系统相变换热器27与送风或一次风水换热器连接28；空预器旁路二级换热器25通过送风或一次风水换热器28与补水水箱21连接。
化学除盐水经暖风器循环泵22升压后进入引风机出口二级换热器24(可不选)、引风机出口一级换热器23、空预器旁路二级换热器25，经汽水分离后汽进入空预器旁路一级换热器26、水进入送风或一次风水换热器28，汽经空预器旁路一级换热器26加热后一路进入循环换热系统相变换热器27，多余的汽进入汽机除氧器29，循环换热系统相变换热器27的疏水进入送风或一次风水换热器28，继续加热送风(一次风)系统，送风或一次风水换热器28的水回到补水水箱21。
本实施例中空预器旁路二级到一级的汽水分离采用传统的汽包锅炉方式，一级的汽流量分离采用加热风为主、除氧器辅助的方式，确保空预器不出现堵塞问题。
3、热风加热系统
参图10、图11所示，热风加热系统包括送风加热系统及一次风加热系统，送风加热系统及一次风加热系统均包括水换热器31、热风加热系统相变换热器32、冬季防冻热风再循环33、高温风冷却器34以及相应的测点(T/P)和电动门等。热风加热系统依据风温的要求，布置水换热器或水换热器+相变换热器。同时，增加热风再循环系统应对寒冷地区冬季暖风器冻裂泄露和寒冷导致的空预器漏风增大问题。由于一次风高温风属于高压头风，为了综合利用风机的效率，一次风机入口再循环风应采用高温冷却器后送风再循环，如果存在布置困难问题，也可以采用高温冷却器后一次风。同时烟风道系统上增加温度(T)和压力(P)测点以便于控制调节。
热风加热系统包括送风加热系统及一次风加热系统，送风加热系统的送风通道内沿送风方向依次设有送风机36、换热器、空气预热器35、高温风冷却器34，送风加热系统换热器采用水换热器31或沿送风方向依次采用水换热器31及热风加热系统相变换热器32；送风通道还连接有冬季防冻再循环风道33，冬季防冻再循环风道33一端与送风机36与风机入口之间的送风通道连通，另一端沿送风方向与高温风冷却器34后的送风通道连通。
一次风加热系统的一次风通道内沿一次风流向依次设有一次风机37、换热器、空气预热器35、高温风冷却器34，一次风加热系统换热器采用水换热器31或沿一次风流向依次采用水换热器31及热风加热系统相变换热器32；一次风通道还连接有冬季防冻再循环风道33，冬季防冻再循环风道33一端与一次风机37与风机入口之间的一次风通道连通，另一端与送风加热系统的高温风冷却器34后的送风通道连通。
送风加热系统中水换热器31与送风机36之间设有风机出口电动门38；送风加热系统中冬季防冻再循环风道33内设有调节电动门39；一次风加热系统中水换热器31与一次风机37之间设有风机出口电动门38；一次风加热系统中冬季防冻再循环风道33内设有调节电动门39。
热风加热系统依据风温的要求，布置水换热器或水换热器+相变换热器。建议空预器入口风温提高到80～90℃之间，至少保证换热片返回烟气侧前的风温度不低于80℃。
由于热风的提高，空预器出口高温风温度得到提高，为了燃烧器安全、受热面安全和降低排烟温度，需要降低高温风温度，增加高温风冷却器，同时可实现能源的综合利用。一般高温风温度能够达到350～400℃之间，可以加热给水，实现部分省煤器的功能，给水流量依据高温风降低的要求调节。
当环境温度低于5℃时，开启冬季防冻再循环风道33，以实现对水换热器31和热风加热系统相变换热器32的保护。同时解决寒冷地区冬季导致的空预器漏风增大问题。此外，利用高温风冷却器和再循环风道协同工作，实现启动过程中的送风启动加热功能，从而满足从启动到满负荷的全时段暖风器保护。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
