利用旁路烟气加热一次风、给水及循环水的系统及方法

利用旁路烟气加热一次风、给水及循环水的系统及方法

　　技术领域

　　本发明涉及一种系统及方法，尤其涉及一种利用旁路烟气加热一次风、给水及循环水的系统及方法。

　　背景技术

　　空气预热器是煤粉锅炉系统的重要组成之一，起到了降低排烟温度，提高燃烧用空气的温度，使燃料易于着火、燃烧稳定和提高燃烧效率的作用。空气预热器主要包括三分仓、管壳式两种形式。目前90％以上的电站燃煤锅炉都采用三分仓空气预热器，三个仓室分别流通热烟气、一次风和二次风。在目前煤粉锅炉系统中，燃煤锅炉产生的高温烟气主要是送入到三分仓空气预热器内以加热燃烧用空气(即二次风)，对二次风加热而言高温烟气的热量是足够充足的，由此导致能源的浪费；同时，旁路的烟气余热未能得到充分的梯级利用，既造成了能源的浪费，还不利于环保节能，并且，尚未有能够有效的同时对一次风、给水及暖风器循环水进行加热的系统和方法，导致需耗费大量的能源对一次风、给水及暖风器循环水进行加热，在一定程度上提高了运行成本。

　　发明内容

　　为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种利用旁路烟气加热一次风、给水及循环水的系统及方法。

　　为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：利用旁路烟气加热一次风、给水及循环水的系统，包括三分仓预热器，它还包括给水换热器、高温一次风换热器、暖风器循环水换热器、低温一次风换热器、暖风器；

　　三分仓预热器连通有燃煤锅炉，燃煤锅炉处设置有热烟气出口，热烟气出口在三分仓预热器的进口处分为热烟气主路、热烟气旁路；

　　三分仓预热器的内部设置有相互连通的一次风仓室、二次风仓室、烟气仓室，燃煤锅炉通过热烟气主路与三分仓预热器的烟气仓室相连通，烟气仓室连通有冷烟气主路，流经热烟气主路的热烟气在烟气仓室内放热后变为主路冷烟气，主路冷烟气进入冷烟气主路，冷烟气主路与烟气后续处理装置相连通；

　　热烟气旁路上安装有挡板门且热烟气旁路与给水换热器相连通，挡板门位于热烟气旁路与给水换热器之间，给水换热器、高温一次风换热器、暖风器循环水换热器、低温一次风换热器依次连通；低温一次风换热器连通有冷烟气旁路，流经热烟气旁路的热烟气依次通过挡板门、给水换热器、高温一次风换热器、暖风器循环水换热器、低温一次风换热器并放热，经热烟气旁路的热烟气变为旁路冷烟气进入冷烟气旁路，冷烟气旁路也与烟气后续处理装置相连通；

　　给水换热器在一侧连通有给水管、在另一侧连通有省煤器，给水在给水换热器内吸热后进入省煤器；低温一次风换热器在一侧连通有冷一次风进口管、在另一侧连通有中间一次风管，低温一次风换热器通过中间一次风管与高温一次风换热器相连通，高温一次风换热器连通有炉膛，冷一次风先经过低温一次风换热器吸热后，再进入高温一次风换热器升温后进入炉膛；

　　暖风器循环水换热器在一侧连通有暖风器循环水进口管、在另一侧连通有暖风器循环水出口管，暖风器循环水进口管、暖风器循环水出口管分别与暖风器相连通；暖风器在一侧连通有冷二次风进口管、在另一侧连通有暖二次风出口管，暖二次风出口管分为两路，一路与三分仓预热器的一次风仓相连通、另一路与三分仓预热器的二次风仓相连通，冷二次风经暖风器换热后变为暖二次风，暖二次风分别经过一次风仓室、二次风仓室加热后汇合成为出口热二次风；一次风仓室、二次风仓室的出口管相汇合形成热二次风出口管，热二次风出口管也与炉膛相连通。

　　进一步地，高温一次风换热器、低温一次风换热器均采用管壳式换热器。

　　进一步地，省煤器、炉膛均位于燃煤锅炉所在处。

　　一种利用旁路烟气加热一次风、给水及循环水的系统的加热方法，具体如下：

　　燃煤锅炉产生的高温热烟气分为两路，一路进入热烟气主路、另一路进入热烟气旁路；进入热烟气主路的热烟气流经三分仓预热器的烟气仓室进行放热变为主路冷烟气，放出的热量进入二次风仓室、一次风仓室，主路冷烟气流经冷烟气主路后进入烟气后续处理装置，由烟气后续处理装置进行后续处理；

　　进入热烟气旁路的热烟气经挡板门调节流通量，依次通过给水换热器、高温一次风换热器、暖风器循环水换热器、低温一次风换热器并放热，放热后进入冷烟气旁路变为旁路冷烟气，旁路冷烟气也进入进入烟气后续处理装置，由烟气后续处理装置进行后续处理；

　　在热烟气旁路的热烟气流经给水换热器时，给水管向给水换热器内通入给水，给水吸收热后进入省煤器内，由省煤器继续对给水进行加热；

　　在热烟气旁路的热烟气流经高温一次风换热器、低温一次风换热器时，冷一次风先经过冷一次风进口管流入低温一次风换热器，冷一次风在低温一次风换热器中进行吸热后进入中间一次风管变为中间一次风，中间一次风继续流入高温一次风换热器内进一步吸热升温变为暖一次风，暖一次风最终进入炉膛；

　　在热烟气旁路的热烟气流经暖风器循环水换热器时，冷二次风经冷二次风进口管进入到暖风器中，暖风器循环水换热器通过暖风器循环水出口管为暖风器提供热媒，冷二次风在暖风器中被热媒加热变为暖二次风，换热后的热媒继续通过暖风器循环水出口管进入到暖风器循环水换热器内进行吸热，从而不断为暖风器提供热媒；与此同时，暖二次风经暖二次风出口管分别流入到一次风仓室、二次风仓室内被再次加热，加热后在热二次出口管处汇合成为出口热二次风，出口热二次风经热二次出口管排入到炉膛内。

　　本发明公开了一种利用旁路烟气加热一次风、给水及循环水的系统及方法，本发明所公开的系统和方法利用旁路烟气余热同时对一次风、给水及暖风器循环水进行加热，实现了烟气余热的阶梯利用，烟气余热的利用得到大幅提高，更加有利于环保和能源节约，同时，降低了对一次风、给水及暖风器循环水进行加热的能源损耗，在一定程度上降低了煤粉锅炉系统的运行成本。

　　附图说明

　　图1为本发明利用旁路烟气加热一次风、给水及循环水的系统结构示意图。

　　图中：1、燃煤锅炉；2、热烟气旁路；3、热烟气主路；4、三分仓预热器；5、一次风仓室；6、二次风仓室；7、烟气仓室；8、热二次风出口管；9、暖二次风出口管；10、冷烟气主路；11、挡板门；12、给水换热器；13、高温一次风换热器；14、暖风器循环水换热器；15、低温一次风换热器；16、省煤器；17、炉膛；18、热烟气出口；19、暖风器循环水出口管；20、冷一次风进口管；21、冷烟气旁路；22、暖风器；23、冷二次风进口管；24、烟气后续处理装置；25、暖风器循环水出口管；26、中间一次风管；27、给水管。

　　具体实施方式

　　下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

　　一种利用旁路烟气加热一次风、给水及循环水的系统，如图1所示，包括三分仓预热器4，它还包括给水换热器12、高温一次风换热器13、暖风器循环水换热器14、低温一次风换热器15、暖风器22。

　　本发明所公开的利用旁路烟气加热一次风、给水及循环水的系统是在现有的煤粉锅炉系统的基础上建造的，其中，三分仓预热器4连通有燃煤锅炉1，燃煤锅炉1处设置有热烟气出口18，热烟气出口18在三分仓预热器4的进口处分为热烟气主路3、热烟气旁路2；并且，三分仓预热器4的内部设置有相互连通的一次风仓室5、二次风仓室6、烟气仓室7。

　　对于热烟气主路3，其与三分仓预热器4的烟气仓室7相连通，烟气仓室7连通有冷烟气主路10，由此，流经热烟气主路3的热烟气在烟气仓室7内放热后变为主路冷烟气，主路冷烟气进入冷烟气主路10，冷烟气主路10与烟气后续处理装置24相连通，由烟气后续处理装置24对主路冷烟气进行后续处理，实现烟气的安全排放。热烟气在烟气仓室7内放出的热量则流通至二次风仓室6、一次风仓室5内，以对进入的二次风进行加热，获得高温的出口热二次风。

　　对于热烟气旁路3，为实现旁路烟气余热充分的阶梯利用，首先，在热烟气旁路3上安装挡板门11，通过挡板门11调节流通热烟气旁路3的烟气量。同时，热烟气旁路3与给水换热器12相连通，挡板门11位于热烟气旁路3与给水换热器12之间，给水换热器12、高温一次风换热器13、暖风器循环水换热器14、低温一次风换热器15依次连通，使得流经热烟气旁路3的热烟气经挡板门11调节通气量后，依次依次通过给水换热器12、高温一次风换热器13、暖风器循环水换热器14、低温一次风换热器15并放热，放出的热量作为热媒，用于各换热器对冷媒的加热。

　　其中，给水换热器12在一侧连通有给水管27、在另一侧连通有省煤器16，从而，旁路烟气流经给水换热器12时放出的热量用于给水加热，给水在给水换热器12内吸热后进入省煤器16内继续加热，由此利用旁路烟气余热加热给水，降低了省煤器16加热给水的能源损耗。

　　低温一次风换热器15在一侧连通有冷一次风进口管20、在另一侧连通有中间一次风管26，低温一次风换热器15通过中间一次风管26与高温一次风换热器13相连通，高温一次风换热器13连通有炉膛17，从而，冷一次风先经过低温一次风换热器15吸热变为中间一次风，再通过中间一次风管26进入到高温一次风换热器13继续吸热升温变为暖一次风，最终加热后的暖一次风输送加热煤粉并进入到炉膛17内；由此利用旁路烟气余热加热一次风，降低了对一次风加热的能源损耗；并且，采用低温一次风换热器15、高温一次风换热器13对一次风进行两次换热，以确保一次风的温度到达使用要求，同时，高温一次风换热器13、低温一次风换热器15均采用管壳式换热器，确保换热效率。

　　暖风器循环水换热器14在一侧连通有暖风器循环水进口管19、在另一侧连通有暖风器循环水出口管25，暖风器循环水进口管19、暖风器循环水出口管25分别与暖风器22相连通；在暖风器22内换热后的循环水温度降低，并通过暖风器循环水进口管19进入到暖风器循环水换热器14内利用烟气余热进行升温，再通过暖风器循环水出口管25继续为暖风器22提供热媒(即加热后的循环水)，由此利用烟气余热加热暖风器循环水，降低了对暖风器循环水加热的能源损耗；

　　对于暖风器22，则主要用于对冷二次风进行初步加热，暖风器22在一侧连通有冷二次风进口管23、在另一侧连通有暖二次风出口管9，冷二次风通过冷二次风进口管23进入到换热器22内利用加热后的循环水进行换热，冷二次风变为暖二次风并进入流入到暖二次风出口管9中；暖二次风出口管9分为两路，一路与三分仓预热器4的一次风仓5相连通、另一路与三分仓预热器4的二次风仓6相连通，一次风仓室5、二次风仓室6的出口管相汇合形成热二次风出口管8，热二次风出口管8也与炉膛17相连通，从而，暖二次风分别经过一次风仓室5、二次风仓室6加热后汇合成为出口热二次风，经热二次风出口管8进入到炉膛17内，热二次风是高温风，配合一次风搅拌混合煤粉，提供煤粉燃烧所需要的空气量。

　　最终，旁路烟气对给水、一次风、暖风器循环水的进行阶梯加热，实现旁路烟气余热的充分利用，放热后的旁路烟气则变为旁路冷烟气，旁路冷烟气进入冷烟气旁路21内，由于冷烟气旁路21也与烟气后续处理装置24相连通，旁路冷烟气最终进入到烟气后续处理装置24内进行后续处理，实现安全排放。

　　此外，对于省煤器16、炉膛17均应位于燃煤锅炉1所在处，以使得煤粉锅炉系统正常运行。

　　本发明还公开了一种利用旁路烟气加热一次风、给水及循环水的系统的加热方法，具体如下：

　　燃煤锅炉1产生的高温热烟气分为两路，一路进入热烟气主路3、另一路进入热烟气旁路2；进入热烟气主路3的热烟气流经三分仓预热器4的烟气仓室7进行放热变为主路冷烟气，放出的热量进入二次风仓室6、一次风仓室5，主路冷烟气流经冷烟气主路10后进入烟气后续处理装置24，由烟气后续处理装置24进行后续处理；

　　进入热烟气旁路2的热烟气经挡板门11调节流通量，依次通过给水换热器12、高温一次风换热器13、暖风器循环水换热器14、低温一次风换热器15并放热，放热后进入冷烟气旁路21变为旁路冷烟气，旁路冷烟气也进入进入烟气后续处理装置24，由烟气后续处理装置24进行后续处理；

　　在热烟气旁路2的热烟气流经给水换热器12时，给水管27向给水换热器12内通入给水，给水吸收热后进入省煤器16内，由省煤器16继续对给水进行加热；

　　在热烟气旁路2的热烟气流经高温一次风换热器13、低温一次风换热器15时，冷一次风先经过冷一次风进口管20流入低温一次风换热器15，冷一次风在低温一次风换热器15中进行吸热后进入中间一次风管26变为中间一次风，中间一次风继续流入高温一次风换热器13内进一步吸热升温变为暖一次风，暖一次风最终进入炉膛17；

　　在热烟气旁路2的热烟气流经暖风器循环水换热器14时，冷二次风经冷二次风进口管23进入到暖风器22中，暖风器循环水换热器14通过暖风器循环水出口管25为暖风器22提供热媒，冷二次风在暖风器22中被热媒加热变为暖二次风，换热后的热媒继续通过暖风器循环水出口管19进入到暖风器循环水换热器14内进行吸热，从而不断为暖风器22提供热媒；与此同时，暖二次风经暖二次风出口管9分别流入到一次风仓室5、二次风仓室6内被再次加热，加热后在热二次出口管8处汇合成为出口热二次风，出口热二次风经热二次出口管8排入到炉膛17内。

　　本发明所公开的系统和方法，利用旁路烟气余热同时对一次风、给水及暖风器循环水进行加热，实现了烟气余热的阶梯利用，烟气余热的利用得到大幅提高，更加有利于环保和能源节约，同时，降低了对一次风、给水及暖风器循环水进行加热的能源损耗，在一定程度上降低了煤粉锅炉系统的运行成本。

　　上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。