梯级利用锅炉烟气余热提高火电机组效率的方法和装置

摘要

本发明涉及火电机组节能技术领域，特别公开了一种梯级利用锅炉烟气余热提高火电机组效率的方法和装置。本发明包括火电机组锅炉的省煤器，连通省煤器的空气预热器和高压加热器给水母管，其特征在于：所述省煤器上增设附加受热面，空气预热器冷端增设通过循环管路连接的空气-油换热器和烟气-油换热器，循环管路中注入传热介质导热油，高压加热器给水母管上设置旁通管。本发明由于设置省煤器附加受热面、烟气-油换热器和空气-油换热器，实现了烟气余热的温度对口梯级利用，提高了锅炉效率和机组发电效率，降低了火电机组的能耗，同时减少了二氧化碳的排放。

权利要求

1.一种梯级利用锅炉烟气余热提高火电机组效率的方法，其特征为，包括如下步骤：

（1）在锅炉省煤器段增设附加受热面或将原有光管受热面改造为鳍片管受热面；（2）在汽轮机侧最后一级高压加热器进口给水母管上增设旁通引水管、流量调节阀和旁路管，或在给水泵出口至最后一级高压加热器进口给水母管之间的任一点引水，将旁路水汇入最后一级高压加热器出口给水母管上；（3）空气预热器出口烟气进入烟气-油换热器，在烟气-油换热器中经过循环泵升压的传热介质导热油吸收烟气的热量升温，在高温导热油管路上连接有膨胀槽，高温导热油进入空气-油换热器；（4）从烟气-油换热器出来的降温后的烟气进入后续除尘器；（5）来自送风机的空气进入空气-油换热器，吸收来自烟气-油换热器传热介质导热油的热量，然后再进入空气预热器，来自烟气-油换热器的高温传热介质导热油进入空气-油换热器，冷却降温后再经过循环泵升压后，返回烟气-油换热器中吸热，如此循环。

2.实现权利要求1所述方法采用的装置，包括火电机组锅炉的省煤器（10），连通省煤器（10）的空气预热器（11）和高压加热器（12）给水母管，其特征在于：所述省煤器（10）上增设附加受热面，空气预热器（11）冷端增设通过循环管路（8）连接的空气-油换热器（9）和烟气-油换热器（6），循环管路（8）中注入传热介质导热油，高压加热器（12）给水母管上设置旁通管（2）。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述循环管路（8）上安装有膨胀槽（5）和循环泵（7）。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述旁通管（2）上设置有流量调节阀（3）和连接高压加热器（12）旁路的旁路引水管（4）。

说明书

梯级利用锅炉烟气余热提高火电机组效率的方法和装置

[0001] （一）技术领域

[0002] 本发明涉及火电机组节能技术领域，特别涉及一种梯级利用锅炉烟气余热提高火电机组效率的方法和装置。

[0003] （二）背景技术

[0004] 电厂排烟热损失是锅炉热损失中最大的一块，排烟温度每降低10~15℃，锅炉效率便能提高1%。目前，大型机组的设计排烟温度一般在120~130℃，而随着烟气脱硫脱硝技术的不断改进，烟气酸露点在90℃左右，因此排烟温度还有很大的下降空间。同时超临界和超超临界机组锅炉普遍存在排烟温度高于设计值的现象，省煤器出口进入空气预热器的烟气温度偏高。对此，通常认为造成排烟温度高的原因是实际燃烧煤质与设计燃用煤质存在偏差，设计时对关闭沾污估计不足，省煤器受热面或者空气预热器受热面偏小，尾部受热面吹灰器布置不合理或者作用不明显等。

[0005] 从设计制造方面来讲，可以增大空气预热器的传热面积，以降低排烟温度。但是降低排烟温度有个限度，一方面当排烟温度比较低时，随着烟气温度的进一步降低，与空气的温差减少，即空气预热器的传热面积增加很多，烟气温度却降低很少；另一方面当排烟温度较低，预热器管的壁温低于烟气露点时，会发生低温腐蚀，运行一二年就要更换预热器，严重时半年就要更换，另一种方式是在烟道尾部增设低压省煤器，适当增加省煤器受热面，强加烟气余热利用，提高给水温度，但由于参与传热的烟气能量品味不高，而且利用低压省煤器利用烟气余热，对机组发电贡献较小，热能利用未能做到温度对口、梯级利用，有用能损失很大。

[0006] （三）发明内容

[0007] 本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种提高锅炉和机组发电效率、促进节能降耗的梯级利用锅炉烟气余热提高火电机组效率的方法和装置。

[0008] 本发明是通过如下技术方案实现的：

[0009] 一种梯级利用锅炉烟气余热提高火电机组效率的方法，包括如下步骤：

[0010] （1）在锅炉省煤器段增设附加受热面或将原有光管受热面改造为鳍片管受热面，增加省煤器段受热面，降低省煤器出口烟气温度；

[0011] （2）由于省煤器段受热面增加，锅炉给水吸热份额增加，省煤器出口给水温度升高。为了保证省煤器出口给水具有一定的接近点温差（或欠焓），在汽轮机侧最后一级高压加热器进口给水母管上增设旁通引水管、流量调节阀和旁路管，或在给水泵出口至最后一级高压加热器进口给水母管之间的任一点引水，将旁路水汇入最后一级高压加热器出口给水母管上，适当降低进入锅炉的给水温度，给水进入省煤器吸热升温；

[0012] （3）空气预热器出口烟气进入烟气-油换热器，在烟气-油换热器中经过循环泵升压的传热介质导热油吸收烟气的热量升温，在高温导热油管路上连接有膨胀槽，高温导热油进入空气-油换热器；

[0013] （4）从烟气-油换热器出来的降温后的烟气进入后续除尘器；

[0014] （5）来自送风机的空气进入空气-油换热器，吸收来自烟气-油换热器传热介质导热油的热量，空气得到加热升温，弥补由于省煤器附加受热面导致进入空气预热器烟气温度下降造成空气预热器出口空气温度低的不足，然后再进入空气预热器，空气预热器出口的风温得到了保证，满足燃烧要求；来自烟气-油换热器的高温传热介质导热油进入空气-油换热器，冷却降温后再经过循环泵升压后，返回烟气-油换热器中吸热，如此循环。

[0015] 实现上述述方法采用的装置，包括火电机组锅炉的省煤器，连通省煤器的空气预热器和高压加热器给水母管，其特征在于：所述省煤器上增设附加受热面，空气预热器冷端增设通过循环管路连接的空气-油换热器和烟气-油换热器，循环管路中注入传热介质导热油，高压加热器给水母管上设置旁通管。

[0016] 所述循环管路上安装有膨胀槽和循环泵。

[0017] 所述旁通管上设置有流量调节阀和连接高压加热器旁路的旁路引水管。

[0018] 本发明摒弃了低温烟气直接预热空气的方法，改为利用传热介质导热油在空气-油换热器中，传热介质导热油释放从烟气-油换热器吸收的热量，预热来自送风机的空气，提高了空气预热器的空气进口端空气温度，实现了温度对口热量利用。空气预热器空气进口端风温提高，弥补了空气预热器进口烟气降低烟气放热量不足，保证空气预热器出口的风温仍满足燃烧要求；烟气降温幅度大。

[0019] 置换的高品位烟气（省煤器段至空气预热器入口段烟气）直接加热温度较高的锅炉给水，符合温度对口、热量梯级利用的原则。附加受热面充当了省煤器的作用或部分用作汽轮机回热系统最后一级高压加热器功能，显著提高了锅炉的热效率和机组的发电效率。

[0020] 烟气-油换热器加热传热介质导热油，锅炉排烟温度得到降低，再利用循环泵将导热油送往空气-油加热器，导热油在空气-油加热器中释放热量加热来自送风机的空气，传热效果好，结构布置灵活，满足不同场合的施工需要。

[0021] 本发明在调节排烟温度方面具有很强的灵活性。如果烟气排出口的烟气温度低于设定值，则降低循环泵的转速，减少传热量；如果烟气排出口的烟气温度高于设定值，则增加循环泵的转速，提高传热量。如果省煤器出口给水温度高于设定值，增加流量调节阀的开度；如果省煤器出口给水温度低于设定值，减小流量调节阀的开度。

[0022] 本发明由于设置省煤器附加受热面、烟气-油换热器和空气-油换热器，实现了烟气余热的温度对口梯级利用，提高了锅炉效率和机组发电效率，降低了火电机组的能耗，同时减少了二氧化碳的排放。

[0023] （四）附图说明

[0024] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。

[0025] 图1为本发明的结构示意图。

[0026] 图中，1附加受热面，2旁通管，3流量调节阀，4旁路引水管，5膨胀槽，6烟气-油换热器，7循环泵，8循环管路，9空气-油换热器，10省煤器，11空气预热器，12高压加热器。

[0027] （五）具体实施方式

[0028] 实施例1：

[0029] 该梯级利用锅炉烟气余热提高火电机组效率的方法，在锅炉省煤器10段增设省煤器附加受热面1，将进入空气预热器11的烟气温度降低15~50℃。在空气预热器11冷端增设空气-油换热器9和烟气-油换热器6，在烟气-油换热器6和空气-油换热器9之间设循环管路8、膨胀槽5和循环泵7，循环管路8中注入传热介质导热油。通过导热油，将烟气余热用于来自送风机去空气预热器11之前的空气。尽管进入空气预热器11的烟气温度降低了15~50℃，空气进入空气预热器11被烟气加热后，风温依旧能达到250~310℃，满足锅炉炉膛的燃烧要求。

[0030] 由于锅炉省煤器10段换热面增加了附加受热面1,省煤器10出口给水温度提高了；为了保证省煤器10出口给水温度具有一定的接近点温差，在汽轮机侧最后一级高压加热器12进口给水母管上增设旁通引水管4或给水泵出口至最后一级高压加热器进口给水母管之间的任一点引水4、流量调节阀3和旁路管2，将旁路水汇入最后一级高压加热器12出口给水母管上，降低5~20℃后进入锅炉省煤器10吸热升温。

[0031] 在烟气-油换热器6中，传热介质导热油吸收来自烟气的余热，升温至90~-150℃，出口管路8上设膨胀槽5，高温导热油进入空气-油换热器9，烟气-油换热器6出口的烟气烟温降至90~130℃。来自送风机的风温为大气常温，吸收来自烟气-油换热器6的传热介质导热油的热量，得到加热，升温至40~100℃，再进入空气预热器11。从空气-油换热器9出来的传热介质导热油冷却降温至70~100℃后经过循环泵7升压，返回到烟气-油换热器6中吸热，如此循环。烟气-油换热器6出口的烟气进入除尘器。排烟温度每下降15℃，火电机组锅炉热效率和机组发电效率提高1%。

[0032] 如果烟气排出口的烟气温度低于设定值，则降低循环泵7的转速，减少传热量；如果烟气排出口的烟气温度高于设定值，则增加循环泵7的转速，提高传热量。如果省煤器出口给水温度高于设定值，增加流量调节阀3的开度；如果省煤器出口给水温度低于设定值，减小流量调节阀3的开度。

[0033] 实施例2：

[0034] 该梯级利用锅炉烟气余热提高火电机组效率的装置，在火电机组锅炉的省煤器10段增设附加受热面1，在空气预热器11冷端增设空气-油换热器9和烟气-油换热器6，在烟气换热器-油6和空气-油换热器9之间设循环管路8、膨胀槽5和循环泵7，循环管路8中注入传热介质导热油。在汽轮机侧高压加热器12给水母管设旁通管2、流量调节阀3和旁路引水管4。

[0035] 来自送风机的空气进入空气-油换热器9，吸收来自烟气换热器6传热介质导热油的热量，空气得到加热升温，弥补由于省煤器10附加受热面导致进入空气预热器11烟气温度下降造成空气预热器11出口空气温度低的不足，此后再进入空气预热器11，空气预热器11出口的风温得到了保证，满足燃烧要求。来自烟气-油换热器6的高温传热介质导热油进入空气-油换热器9，冷却降温后再经过循环泵5升压后，返回烟气-油换热器6中吸热，如此循环。