專利名稱：一種煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及火力發(fā)電領(lǐng)域，更具體地涉及火力發(fā)電系統(tǒng)中煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)電力的需求正在不斷的提高。對(duì)于正在進(jìn)行工業(yè)化和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的新興發(fā)展中國家，如中國，電力的消耗量和發(fā)電廠的裝機(jī)容量正在迅速的增加。對(duì)中國而言，由于受其一次能源的儲(chǔ)存品種和儲(chǔ)存量的限制，近幾十年來發(fā)電廠的燃料以煤炭為主，約為70%以上，而且這種趨勢(shì)在可預(yù)見的未來不會(huì)有根本的改變。雖然燃煤火電廠對(duì)于中國有著成本較低、燃料來源廣泛等優(yōu)勢(shì)，但是燃煤火電廠存在效率較低、污染物排放較多等缺點(diǎn)。由于排放到大氣中的污染物基本上來源于煤炭的燃燒，因此污染物的排放量與火電廠的煤耗量之間相關(guān)。降低火電廠煤耗量的同時(shí)也減少了火電廠向大氣中污染物的排放量。一般而言，可以采用以下三種方法減少火電廠的煤耗量。(一)提高蒸汽的壓力和溫度。提高了蒸汽的壓力和溫度后，汽輪機(jī)的效率將提高，熱耗下降，可提高整個(gè)火力發(fā)電系統(tǒng)的效率，降低煤耗。目前，主流的火電機(jī)組的蒸汽壓力和溫度從亞臨界參數(shù)提高到超臨界參數(shù)，進(jìn)一步提高到超超臨界參數(shù)。目前國內(nèi)外正在為進(jìn)一步蒸汽溫度作不懈的技術(shù)研究。但是蒸汽溫度和壓力每提高一個(gè)臺(tái)階，鍋爐和汽輪機(jī)都需要采用熱強(qiáng)度和抗腐蝕能力更高的材料，大大提高了設(shè)備的成本。(二)降低汽輪機(jī)的排汽參數(shù)。降低了汽輪機(jī)的排汽參數(shù)后，也可提高汽輪機(jī)的效率，降低汽輪機(jī)的熱耗。降低汽輪機(jī)的排汽參數(shù)即需要降低汽輪機(jī)的循環(huán)冷卻水溫度，由于受電廠所處地理位置和氣候條件的限制，循環(huán)冷卻水溫是在一定的范圍內(nèi)變化的，因此汽輪機(jī)的排汽參數(shù)下降的幅度是有限的。對(duì)于同一地區(qū)，汽輪機(jī)的排汽參數(shù)的一定的。(三)減少鍋爐煙氣的排放熱損失。鍋爐燃燒后產(chǎn)生的煙氣，經(jīng)過空氣預(yù)熱器后，根據(jù)鍋爐形式和燃煤種類的不同，其溫度一般在110°C 170°C之間。通常情況下鍋爐煙氣通過凈化處理后自己排放到大氣，排放的煙氣溫度幾乎沒有變化，即煙氣中的熱量直接排放到大氣而不加以利用。對(duì)鍋爐排煙余熱的利用，國內(nèi)外已有不少的設(shè)計(jì)和實(shí)踐，均采用煙氣換熱器的型式，通過換熱器將煙氣中的熱量置換給別的介質(zhì)以加以利用。這種煙氣換熱器被稱為“低溫省煤器”、“低壓省煤器”、“煙氣冷卻器”、“煙水換熱器”等各種名稱，其實(shí)質(zhì)是相同或相似的，所不同的是煙氣換熱器布置的位置和換熱介質(zhì)不同。目前，煙氣換熱器布置的位置有以下幾種(1)布置在鍋爐尾部，采用凝結(jié)水吸收煙氣余熱。例如，國內(nèi)某電廠鍋爐排煙溫度較高，為了降低排煙溫度，提高機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，在鍋爐尾部空氣預(yù)熱器出口加裝了低溫省煤器，采用凝結(jié)水吸收煙氣余熱。(2)布置在脫硫吸收塔之前，采用凝結(jié)水吸收煙氣余熱。德國khwarze Pumpe電廠2X80(MW褐煤發(fā)電機(jī)組在靜電除塵器和煙氣脫硫塔之間加裝了煙氣冷卻器，采用凝結(jié)水吸收煙氣余熱。(3)布置在脫硫吸收塔之前及電除塵器之前，采用鍋爐進(jìn)風(fēng)或凝結(jié)水吸收煙氣余熱。這些煙氣換熱器方案均采用了煙水換熱器或煙風(fēng)換熱器，其主要作用的回收空器預(yù)熱器出口較低溫度的煙氣余熱，加熱汽輪機(jī)系統(tǒng)較低溫度的凝結(jié)水，減少了汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)中的加熱凝結(jié)水的低壓加熱器需要的低能量品質(zhì)的抽汽，此品質(zhì)的蒸汽的能量利用率較低，轉(zhuǎn)換為汽輪機(jī)做功發(fā)電能力的效率低，因此降低發(fā)電機(jī)組煤耗量效果不是最優(yōu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的煙氣利用系統(tǒng)相比，可大大節(jié)約機(jī)組煤耗，同時(shí)減少火電機(jī)組污染物的排放量。為實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，包括鍋爐、空氣預(yù)熱器、除塵器、高壓加熱器、低壓加熱器，其特征在于，還包括煙氣-給水換熱器；其中，所述鍋爐的出口與所述煙氣-給水換熱器煙氣側(cè)連接，所述煙氣-給水換熱器水側(cè)與所述高壓加熱器連接；所述鍋爐的出口的一部分高溫?zé)煔馔ㄟ^所述煙氣-給水換熱器，加熱給水。本發(fā)明采用了煙氣-給水換熱器，用鍋爐出口的部分煙氣加熱給水，由于鍋爐出口的煙氣溫度高達(dá)350 400°C左右，可用來加熱較高溫度的給水，從而提高給水溫度、排擠抽汽，尤其是排擠能量品質(zhì)較高的高壓加熱器的抽汽，能提高汽輪機(jī)的做功發(fā)電能力，降低汽輪機(jī)的熱耗，從而實(shí)現(xiàn)了煙氣能量的梯級(jí)利用。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，在上述方案的基礎(chǔ)上還包括煙氣-凝結(jié)水換熱器；其中，所述煙氣-給水換熱器煙氣側(cè)的出口與所述煙氣-凝結(jié)水換熱器煙氣側(cè)連接；所述煙氣-凝結(jié)水換熱器煙氣側(cè)的出口與所述空氣預(yù)熱器的出口連接；且所述煙氣-凝結(jié)水換熱器的水側(cè)與所述低壓加熱器連接，加熱凝結(jié)水。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，從煙氣流程上，所述煙氣-給水換熱器與所述空氣預(yù)熱器并聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，從給水流程上，所述煙氣-給水換熱器與所述高壓加熱器串聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，從給水流程上，所述煙氣-給水換熱器與所述高壓加熱器并聯(lián)，一部分給水與給水主路分離后通過所述煙氣-給水換熱器被加熱，再與給水主路匯合。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，從給水流程上，所述煙氣-給水換熱器與高壓加熱器同時(shí)并聯(lián)和串聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，從凝結(jié)水流程上，所述煙氣-凝結(jié)水換熱器與所述低壓加熱器串聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，從凝結(jié)水流程上，所述煙氣-凝結(jié)水換熱器與所述低壓加熱器并聯(lián)，一部分凝結(jié)水與凝結(jié)水主路分離后通過所述煙氣-凝結(jié)水換熱器被加熱，再與凝結(jié)水主路匯合。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，從凝結(jié)水流程上，所述煙氣-凝結(jié)水換熱器與所述低壓加熱器同時(shí)并聯(lián)和串聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，所述煙氣-給水換熱器布置在所有高壓加熱器的上游、或布置在所有高壓加熱器的下游、或布置在任意兩級(jí)所述高壓加熱器之間。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，所述煙氣-凝結(jié)水換熱器布置在所有低壓加熱器的上游、或布置在所有低壓加熱器的下游、或布置在任意兩個(gè)所述低壓加熱器之間。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，本發(fā)明的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)還包括煙氣-水-冷風(fēng)換熱器系統(tǒng)，其中，所述煙氣-水-冷風(fēng)換熱器系統(tǒng)包括煙氣-水換熱器、熱媒水循環(huán)泵、以及和空氣-水換熱器，所述煙氣-水換熱器通過熱媒水循環(huán)泵與所述空氣-水換熱器連接，使得所述煙氣-凝結(jié)水換熱器出口的煙氣和所述空氣預(yù)熱器出口的煙氣混合后，通過以水為熱媒的所述煙氣-水換熱器，將煙氣的熱量傳遞給水，并通過所述空氣-水換熱器，將水的熱量傳遞給送風(fēng)機(jī)和/或一次風(fēng)機(jī)出口的冷風(fēng)，冷風(fēng)經(jīng)過加熱后進(jìn)入所述空氣預(yù)熱器。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，本發(fā)明的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)還包括在所述空氣預(yù)熱器出口的熱二次風(fēng)上布置的熱風(fēng)加熱器，其中，所述熱風(fēng)加熱器采用汽輪機(jī)的抽汽為加熱汽源，以加熱空氣預(yù)熱器出口的熱二次風(fēng)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，在進(jìn)入所述煙氣-給水換熱器和所述煙氣-凝結(jié)水換熱器的煙道的入口還設(shè)置調(diào)節(jié)擋板門，所述條件擋板用于調(diào)節(jié)煙氣量。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，當(dāng)所述煙氣-給水換熱器與所述高壓加熱器串聯(lián)時(shí)，還設(shè)置有給水升壓泵，所述給水升壓泵用于克服所述煙氣-給水換熱器的阻力。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，當(dāng)所述煙氣-凝結(jié)水換熱器與所述低壓加熱器串聯(lián)時(shí)，還設(shè)置有凝結(jié)水升壓泵，所述凝結(jié)水升壓泵用于克服所述煙氣-凝結(jié)水換熱器的阻力。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，所述煙氣-給水換熱器與所述高壓加熱器并聯(lián)， 一部分給水與給水主路分離后通過所述煙氣-給水換熱器被加熱，再與給水主路匯合，所述一部分給水與所述給水主路的分離點(diǎn)和匯合點(diǎn)分別是所有高壓加熱器的上游、下游或任意兩級(jí)高壓加熱器的之間。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地，所述煙氣-凝結(jié)水換熱器與所述低壓加熱器并聯(lián)，一部分凝結(jié)水與凝結(jié)水主路分離后通過所述煙氣-凝結(jié)水換熱器被加熱，再與凝結(jié)水主路匯合，所述一部分凝結(jié)水與所述凝結(jié)水主路的分離點(diǎn)和匯合點(diǎn)分別是所有低壓加熱器的上游、下游或任意兩級(jí)低壓加熱器的之間。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)可設(shè)置1個(gè)以上所述煙氣-給水換熱器。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)可設(shè)置1個(gè)以上所述煙氣-凝結(jié)水換熱器。本發(fā)明還提供了一種火電機(jī)組，其特征在于，包括本發(fā)明的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)。所述火電機(jī)組是一次再熱火電機(jī)組，或二次再熱火電機(jī)組。
本發(fā)明原理是基于汽輪機(jī)熱力循環(huán)基本原理。汽輪機(jī)給水系統(tǒng)和凝結(jié)水系統(tǒng)中的給水和凝結(jié)水被煙氣加熱后返回汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)。根據(jù)汽輪機(jī)熱力循環(huán)基本原理，提高給水溫度可降低汽輪機(jī)熱耗。另外，煙氣的能量傳遞給給水和凝結(jié)水后，排擠了部分高壓加熱器和低壓加熱器中的抽汽，在汽輪機(jī)進(jìn)汽量不變的情況下，被排擠的抽汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功，因此，在機(jī)組煤耗量不變的情況下增加了汽輪發(fā)電機(jī)的發(fā)電量，同理，在汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電量不變的情況下，可節(jié)約機(jī)組的煤耗，與單純通過空器預(yù)熱器出口煙氣與汽輪機(jī)凝結(jié)水傳熱的方法相比，多節(jié)約了近50%機(jī)組煤耗。同時(shí)，減少火電機(jī)組污染物的排放量。此外，本發(fā)明采用以水為熱媒的煙氣-水-冷風(fēng)換熱器加熱鍋爐送風(fēng)機(jī)(和/或一次風(fēng)機(jī))出口的冷風(fēng)。中間熱媒為水，并使得水溫在煙氣水露點(diǎn)溫度以上約15 20°C， 可大大降低換熱器的煙氣酸腐蝕程度，延長換熱器換熱面的使用壽命，降低換熱面的成本， 系統(tǒng)的控制也更容易，更有利于機(jī)組的安全運(yùn)行。此外，本發(fā)明采用汽輪機(jī)的抽汽加熱空氣預(yù)熱器出口的熱二次風(fēng)，可彌補(bǔ)由于空氣預(yù)熱器冷風(fēng)進(jìn)風(fēng)溫度的提高導(dǎo)致的出口熱二次風(fēng)溫的降低，提高鍋爐進(jìn)風(fēng)溫度。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)實(shí)現(xiàn)了鍋爐煙氣能量的梯級(jí)利用，提高了能量的利用率，與單純通過空器預(yù)熱器出口煙氣與汽輪機(jī)凝結(jié)水傳熱的方法相比，多節(jié)約了近50%機(jī)組煤耗，同時(shí)，減少火電機(jī)組污染物的排放量。( 提高了進(jìn)入空氣預(yù)熱器冷風(fēng)溫度，避免空器預(yù)熱器的冷端受熱面腐蝕。與目前常用的采用蒸汽暖風(fēng)器或者熱風(fēng)再循環(huán)的方案相比，本發(fā)明對(duì)鍋爐效率的負(fù)面影響更小。(3)采用煙氣與凝結(jié)水、煙氣與給水直接換熱的方式，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，成本低。(4)采用煙氣-水-冷風(fēng)間接換熱的方式，可防止煙氣腐蝕設(shè)備。(5)最終排入脫硫吸收塔的煙氣溫度低于常規(guī)的空氣預(yù)熱器排煙溫度，降低脫硝塔水耗、降低脫硫塔內(nèi)煙氣流速以提高脫硫效率等綜合的效益。(6)汽輪機(jī)抽汽加熱空氣預(yù)熱器出口熱二次風(fēng)，提高鍋爐進(jìn)風(fēng)溫度。


圖1是本發(fā)明的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖2是本發(fā)明的煙氣-給水換熱器的布置位置的一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖3是本發(fā)明的煙氣-給水換熱器的布置位置的另一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖4是本發(fā)明的煙氣-給水換熱器的布置位置的另一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖5是本發(fā)明的煙氣-給水換熱器的布置位置的另一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖6是本發(fā)明的煙氣-給水換熱器的布置位置的另一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖7是本發(fā)明的煙氣-給水換熱器的布置位置的另一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖8是本發(fā)明的煙氣-凝結(jié)水換熱器的布置位置的一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖9是本發(fā)明的煙氣-凝結(jié)水換熱器的布置位置的另一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖10是本發(fā)明的煙氣-凝結(jié)水換熱器的布置位置的另一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖11是本發(fā)明的煙氣-水-風(fēng)換熱器系統(tǒng)的布置位置的一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖12是在圖2的基礎(chǔ)上設(shè)置熱風(fēng)加熱器的一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖13是本發(fā)明的另一實(shí)施例的方框圖，與圖1所示實(shí)施例的不同點(diǎn)在于取消了煙氣-凝結(jié)水加熱器。
具體實(shí)施例方式為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明。首先需要說明的是，本發(fā)明并不限于下述具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該從下述實(shí)施方式所體現(xiàn)的精神來理解本發(fā)明，各技術(shù)術(shù)語可以基于本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)來作最寬泛的理解。以下，對(duì)本發(fā)明的主要技術(shù)術(shù)語進(jìn)行說明。本文中，所述鍋爐主要包括鍋爐裝置。所述鍋爐裝置沒有具體限制，只要不對(duì)本發(fā)明的發(fā)明目的產(chǎn)生限制即可，是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。可以采用η型鍋爐(或稱派型鍋爐)、塔式鍋爐、倒U型鍋爐等，可以是燃煤鍋爐、燃油鍋爐等，可以是自然循環(huán)鍋爐、強(qiáng)迫循環(huán)鍋爐、直流鍋爐等，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。本文中，所述空氣預(yù)熱器沒有具體限制，只要不對(duì)本發(fā)明的發(fā)明目的產(chǎn)生限制即可，是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。可以采用管式預(yù)熱器、回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器等，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。本文中，所述除塵器是指捕捉煙氣中灰塵的設(shè)備。只要不對(duì)本發(fā)明的發(fā)明目的產(chǎn)生限制即可，是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。可以采用靜電除塵器、布袋煙氣除塵單元、電袋煙氣除塵單元、水膜煙氣除塵單元等，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。本文中，所述煙氣-水換熱器為一個(gè)換熱器，或者為并聯(lián)、串聯(lián)、串并聯(lián)的若干個(gè)換熱器。本文中，所述空氣-水換熱器為一個(gè)換熱器，或者為并聯(lián)、串聯(lián)、串并聯(lián)的若干個(gè)換熱器。本文中，所述煙氣-給水換熱器為一個(gè)換熱器，或者為并聯(lián)、串聯(lián)、串并聯(lián)的若干個(gè)換熱器。本文中，所述煙氣-凝結(jié)水換熱器為一個(gè)換熱器，或者為并聯(lián)、串聯(lián)、串并聯(lián)的若干個(gè)換熱器。本文中，所述風(fēng)機(jī)沒有具體限制，只要不對(duì)本發(fā)明的發(fā)明目的產(chǎn)生限制即可， 是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的?？梢圆捎秒x心式風(fēng)機(jī)、軸流式風(fēng)機(jī)等，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。本文中，所述煙氣-給水換熱器包括管式換熱器、板式換熱器、表面式換熱器、間熱式換熱器等，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。本文中，所述煙氣-凝結(jié)水換熱器包括管式換熱器、板式換熱器、表面式換熱器、 間熱式換熱器等，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。本文中，所述煙氣-水換熱器包括管式換熱器、板式換熱器、表面式換熱器、間熱式換熱器等，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。本文中，所述空氣-水換熱器包括管式換熱器、板式換熱器、表面式換熱器、間熱式換熱器等，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。本文中，所述高壓加熱器指用汽輪機(jī)的抽汽加熱給水的加熱器，由于給水的溫度高，其加熱汽源-汽輪機(jī)高壓抽汽的能量品質(zhì)也教高。采用汽輪機(jī)熱力循環(huán)以外的能量降低該抽汽量，可使汽輪機(jī)效率提高的較多。
本文中，低壓加熱器指用汽輪機(jī)的抽汽加熱凝結(jié)水的加熱器，由于凝結(jié)水的溫度低，其加熱汽源-汽輪機(jī)低壓抽汽的能量品質(zhì)也較低。采用汽輪機(jī)熱力循環(huán)以外的能量降低該抽汽量，可使汽輪機(jī)效率提高的較少。以下詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。參見圖1，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)100包括鍋爐1、空氣預(yù)熱器2、除塵器3、引風(fēng)機(jī)4、煙氣-水換熱器5、脫硫吸收塔6、空氣-水換熱器7、熱媒水循環(huán)泵8、送風(fēng)機(jī)/ 一次風(fēng)機(jī)9、煙氣-給水換熱器11、煙氣-凝結(jié)水換熱器12、高壓加熱器13、除氧器14、低壓加熱器15、發(fā)電機(jī)16、汽輪機(jī)(高壓缸、中壓缸、低壓缸)17。如圖所示，鍋爐1的出口同時(shí)與空氣預(yù)熱器和煙氣-給水換熱器11連接，煙氣-給水換熱器11與煙氣-凝結(jié)水換熱器12和高壓加熱器13連接，煙氣-凝結(jié)水換熱器12與空氣預(yù)熱器2的出口和低壓加熱器15連接。煙氣-給水換熱器11連接到鍋爐1的出口，鍋爐1燃燒產(chǎn)生的煙氣中的一部分通過煙氣-給水換熱器加熱給水。本實(shí)施例中，從煙氣流程上，煙氣-給水換熱器11與空氣預(yù)熱器2并聯(lián)。從給水流程上，煙氣-給水換熱器11與高壓加熱器13并聯(lián)，即一部分給水與給水主路分離后通過煙氣-給水換熱器11被加熱，再與給水主路匯合。分離點(diǎn)和匯合點(diǎn)可以分別是所有高壓加熱器的上游、下游或任意兩級(jí)高壓加熱器的之間。煙氣-給水換熱器是一級(jí)，但也可以是多級(jí)。 煙氣經(jīng)過煙氣-給水換熱器11后，從煙氣-給水換熱器出口的煙氣通過煙氣-凝結(jié)水換熱器12加熱凝結(jié)水。本實(shí)施例中，從凝結(jié)水流程上，煙氣-凝結(jié)水換熱器12與低壓加熱器15并聯(lián)，即一部分凝結(jié)水與凝結(jié)水主路分離后通過煙氣-凝結(jié)水換熱器被加熱，再與凝結(jié)水主路匯合。分離點(diǎn)和匯合點(diǎn)可以分別是所有低壓加熱器的上游、下游或任意兩級(jí)低壓加熱器的之間。煙氣-凝結(jié)水換熱器是一級(jí)，但也可以是多級(jí)。煙氣經(jīng)過煙氣-凝結(jié)水換熱器12后，從煙氣-凝結(jié)水換熱器出口的煙氣與空氣預(yù)熱器2出口的煙氣混合。上述的兩股煙氣混合后，經(jīng)過除塵器3，并經(jīng)過引風(fēng)機(jī)4，然后通過以水為熱媒的煙氣-水換熱器5，將煙氣的熱量傳遞給水。最后，該混合煙氣進(jìn)入脫硫吸收塔6。在上述實(shí)施例中，還設(shè)置了空氣-水換熱器7，空氣-水換熱器7通過熱媒水循環(huán)泵8與煙氣-水換熱器5連接，形成煙氣-水-冷風(fēng)換熱器系統(tǒng)(參見圖11)?？諝?水換熱器7通過與送風(fēng)機(jī)(和/或一次風(fēng)機(jī))9、空氣預(yù)熱器2連接，送風(fēng)機(jī)(和/或一次風(fēng)機(jī))9出口的冷風(fēng)進(jìn)入空氣-熱交換器7，通過空氣-水換熱器7，將水的熱量傳遞給送風(fēng)機(jī) (和/或一次風(fēng)機(jī))9出口的冷風(fēng)，冷風(fēng)經(jīng)過加熱后進(jìn)入空氣預(yù)熱器2。另一實(shí)施例中，如圖13所示，與圖1所示的實(shí)施例不同之處在于，取消了煙氣-凝結(jié)水加熱器，從鍋爐1出口的煙氣經(jīng)過煙氣-給水換熱器11之后，從煙氣-給水換熱器出口的煙氣與空氣預(yù)熱器2出口的煙氣混合。即，煙氣-給水換熱器11的出口與除塵器空氣預(yù)熱器2的出口連接，上述的兩股煙氣混合后，經(jīng)過除塵器3，并經(jīng)過引風(fēng)機(jī)4，然后通過以水為熱媒的煙氣-水換熱器5，將煙氣的熱量傳遞給水。最后，該混合煙氣進(jìn)入脫硫吸收塔 6。通過以上的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，本發(fā)明對(duì)煙氣能量了進(jìn)行梯級(jí)利用，低品質(zhì)的煙氣能量通過置換后成為高品質(zhì)的能量，同時(shí)加熱了汽輪機(jī)給水和凝結(jié)水。即，鍋爐出口的部分高溫?zé)煔庀群笸ㄟ^煙氣-給水換熱器和煙氣-凝結(jié)水換熱器，加熱汽輪機(jī)給水和凝結(jié)水，減少了原先加熱給水的高能量品質(zhì)的高壓加熱器抽汽和/或提高了給水溫度，同時(shí)， 減少了原先加熱凝結(jié)水的低能量品質(zhì)的低壓加熱器抽汽，降低了汽輪機(jī)熱耗。另外，該部分煙氣經(jīng)給水換熱器和凝結(jié)水換熱器后與鍋爐空氣預(yù)熱器出口的另一部分煙氣混合，混合后的低溫?zé)煔馔ㄟ^以水為熱媒的煙氣-水換熱器和空氣-水換熱器加熱鍋爐送風(fēng)機(jī)(和/或一次風(fēng)機(jī))出口的冷風(fēng)，進(jìn)一步利用了煙氣的能量。需要指出的是，本發(fā)明的煙氣-給水換熱器的布置位置和布置方式可以有各種變型而不脫離本發(fā)明的精神。參見圖2-7，從給水流程上，煙氣-給水換熱器可與高壓加熱器串聯(lián)，即煙氣-給水換熱器布置在所有高壓加熱器的下游(參見圖幻，或者煙氣-給水換熱器布置在所有高壓加熱器的上游(參見圖幻，或者煙氣-給水換熱器布置在任意兩級(jí)高壓加熱器的之間(參見圖4)，或者設(shè)置若干個(gè)煙氣-給水換熱器同時(shí)布置在上述位置中。另外，從給水流程上，煙氣-給水換熱器也可與高壓加熱器并聯(lián)，即一部分給水與給水主路分離后通過煙氣-給水換熱器被加熱，再與給水主路匯合(參見圖幻。分離點(diǎn)和匯合點(diǎn)可以分別是所有高壓加熱器的上游、下游或任意兩級(jí)高壓加熱器的之間。煙氣-給水換熱器可以是一級(jí)，也可以是若干級(jí)。此外，從給水流程上，煙氣-給水換熱器也可與高壓加熱器同時(shí)并聯(lián)和串聯(lián)(參見圖6、圖7)，煙氣-給水換熱器可以是一級(jí)，也可以是若干級(jí)。煙氣-給水換熱器與高壓加熱器串聯(lián)時(shí)，換熱器11的阻力可以由汽輪機(jī)給水泵克服，也可以另設(shè)置給水升壓泵克服。本發(fā)明的煙氣-凝結(jié)水換熱器的布置位置和布置方式也可以有各種變型而不脫離本發(fā)明的精神。參見圖8-10，從凝結(jié)水流程上，煙氣-凝結(jié)水換熱器可與低壓加熱器串聯(lián)，即煙氣-凝結(jié)水換熱器可布置在所有低壓加熱器的下游，或者布置在所有低壓加熱器的上游，或者布置在任意兩級(jí)低壓加熱器的之間(參見圖8)，或者設(shè)置若干個(gè)煙氣-凝結(jié)水換熱器同時(shí)布置在上述位置中。另外，從凝結(jié)水流程上，煙氣-凝結(jié)水換熱器也可與低壓加熱器并聯(lián)，即一部分凝結(jié)水與凝結(jié)水主路分離后通過煙氣-凝結(jié)水換熱器被加熱，再與凝結(jié)水主路匯合(參見圖9)。分離點(diǎn)和匯合點(diǎn)可以分別是所有低壓加熱器的上游、下游或任意兩級(jí)低壓加熱器的之間。煙氣-凝結(jié)水換熱器可以是一級(jí)，也可以是若干級(jí)。此外，從凝結(jié)水流程上，煙氣-凝結(jié)水換熱器也可與低壓加熱器同時(shí)并聯(lián)和串聯(lián)，煙氣-凝結(jié)水換熱器可以是一級(jí)(參見圖10)，也可以是若干級(jí)。煙氣-凝結(jié)水換熱器與低壓加熱器串聯(lián)時(shí)，換熱器的阻力可以由汽輪機(jī)凝結(jié)水泵克服，也可以另設(shè)置凝結(jié)水升壓泵克服。另外，也可不設(shè)置圖11所示實(shí)施例的煙氣-水-冷風(fēng)換熱器系統(tǒng)而不脫離本發(fā)明的精神。此外，在上述基礎(chǔ)上，還可以在空氣預(yù)熱器出口的熱二次風(fēng)上設(shè)置熱風(fēng)加熱器18， 采用汽輪機(jī)某一級(jí)抽汽為加熱汽源，通常采用過熱度較大的抽汽，以加熱空氣預(yù)熱器出口的熱二次風(fēng)(參見圖12)，其作用是彌補(bǔ)由于空氣預(yù)熱器進(jìn)口冷二次風(fēng)溫度上升導(dǎo)致的熱二次風(fēng)溫度可能的下降，提高鍋爐進(jìn)風(fēng)溫度。此外，還可在進(jìn)入煙氣-給水換熱器和煙氣-凝結(jié)水換熱器的煙道中設(shè)置調(diào)節(jié)擋板門調(diào)節(jié)煙氣量。另外，上述的煙氣-給水換熱器、煙氣-凝結(jié)水換熱器、空氣-水換熱器的各種布置方案可以相互組合(圖1所示實(shí)施例是組合之一)而不脫離本發(fā)明的精神。
本發(fā)明采用了煙氣-給水換熱器和煙氣-凝結(jié)水換熱器，用鍋爐出口的部分煙氣順次加熱給水和凝結(jié)水。由于鍋爐出口的煙氣溫度高達(dá)350 400°C左右，可用來加熱較高溫度的給水。煙氣-給水換熱器出口的煙氣溫度降低后，可用來加熱較低溫度的凝結(jié)水。 這樣，實(shí)現(xiàn)了煙氣能量的梯級(jí)利用。從而提高給水溫度、排擠的抽汽，尤其是排擠品質(zhì)較高的高壓加熱器的抽汽，能提高汽輪機(jī)的做功發(fā)電能力，降低汽輪機(jī)的熱耗。本發(fā)明的原理是基于汽輪機(jī)熱力循環(huán)基本原理。汽輪機(jī)給水系統(tǒng)和凝結(jié)水系統(tǒng)中的給水和凝結(jié)水被煙氣加熱后返回汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)。根據(jù)汽輪機(jī)熱力循環(huán)基本原理，提高給水溫度可降低汽輪機(jī)熱耗。另外，煙氣的能量傳遞給給水和凝結(jié)水后，排擠了部分高壓加熱器和低壓加熱器中的抽汽，在汽輪機(jī)進(jìn)汽量不變的情況下，被排擠的抽汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功，因此，在機(jī)組煤耗量不變的情況下增加了汽輪發(fā)電機(jī)的發(fā)電量，同理，在汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電量不變的情況下，可節(jié)約機(jī)組的煤耗，與單純通過空器預(yù)熱器出口煙氣與汽輪機(jī)凝結(jié)水傳熱的方法相比，節(jié)約了近50%機(jī)組煤耗。同時(shí)，減少火電機(jī)組污染物的排放量。此外，本發(fā)明采用以水為熱媒的煙氣-水-冷風(fēng)換熱器加熱鍋爐送風(fēng)機(jī)(和/或一次風(fēng)機(jī))出口的冷風(fēng)。中間熱媒為水，并使得水溫在煙氣水露點(diǎn)溫度以上約20°C，可大大降低換熱器的煙氣酸腐蝕程度，延長換熱器換熱面的使用壽命，降低換熱面的成本，系統(tǒng)的控制也更容易，更有利于機(jī)組的安全運(yùn)行。綜上，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)實(shí)現(xiàn)了鍋爐煙氣能量的梯級(jí)利用，提高了能量的利用率，與單純通過空器預(yù)熱器出口煙氣與汽輪機(jī)凝結(jié)水傳熱的方法相比，節(jié)約了近50%機(jī)組煤耗，同時(shí)，減少火電機(jī)組污染物的排放量。( 提高了進(jìn)入空氣預(yù)熱器冷風(fēng)溫度，避免空器預(yù)熱器的冷端受熱面腐蝕。與目前常用的采用蒸汽暖風(fēng)器或者熱風(fēng)再循環(huán)的方案相比，本發(fā)明對(duì)鍋爐效率的負(fù)面影響更小。(3)采用煙氣與凝結(jié)水、煙氣與給水直接換熱的方式，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，成本低。(4)采用煙氣-水-冷風(fēng)間接換熱的方式，可防止煙氣腐蝕設(shè)備。(5)最終排入脫硫吸收塔的煙氣溫度低于常規(guī)的空氣預(yù)熱器排煙溫度，降低脫硝塔水耗、降低脫硫塔內(nèi)煙氣流速以提高脫硫效率等綜合的效益。(6)汽輪機(jī)抽汽加熱空氣預(yù)熱器出口熱二次風(fēng)，提高鍋爐進(jìn)風(fēng)溫度。雖然上文結(jié)合了優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，上述實(shí)施例在所有方面都將被理解成僅僅是示例性的和非限制性的，各組成構(gòu)件可以有各種變型而不脫離本發(fā)明的精神。因此，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書而不是前面的說明書來限定。所有落入權(quán)利要求書等效物的含義和范圍內(nèi)的改變都將包含在權(quán)利要求書所限定的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，包括鍋爐、空氣預(yù)熱器、除塵器、高壓加熱器、低壓加熱器，其特征在于，還包括煙氣-給水換熱器；其中，所述鍋爐的出口與所述煙氣-給水換熱器煙氣側(cè)連接，所述煙氣-給水換熱器水側(cè)與所述高壓加熱器連接；所述鍋爐的出口的一部分高溫?zé)煔馔ㄟ^所述煙氣-給水換熱器，加熱給水。
2.如權(quán)利要求1所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，還包括煙氣-凝結(jié)水換熱器；其中，所述煙氣-給水換熱器煙氣側(cè)的出口與所述煙氣-凝結(jié)水換熱器煙氣側(cè)連接；所述煙氣-凝結(jié)水換熱器煙氣側(cè)的出口與所述空氣預(yù)熱器的出口連接；且所述煙氣-凝結(jié)水換熱器的水側(cè)與低壓加熱器連接，加熱凝結(jié)水。
3.如權(quán)利要求1所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，從煙氣流程上，所述煙氣-給水換熱器與所述空氣預(yù)熱器并聯(lián)。
4.如權(quán)利要求1所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，從給水流程上，所述煙氣-給水換熱器與所述高壓加熱器串聯(lián)。
5.如權(quán)利要求1所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，從給水流程上，所述煙氣-給水換熱器與所述高壓加熱器并聯(lián)，一部分給水與給水主路分離后通過所述煙氣-給水換熱器被加熱，再與給水主路匯合。
6.如權(quán)利要求1所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，從給水流程上，所述煙氣-給水換熱器與高壓加熱器同時(shí)并聯(lián)和串聯(lián)。
7.如權(quán)利要求1所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，所述煙氣-給水換熱器布置在所有高壓加熱器的上游、或布置在所有高壓加熱器的下游、或布置在任意兩級(jí)所述高壓加熱器之間。
8.如權(quán)利要求2所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，從凝結(jié)水流程上，所述煙氣-凝結(jié)水換熱器與所述低壓加熱器串聯(lián)。
9.如權(quán)利要求2所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，從凝結(jié)水流程上，所述煙氣-凝結(jié)水換熱器與所述低壓加熱器并聯(lián)，一部分凝結(jié)水與凝結(jié)水主路分離后通過所述煙氣-凝結(jié)水換熱器被加熱，再與凝結(jié)水主路匯合。
10.如權(quán)利要求2所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，從凝結(jié)水流程上，所述煙氣-凝結(jié)水換熱器與所述低壓加熱器同時(shí)并聯(lián)和串聯(lián)。
11.如權(quán)利要求2所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，所述煙氣-凝結(jié)水換熱器布置在所有低壓加熱器的上游、或布置在所有低壓加熱器的下游、或布置在任意兩個(gè)所述低壓加熱器之間。
12.如權(quán)利要求1或2所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，還包括煙氣-水-冷風(fēng)換熱器系統(tǒng)，其中，所述煙氣-水-冷風(fēng)換熱器系統(tǒng)包括煙氣-水換熱器、熱媒水循環(huán)泵、以及和空氣-水換熱器，所述煙氣-水換熱器通過熱媒水循環(huán)泵與所述空氣-水換熱器連接，使得所述煙氣-給水換熱器或所述煙氣-凝結(jié)水換熱器出口的煙氣和所述空氣預(yù)熱器出口的煙氣混合后，通過以水為熱媒的所述煙氣-水換熱器，將煙氣的熱量傳遞給水，并通過所述空氣-水換熱器，將水的熱量傳遞給送風(fēng)機(jī)和/或一次風(fēng)機(jī)出口的冷風(fēng)，冷風(fēng)經(jīng)過加熱后進(jìn)入所述空氣預(yù)熱器。
13.如權(quán)利要求1或2所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，還包括在所述空氣預(yù)熱器出口的熱二次風(fēng)上布置的熱風(fēng)加熱器，其中，所述熱風(fēng)加熱器采用汽輪機(jī)的抽汽為加熱汽源，以加熱空氣預(yù)熱器出口的熱二次風(fēng)。
14.如權(quán)利要求1或2所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，在進(jìn)入所述煙氣-給水換熱器和所述煙氣-凝結(jié)水換熱器的煙道的入口還設(shè)置調(diào)節(jié)擋板門，所述條件擋板用于調(diào)節(jié)煙氣量。
15.如權(quán)利要求4或6所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，還設(shè)置有給水升壓泵，所述給水升壓泵用于克服所述煙氣-給水換熱器的阻力。
16.如權(quán)利要求8或10所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，還設(shè)置有凝結(jié)水升壓泵，所述凝結(jié)水升壓泵用于克服所述煙氣-凝結(jié)水換熱器的阻力。
17.如權(quán)利要求5或6所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，所述一部分給水與所述給水主路的分離點(diǎn)和匯合點(diǎn)分別是所有高壓加熱器的上游、下游或任意兩級(jí)高壓加熱器的之間。
18.如權(quán)利要求9或10所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，所述一部分凝結(jié)水與所述凝結(jié)水主路的分離點(diǎn)和匯合點(diǎn)分別是所有低壓加熱器的上游、下游或任意兩級(jí)低壓加熱器的之間。
19.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置1個(gè)以上所述煙氣-給水換熱器。
20.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置1個(gè)以上所述煙氣-凝結(jié)水換熱器。
21.一種火電機(jī)組，其特征在于，包括權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)。
22.如權(quán)利要求21所述的火電機(jī)組，其特征在于，所述火電機(jī)組是一次再熱火電機(jī)組， 或二次再熱火電機(jī)組。
全文摘要
一種煙氣能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，包括鍋爐、空氣預(yù)熱器、除塵器、高壓加熱器、低壓加熱器，其特征在于，還包括煙氣-給水換熱器、以及煙氣-凝結(jié)水換熱器、煙氣-水-冷風(fēng)換熱器系統(tǒng)。其中，所述鍋爐的出口與所述煙氣-給水換熱器連接，所述煙氣-給水換熱器的出口與所述煙氣-凝結(jié)水換熱器連接，且所述煙氣-給水換熱器與所述高壓加熱器連接；所述煙氣-凝結(jié)水換熱器與所述空氣預(yù)熱器的出口連接，且所述煙氣-凝結(jié)水換熱器與所述低壓加熱器連接；所述鍋爐的出口的一部分高溫?zé)煔庀群笸ㄟ^所述煙氣-給水換熱器和所述煙氣-凝結(jié)水換熱器，加熱給水和凝結(jié)水。在汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電量不變的情況下，可節(jié)約機(jī)組的煤耗，同時(shí)，減少火電機(jī)組污染物的排放量。
文檔編號(hào)F22D1/36GK102330967SQ20111032484
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者葉勇健, 姚向昱, 施剛夜, 林磊, 申松林 申請(qǐng)人:中國電力工程顧問集團(tuán)華東電力設(shè)計(jì)院