本發(fā)明涉及環(huán)保節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種火力發(fā)電系統(tǒng)及其熱能裝置、煙氣余熱利用裝置。

背景技術(shù)：

在發(fā)電廠鍋爐的各種熱損失中，排煙造成的熱損失占鍋爐總熱損失的50％以上，而排煙帶走的熱量可達(dá)發(fā)電廠全部輸入燃料熱值的3％～8％。因此，隨著能源價(jià)格的不斷攀升以及節(jié)能減排政策性要求的日漸嚴(yán)格，尋求有效的余熱利用方式刻不容緩。

目前，大部分的發(fā)電廠都已經(jīng)對(duì)煙氣余熱利用的工作進(jìn)行了改造和設(shè)計(jì)，其普遍采用的是利用低溫省煤器實(shí)現(xiàn)煙氣余熱的利用。通過在除塵器前、后或引風(fēng)機(jī)后設(shè)置一級(jí)或兩級(jí)低溫省煤器，回收煙氣余熱以加熱回?zé)嵯到y(tǒng)中的凝結(jié)水，進(jìn)而可排擠部分抽汽返回至汽輪機(jī)內(nèi)繼續(xù)膨脹做功。

但是，由于回?zé)嵯到y(tǒng)中凝結(jié)水的溫度本身就較高，故低溫省煤器可回收的煙氣余熱有限。而且，單純?cè)O(shè)置低溫省煤器回只能對(duì)汽輪機(jī)的效率起到改善作用，對(duì)鍋爐系統(tǒng)的其余部分沒有任何影響。因此，現(xiàn)有的煙氣余熱的回收利用率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有的煙氣余熱回收利用效率較低的問題，提供一種火力發(fā)電系統(tǒng)及其熱能裝置、煙氣余熱利用裝置。

一種煙氣余熱利用裝置，包括：

用于與鍋爐的廢氣口連通的第一省煤器，所述第一省煤器的凝結(jié)水輸入端及輸出端用于與低壓加熱器連通，以形成凝結(jié)水回路；

與所述第一省煤器連通的第二省煤器，所述第二省煤器的進(jìn)氣端與所述第一省煤器的出氣端連通；及

用于與空氣預(yù)熱器連通的暖風(fēng)器，所述暖風(fēng)器包括進(jìn)氣口、出氣口及熱交換管路，所述出氣口用于與空氣預(yù)熱器連通；

其中，所述熱交換管路的兩端分別與所述第二省煤器的凝結(jié)水輸入端及輸出端連通，以形成熱交換回路。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括除塵器，所述第二省煤器的進(jìn)氣端與所述第一省煤器的出氣端通過所述除塵器實(shí)現(xiàn)連通。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述除塵器為靜電除塵器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括引風(fēng)機(jī)，所述第二省煤器的進(jìn)氣端與所述除塵器的出氣端通過所述引風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)連通。

一種熱能裝置，包括多個(gè)依次串聯(lián)的高壓加熱器、多個(gè)依次串聯(lián)的低壓加熱器、鍋爐及空氣預(yù)熱器，所述熱能裝置還包括如上述優(yōu)選實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的煙氣余熱利用裝置；

其中，所述第一省煤器的進(jìn)氣端與所述鍋爐的廢氣口連通，兩個(gè)相鄰的所述低壓加熱器之間形成連接點(diǎn)位，所述第一省煤器的凝結(jié)水輸入端及輸出端分別與兩個(gè)所述連接點(diǎn)位連通，所述暖風(fēng)器的出氣口與所述空氣預(yù)熱器連通。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一省煤器的凝結(jié)水輸入端及輸出端與所述接入點(diǎn)位可拆卸地連通，以使所述第一省煤器的凝結(jié)水輸入端及輸出端相對(duì)于低壓加熱器的位置可調(diào)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括脫硫塔，所述脫硫塔與所述第二省煤器的出氣端連通。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括煙囪，所述煙囪與所述脫硫塔的出氣端連通。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括送風(fēng)機(jī)，所述送風(fēng)機(jī)的出氣端與所述暖風(fēng)器的進(jìn)氣口連通。

一種火力發(fā)電系統(tǒng)，包括汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)，所述火力發(fā)電系統(tǒng)還包括如上述優(yōu)選實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的熱能裝置，所述汽輪機(jī)通過所述熱能裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

上述火力發(fā)電系統(tǒng)及其熱能裝置、煙氣余熱利用裝置，第一省煤器通過凝結(jié)水回路與煙氣進(jìn)行熱量交換，可將煙氣中的部分余熱用于汽輪機(jī)做功。進(jìn)一步的，第二省煤器與暖風(fēng)器配合，通過熱交換回路將煙氣中第一省煤器不能利用的部分“低品味余熱”用于對(duì)進(jìn)入空氣預(yù)熱器中的空氣加熱，轉(zhuǎn)化為“高品位熱量”,從而增加進(jìn)入鍋爐的熱量。同時(shí)，這部分余熱進(jìn)入鍋爐后會(huì)提升鍋爐煙氣的溫度，從而使得第一省煤器可利用更多的余熱對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行做功。因此，通過熱交換回路，可使煙氣中的熱量實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，從而有效地提高了煙氣余熱回收利用的效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例中熱能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳的實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明較佳實(shí)施例中的火力發(fā)電系統(tǒng)包括汽輪機(jī)(圖未示)、發(fā)電機(jī)(圖未示)及熱能裝置10。熱能裝置10利用燃料燃燒形成高壓蒸汽，并使高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。進(jìn)一步的，發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)聯(lián)動(dòng)，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

熱能裝置10包括高壓加熱器11、低壓加熱器12、鍋爐13、空氣預(yù)熱器14及煙氣余熱利用裝置100。

高壓加熱器11利用汽輪機(jī)的部分抽汽對(duì)給水進(jìn)行加熱。低壓加熱器12利用在汽輪機(jī)內(nèi)做過部分功的蒸汽，抽至加熱器內(nèi)給水加熱。其中，高壓加熱器11及低壓加熱器12均為多個(gè)，且依次串聯(lián)。而且，相鄰的兩個(gè)低壓加熱器12之間形成接入點(diǎn)位。高壓加熱器11與低壓加熱器12能利用余熱加熱，從而可降低能耗。

鍋爐13通過燃燒燃料對(duì)水加熱，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)的蒸汽。燃料燃燒后的煙氣經(jīng)鍋爐13的廢氣口排出。空氣預(yù)熱器14對(duì)進(jìn)入鍋爐13內(nèi)的空氣進(jìn)行預(yù)加熱，從而提升鍋爐13的熱效率。

具體在本實(shí)施例中，熱能裝置10還包括與高壓加熱器11、低壓加熱器12連通的除氧器15。

其中，煙氣余熱利用裝置100包括第一省煤器110、第二省煤器120及暖風(fēng)器130。

第一省煤器110及第二省煤器120均包括進(jìn)氣端、出氣端，以及供凝結(jié)水循環(huán)的管路。凝結(jié)水可在驅(qū)動(dòng)力作用下從凝結(jié)水輸入端向輸出端流動(dòng)。當(dāng)煙氣經(jīng)過第一省煤器110或第二省煤器120時(shí)，煙氣的熱量可被凝結(jié)水吸收。

第一省煤器110的凝結(jié)水輸入端及輸出端分別與兩個(gè)接入點(diǎn)位連通，從而實(shí)現(xiàn)與低壓加熱器12連通，以形成凝結(jié)水回路。因此，當(dāng)煙氣經(jīng)過第一省煤器110時(shí)，第一省煤器110通過凝結(jié)水回路與煙氣進(jìn)行熱量交換，煙氣的熱量先被凝結(jié)水吸收，并最終被低壓加熱器12吸收。進(jìn)一步的，低壓加熱器12加熱凝結(jié)水排擠部分抽汽，從而可將煙氣中的部分余熱用于汽輪機(jī)做功。

在本實(shí)施例中，第一省煤器110的凝結(jié)水輸入端及輸出端與接入點(diǎn)位可拆卸地連通，以使第一省煤器110的凝結(jié)水輸入端及輸出端相對(duì)于低壓加熱器12相連通的位置可調(diào)。

由于第一省煤器110需要有合理的換熱端差(吸熱端與放熱端的溫差)才能有效地實(shí)現(xiàn)熱量回收利用。而在工作過程中，流經(jīng)不同低壓加熱器12的凝結(jié)水的溫度是變化的。因此，需要根據(jù)工作過程中的實(shí)際參數(shù)選擇第一省煤器110的凝結(jié)水輸入端與輸出端的接入點(diǎn)位，才能使其熱回收效率最高。

第二省煤器120的進(jìn)氣端與第一省煤器110的出氣端連通。暖風(fēng)器130包括進(jìn)氣口、出氣口及熱交換管路。暖風(fēng)器130的出氣口與空氣預(yù)熱器14連通。其中，熱交換管路的兩端分別與第二省煤器120的凝結(jié)水輸入端及輸出端連通，以形成熱交換回路。較冷的空氣可從暖風(fēng)器130的進(jìn)氣口進(jìn)入，并經(jīng)出氣口進(jìn)入空氣預(yù)熱器14中。

熱交換管路可以是收容于暖風(fēng)器130內(nèi)部的多層u型管。在熱交換回路中，導(dǎo)熱介質(zhì)(例如水媒)循環(huán)流動(dòng)，將經(jīng)過第二省煤器120的煙氣中的部分余熱吸收傳并傳導(dǎo)至暖風(fēng)器130中，以被經(jīng)過暖風(fēng)器130的較冷的空氣吸收。因此，當(dāng)空氣經(jīng)過暖風(fēng)器130時(shí)，便可通過熱交換回路與煙氣進(jìn)行熱交換而使溫度升高。

空氣預(yù)熱器14具有兩路進(jìn)氣，其中一路直接為空氣(一次風(fēng))，而另一路進(jìn)氣為經(jīng)暖風(fēng)器130加熱后的空氣(二次風(fēng))。因此，綜合后進(jìn)入空氣預(yù)熱器14中的空氣溫度得到提升。

與凝結(jié)水相比，空氣的溫度更低。因此，第一省煤器110不能回收利用的煙氣中的熱量可通過熱交換回路進(jìn)入鍋爐13中。進(jìn)一步的，該部分熱量可使從鍋爐13中排出的煙氣溫度升高。此時(shí)，第一省煤器110便可獲得更多的熱量，從而可以加熱更高溫度的凝結(jié)水。也就是說，通過第二省煤器120與暖風(fēng)器130配合，可將第一省煤器110不能吸收利用的煙氣中“低品位余熱”，轉(zhuǎn)化成“高品位熱量”，并使第一省煤器110循環(huán)吸收。

通過熱交換回路，可將煙氣中第一省煤器110不能利用的部分余熱(“低品位余熱”)用于對(duì)進(jìn)入空氣預(yù)熱器14中的空氣加熱，從而增加進(jìn)入鍋爐13的熱量(“高品位熱量”)。同時(shí)，這部分余熱進(jìn)入鍋爐13后會(huì)提升鍋爐13煙氣的溫度，從而使得第一省煤器110可利用更多的余熱對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行做功。因此，可實(shí)現(xiàn)煙氣中的熱量實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，從而提升了對(duì)煙氣中余熱的回收利用率。

在本實(shí)施例中，煙氣余熱利用裝置100還包括除塵器140。第二省煤器120的進(jìn)氣端與第一省煤器110的出氣端通過除塵器140實(shí)現(xiàn)連通。

除塵器140可去除煙氣中的粉塵。進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，除塵器為靜電除塵器。

由于除塵器140前設(shè)置有第一省煤器110，故可降低除塵器140進(jìn)氣端的煙氣溫度。因此，可降低煙氣中的粉塵比電阻，從而提高除塵效率。

進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，煙氣余熱利用裝置100還包括引風(fēng)機(jī)150。第二省煤器120的進(jìn)氣端與除塵器140的出氣端通過引風(fēng)機(jī)150實(shí)現(xiàn)連通。

引風(fēng)機(jī)150用于克服整個(gè)煙風(fēng)系統(tǒng)阻力，從而使得煙氣流動(dòng)更加通暢。

在本實(shí)施例中，熱能裝置10還包括脫硫塔(圖未示)。脫硫塔與第二省煤器120的出氣端連通。

脫硫塔能有效的去除煙氣中的二氧化硫等有害物質(zhì)，從而提升環(huán)保。而且，由于在脫硫塔的進(jìn)氣端設(shè)置有第二省煤器120，故可降低進(jìn)入脫硫塔中煙氣溫度，從而節(jié)約脫硫用水。

進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，熱能裝置10還包括煙囪(圖未示)。煙囪與脫硫塔的出氣端連通。經(jīng)過脫硫的煙氣，最終經(jīng)過煙囪排出。

在本實(shí)施例中，熱能裝置10還包括送風(fēng)機(jī)(圖未示)。送風(fēng)機(jī)的出氣端與暖風(fēng)器130的進(jìn)氣口連通。

送風(fēng)機(jī)可加快空氣流動(dòng)的速度，從而可為鍋爐13提供更多的氧氣。而且，還可加快煙氣與空氣的熱交換過程，從而進(jìn)一步提升對(duì)煙氣余熱的回收效率。

熱能系統(tǒng)10工作時(shí)，從鍋爐13中排出的煙氣進(jìn)入管道中，并首先與第一省煤器110進(jìn)行熱交換，其部分熱量被凝結(jié)水吸收并通過凝結(jié)水回路傳導(dǎo)至低壓加熱器12；進(jìn)一步的，煙氣繼續(xù)流動(dòng)至第二省煤器120，煙氣中另一部分的熱量被第二省煤器120吸收，并通過熱交換回路與暖風(fēng)器130中的空氣進(jìn)行熱交換使空氣升溫，該部分熱量最終回到鍋爐13內(nèi)。

其中，在實(shí)際運(yùn)行過程中，第一省煤器110的出口煙氣溫度控制為90℃，第二省煤器120出口的煙氣溫應(yīng)控制為78℃，可通過控制凝結(jié)水的水量實(shí)現(xiàn)溫控。此外，煙氣與凝結(jié)水、凝結(jié)水與空氣的換熱端差均設(shè)定在15～20℃之間，且壁溫高于水露點(diǎn)20℃以上。

將上述其熱能裝置10應(yīng)用于某百萬級(jí)火力發(fā)電廠，得出如下數(shù)據(jù)：汽輪機(jī)熱耗可減少42.65kj/kw·h；鍋爐效率可提高0.17％；發(fā)電標(biāo)煤耗可降低2.02g/kw·h；供電標(biāo)煤耗可降低2.11g/kw·h。

上述火力發(fā)電系統(tǒng)及其熱能裝置10、煙氣余熱利用裝置100，第一省煤器110通過凝結(jié)水回路與煙氣進(jìn)行熱量交換，可將煙氣中的部分余熱用于汽輪機(jī)做功。進(jìn)一步的，第二省煤器120與暖風(fēng)器130配合，通過熱交換回路將煙氣中第一省煤器110不能利用的部分“低品味余熱”用于對(duì)進(jìn)入空氣預(yù)熱器14中的空氣加熱，轉(zhuǎn)化為“高品位熱量”從而增加進(jìn)入鍋爐13的熱量。同時(shí)，這部分余熱進(jìn)入鍋爐13后會(huì)提升鍋爐13煙氣的溫度，從而使得第一省煤器110可利用更多的余熱對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行做功。因此，通過熱交換回路，可使煙氣中的熱量實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，從而有效地提高了煙氣余熱回收利用的效率。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。