火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)，其包括空氣預(yù)熱器、第一級(jí)換熱器、電除塵器、第二級(jí)換熱器、脫硫塔和煙囪；第一級(jí)換熱器的煙氣側(cè)出入口分別通過(guò)管道連通于電除塵器的煙氣側(cè)入口和空氣預(yù)熱器的煙氣側(cè)出口，電除塵器的煙氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于第二級(jí)換熱器的煙氣側(cè)入口，脫硫塔的煙氣側(cè)出入口分別通過(guò)管道連通于煙囪和第二級(jí)換熱器的煙氣側(cè)出口；第一級(jí)換熱器的冷源出入口分別通過(guò)管道連通于冷源裝置；第二級(jí)換熱器的空氣側(cè)入口與大氣相通，第二級(jí)換熱器的空氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于空氣預(yù)熱器的空氣側(cè)入口，空氣預(yù)熱器的空氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于火電廠鍋爐的爐膛。本發(fā)明能回收煙氣余熱，節(jié)約脫硫用水，降低引風(fēng)機(jī)和電除塵器的電耗。
【專利說(shuō)明】火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于火電廠領(lǐng)域，特別涉及一種火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]火電廠利用燃料例如煤燃燒產(chǎn)生的熱能將水加熱成水蒸汽，水蒸汽的壓力驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功從而產(chǎn)生電能。
[0003]然而在火力發(fā)電過(guò)程中，燃料燃燒釋放的煙氣中含有粉塵、二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、汞及其化合物等有害物質(zhì)，將煙氣直接排放不僅污染大氣，給人們身體健康帶來(lái)危害，還可能造成酸雨、光化學(xué)煙霧、臭氧空洞、溫室效應(yīng)等現(xiàn)象，進(jìn)一步威脅人類生存的環(huán)境。因此近年來(lái)，我國(guó)堅(jiān)持低碳、清潔、高效的原則，對(duì)火電廠大氣污染物排放方面采取嚴(yán)格管控的方式，對(duì)新建燃煤機(jī)組同步安裝除塵、脫硫、脫硝設(shè)施，并加快既有電廠的煙氣除塵、脫硫、脫硝改造，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)燃煤電廠的低污染排放。
[0004]但是同時(shí)，在火力發(fā)電過(guò)程中，由于磨煤機(jī)出口溫度低、煤粉細(xì)度不夠、設(shè)計(jì)煤種改變、四管結(jié)垢、鍋爐吹灰不及時(shí)、受熱面設(shè)計(jì)不合理等原因，導(dǎo)致爐膛出口、水平煙道出口、省煤器出口以及空預(yù)器出口的煙溫通常在130°C甚至更高，尤其是當(dāng)機(jī)組夏季高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)煙溫會(huì)過(guò)高，大量的熱量伴隨煙氣白白排入大氣中，帶來(lái)排煙熱損失增加，進(jìn)而造成了十分巨大的熱損失和對(duì)環(huán)境的熱污染，同時(shí)也造成脫硫用水大量浪費(fèi)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)，其包括:空氣預(yù)熱器、第一級(jí)換熱器、電除塵器、第二級(jí)換熱器、脫硫塔和煙? ;所述空氣預(yù)熱器的煙氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于所述第一級(jí)換熱器的煙氣側(cè)入口，所述第一級(jí)換熱器的煙氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于所述電除塵器的煙氣側(cè)入口，所述電除塵器的煙氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于所述第二級(jí)換熱器的煙氣側(cè)入口，所述第二級(jí)換熱器的煙氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于所述脫硫塔的煙氣側(cè)入口，所述脫硫塔的煙氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于所述煙? ;所述第一級(jí)換熱器的冷源出、入口分別通過(guò)管道連通于冷源裝置；所述第二級(jí)換熱器的空氣側(cè)入口與大氣相通，所述第二級(jí)換熱器的空氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于所述空氣預(yù)熱器的空氣側(cè)入口，所述空氣預(yù)熱器的空氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于火電廠鍋爐的爐膛。
[0006]在如上所述的火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)中，優(yōu)選，所述火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)還包括:設(shè)置于所述脫硫塔和所述煙?之間的第三級(jí)換熱器，所述第三級(jí)換熱器的煙氣側(cè)入口通過(guò)管道連通于所述脫硫塔的煙氣側(cè)出口，所述第三級(jí)換熱器的煙氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于所述煙?，所述第三級(jí)換熱器的空氣側(cè)入口通過(guò)管道與大氣相通，所述第三級(jí)換熱器的空氣側(cè)出口通過(guò)管道與所述第二級(jí)換熱器的空氣側(cè)入口連通。
[0007]在如上所述的火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)中，優(yōu)選，所述火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)還包括:送風(fēng)機(jī)，所述送風(fēng)機(jī)的出氣口通過(guò)管道與所述第三級(jí)換熱器的空氣側(cè)入口連通。
[0008]在如上所述的火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)中，優(yōu)選，所述冷源裝置包括:用于輸送涼水的涼水管路、用于冷卻所述火電廠中冷凝器的循環(huán)冷卻水管路和用于冷卻所述循環(huán)冷卻水的熱泵；所述涼水管路的回水口與所述第一級(jí)換熱器的冷源入口連通，所述涼水管路的供水口與所述第一級(jí)換熱器的冷源出口連通；所述熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源入口與所述第一級(jí)換熱器的冷源出口通過(guò)所述涼水管路連通，所述熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源出口與所述第一級(jí)換熱器的冷源入口通過(guò)所述涼水管路連通，所述熱泵的制冷出、入口分別通過(guò)管道連通于所述循環(huán)冷卻水管路。
[0009]在如上所述的火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)中，優(yōu)選，所述冷源裝置包括:用于冷卻所述火電廠中冷凝器的循環(huán)冷卻水管路和用于冷卻所述循環(huán)水管路內(nèi)流通的循環(huán)冷卻水的熱泵；所述熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源入口與所述第一級(jí)換熱器的冷源出口通過(guò)管道連通，所述熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源出口與所述第一級(jí)換熱器的冷源入口通過(guò)管道連通，所述熱泵的制冷出、入口分別通過(guò)管道連通于所述循環(huán)冷卻水管路；其中，所述第一級(jí)換熱器的冷源出口與所述第一級(jí)換熱器的煙氣側(cè)入口連通，所述第一級(jí)換熱器的冷源入口與所述第一級(jí)換熱器的煙氣側(cè)出口連通。
[0010]在如上所述的火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)中，優(yōu)選，所述熱泵為吸收式熱泵。
[0011]在如上所述的火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)中，優(yōu)選，所述冷源裝置包括:所述冷源裝置包括:用于輸送熱網(wǎng)循環(huán)水的熱網(wǎng)管路；所述熱網(wǎng)管路的供水口與所述第一級(jí)換熱器的冷源出口通過(guò)管道連通，所述熱網(wǎng)管路的回水口與所述第一級(jí)換熱器的冷源入口通過(guò)管道連通。
[0012]在如上所述的火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)中，優(yōu)選，所述冷源裝置包括:用于輸送所述火電廠中冷凝器的凝結(jié)水的凝結(jié)水管路；所述凝結(jié)水管路的出口通過(guò)管道連通于所述第一級(jí)換熱器的冷源入口，所述第一級(jí)換熱器的冷源出口通過(guò)管道連通于低壓加熱器。
[0013]在如上所述的火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)中，優(yōu)選，所述火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)還包括:設(shè)置于所述電除塵器和所述第二級(jí)換熱器之間的引風(fēng)機(jī)，所述引風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口與所述電除塵器的煙氣側(cè)出口通過(guò)管道連通，所述引風(fēng)機(jī)的出氣口與所述第二級(jí)換熱器的煙氣側(cè)進(jìn)口通過(guò)管道連通。
[0014]在如上所述的火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)中，優(yōu)選，第二級(jí)換熱器和第三級(jí)換熱器中回收煙氣熱量的受熱面的材質(zhì)為耐腐蝕材料。
[0015]本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)上述技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果如下:
[0016]對(duì)于深度余熱利用，通過(guò)采取煙氣低溫余熱三級(jí)回收利用技術(shù)，即在電除塵器前、脫硫塔前及脫硫塔后分別加裝煙氣換熱器，也就是:第一級(jí)換熱器、第二級(jí)換熱器和第三級(jí)換熱器。通過(guò)第二級(jí)換熱器和第三級(jí)換熱器，將電除塵器和脫硫塔之間以及脫硫塔至煙囪之間的煙氣余熱回收給送風(fēng)，送風(fēng)升溫后再進(jìn)入空氣預(yù)熱器，在不改變空氣預(yù)熱器換熱負(fù)荷的情況下，空氣預(yù)熱器出口煙氣的溫度升高，如此，相當(dāng)于將低品質(zhì)的煙氣熱源聚集到高品質(zhì)的煙氣熱源，再通過(guò)第一級(jí)換熱器利用，從而實(shí)現(xiàn)了煙氣余熱的回收利用，降低了煙氣熱量的熱損失和對(duì)環(huán)境的熱污染，節(jié)約了脫硫水、降低了引風(fēng)機(jī)和電除塵器的電耗。同時(shí)提高了煙氣余熱應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性和可行性。
[0017]隨著排放污染物的逐漸減少，煙囪的高度和排入煙囪的煙氣溫度都可以降低。這樣一來(lái)，不僅從煙?排走的水蒸汽、粉塵和污染物氣體等的含量大大減少，煙?的高度也可以大大降低，低矮的煙囪不再冒出大量白煙(水蒸汽)，發(fā)展無(wú)煙電廠成為現(xiàn)實(shí)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種火電廠發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種采用火電余熱利用系統(tǒng)的火電廠發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0021]圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中火電廠發(fā)電系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)圖，燃料例如煤粉由一次風(fēng)攜帶進(jìn)入爐膛I內(nèi)，空氣經(jīng)送風(fēng)機(jī)13輸送至空氣預(yù)熱器8中(該空氣稱為送風(fēng)，送風(fēng)包括二次風(fēng)、燃盡風(fēng)等，二次風(fēng)和燃盡風(fēng)均經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱后，進(jìn)入爐膛，兩者在爐膛的入口位置高低不同)，在空氣預(yù)熱器8中經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入鍋爐的爐膛I內(nèi)。爐膛內(nèi)的煤粉在二次風(fēng)和燃盡風(fēng)的氧化作用下燃盡，產(chǎn)生的熱量加熱工質(zhì)給水，給水經(jīng)過(guò)省煤器6、水冷壁、屏式過(guò)熱器2和末級(jí)過(guò)熱器3等受熱面后生成過(guò)熱蒸汽，該過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)的高壓缸14做功，經(jīng)過(guò)高壓缸14做過(guò)功的蒸汽或進(jìn)入爐膛尾部煙道的低溫再熱器5，然后進(jìn)入水平煙道的末級(jí)再熱器4，經(jīng)過(guò)再熱器再熱后的蒸汽直接進(jìn)入汽輪機(jī)的中壓缸15繼續(xù)做功，或經(jīng)過(guò)高壓缸14做過(guò)功的蒸汽直接進(jìn)入中壓缸15做功，汽輪機(jī)中壓缸15做過(guò)功的排汽直接進(jìn)入汽輪機(jī)低壓缸16做功，經(jīng)過(guò)汽輪機(jī)低壓缸16做過(guò)功的蒸汽又稱為乏汽，被排入凝汽器17冷卻為液態(tài)凝結(jié)水，凝結(jié)水經(jīng)過(guò)多級(jí)低壓加熱器18和多級(jí)高壓加熱器19加熱后進(jìn)入省煤器6，然后經(jīng)省煤器6加熱后進(jìn)入爐膛的水冷壁，再經(jīng)過(guò)一系列加熱后，工質(zhì)蒸汽進(jìn)入屏式過(guò)熱器2，工質(zhì)就是如此經(jīng)過(guò)加熱、做功、冷凝周而復(fù)始的循環(huán)。煤粉燃燒后空氣煤粉燃燒后的混合物稱為煙氣，煙氣加熱水冷壁、過(guò)熱器(低溫過(guò)熱器、屏式過(guò)熱器和末級(jí)過(guò)熱器)、再熱器(低溫再熱器和末級(jí)再熱器)、省煤器內(nèi)的工質(zhì)水或蒸汽，最后再加熱空氣預(yù)熱器內(nèi)的空氣。煙氣經(jīng)過(guò)脫銷塔7的脫銷處理、電除塵器9的除塵處理和脫硫塔11的脫硫處理后，通過(guò)煙囪12排入大氣。
[0022]然而在現(xiàn)有技術(shù)中，例如圖1所示的火電廠發(fā)電系統(tǒng)中沒(méi)有對(duì)煙氣熱量充分利用的系統(tǒng)，使得煙氣熱量直接排放到大氣中，造成能源的浪費(fèi)。
[0023]對(duì)于脫硝塔來(lái)說(shuō)，煙氣溫度是影響脫硝催化劑運(yùn)行的重要因素，不僅決定反應(yīng)物的反應(yīng)速度，而且決定催化劑的壽命。如果煙氣溫度高于催化劑的適用溫度，催化劑通道和微孔發(fā)生變形，導(dǎo)致有效通道和面積減少，從而催化劑失活。溫度過(guò)高，會(huì)出現(xiàn)催化劑活性微晶高溫?zé)Y(jié)的現(xiàn)象，超溫越多，催化劑失活越快。煙氣溫度低于410?420°C，催化劑的燒結(jié)速度處于可以接受的范圍。但當(dāng)煙氣溫度高于450°C后，催化劑的壽命就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)大幅降低，燒結(jié)是催化劑失活的重要原因之一，不能通過(guò)催化劑再生的方式恢復(fù)，因此避免脫硝塔煙溫過(guò)高是采用SCR脫硝的必然選擇；如果將這部分過(guò)高的熱量用來(lái)加熱給水，在保證省煤器入口給水溫度不變的情況下，末級(jí)高加的給水溫度就可以降低，相當(dāng)于利用了這部分過(guò)高的熱量來(lái)減少高加抽汽,省下來(lái)的高加抽汽可以用來(lái)做功。這也決定了從省煤器6進(jìn)入脫硝塔7的煙溫不能高，以確保脫硝催化劑的正常工作。由于進(jìn)入脫硝塔7的煙溫不能升高，也意味著從脫硝塔7出來(lái)進(jìn)入空氣預(yù)熱器8的煙溫不可能升高，而為了提高鍋爐效率，在空氣預(yù)熱器8內(nèi)又必須利用煙氣對(duì)要進(jìn)入爐膛的空氣進(jìn)行預(yù)熱，即進(jìn)入空氣預(yù)熱器8的煙氣損失熱量是必須的。
[0024]另外，由于自空氣預(yù)熱器8進(jìn)入電除塵器9的煙氣溫度應(yīng)該滿足進(jìn)入電除塵器的煙氣溫度位于酸露點(diǎn)以上(因?yàn)槿艚档剿崧饵c(diǎn)以下，酸腐蝕是一個(gè)方面，主要的問(wèn)題是水蒸汽和酸蒸汽凝結(jié)后與灰塵附在電除塵器表面，呈粘稠狀，阻礙了除塵，增加了電功率損耗)，所以從空氣預(yù)熱器8出來(lái)之后的煙氣在進(jìn)入電除塵器9之前的煙氣溫度下降是受限制的，不能降低過(guò)多而使得電除塵器9受損，從而導(dǎo)致空氣預(yù)熱器8與電除塵器9之間的能加以利用的煙氣熱量有限。
[0025]S卩，從空氣預(yù)熱器8出來(lái)的煙溫由于溫度不夠高，熱品質(zhì)相對(duì)變差，經(jīng)濟(jì)效益性較差，難以熱回收或者再利用。
[0026]為此，參見圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)，其包括:空氣預(yù)熱器8、第一級(jí)換熱器21、電除塵器9、第二級(jí)換熱器22、脫硫塔11和煙囪12。
[0027]空氣預(yù)熱器8、第一級(jí)換熱器21和第二級(jí)換熱器22利用煙氣的熱量對(duì)進(jìn)入各自內(nèi)部的流體進(jìn)行加熱。
[0028]具體地，第二級(jí)換熱器22內(nèi)流通的流體為空氣，其設(shè)置于電除塵器9和脫硫塔11之間，用于將電除塵器9和脫硫塔11之間的煙氣余熱回收給其內(nèi)流通的流體?？諝鈨?yōu)選通過(guò)送風(fēng)機(jī)13的輸送作用送至第二級(jí)換熱器22的內(nèi)部，即送風(fēng)機(jī)的出氣口通過(guò)管道與第二級(jí)換熱器22的空氣側(cè)入口密封連接，由于煙氣經(jīng)第二級(jí)換熱器22的煙氣側(cè)入口進(jìn)入，然后從其煙氣側(cè)出口排出，在此過(guò)程中，與從空氣側(cè)入口進(jìn)入的空氣換熱，使空氣的溫度第一次升高，煙氣的溫度降低。溫度升高后的空氣從第二級(jí)換熱器22的空氣側(cè)出口排出，通過(guò)管道進(jìn)入空氣預(yù)熱器8中。溫度降低后的煙氣進(jìn)入脫硫塔11內(nèi)，以使脫硫塔對(duì)其進(jìn)行脫硫處理，然后通過(guò)煙囪排出。
[0029]空氣預(yù)熱器8內(nèi)流通的流體為空氣，由于煙氣經(jīng)空氣預(yù)熱器8的煙氣側(cè)入口進(jìn)入，從煙氣側(cè)出口排出，在此過(guò)程中，與流經(jīng)空氣預(yù)熱器8的空氣進(jìn)行換熱，使得空氣的溫度升高(由送風(fēng)機(jī)送入的空氣的溫度第二次升高)，煙氣溫度降低，溫度升高后的空氣通過(guò)空氣預(yù)熱器8的空氣側(cè)出口進(jìn)入鍋爐的爐膛以與燃料例如煤接觸促進(jìn)煤的燃燒。溫度降低后的煙氣進(jìn)入第一級(jí)換熱器21內(nèi)與第一級(jí)換熱器21內(nèi)的流體進(jìn)行換熱。需要說(shuō)明的是:無(wú)論改不改變空氣預(yù)熱器8的換熱熱量，經(jīng)空氣預(yù)熱器8的煙氣側(cè)出口排出的煙氣的溫度相比于現(xiàn)有技術(shù)中空氣預(yù)熱器8的煙氣側(cè)出口排出的煙氣的溫度都會(huì)升高，即經(jīng)空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)出口排出的煙氣的溫度升高，相當(dāng)于將低品質(zhì)的煙氣熱源集中起來(lái)變成高品質(zhì)的煙氣熱源，再通過(guò)第一級(jí)換熱器21利用。實(shí)際中，在空氣預(yù)熱器內(nèi)換熱的空氣包括二次風(fēng)，還可以包括燃盡風(fēng)等，此時(shí)空氣稱為送風(fēng)，送風(fēng)內(nèi)各類風(fēng)(例如:二次風(fēng)、燃盡風(fēng))的區(qū)別為:其在爐膛上的入口的位置高低不同。需要說(shuō)明的是:一次風(fēng)也可以在空氣預(yù)熱器內(nèi)換熱，一次風(fēng)直接通過(guò)一次風(fēng)側(cè)入口進(jìn)入空氣預(yù)熱器內(nèi)，然后從一次風(fēng)側(cè)出口排出，進(jìn)入為鍋爐提供煤粉的磨煤機(jī)中。
[0030]通過(guò)調(diào)整空氣預(yù)熱器分區(qū)煙氣側(cè)和送風(fēng)側(cè)的比例，可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器8的煙氣和送風(fēng)的溫度變化。如果經(jīng)空氣預(yù)熱器8空氣側(cè)出口排出的空氣的溫度相比于現(xiàn)有技術(shù)中空氣預(yù)熱器空氣側(cè)出口排出的空氣的溫度高，即經(jīng)空氣預(yù)熱器空氣側(cè)出口排出的空氣的溫度升高，由于從空氣預(yù)熱器空氣出口排出的空氣需為爐膛內(nèi)煤粉燃燒提供熱量和氧氣，而經(jīng)過(guò)本發(fā)明實(shí)施例提供的空氣預(yù)熱器作用后的空氣溫度升高，促進(jìn)了煤粉的燃燒。也就是說(shuō):將電除塵器9和脫硫塔11之間的煙氣余熱通過(guò)第二級(jí)換熱器22回收給送風(fēng)，送風(fēng)升溫后再進(jìn)入空氣預(yù)熱器，然后與進(jìn)入空氣預(yù)熱器內(nèi)的煙氣換熱，再一次升溫后進(jìn)入爐膛內(nèi)，同時(shí)從空氣預(yù)熱器排出的煙氣溫度也升高了，煙氣再進(jìn)入第一級(jí)換熱器進(jìn)行利用。
[0031]第一級(jí)換熱器21設(shè)置于空氣預(yù)熱器8和電除塵器9之間，用于空氣預(yù)熱器和電除塵器之間的煙氣余熱回收給其內(nèi)流通的流體，即通過(guò)由冷源入口進(jìn)入其內(nèi)且從冷源出口流出的流體與從煙氣側(cè)入口進(jìn)入且從煙氣側(cè)出口排出的煙氣進(jìn)行熱交換，從而將回收的熱量與冷源裝置進(jìn)行熱交換。
[0032]第一級(jí)換熱器21內(nèi)的流體可以是熱網(wǎng)管路內(nèi)的熱網(wǎng)循環(huán)水，即該冷源裝置為輸送熱網(wǎng)循環(huán)水的熱網(wǎng)管路，通過(guò)第一級(jí)換熱器21回收的煙氣熱量用于在冬季加熱熱網(wǎng)循環(huán)水，也就是說(shuō)，熱網(wǎng)管路的回水口通過(guò)管道與第一級(jí)換熱器21的冷源入口連通，熱網(wǎng)管路的供水口通過(guò)管道與第一級(jí)換熱器21的冷源出口連通。
[0033]第一級(jí)換熱器21內(nèi)的流體還可以是凝汽器內(nèi)的凝結(jié)水，即該冷源裝置為輸送凝結(jié)水的凝結(jié)水管路，通過(guò)第一級(jí)換熱器21回收的煙氣熱量用于在夏季(無(wú)熱用戶時(shí))加熱凝結(jié)水，也就是，輸送凝結(jié)水的凝結(jié)水管路的出口通過(guò)管道與第一級(jí)換熱器的冷源入口連通，第一級(jí)換熱器21的冷源出口通過(guò)管道與低壓加熱器18連通。
[0034]第一級(jí)換熱器21內(nèi)的流體也可以是涼水，此時(shí)該冷源裝置為輸送涼水的涼水管路、熱泵20和輸送循環(huán)冷卻水的冷卻水管路。通過(guò)第一級(jí)換熱器回收的煙氣熱量對(duì)凝汽器中乏汽的循環(huán)冷卻水進(jìn)行制冷，從而降低過(guò)高的凝汽器背壓。涼水管路的回水口與冷源入口連通，涼水管路的供水口與冷源的出口連通，如此，由回水口流入的涼水與進(jìn)入第一級(jí)換熱器的煙氣進(jìn)行換熱，從供水口流出熱水，即回收了第一級(jí)換熱器內(nèi)的煙氣熱量。由供水口流出的熱水經(jīng)熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源入口進(jìn)入，然后由熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源出口流出，以實(shí)現(xiàn)該熱水作為熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源。熱泵用于在驅(qū)動(dòng)熱源的作用下對(duì)從其制冷入口進(jìn)入的循環(huán)冷卻水進(jìn)行制冷，制冷后的循環(huán)冷卻水從其制冷出口流出，然后進(jìn)入凝汽器內(nèi)，對(duì)凝汽器內(nèi)的乏汽進(jìn)行冷卻，冷卻作用完成后的循環(huán)冷卻水再進(jìn)入制冷入口，如此循環(huán)。
[0035]在其他的實(shí)施例中，第一級(jí)換熱器21的冷源出口與第一級(jí)換熱器的煙氣側(cè)入口連通，第一級(jí)換熱器的冷源出口還與熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源入口通過(guò)管道連通；第一級(jí)換熱器的冷源入口與第一級(jí)換熱器的煙氣側(cè)出口連通，第一級(jí)換熱器的冷源入口還與熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源出口通過(guò)管道連通，如此，進(jìn)入第一級(jí)換熱器內(nèi)的煙氣直接作為熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源。
[0036]由于在火力發(fā)電時(shí)，汽輪機(jī)機(jī)組的效率和凝汽器內(nèi)蒸汽的壓力有直接的關(guān)系，凝汽器內(nèi)的壓力越高，汽輪機(jī)機(jī)組的效率越低，蒸汽熱損失越大。為了降低蒸汽熱損失，提高汽輪機(jī)機(jī)組效率，對(duì)凝汽器內(nèi)的背壓有一定的要求，即在滿足汽輪機(jī)低壓缸末級(jí)葉片不受損的情況下盡量降低。目前由于循環(huán)冷卻水溫度較高、凝汽器結(jié)構(gòu)等原因，多數(shù)機(jī)組存在凝汽器背壓過(guò)高的情況，尤其是那些空冷機(jī)組，在夏季外界溫度較高時(shí)由于凝汽器被壓過(guò)高，機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行存在跳機(jī)危險(xiǎn)，所以只能低負(fù)荷運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)效益較差?？梢酝ㄟ^(guò)本發(fā)明實(shí)施提供的用于回收煙氣熱量的熱泵對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行制冷，降低循環(huán)冷卻水的水溫，進(jìn)而降低凝汽器背壓，提高機(jī)組效率，從而不但可以提高經(jīng)濟(jì)效益，也可以保證機(jī)組在夏季高負(fù)荷安全運(yùn)行。前述熱泵優(yōu)選為吸收式熱泵，可以實(shí)現(xiàn)利用熱源驅(qū)動(dòng)制冷以降低過(guò)高的凝汽器背壓，在其他的實(shí)施例中，還可以利用熱源驅(qū)動(dòng)制冷以提供給冷源用戶。
[0037]從空氣預(yù)熱器排出后的煙氣溫度降低(第一次降低溫度)后，再進(jìn)入第一級(jí)換熱器降低溫度(煙氣溫度第二次降低)后，使得進(jìn)入電除塵器之前的煙氣體積減少，降低了電除塵器電除塵時(shí)的負(fù)荷，降低了電除塵器的耗電量，提高了電除塵器的電除塵效率。從電除塵器器排出后的煙氣經(jīng)第二級(jí)換熱器22降低溫度(煙氣溫度第三次降低)后，使得進(jìn)入脫硫塔之前的煙氣體積減少，降低了脫硫塔脫硫時(shí)的負(fù)荷，提高了脫硫塔的脫硫效率，同時(shí)，降低了脫硫用水損失。進(jìn)入脫硫塔的煙氣溫度降低直接引起脫硫后煙氣中的水含量、硫氧化物含量、汞含量等降低。為了排出爐膛內(nèi)產(chǎn)生的煙氣，并使?fàn)t膛內(nèi)維持一定的負(fù)壓，克服尾部煙道(煙道末端系統(tǒng))內(nèi)的壓力損失，在電除塵器9和第二級(jí)換熱器22之間設(shè)置引風(fēng)機(jī)10。從脫硫塔11排出后的煙氣經(jīng)第三級(jí)換熱器23降低溫度后(煙氣溫度第四次降低)由煙囪排出，需要說(shuō)明的是:以上所述的這幾部分的溫降應(yīng)該適當(dāng)，空氣預(yù)熱器之后的煙氣應(yīng)該滿足溫降后進(jìn)入電除塵器的煙氣溫度位于酸露點(diǎn)以上。
[0038]另外，進(jìn)入脫硫塔和煙囪的煙氣溫度也要考慮以下問(wèn)題:如果進(jìn)入脫硫塔的煙溫過(guò)低，對(duì)于取消GGH的機(jī)組來(lái)說(shuō)倒是不存在堵塞問(wèn)題，酸腐蝕的影響也可以處理，主要問(wèn)題在于濕法脫硫?qū)煔鉁囟鹊囊?，即保持進(jìn)入脫硫塔的煙氣溫度在60?80°C之間，以70°C為宜。理論上來(lái)講，脫硫后進(jìn)入煙囪的煙氣溫度越低、回收的煙氣熱量越大，那么排煙熱損失越小，鍋爐熱效率越高，但是從另一個(gè)角度來(lái)看，進(jìn)入煙?的煙溫越低，煙?煙氣經(jīng)過(guò)煙囪的抬升高度就越低，擴(kuò)散半徑就越小，因而需要的煙囪高度就要越高。所以根據(jù)目前環(huán)保對(duì)火電廠排放的要求和今后的發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)入煙囪的煙氣溫度可以降低到50°C左右，今后隨著進(jìn)入煙氣的污染物含量的降低，這部分煙氣溫度還可以進(jìn)一步降低。
[0039]為了進(jìn)一步充分利用煙氣余熱，火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)還包括:第三級(jí)換熱器23，其設(shè)置于脫硫塔11和煙囪12之間，用于將脫硫塔和煙囪之間的煙氣余熱回收給其內(nèi)流通的流體，該流體為空氣?？諝饨?jīng)第三級(jí)換熱器23的空氣側(cè)入口進(jìn)入，由第三級(jí)換熱器23的空氣側(cè)出口排出，在此過(guò)程中與經(jīng)第三級(jí)換熱器23的煙氣側(cè)入口進(jìn)入，由第三級(jí)換熱器23的煙氣側(cè)出口排出的煙氣進(jìn)行換熱，空氣的溫度升高(在該系統(tǒng)中，以空氣被加熱順序來(lái)說(shuō)，此次空氣的溫度升高稱為第一次升高)，煙氣的溫度降低，溫度升高后的空氣再進(jìn)入第二級(jí)換熱器22中，完成空氣溫度的第二次升高，溫度第二次升高后的空氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器8中，完成空氣溫度的第三次升高，然后進(jìn)入爐膛I內(nèi)與煤粉混合燃燒。優(yōu)選空氣通過(guò)送風(fēng)機(jī)13輸送至第三級(jí)換熱器23的空氣側(cè)入口。
[0040]在實(shí)際中，無(wú)論是空氣預(yù)熱器后的煙氣，還是電除塵器電除塵后的煙氣，或者脫硫塔脫硫后的煙氣，溫度都相對(duì)較低(指難以回收利用)，熱品質(zhì)較差，熱回收或?qū)ν鈶?yīng)用較困難，效益也不明顯，本發(fā)明實(shí)施提供的煙氣余熱利用系統(tǒng)通過(guò)將電除塵器電除塵后和脫硫塔脫硫后的煙氣中的部分熱量回收后，再通過(guò)第二級(jí)換熱器22和第三級(jí)換熱器23預(yù)熱送風(fēng)，進(jìn)入空氣預(yù)熱器8的送風(fēng)溫度提高后，從進(jìn)入空氣預(yù)熱器8內(nèi)的煙氣中獲得的熱量降低，使得空氣預(yù)熱器8出口的煙氣溫度也會(huì)提高，這樣就相當(dāng)于把脫硫后和電除塵后的低品位煙氣熱量整合到空氣預(yù)熱器8出口的煙氣中，使得空氣預(yù)熱器8出口的煙氣成為高品質(zhì)煙氣，然后再將這部分高品質(zhì)煙氣的熱量對(duì)外應(yīng)用，例如:可以作為驅(qū)動(dòng)熱源采用諸如熱泵的形式降低進(jìn)入凝汽器的循環(huán)水溫度，從而降低凝汽器背壓，提高機(jī)組效率。
[0041]即:一般發(fā)電機(jī)組經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器后的煙氣溫度高過(guò)煙氣酸露點(diǎn)的值為20?30°C，在夏季外界大氣溫度較高時(shí)該值能達(dá)到50?60°C，也就是通常所說(shuō)的排煙溫度過(guò)高。排煙溫度過(guò)高主要存在三個(gè)方面大的缺點(diǎn):一是排煙熱損失高，二是電除塵器和脫硫塔負(fù)荷大、效率低，三是脫硫水散失大，煙氣中水含量、硫氧化物含量和汞等污染物含量等增加。如果對(duì)空氣預(yù)熱器后的煙氣溫度、電除塵后的煙氣溫度和脫硫后的煙氣溫度適當(dāng)降低，需要考慮將這部分煙氣熱量加以利用，比如用來(lái)預(yù)熱一次風(fēng)以提高鍋爐效率或送風(fēng)，或者用來(lái)加熱凝結(jié)水，或者給熱網(wǎng)循環(huán)水供熱，或者用來(lái)驅(qū)動(dòng)熱泵制冷提供給冷源用戶或降低過(guò)高的凝汽器背壓，等等。如果排煙余熱得以有效利用，既減小了熱損失，又因?yàn)闊煔怏w積較小降低了電除塵和脫硫負(fù)荷、提高了脫除效率，脫硫水散失量降低。然而又由于電除塵器前的煙氣溫度要求處于煙氣酸露點(diǎn)以上，在100°c左右；脫硫塔入口煙溫要求在60?80°C左右；脫硫后的煙氣溫度可以降到30°C，所以煙氣余熱利用較分散、煙氣熱品質(zhì)較低。本發(fā)明實(shí)施提供的煙氣余熱利用系統(tǒng)，通過(guò)利用送風(fēng)將煙道末端系統(tǒng)的余熱轉(zhuǎn)移到空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)出口的煙氣中，進(jìn)而將低品質(zhì)的熱集中起來(lái)變成高品質(zhì)的熱再利用，既充分利用了煙氣的余熱，又確保了進(jìn)入電除塵器的煙氣溫度在酸露點(diǎn)以上，從而提高了煙氣余熱應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性和可行性。煙道末端系統(tǒng)指的是:火電廠空氣預(yù)熱器之后除新設(shè)置換熱器(第一級(jí)換熱器、第二級(jí)換熱器和第三級(jí)換熱器)之外的所有連接管道、煙?和設(shè)備及附屬系統(tǒng)。
[0042]由于煙氣溫度降到酸露點(diǎn)以下后，會(huì)對(duì)輸送煙氣的管道以及各級(jí)換熱器中回收煙氣熱量的受熱面產(chǎn)生酸腐蝕，因而第二級(jí)換熱器至煙?的整個(gè)管路和設(shè)備系統(tǒng)、以及第二級(jí)換熱器和第三級(jí)換熱器的受熱面優(yōu)選采用抗腐蝕性能好的玻璃鋼材料、耐腐蝕的鋼材、聚氟材料、復(fù)合石墨材料等，防止煙氣低溫腐蝕的危害。當(dāng)真正達(dá)到或接近零排放時(shí)，第二級(jí)換熱器至脫硫塔之前的管道仍然采用抗腐蝕性能好的材料，脫硫塔11之后的系統(tǒng)設(shè)備就沒(méi)有了防腐蝕的必要，煙囪12也就失去了原本的意義，煙氣可以通過(guò)脫硫塔直接排入大氣中。
[0043]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例帶來(lái)的有益效果如下:
[0044]對(duì)于深度余熱利用，通過(guò)采取煙氣低溫余熱三級(jí)回收利用技術(shù)，即在電除塵器前、脫硫塔前及脫硫塔后分別加裝煙氣換熱器，也就是:第一級(jí)換熱器、第二級(jí)換熱器和第三級(jí)換熱器。通過(guò)第二級(jí)換熱器和第三級(jí)換熱器，將電除塵器和脫硫塔之間以及脫硫塔至煙囪之間的煙氣余熱回收給送風(fēng)，送風(fēng)升溫后再進(jìn)入空氣預(yù)熱器，空氣預(yù)熱器出口煙氣的溫度升高，如此，相當(dāng)于將低品質(zhì)的煙氣熱源聚集到高品質(zhì)的煙氣熱源，再通過(guò)第一級(jí)換熱器利用，從而實(shí)現(xiàn)了煙氣余熱的回收利用，節(jié)約了脫硫用水、降低了引風(fēng)機(jī)和電除塵器的電耗，同時(shí)提高了煙氣余熱應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性和可行性。
[0045]由技術(shù)常識(shí)可知，本發(fā)明可以通過(guò)其它的不脫離其精神實(shí)質(zhì)或必要特征的實(shí)施方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，上述公開的實(shí)施方案，就各方面而言，都只是舉例說(shuō)明，并不是僅有的。所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。
【權(quán)利要求】
1.一種火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)包括: 空氣預(yù)熱器、第一級(jí)換熱器、電除塵器、第二級(jí)換熱器、脫硫塔和煙囪； 所述空氣預(yù)熱器的煙氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于所述第一級(jí)換熱器的煙氣側(cè)入口，所述第一級(jí)換熱器的煙氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于所述電除塵器的煙氣側(cè)入口，所述電除塵器的煙氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于所述第二級(jí)換熱器的煙氣側(cè)入口，所述第二級(jí)換熱器的煙氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于所述脫硫塔的煙氣側(cè)入口，所述脫硫塔的煙氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于所述煙囪； 所述第一級(jí)換熱器的冷源出、入口分別通過(guò)管道連通于冷源裝置； 所述第二級(jí)換熱器的空氣側(cè)入口與大氣相通，所述第二級(jí)換熱器的空氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于所述空氣預(yù)熱器的空氣側(cè)入口，所述空氣預(yù)熱器的空氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于火電廠鍋爐的爐膛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)還包括:設(shè)置于所述脫硫塔和所述煙?之間的第三級(jí)換熱器，所述第三級(jí)換熱器的煙氣側(cè)入口通過(guò)管道連通于所述脫硫塔的煙氣側(cè)出口，所述第三級(jí)換熱器的煙氣側(cè)出口通過(guò)管道連通于所述煙?，所述第三級(jí)換熱器的空氣側(cè)入口通過(guò)管道與大氣相通，所述第三級(jí)換熱器的空氣側(cè)出口通過(guò)管道與所述第二級(jí)換熱器的空氣側(cè)入口連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)還包括:送風(fēng)機(jī)，所述送風(fēng)機(jī)的出氣口通過(guò)管道與所述第三級(jí)換熱器的空氣側(cè)入口連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電廠余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述冷源裝置包括:用于輸送涼水的涼水管路、用于冷卻所述火電廠中冷凝器的循環(huán)冷卻水管路和用于冷卻所述循環(huán)冷卻水的熱泵； 所述涼水管路的回水口與所述第一級(jí)換熱器的冷源入口連通，所述涼水管路的供水口與所述第一級(jí)換熱器的冷源出口連通； 所述熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源入口與所述第一級(jí)換熱器的冷源出口通過(guò)所述涼水管路連通，所述熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源出口與所述第一級(jí)換熱器的冷源入口通過(guò)所述涼水管路連通，所述熱泵的制冷出、入口分別通過(guò)管道連通于所述循環(huán)冷卻水管路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電廠余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述冷源裝置包括:用于冷卻所述火電廠中冷凝器的循環(huán)冷卻水管路和用于冷卻所述循環(huán)水管路內(nèi)流通的循環(huán)冷卻水的熱泵； 所述熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源入口與所述第一級(jí)換熱器的冷源出口通過(guò)管道連通，所述熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源出口與所述第一級(jí)換熱器的冷源入口通過(guò)管道連通，所述熱泵的制冷出、入口分別通過(guò)管道連通于所述循環(huán)冷卻水管路； 其中，所述第一級(jí)換熱器的冷源出口與所述第一級(jí)換熱器的煙氣側(cè)入口連通，所述第一級(jí)換熱器的冷源入口與所述第一級(jí)換熱器的煙氣側(cè)出口連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4或5所述的火電廠余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述熱泵為吸收式熱泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電廠余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述冷源裝置包括:用于輸送熱網(wǎng)循環(huán)水的熱網(wǎng)管路； 所述熱網(wǎng)管路的供水口與所述第一級(jí)換熱器的冷源出口通過(guò)管道連通，所述熱網(wǎng)管路的回水口與所述第一級(jí)換熱器的冷源入口通過(guò)管道連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電廠余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述冷源裝置包括:用于輸送所述火電廠中冷凝器的凝結(jié)水的凝結(jié)水管路； 所述凝結(jié)水管路的出口通過(guò)管道連通于所述第一級(jí)換熱器的冷源入口，所述第一級(jí)換熱器的冷源出口通過(guò)管道連通于低壓加熱器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電廠余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述火電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)還包括:設(shè)置于所述電除塵器和所述第二級(jí)換熱器之間的引風(fēng)機(jī)，所述引風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口與所述電除塵器的煙氣側(cè)出口通過(guò)管道連通，所述引風(fēng)機(jī)的出氣口與所述第二級(jí)換熱器的煙氣側(cè)進(jìn)口通過(guò)管道連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的火電廠余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，第二級(jí)換熱器和第三級(jí)換熱器中回收煙氣熱量的受熱面的材質(zhì)為耐腐蝕材料。
【文檔編號(hào)】F23L15/00GK104266171SQ201410433511
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】趙虎軍, 丁兆勇, 姜媛媛 申請(qǐng)人:國(guó)電龍?jiān)垂?jié)能技術(shù)有限公司, 國(guó)電龍?jiān)措娏夹g(shù)工程有限責(zé)任公司