CN106051805B - 一种以排烟余热作为暖风器热源的余热回收***及方法 - Google Patents

一种以排烟余热作为暖风器热源的余热回收***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种以排烟余热作为暖风器热源的余热回收***和方法，其低温省煤器与暖风器通过管道连接形成第一循环回路，低温省煤器的入口管道上设有循环泵，暖风器的入口管道上设有暖风器进水调节阀；低温省煤器与凝结水加热器的循环水侧通过管道连接形成第二循环回路，凝结水加热器的凝结水侧与低压加热器通过管道并联连接，其与所述低压加热器之间的凝结水连接管道设置有增压泵。该***和方法保留了暖风器减轻空预器低温腐蚀，低温省煤器回收锅炉排烟余热，降低汽机发电煤耗的优点；同时，克服了暖风器耗费汽轮机低压抽汽增加汽机热耗、排烟温度上升降低锅炉热效率的缺点，而且，解决了低温省煤器管路***成本高、运行可靠性要求高的问题。

Description

一种以排烟余热作为暖风器热源的余热回收***及方法
技术领域
本发明涉及涉及一种暖风器加热***，具体涉及一种以排烟余热作为电站锅炉暖风器热源的余热回收***及方法，属于燃煤电厂余热利用领域。
背景技术
在火力发电厂，影响锅炉效率的各项损失中，锅炉的排烟热损失所占比例最大。一般情况下，排烟温度每增加10℃，排烟热损失增加0.5％～0.8％，相应多耗煤1.2％～2.4％。
当前我国许多燃煤电厂锅炉排烟温度普遍高于设计值，造成机组发电效率下降、电除尘效率下降、煤耗增加。针对这种超温现象，国内机组通常采用加装低温省煤器方式回收排烟余热，而为了实现降低煤耗的效果，其水侧通常联接于汽轮机回热***的低压加热器部分，排烟余热通过管路***回收至汽机低加***，增加汽机做功，进而降低发电煤耗。
而对于处在有低温季节地区的火电厂，为防止锅炉尾部受热发生低温腐蚀，锅炉送风机、一次风机大部分会通过设置暖风器的方式提高空气预热器入口冷空气的温度，使得空气预热器冷段受热面壁温高于烟气酸露点温度，减轻低温腐蚀。常规燃煤电厂锅炉暖风器的热源为汽轮机低压抽汽，暖风器为一个管式热交换器，管外冷介质为空气，管内热介质为蒸汽，在暖风器中冷热介质进行热量交换，将热量由蒸汽传给空气，达到提高空气温度的目的。暖风器一般通过加设蒸汽管路从汽轮机引出一部分抽汽作为暖风器的热源，以蒸汽作为暖风器的热源一直是行业内火电机组的常规做法，因技术相对成熟一直未有创新。
在空预器出口加设低温省煤器来回收排烟余热并用以加热汽机凝结水的方式有效地解决了目前国内电厂锅炉排烟温度过高的问题。然而，目前回收的热量一般都由凝结水作为热媒介回收至汽机低加回热***，由于该余热回收***并入电厂汽轮机凝结水***，***运行压力较高，对于设备的可靠性要求高，设备运行维护成本相对较高，同时汽机房和炉后的距离较远，输送热媒介的管路***一般有几百米，管路成本较高。
对于减轻空预器低温腐蚀而设置的暖风器热源通常来自于汽机抽汽或厂用汽，通常此类蒸汽一般都有100℃左右的过热度，通常蒸汽凝结放热系数相比过热蒸汽放热系数要高许多，因此为提高暖风器的换热能力，一般要用减温水给暖风器蒸汽降温，降低蒸汽过热度，使蒸汽接近饱合温度。这样既使暖风器供汽的品质未得到充分利用，又因用凝结水给暖风器降温减少了凝结水流量，降低了汽轮发电机组回热效率。同时暖风器的设置又消耗一定流量的蒸汽，增加了机组热耗率。暖风器的投用虽然减轻了空预器的低温腐蚀，但是由于进风温度提高，空预器换热温差减小，排烟温度上升，锅炉效率下降，进而造成全厂发电效率下降。
上述低温省煤器和暖风器这两种看似不相关的技术存在着各自的问题。首先，暖风器的设置虽然减轻低温腐蚀，但存在热源蒸汽的耗费、锅炉排烟温度上升、热量浪费等问题；其次，低温省煤器可解决排烟温度过高的问题，其回收的热量由热媒介输送至汽机低加***增加汽机做功，然而***运行压力高、设备可靠性要求高、管线长、成本高。
因此，如何克服空预器低温腐蚀、锅炉排烟温度高、暖风器蒸汽耗费、传统低温省煤器管路成本高等缺陷，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种以排烟余热作为暖风器热源的余热回收***。该***保留了暖风器减轻空预器低温腐蚀，低温省煤器回收锅炉排烟余热，降低汽机发电煤耗的优点；同时，克服了暖风器耗费汽轮机低压抽汽增加汽机热耗、排烟温度上升降低锅炉热效率的缺点，而且，解决了低温省煤器管路***成本高、运行可靠性要求高的问题。
本发明的另一目的是提供一种采用上述余热回收***进行余热回收的方法。
为实现上述目的，本发明提供一种以排烟余热作为暖风器热源的余热回收***，包括低温省煤器、暖风器、凝结水加热器及低压加热器；所述低温省煤器与暖风器通过管道连接形成第一循环回路，所述低温省煤器的入口管道上设有循环泵，所述暖风器的入口管道上设有暖风器进水调节阀；所述低温省煤器与凝结水加热器的循环水侧通过管道连接形成第二循环回路，所述凝结水加热器的循环水侧设置有旁路调节阀；所述凝结水加热器的凝结水侧与所述低压加热器通过管道并联连接，其与所述低压加热器之间的凝结水连接管道设置有增压泵。
优选地，所述凝结水加热器为水水换热器。
为实现上述另一目的，本发明还提供一种余热回收方法，采用上述任一项所述的以排烟余热作为暖风器热源的余热回收***进行余热回收，包括：当所述暖风器所要加热的冷空气流量或温度发生变化时，通过调节所述暖风器进水调节阀的开度和所述循环泵的运行频率，使所述暖风器出口烟温达到设计温度。
进一步地，当所述暖风器所要加热的冷空气流量增大或温度下降时，加大所述暖风器进水调节阀的开度或提高所述循环泵的运行频率。
进一步地，当所述暖风器所要加热的冷空气流量减小或温度上升时，减小所述暖风器进水调节阀的开度或降低所述循环泵的运行频率。
为实现上述另一目的，本发明还提供另一种余热回收方法，采用上述任一项所述的以排烟余热作为暖风器热源的余热回收***进行余热回收，包括：当所述暖风器投运及需求热量发生变化时，通过调节所述暖风器进水调节阀的和旁路调节阀的开度，使所述低温省煤器充分回收利用排烟余热。
进一步地，当所述暖风器投运及需求热量无剩余时，增大或全开所述暖风器进水调节阀和旁路调节阀的开度，使所述低温省煤器回收的排烟余热热量全部用于所述暖风器。
进一步地，当所述暖风器投运及需求热量有剩余时，减小或关闭所述暖风器进水调节阀和旁路调节阀的开度，使所述低温省煤器将回收的烟气余热通过所述凝结水加热器输送回所述低压加热器。
为实现上述另一目的，本发明还提供又一种余热回收方法，采用上述任一项所述的以排烟余热作为暖风器热源的余热回收***进行余热回收，包括：当所述暖风器的热量需求或***剩余热量发生变化时，通过调节所述增压泵的运行频率和所述旁路调节阀的开度改变所述凝结水加热器的换热功率，以使***热量平衡以及所述低温省煤器的出口烟温达到设计温度。
进一步地，当所述暖风器的热量需求变大或***剩余热量变小时，通过降低所述增压泵的运行频率和增大所述旁路调节阀的开度降低所述凝结水加热器的换热功率；当所述暖风器的热量需求变小或***剩余热量变大时，通过提高所述增压泵的运行频率和减小所述旁路调节阀的开度提高所述凝结水加热器的换热功率。
本发明所提供的余热回收***和方法，通过将锅炉排烟余热作为电站锅炉暖风器热源的方式，充分利用了传统电站锅炉低温省煤器和暖风器两个看似不相关的技术优点，并克服了各自的缺点，实现优势互补，其中，暖风器的热源来自于排烟余热，节省了原有蒸汽的耗费，缓解了空预器的低温腐蚀，同时因暖风器设置带来排烟温度升高的问题由低温省煤器来回收克服，其回收热量又返回到暖风器，而且低温省煤器和暖风器的布置位置较为接近，管线长度短，通过凝结水加热器实现水水换热，降低循环水侧***运行压力，从而使整体成本得到有效控制。具有改造简单，工期短，***设备集中布置，利于后期维护等优点。
附图说明
图1为本发明所提供以排烟余热作为暖风器热源的余热回收***的一种具体实施方式的管路及组成示意图。
图中：
1.低温省煤器 2.暖风器 3.凝结水加热器 4.循环泵 5.暖风器进水调节阀 6.旁路调节阀 7.低压加热器 8.增压泵
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明所提供以排烟余热作为暖风器热源的余热回收***的一种具体实施方式的管路及组成示意图。
在一种具体实施例中，本发明所提供的余热回收***以排烟余热作为电站锅炉暖风器热源，主要由低温省煤器1、暖风器2、凝结水加热器3、循环泵4、暖风器进水调节阀5、旁路调节阀6、低压加热器7、增压泵8等组成，可解决空预器低温腐蚀、锅炉排烟温度高、暖风器蒸汽耗费、传统低温省煤器管路成本高等问题。
如图所示，低温省煤器1与暖风器2通过管道连接形成第一循环回路，低温省煤器1的入口管道上设有循环泵4，循环泵4除了可通过变频运行调节循环水量，还主要用以克服***水侧的阻力，带动***热媒介循环；暖风器2的入口管道上设有暖风器进水调节阀5；低温省煤器1与凝结水加热器3的循环水侧通过管道连接形成第二循环回路，凝结水加热器3的循环水侧设置有旁路调节阀6，第一循环回路与第二循环回路一起组成内循环***；凝结水加热器3的凝结水侧与低压加热器7通过管道并联连接，其与低压加热器7之间的凝结水连接管道设置有增压泵8。
工作时，低温省煤器1回收锅炉排烟余热由热媒介质经管路***输送到暖风器2，用以加热空预器入口冷风。具体地，***中热媒介首先在低温省煤器1与锅炉排烟烟气进行热交换，回收排烟余热，吸热后的热媒介经管道输送到暖风器2进行放热，加热冷空气。在暖风器2放热后的热媒介返回低温省煤器1继续吸热，降低排烟温度。
同时，在夏季及其他暖风器2不用投运的工况，可关闭凝结水加热器3旁路调节阀6，低温省煤器1将回收的烟气余热通过凝结水加换热器3输送回汽机低加回热***；当一次风机或送风机风量(或温度)变化时，可通过暖风器进水调节阀5、旁路调节阀6及循环泵4等综合手段调节***的循环水量，满足暖风器出口烟温达到设计要求；在暖风器2热量需求变化，即***剩余热量变化时，为了保证***整体热量平衡以及低温省煤器出口烟温降低至除尘器高效运行温度，可通过调节增压泵8运行频率来调节凝结水加热器3凝结水侧的流量，进而调节凝结水加热器3的换热功率，满足低温省煤器1出口烟温达到设计值，维持***热量平衡。
该***通过各设备在各工况下的相互调节配合，不管暖风器2是否投运，低温省煤器1回收的热量依然能够得到充分利用，且其出口烟温即除尘器入口温度稳定在除尘器高效运行的范围内，暖风器的出口风温达到设计值。
当然，上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，为了对热媒介质和凝结水进行控制，在管道上进一步增设其他控制阀，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
除了上述余热回收***，本发明还提供一种余热回收方法，其采用上述以排烟余热作为暖风器热源的余热回收***进行余热回收，包括：
当一次风机或送风机变工况运行，其输送冷空气流量增加(或温度下降)时，加大暖风器进水调节阀5的开度或提高循环泵4的运行频率；当风机输送冷空气流量减小(或温度上升)时，减小暖风器进水调节阀5的开度或降低循环泵4的运行频率。通过暖风器进水调节阀5开度和循环泵4运行频率的调节来满足暖风器4出口烟温的要求。
在冬季暖风器投运及需求热量无剩余时，低温省煤器1回收的排烟余热热量全部用于暖风器2，打开旁路调节阀6，热媒介在暖风器2放热后返回低温省煤器1继续吸热；而对于夏季及其他暖风器2热量需求有剩余的工况，减小或关闭暖风器进水调节阀5和旁路调节阀6的开度，低温省煤器1将回收的烟气余热通过凝结水加热器3输送回汽机低压加热器7，保证低温省煤器1对于排烟余热的充分回收利用。
在暖风器2热量需求变化，***剩余热量变化时，可通过调节增压泵8的运行频率和旁路调节阀6的开度调节凝结水加热器3的换热功率，保证***热量平衡以及低温省煤器出口烟温达到设计要求。
具体地，当暖风器2的热量需求变大或***剩余热量变小时，通过降低增压泵8的运行频率和增大旁路调节阀6的开度降低凝结水加热器3的换热功率；当暖风器2的热量需求变小或***剩余热量变大时，通过提高增压泵8的运行频率和减小所述旁路调节阀6的开度提高凝结水加热器3的换热功率。
本发明所提供的以排烟余热作为电站锅炉暖风器热源的余热回收***及方法，相比于传统的以汽机抽汽作为热源的暖风器及热量回收至汽机侧的低温省煤器，具有以下优点：
首先，保留了原有暖风器减轻空预器低温腐蚀，低温省煤器的回收锅炉排烟余热，降低汽机发电煤耗的优点。
其次，克服了原有暖风器耗费汽轮机低压抽汽增加汽机热耗、排烟温度降低锅炉热效率的缺点，而且解决了原有低温省煤器管路***成本高、运行可靠性要求高的问题。
再者，还具有改造简单，工期短，***设备集中布置，利于后期维护。
以上对本发明所提供的以排烟余热作为暖风器热源的余热回收***及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种以排烟余热作为暖风器热源的余热回收***，其特征在于，包括低温省煤器(1)、暖风器(2)、凝结水加热器(3)及低压加热器(7)；所述低温省煤器(1)与暖风器(2)通过管道连接形成第一循环回路，所述低温省煤器(1)的入口管道上设有循环泵(4)，所述暖风器(2)的入口管道上设有暖风器进水调节阀(5)；所述低温省煤器(1)与凝结水加热器(3)的循环水侧通过管道连接形成第二循环回路，所述凝结水加热器(3)的循环水侧设置有旁路调节阀(6)；所述凝结水加热器(3)的凝结水侧与所述低压加热器(7)通过管道并联连接，其与所述低压加热器(7)之间的凝结水连接管道设置有增压泵(8)。
2.根据权利要求1所述的以排烟余热作为暖风器热源的余热回收***，其特征在于，所述凝结水加热器(3)为水水换热器。
3.一种余热回收方法，采用上述权利要求1或2所述的以排烟余热作为暖风器热源的余热回收***进行余热回收，包括：当所述暖风器(2)所要加热的冷空气流量或温度发生变化时，通过调节所述暖风器进水调节阀(5)的开度和所述循环泵(4)的运行频率，使所述暖风器(2)出口烟温达到设计温度。
4.根据权利要求3所述的余热回收方法，其特征在于，当所述暖风器(2)所要加热的冷空气流量增大或温度下降时，加大所述暖风器进水调节阀(5)的开度或提高所述循环泵(4)的运行频率。
5.根据权利要求3所述的余热回收方法，其特征在于，当所述暖风器(2)所要加热的冷空气流量减小或温度上升时，减小所述暖风器进水调节阀(5)的开度或降低所述循环泵(4)的运行频率。
6.一种余热回收方法，采用上述权利要求1或2所述的以排烟余热作为暖风器热源的余热回收***进行余热回收，包括：当所述暖风器(2)投运及需求热量发生变化时，通过调节所述暖风器进水调节阀(5)的和旁路调节阀(6)的开度，使所述低温省煤器(1)充分回收利用排烟余热。
7.根据权利要求6所述的余热回收方法，其特征在于，当所述暖风器(2)投运及需求热量无剩余时，增大或全开所述暖风器进水调节阀(5)和旁路调节阀(6)的开度，使所述低温省煤器(1)回收的排烟余热热量全部用于所述暖风器(2)。
8.根据权利要求6所述的余热回收方法，其特征在于，当所述暖风器(2)投运及需求热量有剩余时，减小或关闭所述暖风器进水调节阀(5)和旁路调节阀(6)的开度，使所述低温省煤器(1)将回收的烟气余热通过所述凝结水加热器(3)输送回所述低压加热器(7)。
9.一种余热回收方法，采用上述权利要求1或2所述的以排烟余热作为暖风器热源的余热回收***进行余热回收，包括：当所述暖风器(2)的热量需求或***剩余热量发生变化时，通过调节所述增压泵(8)的运行频率和所述旁路调节阀(6)的开度改变所述凝结水加热器(3)的换热功率，以使***热量平衡以及所述低温省煤器(1)的出口烟温达到设计温度。
10.根据权利要求9所述的余热回收方法，其特征在于，当所述暖风器(2)的热量需求变大或***剩余热量变小时，通过降低所述增压泵(8)的运行频率和增大所述旁路调节阀(6)的开度降低所述凝结水加热器(3)的换热功率；当所述暖风器(2)的热量需求变小或***剩余热量变大时，通过提高所述增压泵(8)的运行频率和减小所述旁路调节阀(6)的开度提高所述凝结水加热器(3)的换热功率。
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