CN106123001A - 一种烟气余热利用***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烟气余热利用***及方法，包括依次串联的第一低压加热器(5)、第二低压加热器(6)、第三低压加热器(7)以及与所述第二低压加热器(6)并联的烟气余热利用装置(1)，所述烟气余热利用装置(1)的水侧入口与所述第一低压加热器(5)的出口之间设有增压泵单元，所述烟气余热利用装置(1)的水侧出口与所述第三低压加热器(7)的入口之间设有回水调节阀单元，所述回水调节阀单元的入口与增压单元的入口之间设有再循环调节阀单元。该***和方法能有效降低烟气粉尘比电阻，提高电除尘器效率，回收烟气余热并节约机组煤耗，节省设备占地，高效脱除烟气中的SO3，减轻烟气余热利用装置后的设备腐蚀。

Description

一种烟气余热利用***及方法
技术领域
本发明涉及燃煤机组锅炉尾部烟气余热利用技术领域，具体涉及由烟气余热利用装置、N+1号低压加热器、N号低压加热器、N-1号低压加热器等组成的，用于燃煤电厂回收烟气余热的并联式烟气余热利用***及其工艺方法。
背景技术
现役燃煤电厂由于燃煤波动、机组老化等原因导致实际排烟温度超过设计排烟温度，造成机组经济性下降、电除尘器效率下降、脱硫水耗增加等一系列问题。
近年来基于烟气余热利用装置的低低温电除尘器技术得到较好的运用，实现了较好节能减排作用。根据烟气余热利用装置与低压加热器连接方式的不同，烟气余热利用***可分为并联和串联两种形式。
请参考图1，图1为一种典型的并联式烟气余热利用***的管路及组成示意图。
如图所示，在并联式烟气余热利用***中，烟气余热利用装置1水侧从第一低压加热器5(即N+1号低压加热器)出口取出部分凝结水，经烟气余热利用装置1加热后返回至第三低压加热器7(即N-1号低压加热器)入口，烟气余热利用装置1与第二低压加热器6(即N号低压加热器)为并联关系。
该***和工艺方法利用低压加热器级间压差克服烟气余热利用装置水侧阻力，当烟气余热利用装置***水侧阻力大于并联的低压加热器级间压差时，将无法实现；同时，为了保证低压加热器***的安全性，低压加热器***有最低流量限制(通常为50％)，因此并联工艺仅能从低压加热器***中取出部分凝结水，水量较小，无法有效降低烟气余热利用装置出口烟温至设计值。此外该工艺方法取水点单一，无法实现有效的水温调节。
请参考图2，图2为一种典型的串联式烟气余热利用***的管路及组成示意图。
如图所示，在串联式烟气余热利用***中，烟气余热利用装置1水侧从第一加热器5(即N+1号低压加热器)出口取出全部凝结水，经烟气余热利用装置1加热后返回至第二加热器6(即N号低压加热器)入口，烟气余热利用装置1与第二加热器6为串联关系。
该工艺方法利用凝泵压头克服烟气余热利用装置水侧阻力，增加了凝泵电耗，当凝泵压头余量小于烟气余热利用装置***水侧阻力时，将无法实现。同时，由于全流量的凝结水进入烟气余热利用装置，水量、水温无法调节，在变负荷运行时，水量过大或者进口水温较低将导致烟气余热利用装置出口烟温低于设计值，导致低温腐蚀，影响设备安全。
由于多数燃煤电厂排烟温度较高，一般在130～150℃，而低低温电除尘技术要求烟气余热利用装置将进入电除尘器的处理烟气温度降至90℃左右，因此烟气余热利用装置的烟温降幅高达40～60℃，烟气余热利用装置的换热需求很大，通常冷却所需的凝结水量很大。但为了保证低压加热器安全性，与烟气余热利用装置并联的N号低压加热器需满足最小流量(通常为50％)要求，因此能够进入烟气余热利用装置的机组凝结水水量和烟气余热利用装置满足换热要求的凝结水量产生了矛盾。
为了解决这个矛盾，目前采用降低烟气余热利用装置入口水温或提高出口水温的方式。这两种方式均可有效减少烟气余热利用装置换热的凝结水量需求，进而实现烟气余热利用装置出口烟温达到设计值。但降低入口水温的方式会带来设备低温腐蚀风险，腐蚀和堵灰将使得换热管排的传热效率达不到设计要求，造成设备无法满足使用需求，而通过提高烟气余热利用装置出口水温的方式将造成设备阻力大、投资成本高，占地空间大等问题。
根据上述分析可知，在采用并联的烟气余热利用***及方法时，当烟气余热利用装置***水侧阻力大于并联的N号低压加热器的水侧阻力时，烟气余热利用装置出口的凝结水无法返回至N-1号低压加热器，无法实现烟气余热利用装置的正常工作。
本发明要解决的关键问题是传统并联工艺方法进入烟气余热利用装置的水温、水量无法随机组负荷、季节、燃煤变化而变化造成烟气余热利用装置换热管管壁温度过低，造成低温腐蚀及积灰堵灰的问题。由于传统并联工艺方法无法有效控制进入烟气余热利用装置的凝结水水温及水量，无法满足烟气余热利用装置对低低温电除尘器深度调温处理需求且当烟气余热利用装置水侧阻力大于N号低压加热器水侧阻力时，烟气余热利用装置无法正常工作，因此传统的并联***及工艺方法急需改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种烟气余热利用***。该***在保证低压加热器***最小流量下，实现进入烟气余热利用装置的水温、水量可在任何工况下达到设计值，实现对电除尘器烟温进行深度调温处理，有效降低烟气粉尘比电阻，提高电除尘器效率，回收烟气余热并节约机组煤耗，节省设备占地，高效脱除烟气中的SO3，减轻烟气余热利用装置后的设备腐蚀。
本发明的另一目的是提供一种采用上述烟气余热利用***进行烟气余热利用的方法。
为实现上述目的，本发明提供一种烟气余热利用***，包括依次串联的第一低压加热器、第二低压加热器、第三低压加热器以及与所述第二低压加热器并联的烟气余热利用装置，所述烟气余热利用装置的水侧入口与所述第一低压加热器的出口之间设有增压泵单元，所述烟气余热利用装置的水侧出口与所述第三低压加热器的入口之间设有回水调节阀单元，所述回水调节阀组的入口与增压泵组的入口之间设有再循环调节阀单元。
优选地，所述增压泵单元为增压泵组，所述增压泵组包括沿凝结水流向依次串联的增压闸阀、增压泵、止回阀以及电动闸阀。
优选地，设有多组所述增压泵组，且所述增压泵组之间相互并联。
优选地，所述回水调节阀单元为回水调节阀组，所述回水调节阀组包括沿凝结水流向依次串联的第一回水闸阀、回水电动调节阀、第二回水闸阀以及与所述第一回水闸阀、回水电动调节阀、第二回水闸阀所构成的阀组相并联的第三回水闸阀。
优选地，所述再循环调节阀单元为再循环调节阀组，所述再循环调节阀组包括沿凝结水流向依次串联的第一再循环闸阀、再循环电动调节阀、第二再循环闸阀以及与所述第一再循环闸阀、再循环电动调节阀、第二再循环闸阀所构成的阀组相并联的第三再循环闸阀。
优选地，所述烟气余热利用装置设于锅炉空预器出口烟道内。
为实现上述另一目的，本发明提供一种烟气余热利用方法，此方法采用上述任一项所述的烟气余热利用***进行烟气余热利用，包括：
在所述烟气余热利用装置进口烟气温度较高时，通过增大所述增压泵单元的功率，增大进入所述烟气余热利用装置的冷却水量；同时调大所述再循环调节阀单元的开度，引更多的高温冷却水与所述增压泵单元入口的低温冷却水混合至设计水温。
进一步地，增大所述回水调节阀单元的开度，使所述第一低压加热器出口引出的水量与第三低压加热器进口回水的水量一致。
为实现上述另一目的，本发明还提供一种烟气余热利用方法，此方法采用上述任一项所述的烟气余热利用***进行烟气余热利用，包括：
在烟气余热利用装置进口烟气温度较低时，通过减小所述增压泵单元的功率，减少进入所述烟气余热利用装置的冷却水量；同时减小所述再循环调节阀单元的开度，引更少的高温冷却水与所述增压泵单元入口的低温冷却水混合至设计水温。
进一步地，减小所述回水调节阀单元的开度，使所述第一低压加热器出口引出的水量与第三低压加热器进口回水的水量一致。
本发明所提供的烟气余热利用***及方法，相比于常规的并联式烟气余热利用***和方法，能够在保证低压加热器***最小安全流量下，自动控制烟气余热利用装置进口水温达到设计值，减轻烟气余热利用装置的低温腐蚀风险，保证烟气余热利用装置的安全运行。同时，能够通过增加进入烟气余热利用装置的冷却水量，更大幅度降低烟气余热利用装置出口烟气温度，实现烟气余热的高效回收，进一步降低粉尘比电阻，提高电除尘效率，达到更佳的节能减排效果等优点。该***和方法利用低压加热器***的级间压差，并通过增压泵单元克服烟气余热利用装置***水侧阻力，减小了增压泵单元的电耗，实现烟气余热利用装置任何工况下都能正常工作。
附图说明
图1为一种典型的并联式烟气余热利用***的管路及组成示意图；
图2为一种典型的串联式烟气余热利用***的管路及组成示意图；
图3为本发明所提供烟气余热利用***的一种具体实施方式的管路及组成示意图。
图中：
1.烟气余热利用装置 2.增压泵组 3.再循环调节阀组 4.回水调节阀组 5.第一低压加热器 6.第二低压加热器 7.第三低压加热器
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3，图3为本发明所提供烟气余热利用***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，本发明所提供的烟气余热利用***，主要由第一低压加热器5(即N+1号低压加热器，这里为轴封加热器)、第二低压加热器6(即N号低压加热器)、第三低压加热器7(即N-1号低压加热器)、增压泵组2、再循环调节阀组3、回水调节阀组4以及烟气余热利用装置1等经管路连接构成。
其中，第一低压加热器5、第二低压加热器6、第三低压加热器7从右向左依次串联，烟气余热利用装置1设于锅炉空预器出口烟道内，用于吸收锅炉烟气(流向见空心箭头)余热，加热汽机凝结水(流向见实心箭头)，从而降低机组煤耗，提高机组经济性。
烟气余热利用装置1的换热介质为机组凝结水，其与第二低压加热器6并联，冷却水取自第一低压加热器5出口，经过烟气余热利用装置1加热后回至第三低压加热器7入口，实现烟气余热的高效回收。
增压泵组2设置在烟气余热利用装置1的水侧入口与第一低压加热器5的出口之间，增压泵为变频离心泵。通过增压泵组2可调节进入烟气余热利用装置的冷却水量达到设计水量，同时克服烟气余热利用装置***水侧阻力，实现烟气余热利用装置在任何工况下都可正常工作。
在本实施例中，设有两组增压泵组2，且两组增压泵组2之间相互并联，每一组增压泵组2均由沿凝结水流向依次串联的增压闸阀、增压泵、止回阀以及电动闸阀组成。
回水调节阀组4设置在烟气余热利用装置1的水侧出口与第三低压加热器7的入口之间，通过回水调节阀组4可调节进入第三低压加热器7的水量和水温，也就是通过回水调节阀组4开度调节进入第三低压加热器7进口的水量，从而调节从第一低压加热器5出口引出的水量与第三低压加热器7进口回水的水量一致，且回水水温和第三低压加热器7进口水温一致。
回水调节阀组4由沿凝结水流向依次串联的第一回水闸阀、回水电动调节阀、第二回水闸阀以及第三回水闸阀组成，其中第三回水闸阀与第一回水闸阀、回水电动调节阀、第二回水闸阀所构成的阀组相并联。
再循环调节阀组3设置在回水调节阀组4的入口与增压泵组2的入口之间，通过再循环调节阀组3可实现在任何工况下将第一低压加热器5出口低温凝结水与烟气余热利用装置1出口高温凝结水混合到设计水温后，再进入烟气余热利用装置1，实现进入烟气余热利用装置1的进口水温可调节；并保证有足够多的水量进入烟气余热利用装置1来实现深度降温。
再循环调节阀组3由沿凝结水流向依次串联的第一再循环闸阀、再循环电动调节阀、第二再循环闸阀以及第三再循环闸阀组成，其中第三再循环闸阀与第一再循环闸阀、再循环电动调节阀、第二再循环闸阀所构成的阀组相并联。
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，将增压泵组2的数量减少为一组或增加为三组，或者，增压泵组2、再循环调节阀组3及回水调节阀组4分别采用不同数量、不同类型的控制阀，采用不同的连接方式来构成相应的泵组或阀组，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
除了上述烟气余热利用***，本发明还提供一种烟气余热利用方法，此方法采用上文中的烟气余热利用***进行烟气余热利用，包括：
当烟气余热利用装置1进口烟气温度较高时，通过增大增压泵的电机频率，增大进入烟气余热利用装置1的冷却水量；同时调大再循环调节阀组3的开度，引更多的高温冷却水与增压泵入口的低温冷却水混合至设计水温。由于进入烟气余热利用装置1的水量增大，为保障低压加热器的安全运行，增大第三低压加热器7进口回水调节阀组4的开度，保证第一低压加热器5出口引出的水量与第三低压加热器7进口回水的水量一致。
当烟气余热利用装置1进口烟气温度较低时，首先通过减小增压泵的电机频率，减少进入烟气余热利用装置1的冷却水量；其次减小再循环调节阀组3的开度，引更少的高温冷却水与增压泵入口的低温冷却水混合至设计水温。最后由于进入烟气余热利用装置1的水量减少，为保障低压加热器的安全运行，减小第三低压加热器7进口回水调节阀组4的开度，保证第一低压加热器5出口引出的水量与第三低压加热器7进口回水的水量一致。
上述烟气余热利用***及方法，能够在保证低压加热器***最小安全流量下，自动控制烟气余热利用装置1进口水温达到设计值，减轻烟气余热利用装置的低温腐蚀风险，保证烟气余热利用装置1的安全运行。同时，能够通过增加进入烟气余热利用装置1的冷却水量，更大幅度降低烟气余热利用装置1出口烟气温度，实现烟气余热的高效回收，进一步降低粉尘比电阻，提高电除尘效率，达到更佳的节能减排效果等优点。
该***和方法利用低压加热器***的级间压差，并通过增压泵单元2克服烟气余热利用装置1***水侧阻力，减小了增压泵单元的电耗，实现烟气余热利用装置1任何工况下都能正常工作。
以上对本发明所提供的烟气余热利用***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)

1.一种烟气余热利用***，包括依次串联的第一低压加热器(5)、第二低压加热器(6)、第三低压加热器(7)以及与所述第二低压加热器(6)并联的烟气余热利用装置(1)，其特征在于，所述烟气余热利用装置(1)的水侧入口与所述第一低压加热器(5)的出口之间设有增压泵单元，所述烟气余热利用装置(1)的水侧出口与所述第三低压加热器(7)的入口之间设有回水调节阀单元，所述回水调节阀单元的入口与增压单元的入口之间设有再循环调节阀单元。
2.根据权利要求1所述的烟气余热利用***，其特征在于，所述增压泵单元为增压泵组(2)，所述增压泵组(2)包括沿凝结水流向依次串联的增压闸阀、增压泵、止回阀以及电动闸阀。
3.根据权利要求2所述的烟气余热利用***，其特征在于，设有多组所述增压泵组(2)，且所述增压泵组(2)之间相互并联。
4.根据权利要求1所述的烟气余热利用***，其特征在于，所述回水调节阀单元为回水调节阀组(4)，所述回水调节阀组(4)包括沿凝结水流向依次串联的第一回水闸阀、回水电动调节阀、第二回水闸阀以及与所述第一回水闸阀、回水电动调节阀、第二回水闸阀所构成的阀组相并联的第三回水闸阀。
5.根据权利要求1所述的烟气余热利用***，其特征在于，所述再循环调节阀单元为再循环调节阀组(3)，所述再循环调节阀组(3)包括沿凝结水流向依次串联的第一再循环闸阀、再循环电动调节阀、第二再循环闸阀以及与所述第一再循环闸阀、再循环电动调节阀、第二再循环闸阀所构成的阀组相并联的第三再循环闸阀。
6.根据权利要求1至5任一项所述的烟气余热利用***，其特征在于，所述烟气余热利用装置(1)设于锅炉空预器出口烟道内。
7.一种烟气余热利用方法，采用上述权利要求1至6任一项所述的烟气余热利用***进行烟气余热利用，包括：
在所述烟气余热利用装置(1)进口烟气温度高于设计烟气温度时，通过增大所述增压泵单元的功率，增大进入所述烟气余热利用装置(1)的冷却水量；同时调大所述再循环调节阀单元(3)的开度，引更多的高温冷却水与所述增压泵单元(2)入口的低温冷却水混合至设计水温。
8.根据权利要求7所述的烟气余热利用方法，其特征在于，增大所述回水调节阀单元(4)的开度，使所述第一低压加热器(5)出口引出的水量与第三低压加热器(7)进口回水的水量一致。
9.一种烟气余热利用方法，采用上述权利要求1至6任一项所述的烟气余热利用***进行烟气余热利用，包括：
在烟气余热利用装置(1)进口烟气温度低于设计烟气温度时，通过减小所述增压泵单元(2)的功率，减少进入所述烟气余热利用装置(1)的冷却水量；同时减小所述再循环调节阀单元(3)的开度，引更少的高温冷却水与所述增压泵单元(2)入口的低温冷却水混合至设计水温。
10.根据权利要求9所述的烟气余热利用方法，其特征在于，减小所述回水调节阀单元(4)的开度，使所述第一低压加热器(5)出口引出的水量与第三低压加热器(7)进口回水的水量一致。
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