CN86105222A - 利用排烟余热的低压节能复合*** - Google Patents

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Abstract

本发明属于一种热交换***装置，能充分利用锅炉排烟余热或太阳能热或地热的一种低压节能器复合***。火力发电厂锅炉的排烟温度，一般在120-150摄氏度左右，当燃用高硫燃料时，其排烟温度更高，且烟气排放量很大，造成余热浪费。本发明是将该部分余热利用低压节能器(4)回收后，或把来自地热或太阳能集热器的热量，再使其返回热力***作功发电。它与一般以水蒸汽为工质的余热发电相比，具有循环效率高，节能效果显著等特点。

Description

本发明是关于一种热交换***装置。
火力发电厂、钢铁、冶金、石油及化工等企业在生产过程中存在各种余热资源，就蒸汽锅炉的排烟温度来说，烟道温度一般在120～150摄氏度，而各种工业窑炉的排烟温度一般在400～500摄氏度，有些地方甚至更高，显然利用这些余热是当前节约能源的一项有效措施。
在国外，1960年初曾出现过在火力发电厂热力***中以单一串接的方式接入低能级换热器，将蒸汽锅炉中的排烟余热加以利用，但以后未见推广应用，估计是由于在该低能级换热器表面上出现腐蚀和堵灰等严重缺点无法克服。见文献资料（Some    Applications    of    the    Low-level    Economizer，“Proc.Amer.Power  Conf。”Vol，XXII    1960    PP189-195）。因此，如何成功地利用锅炉烟道中的排烟余热在世界范围内都仍未获得解决。
众所周知，在火力发电厂中，锅炉的排烟量是十分巨大的。对高硫燃料来说，国内火力发电厂锅炉的排烟温度一般在150摄氏度左右，有的甚至高达170～180摄氏度，大量的热量从烟囱中排放到大气而未被利用，锅炉效率下降，发电煤耗上升。为了充分利用烟道里的排烟余热，本发明提出低压节能器复合***装置，它借助火力发电厂中现有热力设备及***，将排烟余热进行单能或多能级梯度开发利用，这样只需少量投资，就能将余热转换为电能，这是余热回收的一种很好方法。经分析计算，本发明可降低锅炉排烟温度20～30摄氏度，使火力发电厂热效率相对提高0.65%～1.31%。
本发明的特征是利用通过串联或并联在热力***中安装在烟道内的低压节能器复合***，把排烟余热通过低压节能器加热热力***中的凝结水，从而排除了用于加热凝结水的汽轮机一级或多级抽气，使它返回汽轮机中膨胀作功发电，实现了排烟余热的单能级和多能级梯度开发利用。
附图一是锅炉排烟余热单能级和多能级梯度开发利用的低压节能器串并联复合***示意图。附图二是锅炉排烟余热单能级和多能级梯度开发利用的低压节能器并联***示意图。图中（1）是锅炉，（2）是省煤器，（3）是空气预热器，（4）是低压节能器，（5）是汽轮机，（6）是发电机，（7）是冷凝器，（8）是凝结水泵，（9）是除氧器，（10）是给水泵，（11Ⅰ），（11Ⅱ），（11Ⅲ），（11Ⅳ）分别皆是低压加热器，（12）……（23）皆为调节阀。
附图一中除低压节能器（4）外，其余均为火力发电厂原有设备，低压节能器（4）应安置在锅炉空气预热器（3）之后的尾部烟道中。本发明的工作流程是利用调节阀（12）…（23）可组成串联、并联或串并联的可调式低压节能器复合***。当对排烟余热采用多能级开发利用时，凝结水泵（8）将凝结水升压后，依次流经低压加热器（11Ⅰ），（11Ⅱ），（11Ⅲ），（11Ⅳ），同时从各级低压加热器之间的A，C，E，G各点中的任意点引出部分或全部凝结水，送入低压节能器（4），并在低压节能器（4）中吸收锅炉的排烟余热后，再返回热力***。凝结水返回热力***的地点，可以在锅炉给水泵（10）之前，引出点之后的任意点，这样，就构成了低压节能器与低压加热器的并联多路供水***。当对锅炉排烟余热采用单能级开发利用时，水泵升压后的凝结水，可由凝结水泵（8）出口处或者由图一中A、C、E、G等任意一点引出热力***送入低压节能器（4），吸收锅炉排烟余热后，再从B、D、F、H等任一点引入热力***，其具体方法是关闭调节阀（13），凝结水流经低压节能器（4）以后再由B点引入热力***，余类推……。这样，就构成了低压节能器与低压加热器单能级开发利用的可调式串联***。锅炉排烟温度由于充分利用了排烟余热而降低，从而实现了节能效果。但是随着节能效果的提高，我们必须有效地防止或减轻低压节能器（4）的低温腐蚀和堵灰现象。众所周知，当锅炉尾部受热面如省煤器（2），空气预热器（3）和低压节能器（4）的管壁温度是根据凝结水温度决定的。如管壁温度低于烟气中的硫酸蒸汽对应压力下的饱和温度时，将使烟气中的SO3蒸汽凝结成酸液，附着于金属壁面而遭腐蚀，与此同时，金属壁面会遭致积灰而堵塞通道。
因此，本发明所述***运行效果的好坏应决定于低压节能器（4）凝结水源引入、引出点的位置，流经低压节能器（4）的水量及其温度，低压节能器（4）的结构尺寸。汽轮发电机组类型及其热力***等都将直接影响排烟余热利用的经济效益。
所述低压节能器（4）的结构应采用面式或热管式换热器。
在两台10万千瓦机组火力发电机中，如按附图2提出的热力***作为实施例，将低压节能器（4）安装在空气预热器（3）之后的锅炉尾部烟道中，低压节能器（4）的结构采用面式换热器，低压节能器（4）的进水是由***中的C点式或E点经调节阀（15）或（18）引出，凝结水经低压节能器（4）吸收锅炉排烟余热后再返回到热力***中的H点。本实施例的低压节能器（4）的受热面积为2、045平方米，进口烟温为153、4摄氏度，出口烟温为132、3摄氏度，锅炉排烟温度降低了21.2摄氏度，也就是火力发电厂的热效率相对提高了0.86%，标准煤耗率下降3.2克/度电。同时，根据燃料的特性，排烟温度和凝结水量等参数作了最佳选择后，就有效地防止或避免遭致腐蚀和堵灰，或者保证低压节能器（4）的被腐蚀速度处于允许的最低安全范围内（即年腐蚀速度不超过0.2毫米）。
本实施例由于所述***是并联于原有热力***作多路供水，除在电站设计中采用本***外，对旧有火力发电厂的改造也特别适用，该***还具有工作安全可靠，操作方便灵活，烟道内的排烟温度可以自由选择，允许低压节能器（4）在适用烟道内干烧而不发生事故。
本发明可用在具有自备电站或相应热力***的钢铁、冶金、石油、化工等企业在生产过程中存在的各种余热资源中，也可用上述方法安置利用排烟余热低压节能器复合***，同样可以获得显著经济效益的。
本发明亦适用于太阳能热量利用。只要用太阳能集热器替代本***中的低压节能器（4），就可以用太阳能来加热热力***中的凝结水进行发电。但要注意当太阳能集热器的出口水温低于进水温度时，就应切断太阳能加热并联***而按常规的热力***运行。

Claims (5)

1、在火力发电厂的热力***中，通常包括有省煤器(2)，空气预热器(3)，冷凝器(7)，凝结水泵(8)，低压加热器(11Ⅰ)，(11Ⅱ)，(11Ⅲ)，(11Ⅳ)，除氧器(9)和锅炉给水泵(10)，还有热力***中接入串联的低压节能器(4)，本发明的特征是在热力***中，放置有与给水***低压加热器(11Ⅰ，11Ⅱ，11Ⅲ，11Ⅳ)并联或串并联的低压节能器(4)及调节阀(12)，(13)，(14)，……(21)，(22)，(23)利用排烟余热的低压节能器复合***或在所述***中，以太阳能集热器代换低压节能器(4)的复合***。
2、根据权利要求1利用排烟余热的低压节能器复合***，其特征是低压节能器（4）采用多路进水，按热力***从凝结水泵（8）与除氧器（9）之间各级低压加热（11Ⅰ，11Ⅱ，11Ⅲ，11Ⅳ）进出口处A，C，E，G点的任一点均可引出凝结水向低压节能器（4）供水。
3、根据权利要求2利用排烟余热的低压节能器复合***，其特征是向低压节能器（4）输送的凝结水量是按要求作出最佳配合选择由A，C，E，G任一点引出，并以调节阀（12），（15），（18），（21）调节供水量。低压节能器（4）的出口凝结水可引入除氧器（9）与凝结水引出点A，C，E，G之间的B，D，F，H点。
4、根据权利要求2或3利用排烟余热的低压节能器复合***，其特征是输送到低压节能器（4）内的进水温度是可以调节的，其调节范围为使冷凝器（7）到除氧器（9）间的凝结水温度，从而使低压节能器（4）的管壁温度不得低于烟气中硫酸蒸汽对应压力下的饱和温度。
5、根据权利要求1、2或3利用排烟余热的低压节能器复合***，其特征是低压节能器（4）是由面式换热器或热管式换热器做成的。
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