本發(fā)明涉及鍋爐排煙余熱回收，具體為一種余熱深度利用及水回收系統(tǒng)。
背景技術：
鍋爐的排煙熱損失是現(xiàn)代大型燃煤電廠鍋爐的主要熱損失，占燃料放熱量的4％左右，按照傳統(tǒng)的火電廠生產(chǎn)流程，這部分熱量隨煙氣排放到大氣環(huán)境。作為余熱資源，鍋爐排煙余熱具有源溫度高、數(shù)量大，以及回收利用方便等特點，已在我國火電行業(yè)得到了廣泛的應用?；厥张艧熡酂岵⑦M行高效利用可提高火電機組的熱經(jīng)濟性，傳統(tǒng)的鍋爐排煙余熱回收將余熱利用于抽汽壓力較低的回熱加熱器，其節(jié)能效果一般在1.5g/kwh左右。
近年來出現(xiàn)的在余熱回收系統(tǒng)設置煙氣旁路及暖風器可提高余熱回收的品位，實現(xiàn)排煙余熱的深度利用。在排煙余熱回收系統(tǒng)中引入暖風器及從空預器入口引出煙氣旁路等方法，可將余熱利用于抽汽壓力較高的低壓加熱器，甚至高壓加熱器，其節(jié)能效果一般可達到3.0g/kwh左右。但是，采用從空預器前引出煙氣之后，空預器中的煙氣流量減少，煙氣換熱能力下降，即使增加空預器進口送風溫度，空預器出口二次風溫度也下降較多，很大程度上抵消了余熱回收的效果。為保證一定的二次風溫度，在實際系統(tǒng)設計時，煙氣旁路流量取值受到很大限制，使得所回收的高品位余熱數(shù)量減少，影響了系統(tǒng)的節(jié)能效果。
當采用暖風器的余熱回收系統(tǒng)運行在低負荷或環(huán)境溫度較低的工況時，由于送風溫度較低，為控制系統(tǒng)末端的煙氣溫度、使煙氣換熱器不出現(xiàn)腐蝕，需要大幅度減少余熱回收數(shù)量，從而使其節(jié)能效果迅速下降。
可見在現(xiàn)有系統(tǒng)中旁路煙氣流量小限制了使高品位余熱的回收數(shù)量，且在環(huán)境溫度較低時煙氣換熱器易發(fā)生腐蝕。
另外，現(xiàn)有電站鍋爐的空預器多為三分倉，一次風、二次風均進入空預器，由于煙氣的熱容量比空氣大，一次風也被加熱至較高的溫度。為保證制粉系統(tǒng)安全運行，不得不在加熱后的一次風中摻混冷風以控制其溫度。以某電廠660mw超臨界機組，其空預器出口一次風溫度達到了330℃，需要摻混冷風使其溫度控制在200℃以下，使系統(tǒng)不可逆損失增加。
技術實現(xiàn)要素：
為解決上述問題，本發(fā)明提出了設置外置式一次風加熱器以提高煙氣旁路流量、增加高品位煙氣余熱的回收數(shù)量，并能直接加熱至所需溫度；通過回收脫硫塔出口煙氣余熱預熱空氣，消除煙氣換熱器的腐蝕并進一步提高余熱回收數(shù)量；通過冷卻脫硫塔出口煙氣可獲得大量的凝結水以實現(xiàn)水回收。
本發(fā)明的技術解決方案是這樣實現(xiàn)的：
一種電站鍋爐排煙余熱深度利用及水回收系統(tǒng)，包括一次風加熱子系統(tǒng)、暖風子系統(tǒng)、冷風預熱子系統(tǒng)，在脫硝裝置之后、鍋爐空預器之前設置煙氣旁路，在鍋爐空預器之后匯合至煙氣管道，一次風加熱子系統(tǒng)設置于煙氣旁路；其特征在于，鍋爐主送風管路依次經(jīng)過冷風預熱子系統(tǒng)和暖風子系統(tǒng)，在暖風子系統(tǒng)后分成一次風管路和二次風管路；一次風管路通過一次風加熱子系統(tǒng)，利用煙氣旁路中煙氣熱量加熱一次風；二次風管路連接至鍋爐空預器；暖風子系統(tǒng)設置在鍋爐空預器后、電除塵設備前的煙氣管道，用于吸收煙氣熱量加熱冷風；冷風預熱子系統(tǒng)設置在脫硫設備后的煙氣管道，用于吸收煙氣熱量進行送風預熱，同時回收煙氣中凝結水。
進一步地，一次風加熱子系統(tǒng)包括高溫煙氣換熱器、一次風加熱器；高溫煙氣換熱器設置在煙氣旁路，一次風加熱器設置在一次風管路。
進一步地，高溫煙氣換熱器內(nèi)的換熱管分為g1、g2、g3、g4四段布置，來自一次風加熱器的循環(huán)水經(jīng)中溫循環(huán)泵加壓，依次經(jīng)過g1、g3段后返回一次風加熱器，來自機組給水泵出口的給水第g2、g4段吸熱后與主給水混合，進入鍋爐省煤器。
進一步地，暖風子系統(tǒng)包括低溫煙氣換熱器、暖風器；低溫煙氣換熱器設置在煙氣管道，暖風器設置在主送風管路。
進一步地，低溫煙氣換熱器內(nèi)的換熱管分為d1、d2、d3、d4四段布置，來自暖風器的循環(huán)水經(jīng)低溫循環(huán)泵加壓，依次經(jīng)過第d1、d3段后返回暖風器，來自機組低壓加熱器出口的給水經(jīng)第d2、d4段吸熱后與主凝結水混合，進入機組除氧器。
進一步地，冷風預熱子系統(tǒng)包括凈煙氣換熱器、冷風加熱器；凈煙氣換熱器設置在煙氣管道，冷風加熱器設置在主送風管路。
進一步地，凈煙氣換熱器采用凝結水間接換熱，鍋爐脫硫設備出口煙氣中的水蒸汽在凈煙氣換熱器內(nèi)凝結，經(jīng)凝水泵加壓后進入水箱供電廠使用；冷風加熱器進行預熱鍋爐的送風。
進一步地，鍋爐煙氣在scr脫硝裝置之后、空預器之前分為兩路，60-80％的煙氣進入鍋爐空預器，20-40％的煙氣經(jīng)煙氣旁路通過高溫煙氣換熱器。
本發(fā)明的優(yōu)點是顯而易見的，主要表現(xiàn)在：
采用本發(fā)明可使某660mw機組煤耗率下降7.0g/kwh，回收水量30-50t/h，具有較大的節(jié)能效益及社會效益。
附圖說明
圖1電站鍋爐排煙余熱深度利用及水回收系統(tǒng)。
其中，1高溫煙氣換熱器、2一次風加熱器、3低溫煙氣換熱器、4暖風器、5凈煙氣換熱器、6冷風加熱器、7中溫循環(huán)泵、8低溫循環(huán)泵、9冷循環(huán)泵、10凝水泵、11省煤器、12scr脫硝裝置出口、13一次風、14給水泵出口、15二次風、16空預器出口、17除氧器、18凝結水、19esp電除塵設備、20fgd脫硫設備出口、21送風、22煙囪、23水箱。
具體實施方式
以下，將參照附圖來詳細說明本發(fā)明的實施例。
如圖1所示，電站鍋爐排煙余熱深度利用及水回收系統(tǒng)由高溫煙氣換熱器1、一次風加熱器2、低溫煙氣換熱器3、暖風器4、凈煙氣換熱器5、冷風加熱器6，以及中溫循環(huán)泵7、低溫循環(huán)泵8、冷循環(huán)泵9與凝水泵10組成；
在scr脫硝裝置之后、鍋爐空預器之前設置煙氣旁路，煙氣旁路上設有高溫煙氣換熱器1；經(jīng)過高溫煙氣換熱器1后的煙氣旁路與鍋爐空預器出口的煙道匯合；其中，鍋爐煙氣在scr脫硝裝置之后分為兩股，其中一部分60-80％的煙氣進入鍋爐空預器，另一部分20-40％的煙氣引出鍋爐后經(jīng)過高溫煙氣換熱器1分別加熱給水及一次風加熱器2的循環(huán)水；
鍋爐空預器出口的煙道經(jīng)過低溫煙氣換熱器3連接esp電除塵設備；fgd脫硫設備出口煙道經(jīng)凈煙氣換熱器3連接煙囪；送風管路經(jīng)過冷風加熱器6后連接暖風器4，經(jīng)過暖風器4之后分成一次風管路和二次風管路；一次風管路經(jīng)過一次風加熱器2后連接磨煤機；二次風管路連接到鍋爐空預器。鍋爐全部送風先在冷風加熱器6中被加熱，經(jīng)過暖風器4之后分為兩股，一次風經(jīng)一次風加熱器2后送至磨煤機，二次風仍進入空預器；
高溫煙氣換熱器1內(nèi)的換熱管分為g1、g2、g3、g4四段布置，來自一次風加熱器2的循環(huán)熱媒水經(jīng)中溫循環(huán)泵7加壓，依次經(jīng)過g1、g3段后返回一次風加熱器，來自機組給水泵出口的給水在第g2、g4段吸熱后與主給水混合、進入鍋爐省煤器；
低溫煙氣換熱器2內(nèi)的換熱管分為d1、d2、d3、d4四段布置，來自暖風器4的循環(huán)熱媒水經(jīng)低溫循環(huán)泵8加壓，依次經(jīng)過第d1、d3段后返回暖風器4，來自機組低壓加熱器出口的給水在第d2、d4段吸熱后與主凝結水混合、進入機組除氧器；
鍋爐fgd脫硫設備出口煙氣進入凈煙氣換熱器5，采用凝結水間接換熱的方式，循環(huán)熱媒水經(jīng)冷循環(huán)泵9加壓循環(huán)，在冷風加熱器6中加熱鍋爐的送風；
鍋爐fgd脫硫設備出口煙氣中的水蒸汽在凈煙氣換熱器5內(nèi)凝結，經(jīng)凝水泵10加壓后進入水箱供電廠使用。
通過本系統(tǒng)，將一次風、二次風分流，只有二次風進入空預器，一次風由外置式一次風加熱器直接加熱至所需溫度；空氣進入暖風器之前先經(jīng)過一個冷風換熱器，由脫硫塔出口煙氣通過凝結水對其進行加熱。
在該系統(tǒng)中，由于進入空預器的空氣只有二次風，其流量減少，因此在保證一定的二次風溫下所需的煙氣流量也隨之減少，可使旁路煙氣流量大幅度增加；旁路煙氣的余熱大部分用來加熱給水，小部分通過循環(huán)水間接冷卻的方式加熱一次風，提高了所回收余熱的品位。
流經(jīng)高溫煙氣換熱器1的旁路煙氣與空預器出口煙氣匯合后，進入低溫煙氣換熱器3，煙氣的熱量大部分被用來加熱冷風(包括一次風及二次風)，多余的熱量被回收利用于低壓加熱器系統(tǒng)。
冷風在進入暖風器3之前先在冷風加熱器6中被加熱，其熱量來自脫硫塔出口的煙氣。由于脫硫塔出口煙氣溫度一般在60℃左右，其中含有大量的水蒸汽，濕煙氣在凈煙氣換熱器5中的換熱系數(shù)可達到200j/(m2k)，是干煙氣的換熱系數(shù)4-5倍；濕煙氣在被冷卻降溫時其中的部分水蒸汽凝結為水，在凈煙氣換熱器底部匯集后被凝水泵收集送往水箱。由于濕煙氣包含的熱量很大，即使環(huán)境溫度較低時，冷風加熱器的出口空氣溫度也能控制在較高的數(shù)值，這一方面彌補了煙氣余熱被大量利用后加熱一次風、二次風熱量的不足，另一方面在較低的環(huán)境溫度或運行負荷下也能保證進入暖風器的冷風溫度，防止設備的腐蝕。
通過上述措施，本系統(tǒng)在深度回收鍋爐排煙余熱并進行高效利用的同時，可實現(xiàn)濕煙氣的水回收。與現(xiàn)有技術相比，優(yōu)點如下：
(1)節(jié)能效果大。對某660mw超臨界機組計算表明，該方案可使機組的煤耗率下降7.0g/kwh；
(2)在節(jié)能的同時可實現(xiàn)水的回收。對上述機組計算表明，其回收水量為30-50t/h，且環(huán)境溫度越低、回收水量越大；
(3)對負荷及環(huán)境溫度的適應性好。與現(xiàn)有系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)在機組運行負荷或環(huán)境溫度下降時節(jié)能量基本不變，大大提高了余熱回收系統(tǒng)的熱經(jīng)濟性；
(4)投資回收期短。
既可用于新建機組，也可用于現(xiàn)有機組改造，具有廣闊的應用前景。
最后應說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的解釋，并不用于限制本發(fā)明，盡管對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。