CN206330139U - 一种烟气余热利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烟气余热利用系统，包括与空气预热器连接的高温烟气冷却器，高温烟气冷却器依次连接除尘器、低温烟气冷却器和脱硫反应器；高温烟气冷却器的热媒通道和低温烟气冷却器的热媒通道均与换热装置的热媒通道相连接，换热装置的热媒通道用于对送入空气预热器的空气进行加热；空气预热器的烟气入口与脱硝反应器烟气出口之间设有用于对烟气降温的空气高温加热器，空气预热器的空气出口连接空气高温加热器。上述系统极大地提高了锅炉烟气余热的利用效率，通过调整空气预热器出口烟气温度，提高了空气预热器的运行安全性，同时又可以提高锅炉低负荷阶段脱硝反应器入口的烟气温度，拓宽了脱硝系统的负荷适用范围。

Description

一种烟气余热利用系统

技术领域

本实用新型涉及余热回收利用技术领域，特别涉及一种烟气余热利用系统。

背景技术

大型燃煤机组中采用的回转式空气预热器出口的设计烟气温度在125℃左右，夏季高负荷时实际出口烟气温度可能超过140℃，造成大量的烟气余热损失；而冬季低负荷时出口烟气温度可能不足100℃，这将加剧设有SCR脱硝装置机组空气预热器冷端的硫酸盐乃至硫酸液滴的沉积，从而引起冷通流堵塞、部件腐蚀，影响机组的安全经济运行。另外，机组低负荷(一般最低只能达40％负荷)运行还将造成SCR脱硝装置入口烟气温度不能满足工艺要求，以致脱硝装置退出运行，这对于电厂的环保控制显然是不利的。

现阶段，空气预热器出口烟气回收的热量主要通过汽机低压回热系统进行回收，此种回收可以通过排挤汽机抽汽的方式起到一定的节能效果，然而这种方式对上述余热的利用效率并不高，浪费了大量的余热资源，且不能够避免上述低负荷时脱硝装置退出运行。

因此，如何提供一种利用效率高的烟气余热利用系统，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种烟气余热利用系统，在运行过程中对烟气余热的利用效率较高。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种烟气余热利用系统，包括与空气预热器连接的高温烟气冷却器，所述高温烟气冷却器依次连接除尘器、低温烟气冷却器和脱硫反应器；所述高温烟气冷却器的热媒通道和所述低温烟气冷却器的热媒通道均与换热装置的热媒通道相连接，所述换热装置的热媒通道用于对送入所述空气预热器的空气进行加热；

所述空气预热器的烟气入口与脱硝反应器烟气出口之间设有用于对烟气降温的空气高温加热器，所述空气预热器的空气出口连接所述空气高温加热器。

优选地，所述换热装置包括一次空气换热装置和二次空气换热装置；

所述空气高温加热器包括：

一次空气高温加热器，用于对依次通过所述一次空气换热装置及所述空气预热器的空气进行烟气换热，以便提高一次空气温度；

与所述一次空气高温加热器并联的二次空气高温加热器，用于对依次通过所述二次空气换热装置及所述空气预热器后的空气进行烟气换热，以便提高二次空气温度；

给水预热器与所述一次空气高温加热器并联，所述给水预热器的热媒通道、设置在所述脱硝反应器烟气上游的省煤器的热媒通道均与给水高温加热器连接，水流依次经过所述给水高温加热器、所述给水预热器和所述省煤器。

优选地，所述一次空气高温加热器、所述二次空气高温加热器和所述给水预热器的烟气通入口均设有烟量调节挡板。

优选地，所述高温烟气冷却器的热媒通道、所述低温烟气冷却器的热媒通道和所述换热装置串联连接，所述低温烟气冷却器的热媒通道的出口与所述高温烟气冷却器的热媒通道的进口连接。

优选地，所述换热装置包括：

一次空气换热装置和二次空气换热装置，二者并联设置；

用于调节进入一次空气换热装置、二次空气换热装置的热媒温度的控温装置，包括并联连接的第一流量调节阀和凝结水加热器，所述控温装置设于所述高温烟气冷却器的热媒出口。

优选地，所述给水高温加热器的高压抽汽管路上设有用于调节给水温度、高压抽汽汽量的高压抽汽调节阀。

优选地，所述换热装置的支路上设有用于对进入所述换热装置的热媒介质的流量进行控制的流量调节阀。

优选地，所述高温烟气冷却器、所述低温烟气冷却器与所述换热装置均为逆流换热器。

本实用新型所提供的烟气余热利用系统在空气预热器、除尘器和脱硫器的烟气流通通路上分别设置空气高温加热器、高温烟气冷却器和低温烟气冷却器，可以先由高温烟气冷却器对进入除尘器的烟气进行降温，使该温度满足除尘器的适宜工作温度，而低温烟气冷却器可以对除尘器中流出的烟气进行再次降温，以满足脱硫装置在适宜的工作温度，从而提高烟道中的除尘、脱硫效率以及余热利用效率。

高温烟气冷却器与低温烟气冷却器中通过热交换获得的烟气余热，可以通过换热装置传递给送入空气预热器的空气，从而将烟气余热通过送入空气预热器的空气回收进锅炉热力系统，极大地提高了锅炉烟气余热的利用效率，起到了很好的节能效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的一种烟气余热利用系统的系统结构图。

上图1中：

1-低温烟气冷却器、2-引风机、3-高压抽汽调节阀、4-给水高温加热器、5-给水预热器、6-给水预热器烟量调节挡板、7-二次空气高温加热器、8-第二烟量调节挡板、9-第一烟量调节挡板、10-一次空气高温加热器；

11-第一流量调节阀、17-第二流量调节阀、21-第三流量调节阀、23-第四流量调节阀、26-第五流量调节阀；

12-高温烟气冷却器、13-凝结水加热器、14-省煤器、15-二次空气旁路调节挡板、16-一次空气旁路调节挡板、18-二次空气换热装置、19-一次空气换热装置、20-二次空气风机、22-一次空气风机、24-热媒回流调节阀、25-热媒泵。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种烟气余热利用系统，在运行过程中对烟气余热的利用效率较高，且适用范围广。

请参考图1，图1为本实用新型所提供的一种烟气余热利用系统的系统结构图。

本实用新型所提供的一种烟气余热利用系统，包括与空气预热器连接的高温烟气冷却器12，高温烟气冷却器12的烟气流向上依次设置连接除尘器、低温烟气冷却器1、脱硫反应器，上述功能设备在烟气的流通上依次连接。高温烟气冷却器12的热媒通道和低温烟气冷却器1的热媒通道均与换热装置的热媒通道相连接，换热装置的热媒通道用于对送入空气预热器的空气进行加热。空气预热器的烟气入口与脱硝反应器烟气出口之间设有用于对烟气降温的空气高温加热器，空气预热器的空气出口连接空气高温加热器，以便空气与空气高温加热器内的烟气换热。

需要说明的是，换热装置的热媒通道用于加热气体，该气体是送入空气预热器中用于与烟气进行换热、实现烟气降温作用的。

需要说明的是，文中所称的“热媒通道”是指在高温烟气冷却器12、低温烟气冷却器1或者其他换热装置的内部，用于热媒介质流通的空间，例如，可以选择管式换热器，则该管式换热器的“热媒通道”为热媒介质流通的管状空间。烟气从空气预热器流出，依次进入高温烟气冷却器12、除尘器、低温烟气冷却器1以及脱硫器等装置中，而在高温烟气冷却器12与低温烟气冷却器1中，烟气会与热媒介质进行热交换，烟气降温、热媒升温，热媒介质流入换热装置中可再次进行热交换，将热媒介质获得的烟气余热传递给将要送入空气预热器的空气，实现将烟气余热回收进锅炉热力系统的目的，极大地提高了锅炉烟气余热的利用效率，起到了更好的节能效果。

请参考图1，空气高温加热器为在脱硝反应器和空气换热器之间烟气通道的换热设备，用于对即将进入空气预热器的烟气进行降温。

本实用新型所提供的烟气余热利用系统在空气预热器、除尘器和脱硫器的烟气流通通路上分别设置空气高温加热器、高温烟气冷却器12和低温烟气冷却器1，可以先由高温烟气冷却器12对进入除尘器的烟气进行降温，使该温度满足除尘器的适宜工作温度，而低温烟气冷却器1可以对除尘器中流出的烟气进行再次降温，以满足脱硫装置在适宜的工作温度，从而提高烟道中的除尘、脱硫效率以及烟气余热利用效率。

高温烟气冷却器12与低温烟气冷却器1中通过热交换获得的烟气余热，可以通过换热装置传递给送入空气预热器的空气，从而将烟气余热通过送入空气预热器的空气回收进锅炉热力系统，极大地提高了锅炉烟气余热的利用效率，起到了很好的节能效果。

可选的，用于对送入空气预热器的空气进行加热的换热装置采用热管式换热器，换热能力好、尺寸可以较小。由于选择换热能力及密度均比烟气大的热媒介质，故而该装置可以进一步减小尺寸。另外，空气及所选用的热煤介质均没有明显腐蚀性，因此可以减少对换置装置中热管的腐蚀，延长换热装置的寿命。

本实用新型可使锅炉低负荷运行时空气预热器出口的排烟温度得以提高，从而有效缓解了空气预热器的低温腐蚀与堵灰。

在任意一个实施例的基础之上，高温烟气冷却器12的热媒通道、低温烟气冷却器1的热媒通道和换热装置串联连接，低温烟气冷却器1的热媒通道的出口与高温烟气冷却器12的热媒通道的进口连接。

需要说明的是，上述高温烟气冷却器12、低温烟气冷却器1组成的回路中具有热媒输入口和热媒输出口，热媒输入口设置在距离低温烟气冷却器1入口较近的位置。

热媒介质首先进入低温烟气冷却器1的热媒通道，回收烟气在低温烟气冷器1中冷却时放出的热量；然后，上述经低温烟气冷却器1加热后的热媒介质进入高温烟气冷却器12的热媒通道中，进一步回收烟气在高温烟气冷却器2中冷却时放出的热量。之后，上述热媒介质再进入换热装置，将获得的热量传递给将要送入空气预热器的空气。

需要说明的是，上述的高温烟气冷却器12与低温烟气冷却器1均可采用相同的热媒管式换热器或者其他具有相同功能的装置，即上述的“高温”与“低温”所指的是通过该烟气冷却器的烟气温度高低，而并非是烟气冷却器本身的性质。当高温烟气冷却器12的热媒通道与低温烟气冷却器1的热媒通道串联在一起时，使热媒介质先流经低温烟气冷却器1，再流经高温烟气冷却器12，方可实现烟气余热的利用效率最大化。

在上述实施例的基础之上，换热装置具体可以包括：控温装置、一次空气换热装置19和二次空气换热装置18，一次空气换热装置19和二次空气换热装置18并联设置，控温装置用于调节进入一次空气换热装置19、二次空气换热装置18的热媒温度，控温装置设于高温烟气冷却器12的热媒出口，并与换热装置连接。控温装置包括并联连接的第一流量调节阀11和凝结水加热器13。通过第一流量调节阀11控制进入凝结水加热器13中的热媒量，或者通过其他流量调节阀控制进入凝结水加热器13中的凝结水量，从而实现调节进入一次空气换热装置19和二次空气换热装置18的热媒的温度。

在上述任意一个实施例的基础之上，换热装置包括一次空气换热装置19和二次空气换热装置18，上述空气高温加热器包括：一次空气高温加热器10和二次空气高温加热器7。

一次空气高温加热器10用于对依次通过一次空气换热装置19及空气预热器的空气进行烟气换热，以便使烟气降温，并提高一次空气温度。

二次空气高温加热器7与一次空气高温加热器并联，用于对依次通过二次空气换热装置18及空气预热器的空气进行烟气换热，以便使烟气降温，从而可以提高二次空气温度。

给水预热器5与一次空气高温加热器10并联设置，给水预热器5的热媒通道、设置在脱硝反应器烟气上游的省煤器14的热媒通道均与给水高温加热器4连接，水流依次经过给水高温加热器4、给水预热器5和省煤器14。

需要说明的是，一次空气高温加热器10的热媒通道连接空气预热器上的一次空气出口，一次空气出口与一次空气入口连接，一次空气入口连接一次空气换热装置19；相对应的，二次空气高温加热器7热媒通道连接空气预热器上的二次空气出口，二次空气出口与二次空气入口连接，二次空气入口连接二次空气换热装置18。或者，可以设置烟气在管内，空气在管外。

需要说明的是，一次空气高温加热器10、二次空气高温加热器7的热媒通道的出口可以直接连接锅炉的炉膛，或者也可以直接与外界连通，或者连接换热装置的空气入口，或者连接空气高温加热器前的烟气通道。

本实施例中，空气高温加热器包括两个分别与换热装置对应的加热器，从而实现对换热装置中空气的利用。

可选的，一次空气高温加热器10、二次空气高温加热器7和给水预热器5的烟气通入口均设有烟量调节挡板。

在上述任意一个实施例的基础之上，换热装置连接空气风机，空气风机与空气预热器之间连接有旁路风道，旁路风道上设置有空气旁路调节挡板。可选的，空气风机包括一次空气风机22和二次空气风机20，空气旁路风道调节挡板包括二次空气旁路调节挡板15和一次空气旁路调节挡板16，分别对流经两个换热装置、空气预热器以及两个高温空气加热器的空气进行控制，可以作为烟气温度及空气温度调节的一项措施。

可选的，上述换热装置还可以包括三次空气换热装置或更多的空气换热装置。

在上述任意一个实施例的基础之上，图1中的系统烟气源与空气预热器之间沿烟气流动方向依次设有省煤器14、脱硝反应器、给水预热器5，请参考图1，给水预热器5和省煤器14的热媒通道均与给水高温加热器4连接，水流依次经过给水高温加热器4、给水预热器5和省煤器14。

本实施例中，在脱硝反应器的烟气出口位置设置给水预热器5，给水预热器5的热媒来自给水高温加热器4，给水高温加热器4进口的高压抽汽管路上设有高压抽汽调节阀3，通过高压抽汽调节3的开度一方面可以调节给水高温加热器4出口的给水温度，另一方面也可以调节高压抽汽的汽量。给水依次经过给水高温加热器4、给水预热器5之后进入省煤器14，从而使得给水与烟气进行换热。

可选的，给水高温加热器4的高压抽汽管路上设有用于调节给水温度、高压抽汽汽量的高压抽汽调节阀3。

可选的，上述任意一个实施例中，在上述换热装置、空气高温加热装置等换热结构中的各个支路中，均可以设置控制流量的控制阀，以便对换热热媒的量进行控制，从而实现对烟气温度的控制。

可选的，换热装置的支路上设有用于对进入换热装置的热媒介质的流量进行控制的流量调节阀。例如，设置在一次空气换热装置19的热媒通道上的第二流量调节阀17，或者设置在二次空气换热装置18的热媒通道上的第三流量调节阀21。

可选的，流量调节阀还包括并联在高温烟气冷却器12与控温装置上的第四流量调节阀23，第四流量调节阀23串联连接了低温烟气冷却器1和一次空气换热装置19。

可选的，流量调节阀还包括设置在换热装置与低温烟气冷却器1连接的通路上，且连接了低温烟气冷却器1的热媒入口和热媒出口的第五流量调节阀26。

在上述任意一个实施例的基础之上，低温烟气冷却器1或高温烟气冷却器12均可以为特氟龙热媒管式换热器或玻璃钢制热媒管式换热器。

可选的，高温烟气冷却器12、低温烟气冷却器1与换热装置均为逆流换热器。

可选的，在给水预热器5的烟气入口端可以设置给水预热器烟量调节挡板6，以便调节烟气量，进而调节省煤器入口给水温度，从而控制烟气的温度。

可选的，在一次空气高温加热器10和二次空气高温加热器7的烟气入口段可以分别对应设置第一烟量调节挡板9和第二烟量调节挡板8，以便调节烟气量，以便控制进入空气预热器的烟气的温度，从而调节空气预热器等设备出口的烟气温度。

可选的，在换热装置的热媒出口流向低温烟气冷却装置的通路中，还设置有热媒回流调节阀24，以便对热媒回流量进行控制。

需要说明的是，上述换热装置与高温烟气冷却器12、低温烟气冷却器1连接的热媒通路中，需要设置热媒泵25以便热媒的流通。

在本实用新型所提供的烟气余热利用系统中，烟气先经过省煤器14进行放热，再进入脱硝反应器。给水预热器5、二次空气高温加热器7、一次空气高温加热器10可在锅炉单侧烟道中并列布置，通过调节预热器烟量调节挡板6、第二烟量调节挡板8、第一烟量调节挡板9可以调节各个通过的烟气量，进而控制各个通道的换热量，也能够调节给水预热器5出口给水温度、二次空气高温加热器7出口的二次空气温度及一次空气高温加热器10出口的一次空气温度。烟气流经并列烟道之后进入空气预热器能够放热至约120℃，再进入高温烟气冷却器12中放热至约90℃，而后通过除尘器、引风机2再进入低温烟气冷却器1中放热至约65℃，从而能够实现调节进入到脱硫反应器中的烟气的温度。

其中热媒介质管道上设有热媒介质注入通道及热媒介质排泄通道，通过调节第五流量调节阀26可以调节低温烟气冷却器1出口的烟气温度，通过调节第四流量调节阀23可以调节高温烟气冷却器12出口的烟气温度，通过调节第二流量调节阀17及第三流量调节阀21，则可以调节二次空气换热装置18及二次空气换热装置19之间的换热量分配。该循环回路中当有多余的热量通过凝结水加热器13回收到凝结水之中，通过第一流量调节阀11控制进入凝结水加热器13之中的热媒量，或控制进入凝结水加热器13中的凝结水量，均可以调节热媒介质在进入换热装置放热之前的温度。

本实用新型所提供的方案在使用中，无论冬季或夏季，对于典型的1000MW热力锅炉，在250～1000MW范围内空气预热器出口的烟气温度基本稳定在113～119℃之间，避免了低负荷时可能出现的空气预热器堵塞、腐蚀情况；同时，脱硝反应器入口的烟气温度维持在300～366℃之间，其脱硝负荷低限可扩展至250MW。

夏季大部分工况时，本方案不仅通过锅炉自身回收排烟余热，而且还通过关小汽轮机高压抽汽调节阀排挤高压抽汽以及部分加热凝结水排挤汽轮机低压抽汽的方式分别排挤汽轮机高压抽汽量、汽轮机低压抽汽量起到节能的作用，并且优先选择通过排挤高压抽汽量的方式获得更高的节能能量品质。冬季所有计算工况下，本方案全部通过锅炉自身或排挤高压抽汽量的方式回收排烟余热，极大的提高了余热利用的能量品质。

在本方案中，可以灵活调节给水预热器、一次空气高温加热器、二次空气高温加热器三个烟气通道之间的烟气流量。当需要提高脱硝反应器入口烟气温度时，可以关小其它两个通道的烟量调节挡板，开大给水预热器通道的烟量调节挡板。

本实用新型的特点在于两个空气高温加热器与给水预热器在烟道中并列布置，且可以通过调节各自烟气通道入口的烟气挡板分配两个空气高温加热器与给水预热器的热量，如此可以灵活应变，比如需要更高的脱硝反应器入口烟气温度时，可以配合调节这三个挡板以提高给水预热器通道的烟气量，若需提高一次空气温度，则可以配合调节这三个挡板以提高一次空气高温加热器通道的烟气量。

除了上述实施例所提供的烟气余热利用系统的主要结构、连接与使用，该烟气余热利用系统中的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的烟气余热利用系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种烟气余热利用系统，其特征在于，包括与空气预热器连接的高温烟气冷却器(12)，所述高温烟气冷却器(12)依次连接除尘器、低温烟气冷却器(1)和脱硫反应器；所述高温烟气冷却器(12)的热媒通道和所述低温烟气冷却器(1)的热媒通道均与换热装置的热媒通道相连接，所述换热装置的热媒通道用于对送入所述空气预热器的空气进行加热；

所述空气预热器的烟气入口与脱硝反应器烟气出口之间设有用于对烟气降温的空气高温加热器，所述空气预热器的空气出口连接所述空气高温加热器。

2.根据权利要求1所述的烟气余热利用系统，其特征在于，所述换热装置包括一次空气换热装置(19)和二次空气换热装置(18)；

所述空气高温加热器包括：

一次空气高温加热器(10)，用于对依次通过所述一次空气换热装置(19)及所述空气预热器的空气进行烟气换热，以便提高一次空气温度；

与所述一次空气高温加热器(10)并联的二次空气高温加热器(7)，用于对依次通过所述二次空气换热装置(18)及所述空气预热器后的空气进行烟气换热，以便提高二次空气温度；

给水预热器(5)与所述一次空气高温加热器(10)并联，所述给水预热器(5)的热媒通道、设置在所述脱硝反应器烟气上游的省煤器(14)的热媒通道均与给水高温加热器(4)连接，水流依次经过所述给水高温加热器(4)、所述给水预热器(5)和所述省煤器(14)。

3.根据权利要求2所述的烟气余热利用系统，其特征在于，所述一次空气高温加热器(10)、所述二次空气高温加热器(7)和所述给水预热器(5)的烟气通入口均设有烟量调节挡板。

4.根据权利要求3所述的烟气余热利用系统，其特征在于，所述高温烟气冷却器(12)的热媒通道、所述低温烟气冷却器(1)的热媒通道和所述换热装置串联连接，所述低温烟气冷却器(1)的热媒通道的出口与所述高温烟气冷却器(12)的热媒通道的进口连接。

5.根据权利要求4所述的烟气余热利用系统，其特征在于，所述换热装置包括：

一次空气换热装置(19)和二次空气换热装置(18)，二者并联设置；

用于调节进入一次空气换热装置(19)、二次空气换热装置(18)的热媒温度的控温装置，包括并联连接的第一流量调节阀(11)和凝结水加热器(13)，所述控温装置设于所述高温烟气冷却器(12)的热媒出口。

6.根据权利要求5所述的烟气余热利用系统，其特征在于，所述给水高温加热器(4)的高压抽汽管路上设有用于调节给水温度、高压抽汽汽量的高压抽汽调节阀(3)。

7.根据权利要求5所述的烟气余热利用系统，其特征在于，所述换热装置的支路上设有用于对进入所述换热装置的热媒介质的流量进行控制的流量调节阀。

8.根据权利要求5所述的烟气余热利用系统，其特征在于，所述高温烟气冷却器(12)、所述低温烟气冷却器(1)与所述换热装置均为逆流换热器。