[发明专利]锅炉烟气余热梯级回收利用的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种锅炉烟气余热梯级回收利用的方法及其装置，用于汽轮发电机组。

背景技术

传统的低压省煤器是一种利用锅炉排烟余热的节能措施。如图1所示，低压省煤器为一个热交换器30，烟气侧安装在锅炉10尾部烟道内，其水侧联接于汽轮机的低压给水系统部分(A、B)，低压给水在低压省煤器内吸收排烟热量，降低排烟温度，自身被加热、升高温度后再返回汽轮机低压给水系统，代替部分低压加热器的作用，是汽轮机热力系统的一个组成部分。低压省煤器将低压给水加热后通过低压加热器，加热后的低压给水将排挤部分汽轮机的回热抽汽，在汽轮机进汽量不变的情况下，被排挤的抽汽量相当于从抽汽口返回汽轮机，继续膨胀作功。因此，在燃料消耗量不变的情况下，可以多获得电功率，提高了机组的经济性。

对于传统的未配备脱硫系统的燃煤发电机组而言，低压省煤器通常可安装在锅炉的空气预热器和除尘器之间，将烟气的余热用来加热机组的低压给水，给水在低压省煤器内吸收热量后再返回低压加热器系统。由于这部分烟气热量的导入，排挤了部分低压缸抽汽，使汽轮机在低压缸蒸汽消耗量不变的情况下，产生了额外增加的电功，产生了可观的经济效益。但锅炉烟道设计一般不设旁路，一旦低压省煤器出现低温结露、酸腐蚀、烟气侧烟灰堵塞或漏水等故障，将直接威胁机组的安全运行甚至导致停运，经济损失非常大。

这一传统的布置方式存在着以下缺点：

1.空气预热器和除尘器中间为高含尘区域，飞灰含量高，以静电除尘器为例，其除尘效率按照99.8％计算，静电除尘器前后的烟气飞灰浓度相差达500倍，高飞灰含量会加剧管道受热面的磨损，缩短传热管的使用寿命，设备的安全系数有所降低。

2.采用这样的布置方式，低压省煤器的低温段布置在锅炉的高含尘区域，因管排低温结露导致烟灰粘结的风险大增，一旦出现这种情况后，会导致管排烟灰粘结堵塞使烟道阻力大大增加，造成锅炉降负荷甚至强迫停运。

3.低压省煤器的低温段若出现管排低温结露，必然产生酸腐蚀，一旦管道被腐蚀穿孔泄漏，喷出的凝结水会成为静电除尘器或布袋式除尘器以及风机的灾难。而且，锅炉烟道设计通常不考虑设置旁路，一旦系统出现泄漏将直接导致机组的强迫停运，经济损失非常大。

4.布置在锅炉尾部烟道内的低压省煤器，无法利用烟气下游中引风机、增压风机等设备的做功温升因而造成了热量的浪费。

煤粉在锅炉内燃烧会产生大量的二氧化硫(SO₂)，脱硫系统是主要作用为处理锅炉出口烟气中SO₂成份的装置，一般布置在锅炉烟道下游，主要由吸收塔、增压风机及相关联的烟气通道组成。随着我国燃煤机组脱硫系统的发展，又出现了一种新的烟气余热回收利用系统，如图2所示，在这一系统中，将热交换器30设在脱硫吸收塔70的入口位置，取代原脱硫GGH(烟气加热器)的降温作用，将烟气温度降低到80℃～90℃左右进入脱硫塔，既能达到烟气降温的要求，满足脱硫效果，又能利用烟气的余热及引风机和增压风机等设备的做功温升，增加机组的经济性。不过，由于这一方案的占地较大，荷载较重，风压差大，要显著增加增压风机的出力。因此对现场的安装条件和风机的裕量都提出了较高的要求。

事实上，无论是采用前两种方案中的哪一种，由于都是将烟气余热回收装置集中布置，因此都存在对现场的安装位置、土建基础、钢结构基础、风机裕量要求较高的问题。对于新建机组，如果能在设计阶段和设备选型阶段就将这些因素考虑进去并预留现场安装位置和设备裕量，相对而言较易满足要求。但是对于老机组的改造，就存在着较大的困难，由于没有足够的安装位置和风机裕量不够而不得不花费很高的代价对原有的烟道、钢结构和风机等设备进行改造。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种既能优化地利用和吸收烟气系统的引风机、增压风机等设备的做功温升，又能在布置上更加灵活、对现有设备影响和改动最小的一种高效和安全的烟气余热回收利用的方法及其装置。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种既能优化地利用和吸收烟气系统的引风机、增压风机等设备的做功温升，又能在布置上更加灵活、对现有设备影响和改动最小的一种高效和安全的锅炉烟气余热回收利用的方法及其装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种新型的锅炉烟气余热梯级回收利用的方法，用于汽轮发电机组，包括经过多级热交换，以能量梯级回收的方式，利用烟气通道内的设备做功产生的温升。