[发明专利]一种烟气能量梯级利用系统

说明书

技术领域

本发明涉及火力发电领域，更具体地涉及火力发电系统中烟气能量梯级利用系统。

背景技术

随着国民经济的发展，社会对电力的需求正在不断的提高。对于正在进行工业化和经济快速发展的新兴发展中国家，如中国，电力的消耗量和发电厂的装机容量正在迅速的增加。对中国而言，由于受其一次能源的储存品种和储存量的限制，近几十年来发电厂的燃料以煤炭为主，约为70％以上，而且这种趋势在可预见的未来不会有根本的改变。虽然燃煤火电厂对于中国有着成本较低、燃料来源广泛等优势，但是燃煤火电厂存在效率较低、污染物排放较多等缺点。由于排放到大气中的污染物基本上来源于煤炭的燃烧，因此污染物的排放量与火电厂的煤耗量之间相关。降低火电厂煤耗量的同时也减少了火电厂向大气中污染物的排放量。

一般而言，可以采用以下三种方法减少火电厂的煤耗量。(一)提高蒸汽的压力和温度。提高了蒸汽的压力和温度后，汽轮机的效率将提高，热耗下降，可提高整个火力发电系统的效率，降低煤耗。目前，主流的火电机组的蒸汽压力和温度从亚临界参数提高到超临界参数，进一步提高到超超临界参数。目前国内外正在为进一步蒸汽温度作不懈的技术研究。但是蒸汽温度和压力每提高一个台阶，锅炉和汽轮机都需要采用热强度和抗腐蚀能力更高的材料，大大提高了设备的成本。(二)降低汽轮机的排汽参数。降低了汽轮机的排汽参数后，也可提高汽轮机的效率，降低汽轮机的热耗。降低汽轮机的排汽参数即需要降低汽轮机的循环冷却水温度，由于受电厂所处地理位置和气候条件的限制，循环冷却水温是在一定的范围内变化的，因此汽轮机的排汽参数下降的幅度是有限的。对于同一地区，汽轮机的排汽参数的一定的。(三)减少锅炉烟气的排放热损失。锅炉燃烧后产生的烟气，经过空气预热器后，根据锅炉形式和燃煤种类的不同，其温度一般在110℃～170℃之间。通常情况下锅炉烟气通过净化处理后自己排放到大气，排放的烟气温度几乎没有变化，即烟气中的热量直接排放到大气而不加以利用。

对锅炉排烟余热的利用，国内外已有不少的设计和实践，均采用烟气换热器的型式，通过换热器将烟气中的热量置换给别的介质以加以利用。这种烟气换热器被称为“低温省煤器”、“低压省煤器”、“烟气冷却器”、“烟水换热器”等各种名称，其实质是相同或相似的，所不同的是烟气换热器布置的位置和换热介质不同。目前，烟气换热器布置的位置有以下几种：

(1)布置在锅炉尾部，采用凝结水吸收烟气余热。例如，国内某电厂锅炉排烟温度较高，为了降低排烟温度，提高机组的运行经济性，在锅炉尾部空气预热器出口加装了低温省煤器，采用凝结水吸收烟气余热。

(2)布置在脱硫吸收塔之前，采用凝结水吸收烟气余热。德国Schwarze Pumpe电厂2×800MW褐煤发电机组在静电除尘器和烟气脱硫塔之间加装了烟气冷却器，采用凝结水吸收烟气余热。

(3)布置在脱硫吸收塔之前及电除尘器之前，采用锅炉进风或凝结水吸收烟气余热。

这些烟气换热器方案均采用了烟水换热器或烟风换热器，其主要作用的回收空器预热器出口较低温度的烟气余热，加热汽轮机系统较低温度的凝结水，减少了汽轮机回热系统中的加热凝结水的低压加热器需要的低能量品质的抽汽，此品质的蒸汽的能量利用率较低，转换为汽轮机做功发电能力的效率低，因此降低发电机组煤耗量效果不是最优。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的烟气能量梯级利用系统，与传统的烟气利用系统相比，可大大节约机组煤耗，同时减少火电机组污染物的排放量。

为实现该目的，根据本发明的一个方面，提供了一种烟气能量梯级利用系统，包括锅炉、空气预热器、除尘器、高压加热器、低压加热器，其特征在于，还包括：

烟气-给水换热器；

其中，所述锅炉的出口与所述烟气-给水换热器烟气侧连接，所述烟气-给水换热器水侧与所述高压加热器连接；

所述锅炉的出口的一部分高温烟气通过所述烟气-给水换热器，加热给水。

本发明采用了烟气-给水换热器，用锅炉出口的部分烟气加热给水，由于锅炉出口的烟气温度高达350～400℃左右，可用来加热较高温度的给水，从而提高给水温度、排挤抽汽，尤其是排挤能量品质较高的高压加热器的抽汽，能提高汽轮机的做功发电能力，降低汽轮机的热耗，从而实现了烟气能量的梯级利用。

根据本发明的另一方面，优选地，在上述方案的基础上还包括：

烟气-凝结水换热器；