[发明专利]基于出口烟温控制的余热回收装置及余热回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种余热回收装置及方法，尤其是一种基于出口烟温控制的余热回收装置及余热回收方法。

背景技术

垃圾焚烧发电作为一种重要且可行的垃圾处理方法，具有广阔的市场发展前景，与电站的燃煤过程相比，垃圾焚烧过程具有飞灰含量高及灰熔点低等特点，因此在燃烧过程中容易出现换热表面积灰、结渣等问题，随运行时间的推移，烟道积灰增加会使锅炉换热系数逐渐下降，热阻增大，排烟温度升高。例如，某垃圾焚烧电厂由于积灰问题严重，使得省煤器受热面每隔3个月左右就要进行一次停炉清理，甚至威胁到下游设备的安全运行而停炉，同时，清理后只需一周的运行时间，出省煤器烟温又逐步由200℃升高到270℃，停炉及排烟温度过高问题不仅会耗费大量的人力物力、降低设备的利用率和能量的转化率，也严重影响了工厂的经济效益。

另一方面，锅炉省煤器出口烟气直接进入布袋除尘器进行除尘，而布袋除尘器主要由合成纤维,天然纤维或玻璃纤维织成的布或毡，其工作温度视型号及材质略有差异，一般在200℃左右的较窄温度范围，温度过高容易造成除尘器中布袋材料的损坏（烧袋），严重影响布袋的安全运行和使用寿命；另外，温度过低则会导致除尘中烟气湿度增大，容易产生粘结及孔隙堵塞，影响除尘效率和布袋使用寿命。因此，对该垃圾焚烧电厂来说，对出省煤器烟道进行适当改造，并将余热进行合理回收，使进入除尘器前的排烟温度稳定在200℃左右，是保证系统布袋除尘器能正常运行的重要前提。

回收余热的利用上，电厂设计时通常是采用汽轮机末级抽气来加热空气温度，以提高系统的能源转化效率。因此，通过对省煤器出口烟气余热的合理回收，并代替一部分或全部汽轮机抽气来加热入口空气温度，不仅可以解决除尘器前烟温过高的问题，保证了系统的安全运行，同时减少了抽气量，提高了电厂系统发电效率，更好地实现了能源的梯级利用和优化布局，具有一举两得的作用。

在烟气温度调整的过程中，考虑到烟温的波动范围较大，因此通常以最恶劣工况参数进行设计，且考虑一定的余量系数，当进换热器前烟气温度较低时，可能会发生过度换热使出口温度偏低，不利于布袋除尘器的运行，因此，需要采取必要的措施或控制方法来实现在不同烟温下仍能保证排烟温度稳定在工艺要求的200℃范围。

换热器作为一种最常见的能源转换设备，广泛应用于工业余热回收、工艺气体冷却、助燃风加热等场合，由于换热器设备在换热前后满足能量守恒，即换热前后加热工质的能量减少与冷却工质能量的增加以及散热三者之间保持平衡（由于散热通常较小，可忽略），换热器本身不具备储能及热功率调节的能力。因此，在烟气侧换热功率随烟气温度变化时，需要余热回收系统也具有相应的换热功率调节能力，以确保盈余的热量能及时带走，而又不会过多带走。对于空气侧，则要求能将换热过来的热量及时吸收并带走，故烟气和空气之间也存在一个能量平衡的问题。在换热器设计过程中须考虑到两个换热器换热能力的匹配，若热量不能够及时释放，则循环系统会产生热量的累积，最后可能无法实现排烟温度的有效控制，导致控制失效，严重影响工厂的生产安全和设备的稳定运行。在系统的设计中，如果片面采取增大换热面积余量的办法，可以实现换热量的匹配，但这会大大增加回收系统的改造成本，降低其经济性。因此，采用合理的控制方法，需要在解决吸放热工质间能量平衡的控制问题中，还要尽量提高改造系统的经济性。

由此可见，单用一个换热器的控制系统已不能满足上述各参数控制需求，要在不同负荷和烟温入口下仍能够保持烟气出口温度相对稳定，则需基于换热器出口烟气温度来控制烟气挡板的开度、进而控制烟气侧的换热功率，同时，在空气侧，换热器的换热功率同样需要控制，其控制策略需确保系统吸放热能量的匹配。控制系统的优化则主要体现在如何保证既尽可能多的回收烟气余热，又满足排烟温度要求，不影响后续工艺流程，同时还要保证系统运行经济性和改造成本可行性，这就需要开发出一种基于出口烟气温度的余热回收装置及控制方法。

发明内容

针对上述存在的工程技术问题及工艺要求，本发明的目的是使进入布袋除尘器之前的烟气温度须严格控制在安全要求范围内，当实际运行烟气温度一旦随运行时间的变化而超出工艺所需的限定范围时，对现有烟气余热进行回收并合理应用于加热空气工艺而提出的一种余热回收装置及余热回收方法。

本发明的具体技术方案如下：