CN102767820B - 适用于变工况运行的电站锅炉尾部烟气余热利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于余热利用的能源节约技术领域，特别涉及一种适应电厂变工况运行的锅炉尾部烟气余热利用系统。主要由回热侧子系统和分布在尾部烟道的分级式换热子系统组成。可根据锅炉运行工况，从回热侧子系统中某级加热器入口处抽取一定量凝结水，通过回热侧子系统出口经L1管道流入分级式换热子系统的入口，经分级式换热子系统内设置的各级换热器管组与锅炉烟气换热后，从分级式换热子系统出口通过L2管道连接至回热侧子系统中某级加热器的出口处，实现系统温度、流量灵活调节，确保系统处在最佳运行工况。同时，换热子系统采用了分级式的改进膜式设计、每级换热器管均采用双错列形式布置，并增设导流板，从而减小气流阻力，增大传热效率。
Description
技术领域
本发明属于余热利用的能源节约技术领域，特别涉及一种适应电厂变工况运行的锅炉尾部烟气余热利用系统。
针对电站机组变工况运行时锅炉尾部排烟温度的变化，通过换热器管组的分级控制以及冷凝水输入输出方式的可选择式设计，实现尾部烟气余热代替部分抽汽加热冷凝水的灵活利用。同时，针对锅炉尾部烟气及其流通烟道的实际情况，改进换热器的形式设计，从而保证该工况下换热器设备的经济和安全运行。
背景技术
大型火电机组的节能减排是中国的重要能源战略。在中国，燃煤电厂消耗了全国近一半的煤炭产量，一般燃煤机组的锅炉排烟温度在120-140℃左右，导致大量低品位能量直接排向环境，带来巨大的余热资源浪费。随着近年来煤炭能源价格的不断上涨，以煤炭为基础的发电成本日益提高，各火力发电厂面临着巨大的节能压力，不断寻求降低煤耗 、节约能源方面新的应用技术，并加大相关的资金投入。
烟气余热的有效利用是燃煤电站锅炉节能的主要途径，利用锅炉尾部烟气余热加热凝结水，不仅能有效降低锅炉的排烟温度，提高锅炉效率，而且通过余热换热器输入热系统的热量能够排挤部分汽轮机的回热抽汽，在汽机进汽蒸汽量不变的情况下，排挤抽汽返回汽轮机继续膨胀做功。因此，在燃料输入量不变的情况下，可以使汽机输出功率增加，提高机组的热效率与经济性。
通过余热回收利用降低锅炉的排烟温度，虽能提高锅炉效率与电站经济性，但由于锅炉尾部中低温烟气中常常含有如SO2、SO3、NOx等腐蚀性气体，壁面温度降到酸露点以下时，低温管壁易发生强烈的低温烟气腐蚀，同时与烟气中的飞灰形成以硫酸钙为主的水泥状物质，使烟气侧通风阻力增大，风机电耗增加，而且加剧了管壁的腐蚀，严重影响锅炉的安全与经济运行。目前适合于锅炉尾部低温烟气余热利用专用的换热器设备仍然比较少，且多以整体式光管换热器为主，换热器装置大且积灰腐蚀问题严重。
发明内容
本发明的目的是针对火电机组的变工况运行造成的尾部排烟变化工况造成余热资源浪费而提出一种适应电厂变工况运行的锅炉尾部烟气余热利用系统，其特征在于，所述适用于变工况运行的电站锅炉尾部烟气余热利用系统,主要由回热侧子系统1和分布在尾部烟道的分级式换热子系统2组成。
所述回热侧子系统1由5#低压加热器3、6#低压加热器4、7#低压加热器5及8#低压加热器6串联构成；在5#低压加热器3的入口处连接第7阀门，在6#低压加热器4的入口处连接第8阀门，在7#低压加热器5的入口处连接第9阀门和在8#低压加热器6的入口处分别连接第10阀门，所述第7阀门、第8阀门、第9阀门及第10阀门汇聚一起后回热侧子系统1出口，并通过L1管道连接至尾部烟道的分级式换热子系统2的第一级换热器管组25的入口；在所述5#低压加热器3、6#低压加热器4、7#低压加热器5及8#低压加热器6的主凝结水管道出口处分别连接18阀门、19阀门、20阀门和21阀门；所述18阀门、19阀门、20阀门及21阀门汇聚一起后形成回热侧子系统1入口，并通过L2管道连接至尾部烟道的分级式换热子系统2的的出口。
所述尾部烟道的分级式换热子系统2中设置第一级换热器管组25、第二级换热器管组26、第三级换热器管组27和第四级换热器管组28，第一级换热器管组25、第二级换热器管组26、第三级换热器管组27和第四级换热器管组28依次通过11阀门、12阀门及13阀门串联；第一级换热器管组25出口再连接14阀门、第二级换热器管组26出口再连接15阀门、第三级换热器管组27出口再连接16阀门和第四级换热器管组28出口再连接17阀门；第一级换热器管组25、第二级换热器管组26、第三级换热器管组27和第四级换热器管组28，所述14阀门、15阀门、16阀门及17阀门汇聚一起后形成尾部烟道的分级式换热子系统2出口。
所述适应电厂变工况运行的锅炉尾部烟气余热利用系统中安装有 TT温度测量元件和FT流量变送器。
所述换热器管组的结构是相邻的基管22用扁钢鳍片23焊制构成膜式壁换热器；基管22和扁钢鳍片23的焊接点处采用堆熔焊过渡大圆角24，并对堆熔焊表面进行平整光滑处理。换热器管组与烟气来流平行放置，管组与管组之间采用顺列或错列的形式均可，以增强传换热效果，同时在管组之间设置楔形整流板25，以减小磨损以及方便吹灰。
所述管组与管组之间采用错列的形式是管组内各管排之间沿烟气方向错列1/2纵向截距、相邻管组的各管排之间沿烟气垂直方向错列1/2横向截距。
本发明的有益效果是该优化集成系统综合火电机组变工况运行造成的锅炉尾部排烟温度动态变化，以及冷凝水在回热加热器里的热量需求，通过设计换热器管组的分级解列与管道的阀门开关、流量控制，实现对烟气的余热进行能量匹配的灵活利用，确保余热利用系统处在最佳的热量回收和安全运行工况。换热器分级布置的设计，更换方便，可针对失效级管组进行更换。针对腐蚀严重区域进行局部处理，利用堆熔焊焊制出过渡圆角，减少了在肋基处的旋转死区，并有助于进一步提升膜式壁的绕流作用，从而减少腐蚀垢堆积对换热器管的点蚀侵害。
附图说明
图1是烟气余热利用优化集成系统的具体管道和阀门控制示意图。
图2是采用分级管组结构的烟气余热利用膜式换热器的示意图。
具体实施方式
本发明提供一种适应变工况运行的电站锅炉尾部烟气余热利用系统。下面结合附图和实施方式予以说明。
如图1所示是烟气余热利用优化集成系统的具体管道和阀门控制示意图。该系统主要由回热侧子系统1和分布在尾部烟道的分级式换热子系统2组成。其中，回热侧子系统1由5#低压加热器3、6#低压加热器4、7#低压加热器5及8#低压加热器6串联构成；在5#低压加热器3的入口处连接第7阀门，在6#低压加热器4的入口处连接第8阀门，在7#低压加热器5的入口处连接第9阀门和在8#低压加热器6的入口处分别连接第10阀门，所述第7阀门、第8阀门、第9阀门及第10阀门汇聚一起后形成回热侧子系统1出口，并通过L1管道连接至尾部烟道的分级式换热子系统2的第一级换热器管组25的入口；在所述5#低压加热器3、6#低压加热器4、7#低压加热器5及8#低压加热器6的主凝结水管道出口处分别连接18阀门、19阀门、20阀门和21阀门；所述18阀门、19阀门、20阀门及21阀门汇聚一起后形成回热侧子系统1入口，并通过L2管道连接至尾部烟道的分级式换热子系统2的的出口。
在尾部烟道的分级式换热子系统2中设置第一级换热器管组25、第二级换热器管组26、第三级换热器管组27和第四级换热器管组28，第一级换热器管组25、第二级换热器管组26、第三级换热器管组27和第四级换热器管组28依次通过11阀门、12阀门及13阀门串联；第一级换热器管组25出口再连接14阀门、第二级换热器管组26出口再连接15阀门、第三级换热器管组27出口再连接16阀门和第四级换热器管组28出口再连接17阀门；第一级换热器管组25、第二级换热器管组26、第三级换热器管组27和第四级换热器管组28，所述14阀门、15阀门、16阀门及17阀门汇聚一起后形成尾部烟道的分级式换热子系统2出口。
图2所示为尾部烟道的分级式换热子系统中具体的换热器结构示意图。图中，组成换热器的相邻的基管22用扁钢鳍片23焊制构成膜式壁换热器。基管22和扁钢鳍片23的焊接点处采用堆熔焊过渡大圆角24，并对堆熔焊表面进行平整光滑处理。换热器管组与烟气来流平行放置，管组与管组之间采用顺列或错列的形式均可，推荐管组间采用双错列布置，增强传热换热，同时在管组之间设置整流板25，以减小磨损以及方便吹灰。所述管组与管组之间采用错列的形式是管组内各管排之间沿烟气方向错列1/2纵向截距、相邻管组的各管排之间沿烟气垂直方向错列1/2横向截距。
在电厂实际运行中，可以根据锅炉的运行工况、从回热侧子系统1的5#-8#低压加热器入口处抽取一定量主凝结水，分别通过第7-第10阀门汇集后形成回热侧子系统1出口经L1管道流入尾部烟道的分级式换热子系统2的第一级换热器管组25的入口，经尾部烟道的分级式换热子系统2内设置第一级换热器管组25、第二级换热器管组26、第三级换热器管组27和第四级换热器管组28与锅炉烟气换热后，从尾部烟道的分级式换热子系统2出口通过L2管道连接至回热侧子系统1的入口，实现各级需要替代的抽汽流量控制；可以根据锅炉尾部排烟温度，通过控制分级管组进出口的阀门开关来控制换热器的装载和解列，分级管组的解列顺序为：沿烟气来流的方向，从高温管组至低温管组依次解列，从而可获得期望温度水平的热流。
Claims (4)
1.一种适应电厂变工况运行的锅炉尾部烟气余热利用系统，其特征在于，所述适应电厂变工况运行的锅炉尾部烟气余热利用系统,主要由回热侧子系统(1)和分布在尾部烟道的分级式换热子系统(2)组成；
所述回热侧子系统(1)由5#低压加热器(3)、6#低压加热器(4)、7#低压加热器(5)及8#低压加热器(6)串联构成；在5#低压加热器(3)的入口处连接第7阀门，在6#低压加热器(4)的入口处连接第8阀门，在7#低压加热器(5)的入口处连接第9阀门和在8#低压加热器(6)的入口处分别连接第10阀门，所述第7阀门、第8阀门、第9阀门及第10阀门汇聚一起后形成回热侧子系统(1)出口，并通过L1管道连接至尾部烟道的分级式换热子系统(2)的第一级换热器管组(25)的入口；在所述5#低压加热器(3)、6#低压加热器(4)、7#低压加热器(5)及8#低压加热器(6)的主凝结水管道出口处分别连接18阀门、19阀门、20阀门和21阀门；所述18阀门、19阀门、20阀门及21阀门汇聚一起后形成回热侧子系统(1)入口，并通过L2管道连接至尾部烟道的分级式换热子系统(2)的出口；
所述尾部烟道的分级式换热子系统(2)中设置第一级换热器管组(25)、第二级换热器管组(26)、第三级换热器管组(27)和第四级换热器管组(28)，第一级换热器管组(25)、第二级换热器管组(26)、第三级换热器管组(27)和第四级换热器管组(28)依次通过11阀门、12阀门及13阀门串联；第一级换热器管组(25)出口再连接14阀门、第二级换热器管组(26)出口再连接15阀门、第三级换热器管组(27)出口再连接16阀门和第四级换热器管组(28)出口再连接17阀门；所述14阀门、15阀门、16阀门及17阀门汇聚一起后形成尾部烟道的分级式换热子系统(2)出口。
2.根据权利要求1所述适应电厂变工况运行的锅炉尾部烟气余热利用系统，其特征在于，所述适应电厂变工况运行的锅炉尾部烟气余热利用系统中安装有TT温度测量元件和FT流量变送器。
3.根据权利要求1所述适应电厂变工况运行的锅炉尾部烟气余热利用系统，其特征在于，所述换热器管组的结构是相邻的基管(22)用扁钢鳍片(23)焊制构成膜式壁换热器；基管(22)和扁钢鳍片(23)的焊接点处采用堆熔焊过渡大圆角(24)，并对堆熔焊表面进行平整光滑处理；换热器管组与烟气来流平行放置，管组与管组之间采用顺列或错列的形式，以增强传换热效果，同时在管组之间设置楔形整流板(25)，以减小磨损以及方便吹灰。
4.根据权利要求1所述适应电厂变工况运行的锅炉尾部烟气余热利用系统，其特征在于，所述管组与管组之间采用错列的形式是管组内各管排之间沿烟气方向错列1/2纵向截距、相邻管组的各管排之间沿烟气垂直方向错列1/2横向截距。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150715 |