基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统及控制方法，系统包括与锅炉烟气出口相连且并联设置的主路烟道和旁路烟道、由主路烟道和旁路烟道汇合形成的主烟道、布置在主路烟道上的空气预热器、沿着烟气流动方向依次布置在旁路烟道上的高压旁路换热器和低压旁路换热器、布置在主烟道上的低温省煤器以及一次风供给单元和二次风供给单元，低压旁路换热器通过第一热媒水系统与一次风供给单元的一次风加热器连接并用于加热一次风，空气预热器通过二次风道与二次风供给单元连接并用于加热二次风。控制方法采用了上述基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统。本发明专利技术能够降低空气预热系统的排烟温度并有效利用烟气余热并合理回收利用烟气热量。

Air preheating and flue gas waste heat utilization system and control method based on energy level matching

【技术实现步骤摘要】
基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统及控制方法
本专利技术涉及利用电站锅炉的
，更具体地讲，涉及一种基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统及控制方法。
技术介绍
目前大容量锅炉尾部基本均采用回转式空气预热器将烟气余热用于加热锅炉送风，回转式空预器采用三分仓或者四分仓型式，但由于以下原因，导致高品位烟气热量没有较为有效地利用：(1)烟气量和空气量的不同、烟气和空气的比热的不同以及换热端差等的影响，导致空预器的排烟温度较高，一般空预器排烟温度在120～130℃左右，而难以做到更低，导致排烟热损失较大；(2)锅炉需求的一次风温和二次风温不同，一次风温较低，通常采用旁路冷风和空预器出口的一次热风混合达到锅炉需求的一次风温，这样部分高温烟气的高品位热量白白浪费；除了高品位热量及排烟热损失浪费较为严重，锅炉一次风压较高，回转式空预器一次风漏风较为严重，导致一次风机和引风机电耗浪费较多。针对传统空气预热系统存在的上述问题，本专利技术提出一种基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统，可有效解决上述问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种能够降低空气预热系统的排烟温度、有效利用烟气余热并合理回收利用烟气热量、避免一次风漏风并降低空预器成本的基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统及控制方法。本专利技术的一方面提供了一种基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统，所述系统包括与锅炉烟气出口相连且并联设置的主路烟道和旁路烟道、由所述主路烟道和旁路烟道汇合形成的主烟道、布置在主路烟道上的空气预热器、沿着烟气流动方向依次布置在旁路烟道上的高压旁路换热器和低压旁路换热器、布置在主烟道上的低温省煤器以及一次风供给单元和二次风供给单元，其中，所述低压旁路换热器通过第一热媒水系统与一次风供给单元的一次风加热器连接并用于加热一次风，空气预热器通过二次风道与二次风供给单元连接并用于加热二次风。根据本专利技术基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统的一个实施例，所述一次风供给单元包括通过一次风道连接的一次风机、一次风暖风器和一次风加热器，所述一次风加热器的热一次风出口与锅炉相连；所述二次风供给单元包括通过二次风道连接的二次风机和二次风暖风器，所述空气预热器的热二次风出口与锅炉相连，其中，所述低温省煤器通过第二热媒水系统分别与一次风供给单元的一次风暖风器和二次风供给单元的二次风暖风器连接。根据本专利技术基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统的一个实施例，所述系统还包括设置在低温省煤器之前或之后的除尘器，所述空气预热器为回转式空气预热器或者管式空气预热器，所述主路烟道和旁路烟道中分别设置调节挡板。根据本专利技术基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统的一个实施例，所述高压旁路吸热器设置有高压旁路换热器给水管路和高压旁路换热器回水管路并且高压旁路吸热器利用旁路烟道中高温烟气的热量加热高压给水或省煤器给水，所述高压旁路吸热器采用烟气-水换热方式且高压旁路吸热器的换热器采用光管式或翅片式的金属换热器。根据本专利技术基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统的一个实施例，所述低压旁路吸热器与一次风加热器之间的第一热媒水系统设置有低压旁路冷源入口管路、低压旁路热源出口管路和第一控制阀，所述低压旁路热源出口管路与低温加热器连接，所述低压旁路换热器采用烟气-水换热方式且低压旁路换热器采用光管式或翅片式的金属换热器或者非金属换热器。根据本专利技术基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统的一个实施例，所述一次风加热器设置有用于提供备用热源的一次风加热器备用热源管道、一次风加热器备用回水管道和第二控制阀，所述备用热源为辅助蒸汽或凝结水；所述一次风加热器采用蒸汽/水-空气换热方式或直接采用烟气加热空气方式，所述一次风加热器采用光管式或翅片式的金属换热器或者非金属换热器。根据本专利技术基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统的一个实施例，所述第一热媒水系统和第二热媒水系统为开式系统或闭式系统，所述低温省煤器采用烟气-水换热方式，所述一次风暖风器和二次风暖风器采用水-空气换热方式，所述低温省煤器、一次风暖风器和二次风暖风器均采用光管式或翅片式的金属换热器或者非金属换热器。本专利技术的另一方面提供了基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用控制方法，采用上述基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统，控制锅炉高温烟气的一部分进入主路烟道并且通过空气预热器加热二次风，控制锅炉高温烟气的剩余部分进入旁路烟道并且通过高压旁路换热器回收旁路烟道中的高温烟气的热量、通过低压旁路换热器回收旁路烟道中的中低温烟气的热量并用于加热一次风。根据本专利技术基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用控制方法的一个实施例，控制进入主路烟道的所述锅炉高温烟气的一部分为总烟气量的50～90％，控制进入旁路烟道的所述锅炉高温烟气的剩余部分为总烟气量的10～50％，其中，通过低温省煤器回收主烟道中低温烟气的热量并用于预热二次风和一次风。根据本专利技术基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用控制方法的一个实施例，当低压旁路换热器发生故障时，关闭低压旁路换热器并利用备用热源加热一次风。与现有技术相比，本专利技术有效利用烟气量和空气量的不同、烟气和空气比热的不同，将省煤器出来的高温烟气进行科学的分区，利用不同等级的烟气余热来加热锅炉一、二次风及高压给水，合理回收利用烟气不同能级的热量，提高机组效率；对于采用回转式空预器的系统，锅炉一次风采用单独的加热系统，可避免一次风的漏风；空预器的烟气量和空气量均大幅降低，空预器的成本可以降低，空预器冷端腐蚀问题得到缓解。附图说明图1示出了根据本专利技术示例性实施例的基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统的结构示意图。图2a和图2b分别示出了传统空气预热系统的一次风热力学分析图和二次风热力学分析图。图3a和图3b分别示出了实施例1中基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统的二次风热力学分析图和一次风热力学分析图。附图标记说明：1-锅炉、2-空气预热器、3-旁路烟道、4-低温省煤器、5-除尘器、6-二次风暖风器、7-低压旁路换热器、8-高压旁路换热器、9-一次风暖风器、10-一次风加热器、11-二次风机、12-一次风机、13-二次风道、14-一次风道、15-高压旁路换热器给水管路、16-高压旁路换热器回水管路、17-低压旁路冷源入口管路、18-低压旁路热源出口管路、19-一次风加热器备用热源管道、20-一次风加热器备用回水管道、21-主路烟道、22-主烟道、23-第一阀门、24-第二阀门、25-第一热媒水系统、26-第二热媒水系统。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。下面先结合附图对本专利技术的基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统进行具体说明。图1示出了根据本专利技术示例性实施例的基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统的结构示意图。如图1所示，根据本专利技术的示例性实施例，所述基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统包括与锅炉烟气出口相连且并联设置的主路烟道21和旁路烟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统，其特征在于，所述系统包括与锅炉烟气出口相连且并联设置的主路烟道和旁路烟道、由所述主路烟道和旁路烟道汇合形成的主烟道、布置在主路烟道上的空气预热器、沿着烟气流动方向依次布置在旁路烟道上的高压旁路换热器和低压旁路换热器、布置在主烟道上的低温省煤器以及一次风供给单元和二次风供给单元，其中，所述低压旁路换热器通过第一热媒水系统与一次风供给单元的一次风加热器连接并用于加热一次风，空气预热器通过二次风道与二次风供给单元连接并用于加热二次风。

【技术特征摘要】
1.一种基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统，其特征在于，所述系统包括与锅炉烟气出口相连且并联设置的主路烟道和旁路烟道、由所述主路烟道和旁路烟道汇合形成的主烟道、布置在主路烟道上的空气预热器、沿着烟气流动方向依次布置在旁路烟道上的高压旁路换热器和低压旁路换热器、布置在主烟道上的低温省煤器以及一次风供给单元和二次风供给单元，其中，所述低压旁路换热器通过第一热媒水系统与一次风供给单元的一次风加热器连接并用于加热一次风，空气预热器通过二次风道与二次风供给单元连接并用于加热二次风。2.根据权利要求1所述基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统，其特征在于，所述一次风供给单元包括通过一次风道连接的一次风机、一次风暖风器和一次风加热器，所述一次风加热器的热一次风出口与锅炉相连；所述二次风供给单元包括通过二次风道连接的二次风机和二次风暖风器，所述空气预热器的热二次风出口与锅炉相连，其中，所述低温省煤器通过第二热媒水系统分别与一次风供给单元的一次风暖风器和二次风供给单元的二次风暖风器连接。3.根据权利要求1所述基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统，其特征在于，所述系统还包括设置在低温省煤器之前或之后的除尘器，所述空气预热器为回转式空气预热器或者管式空气预热器，所述主路烟道和旁路烟道中分别设置调节挡板。4.根据权利要求1所述基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统，其特征在于，所述高压旁路吸热器设置有高压旁路换热器给水管路和高压旁路换热器回水管路并且高压旁路吸热器利用旁路烟道中高温烟气的热量加热高压给水或省煤器给水，所述高压旁路吸热器采用烟气-水换热方式且高压旁路吸热器的换热器采用光管式或翅片式的金属换热器。5.根据权利要求1所述基于能级匹配的空气预热和烟气余热利用系统，其特征在于，所述低压旁路吸热器与一次风加热器之间的第一热媒水系统设置有低压旁路冷源入口管路、低压旁路热源出口管路和第一控制阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚超，黎懋亮，冉燊铭，叶永强，刘君，张文祥，张小波，尹朝强，刘宇钢，李小荣，陈刚，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51