本发明涉及环保节能技术领域，特别涉及一种火力发电系统及其热能装置、烟气余热利用装置。
背景技术：
在发电厂锅炉的各种热损失中，排烟造成的热损失占锅炉总热损失的50％以上，而排烟带走的热量可达发电厂全部输入燃料热值的3％～8％。因此，随着能源价格的不断攀升以及节能减排政策性要求的日渐严格，寻求有效的余热利用方式刻不容缓。
目前，大部分的发电厂都已经对烟气余热利用的工作进行了改造和设计，其普遍采用的是利用低温省煤器实现烟气余热的利用。通过在除尘器前、后或引风机后设置一级或两级低温省煤器，回收烟气余热以加热回热系统中的凝结水，进而可排挤部分抽汽返回至汽轮机内继续膨胀做功。
但是，由于回热系统中凝结水的温度本身就较高，故低温省煤器可回收的烟气余热有限。而且，单纯设置低温省煤器回只能对汽轮机的效率起到改善作用，对锅炉系统的其余部分没有任何影响。因此，现有的烟气余热的回收利用率较低。
技术实现要素：
基于此，有必要针对现有的烟气余热回收利用效率较低的问题，提供一种火力发电系统及其热能装置、烟气余热利用装置。
一种烟气余热利用装置，包括：
用于与锅炉的废气口连通的第一省煤器，所述第一省煤器的凝结水输入端及输出端用于与低压加热器连通，以形成凝结水回路；
与所述第一省煤器连通的第二省煤器，所述第二省煤器的进气端与所述第一省煤器的出气端连通；及
用于与空气预热器连通的暖风器，所述暖风器包括进气口、出气口及热交换管路，所述出气口用于与空气预热器连通；
其中，所述热交换管路的两端分别与所述第二省煤器的凝结水输入端及输出端连通，以形成热交换回路。
在其中一个实施例中，还包括除尘器，所述第二省煤器的进气端与所述第一省煤器的出气端通过所述除尘器实现连通。
在其中一个实施例中，所述除尘器为静电除尘器。
在其中一个实施例中，还包括引风机，所述第二省煤器的进气端与所述除尘器的出气端通过所述引风机实现连通。
一种热能装置，包括多个依次串联的高压加热器、多个依次串联的低压加热器、锅炉及空气预热器，所述热能装置还包括如上述优选实施例中任一项所述的烟气余热利用装置；
其中，所述第一省煤器的进气端与所述锅炉的废气口连通，两个相邻的所述低压加热器之间形成连接点位，所述第一省煤器的凝结水输入端及输出端分别与两个所述连接点位连通，所述暖风器的出气口与所述空气预热器连通。
在其中一个实施例中，所述第一省煤器的凝结水输入端及输出端与所述接入点位可拆卸地连通，以使所述第一省煤器的凝结水输入端及输出端相对于低压加热器的位置可调。
在其中一个实施例中，还包括脱硫塔，所述脱硫塔与所述第二省煤器的出气端连通。
在其中一个实施例中，还包括烟囱，所述烟囱与所述脱硫塔的出气端连通。
在其中一个实施例中，还包括送风机，所述送风机的出气端与所述暖风器的进气口连通。
一种火力发电系统，包括汽轮机及发电机，所述火力发电系统还包括如上述优选实施例中任一项所述的热能装置，所述汽轮机通过所述热能装置进行驱动。
上述火力发电系统及其热能装置、烟气余热利用装置，第一省煤器通过凝结水回路与烟气进行热量交换，可将烟气中的部分余热用于汽轮机做功。进一步的，第二省煤器与暖风器配合，通过热交换回路将烟气中第一省煤器不能利用的部分“低品味余热”用于对进入空气预热器中的空气加热，转化为“高品位热量”,从而增加进入锅炉的热量。同时，这部分余热进入锅炉后会提升锅炉烟气的温度，从而使得第一省煤器可利用更多的余热对汽轮机进行做功。因此，通过热交换回路，可使烟气中的热量实现循环利用，从而有效地提高了烟气余热回收利用的效率。
附图说明
图1为本发明较佳实施例中热能装置的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，本发明较佳实施例中的火力发电系统包括汽轮机(图未示)、发电机(图未示)及热能装置10。热能装置10利用燃料燃烧形成高压蒸汽，并使高压蒸汽驱动汽轮机，从而实现化学能到机械能的转化。进一步的，发电机与汽轮机联动，从而将机械能转化为电能。
热能装置10包括高压加热器11、低压加热器12、锅炉13、空气预热器14及烟气余热利用装置100。
高压加热器11利用汽轮机的部分抽汽对给水进行加热。低压加热器12利用在汽轮机内做过部分功的蒸汽，抽至加热器内给水加热。其中，高压加热器11及低压加热器12均为多个，且依次串联。而且，相邻的两个低压加热器12之间形成接入点位。高压加热器11与低压加热器12能利用余热加热，从而可降低能耗。
锅炉13通过燃烧燃料对水加热，产生驱动汽轮机的蒸汽。燃料燃烧后的烟气经锅炉13的废气口排出。空气预热器14对进入锅炉13内的空气进行预加热，从而提升锅炉13的热效率。
具体在本实施例中，热能装置10还包括与高压加热器11、低压加热器12连通的除氧器15。
其中，烟气余热利用装置100包括第一省煤器110、第二省煤器120及暖风器130。
第一省煤器110及第二省煤器120均包括进气端、出气端，以及供凝结水循环的管路。凝结水可在驱动力作用下从凝结水输入端向输出端流动。当烟气经过第一省煤器110或第二省煤器120时，烟气的热量可被凝结水吸收。
第一省煤器110的凝结水输入端及输出端分别与两个接入点位连通，从而实现与低压加热器12连通，以形成凝结水回路。因此，当烟气经过第一省煤器110时，第一省煤器110通过凝结水回路与烟气进行热量交换，烟气的热量先被凝结水吸收，并最终被低压加热器12吸收。进一步的，低压加热器12加热凝结水排挤部分抽汽，从而可将烟气中的部分余热用于汽轮机做功。
在本实施例中，第一省煤器110的凝结水输入端及输出端与接入点位可拆卸地连通，以使第一省煤器110的凝结水输入端及输出端相对于低压加热器12相连通的位置可调。
由于第一省煤器110需要有合理的换热端差(吸热端与放热端的温差)才能有效地实现热量回收利用。而在工作过程中，流经不同低压加热器12的凝结水的温度是变化的。因此，需要根据工作过程中的实际参数选择第一省煤器110的凝结水输入端与输出端的接入点位，才能使其热回收效率最高。
第二省煤器120的进气端与第一省煤器110的出气端连通。暖风器130包括进气口、出气口及热交换管路。暖风器130的出气口与空气预热器14连通。其中，热交换管路的两端分别与第二省煤器120的凝结水输入端及输出端连通，以形成热交换回路。较冷的空气可从暖风器130的进气口进入，并经出气口进入空气预热器14中。
热交换管路可以是收容于暖风器130内部的多层u型管。在热交换回路中，导热介质(例如水媒)循环流动，将经过第二省煤器120的烟气中的部分余热吸收传并传导至暖风器130中，以被经过暖风器130的较冷的空气吸收。因此，当空气经过暖风器130时，便可通过热交换回路与烟气进行热交换而使温度升高。
空气预热器14具有两路进气，其中一路直接为空气(一次风)，而另一路进气为经暖风器130加热后的空气(二次风)。因此，综合后进入空气预热器14中的空气温度得到提升。
与凝结水相比，空气的温度更低。因此，第一省煤器110不能回收利用的烟气中的热量可通过热交换回路进入锅炉13中。进一步的，该部分热量可使从锅炉13中排出的烟气温度升高。此时，第一省煤器110便可获得更多的热量，从而可以加热更高温度的凝结水。也就是说，通过第二省煤器120与暖风器130配合，可将第一省煤器110不能吸收利用的烟气中“低品位余热”，转化成“高品位热量”，并使第一省煤器110循环吸收。
通过热交换回路，可将烟气中第一省煤器110不能利用的部分余热(“低品位余热”)用于对进入空气预热器14中的空气加热，从而增加进入锅炉13的热量(“高品位热量”)。同时，这部分余热进入锅炉13后会提升锅炉13烟气的温度，从而使得第一省煤器110可利用更多的余热对汽轮机进行做功。因此，可实现烟气中的热量实现循环利用，从而提升了对烟气中余热的回收利用率。
在本实施例中，烟气余热利用装置100还包括除尘器140。第二省煤器120的进气端与第一省煤器110的出气端通过除尘器140实现连通。
除尘器140可去除烟气中的粉尘。进一步的，在本实施例中，除尘器为静电除尘器。
由于除尘器140前设置有第一省煤器110，故可降低除尘器140进气端的烟气温度。因此，可降低烟气中的粉尘比电阻，从而提高除尘效率。
进一步的，在本实施例中，烟气余热利用装置100还包括引风机150。第二省煤器120的进气端与除尘器140的出气端通过引风机150实现连通。
引风机150用于克服整个烟风系统阻力，从而使得烟气流动更加通畅。
在本实施例中，热能装置10还包括脱硫塔(图未示)。脱硫塔与第二省煤器120的出气端连通。
脱硫塔能有效的去除烟气中的二氧化硫等有害物质，从而提升环保。而且，由于在脱硫塔的进气端设置有第二省煤器120，故可降低进入脱硫塔中烟气温度，从而节约脱硫用水。
进一步的，在本实施例中，热能装置10还包括烟囱(图未示)。烟囱与脱硫塔的出气端连通。经过脱硫的烟气，最终经过烟囱排出。
在本实施例中，热能装置10还包括送风机(图未示)。送风机的出气端与暖风器130的进气口连通。
送风机可加快空气流动的速度，从而可为锅炉13提供更多的氧气。而且，还可加快烟气与空气的热交换过程，从而进一步提升对烟气余热的回收效率。
热能系统10工作时，从锅炉13中排出的烟气进入管道中，并首先与第一省煤器110进行热交换，其部分热量被凝结水吸收并通过凝结水回路传导至低压加热器12；进一步的，烟气继续流动至第二省煤器120，烟气中另一部分的热量被第二省煤器120吸收，并通过热交换回路与暖风器130中的空气进行热交换使空气升温，该部分热量最终回到锅炉13内。
其中，在实际运行过程中，第一省煤器110的出口烟气温度控制为90℃，第二省煤器120出口的烟气温应控制为78℃，可通过控制凝结水的水量实现温控。此外，烟气与凝结水、凝结水与空气的换热端差均设定在15～20℃之间，且壁温高于水露点20℃以上。
将上述其热能装置10应用于某百万级火力发电厂，得出如下数据：汽轮机热耗可减少42.65kj/kw·h；锅炉效率可提高0.17％；发电标煤耗可降低2.02g/kw·h；供电标煤耗可降低2.11g/kw·h。
上述火力发电系统及其热能装置10、烟气余热利用装置100，第一省煤器110通过凝结水回路与烟气进行热量交换，可将烟气中的部分余热用于汽轮机做功。进一步的，第二省煤器120与暖风器130配合，通过热交换回路将烟气中第一省煤器110不能利用的部分“低品味余热”用于对进入空气预热器14中的空气加热，转化为“高品位热量”从而增加进入锅炉13的热量。同时，这部分余热进入锅炉13后会提升锅炉13烟气的温度，从而使得第一省煤器110可利用更多的余热对汽轮机进行做功。因此，通过热交换回路，可使烟气中的热量实现循环利用，从而有效地提高了烟气余热回收利用的效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。