一种电站锅炉多元异质余热利用系统的制作方法

本实用新型属于能源动力技术领域，尤其涉及一种电站锅炉多元异质余热利用系统。

背景技术：

目前，我国电站锅炉余热资源很多，但是仅仅锅炉烟气余热得到了资源化利用。还存在很多没有被利用的余热资源。

没有余热用的锅炉风烟系统参见图1，锅炉燃烧产生的烟气一次流经炉膛(1)、空气预热器(2)、除尘器(3)和引风机(4)流向脱硫系统。来自送风机(5)的冷风经过空气预热器加热器直接进入锅炉炉膛，来自一次风机(6)的冷风分两路，一路经过空气预热器(2)加热后成为热风，另一路经过冷风门(7)调节后与第一路回合成合适的温度后经过磨煤机(8)进入炉膛。

磨煤机(8)出口的一次风温度必须处于合适的温度区间，此温度区间根据煤质及磨煤机的不同而不同。如果温度偏高，煤粉爆炸的可能性大增，电厂运行的安全性受到严重威胁；如果温度偏低，煤中的水分不能完全蒸发而呈现液态，容易导致磨煤机出口粉管堵塞。因此，现代电厂一般通过冷风门(7)的开度，调节磨煤机入口空气温度，达到控制磨煤机出口温度的目的。

1、锅炉排烟余热

锅炉排烟温度一般在120℃以上，排烟热损失占锅炉热损失的70～80％的比例，目前针对排烟余热的节能原理为：利用锅炉烟气余热加热进入空气预热器的冷一次风及冷二次风，空预器出口烟温相应升高。为此，如图2所示的方法增设了空气预热器旁路烟道，在旁路烟道内设置旁路高压省煤器代替部分高加，节能量相对较高。但是会导致二次热风温度降低，节能效果较低。

2、热一次风余热

前已说明，为了保持磨煤机(8)出口处于合适的温度区间，通过冷风门(7)调节进入磨煤机(8)的空气温度。正常运行时，热一次风的温度在300℃左右，混合后进入磨煤机(8)的温度在200℃左右。热一次风从300℃降到200℃释放出部分热量，这部分热量直接浪费掉。

现有的利用热一次风热量的方法为：取消冷风门(7)，所有的冷一次风进入空气预热器(2)。在空气预热器(2)出口的热一次风管道上，加热汽轮机回热系统的凝结水，代替部分低加。在燃煤量不变的前提下，提高发电量。

上述热一次风利用系统的缺点是：第一，进入空气预热器的总风量增加，导致热二次风温度下降，系统的节能量受影响；第二，用热一次风冷却器传热温差太大，调节进入热一次风冷却器的凝结水流量，对调节磨煤机出口风温的影响有限。

3、锅炉的炉渣余热

电站煤粉锅炉，煤质中的灰分经过燃烧后90％的比例变成飞灰，随着烟气从烟囱排出。剩下10％，变成炉渣从锅炉的冷灰斗排出。炉渣的温度非常高，大约在1000℃左右。电厂普遍采用液态排渣炉，高温炉渣直接落到冷灰斗下方的水池中降温，浪费大量的热量后，由捞渣机排出。

由于烟气、热一次风余热及炉渣余热这三种余热资源，温度水平各异，目前并没有一种系统，综合考虑上述三种余热资源，优化热力系统，提高热力系统经济性。本实用新型针对这个问题，提出一种热电站锅炉多元异质余热利用系统。所谓多元，是考虑到三种或多种余热资源。所谓异质，是考虑到每种余热都有不同的温度等级。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的是提出电站锅炉多元异质余热利用系统。本实用新型综合考虑了上述三种余热资源，优化了热力系统，提高了热力系统经济性。

本实用新型提供了第一种电站锅炉多元异质余热利用系统。

第一种电站锅炉多元异质余热利用系统，按照烟气流通方向，包括依次串联连接的空气预热器、除尘器、引风机和烟气冷却器；在空气预热器的烟气入口端及烟气出口端之间还设置有一烟气旁路，烟气旁路上依次串联连接有旁路高压省煤器与旁路低压省煤器；

按照空气流通方向，空气预热器的入口端还通入一次冷风和二次冷风，一次冷风依次经空气预热器和热一次风冷却器后再与另一路一次风冷汇合后通入磨煤机；二次冷风经空气预热器预热后部分传送至炉膛，部分经由热风冷渣器升温后送至炉膛。

按照炉渣排出方向，该系统还包括串联连接热风冷渣器和低温水冷渣器，热风冷渣器直接安装于炉膛底部，热风冷渣器还通入经空气预热器预热后的部分二次次热风后再传送至炉膛；低温水冷渣器与空气预热器旁路低压省煤器并联布置。

进一步的，空气预热器通过一次风暖风器与一次风机相连，所述一次风暖风器用于加热一次风机传送来的一次冷风；空气预热器通过二次风暖风器与送风机相连，所述二次风暖风器用于加热送风机传送来的二次冷风。

进一步的，烟气冷却器通过闭式循环水系统分别与一次风暖风器和二次风暖风器相连通；

进一步的，所述旁路高压省煤器和旁路低压省煤器分别与高压加热器和低压加热器并联。

本实用新型提供了第二种电站锅炉多元异质余热利用系统。

第二种电站锅炉多元异质余热利用系统，其特征在于，按照烟气流通方向，包括依次串联连接的空气预热器、除尘器、引风机和烟气冷却器；在空气预热器的烟气入口端及烟气出口端之间还设置有一烟气旁路，烟气旁路上依次串联连接有旁路高压省煤器与旁路低压省煤器；

按照空气流通方向，空气预热器的入口端还通入一次冷风和二次冷风，一次冷风依次经空气预热器和热一次风冷却器后再与另一路一次风冷汇合后通入磨煤机；二次冷风经空气预热器预热后部分传送至炉膛，部分经由热风冷渣器升温后送至炉膛。

按照炉渣排出方向，该系统还包括串联连接低温水冷渣器和高温水冷渣器，高温水冷渣器直接安装于炉膛底部，低温水冷渣器和高温水冷渣器分别与低压加热器与高压加热器并联。

进一步的，所述空气预热器通过一次风暖风器与一次风机相连，所述一次风暖风器用于加热一次风机传送来的一次冷风；空气预热器通过二次风暖风器与送风机相连，所述二次风暖风器用于加热送风机传送来的二次冷风。

进一步的，所述烟气冷却器通过闭式循环水系统分别与一次风暖风器和二次风暖风器相连通；

进一步的，所述旁路高压省煤器和旁路低压省煤器分别与高压加热器和低压加热器并连。

本实用新型提供了第三种电站锅炉多元异质余热利用系统。

第三种电站锅炉多元异质余热利用系统，其特征在于，按照烟气流通方向，包括依次串联连接的空气预热器、除尘器、引风机和烟气冷却器；在空气预热器的烟气入口端及烟气出口端之间还设置有一烟气旁路，烟气旁路上依次串联连接有旁路高压省煤器与旁路低压省煤器；

按照空气流通方向，空气预热器的入口端还通入一次冷风和二次冷风，一次冷风依次经空气预热器和热一次风冷却器后再与另一路一次风冷汇合后通入磨煤机；二次冷风经空气预热器预热后部分传送至炉膛，部分经由热风冷渣器升温后送至炉膛。

按照炉渣排出方向，该系统还包括串联连接热风冷渣器和低温风冷渣器，热风冷渣器直接安装于炉膛底部，热风冷渣器还通入经空气预热器预热后的部分二次次热风后再传送至炉膛；被闭式水系统加热后的二次冷风经低温风冷渣器送至空气预热器。

进一步的，所述空气预热器直接与一次风机相连通，一次风机将一次冷风直接送至空气预热器；低温风冷渣器直接与送风机相连通，送风机将二次冷风直接送至低温风冷渣器。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型实现了热一次风、烟气及炉渣余热的梯级利用，根据热一次风、烟气及炉渣这三种余热资源的温度水平分别加热温度合适的冷源工质，比如：高温风、低温风、高温水、低温水；综合考虑了热一次风、烟气及炉渣这三种余热资源，优化了热力系统，提高了热力系统经济性。

(2)本实用新型利用旁路烟道高压省煤器、旁路烟道低压省煤器及热一次风冷却器设备加热汽轮机回热系统的凝结水或给水，代替部分高加或低加的作用。在燃煤量不变的前提下，提高发电功率及机组的经济性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是没有余热利用的电站锅炉系统结构示意图；

图2是一种烟气余热利用的电站锅炉系统结构示意图；

图3是一种电站锅炉多元异质余热利用系统实施例一结构示意图；

图4是一种电站锅炉多元异质余热利用系统实施例二结构示意图；

图5是一种电站锅炉多元异质余热利用系统实施例三结构示意图；

图6是一种电站锅炉多元异质余热利用系统实施例四结构示意图；

图7是一种电站锅炉多元异质余热利用系统实施例五结构示意图。

其中，1、炉膛；2、空气预热器；3、除尘器；4、引风机；5、送风机；6、一次风机；7、冷风门；8、磨煤机；9、高压加热器；10、低压加热器；11、给水泵；12、凝结水泵；13、烟气冷却器；14、二次风暖风器；15、一次风暖风器；16、旁路高压省煤器；17、旁路低压省煤器；18、热风冷渣器；19、低温水冷渣器；20、热一次风冷却器；21、高温水冷渣器；22、低温风冷渣器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施案例一

图3是一种电站锅炉多元异质余热利用系统实施例一结构示意图。

如图3所示，电站锅炉多元异质余热利用系统，按照烟气流通方向，包括依次串联连接的空气预热器(2)、除尘器(3)、引风机(4)和烟气冷却器(13)；在空气预热器(2)的烟气入口端及烟气出口端之间还设置有一烟气旁路，烟气旁路上依次串联连接有旁路高压省煤器(16)与旁路低压省煤器(17)；

按照空气流通方向，空气预热器(2)的入口端还通入一次冷风和二次冷风，一次冷风依次经空气预热器(2)和热一次风冷却器(20)后再与另一路一次风冷汇合后通入磨煤机(8)；二次冷风经空气预热器(2)预热后部分传送至炉膛(1)，另一部分经过热风冷渣器(18)后传送至炉膛(1)；

按照炉渣排出方向，该系统还包括串联连接热风冷渣器(18)和低温水冷渣器(19)，热风冷渣器(18)直接安装于炉膛(1)底部，热风冷渣器(18)还通入经空气预热器(2)预热后的二次冷风后再传送至炉膛(1)；低温水冷渣器(19)水侧与低压加热器并联，代替部分低加的作用。

在该实施例中，空气预热器(2)通过一次风暖风器(15)与一次风机(6)相连，所述一次风暖风器(15)用于加热一次风机(6)传送来的一次冷风；空气预热器(2)通过二次风暖风器(14)与送风机(5)相连，所述二次风暖风器(14)用于加热送风机(5)传送来的二次冷风。

本实用新型利用冷风门(7)用于控制由一次风机(6)进入磨煤机(8)内的一次风的流量。

烟气冷却器(13)通过闭式循环水系统分别与一次风暖风器(14)和二次风暖风器(15)相连通。

旁路高压省煤器(16)与旁路低压省煤器(17)分别与高压加热器(9)和低压加热器(10)并联。

本实用新型采用旁路高压省煤器(16)与旁路低压省煤器(17)加热汽轮机回热系统的凝结水或给水，代替部分高加或低加的作用，使得在燃煤量不变的前提下，提高发电功率及机组的经济性。

其中，凝结水泵(12)与低压加热器(10)相连，给水泵(11)与高压加热器(9)相连。

下面结合电站锅炉多元异质余热利用系统中烟气流程、空气流程及炉渣流程来对该系统进行详细说明：

烟气流程：空气预热器设置旁路烟道，来自锅炉的烟气进入回转式空气预热器(2)之前分成两路。一路流经空气预热器(2)，将烟气热量传递给一二次风；另一路流经旁路烟道，在旁路高压省煤器(16)及旁路低压省煤器(17)内，将烟气热量分别传递给部分给水和凝结水，代替部分高压加热器(9)和低压加热器(10)的作用。两路烟气汇合后分别流经除尘器(3)、引风机(4)和烟气冷却器(13)。在烟气冷却器(13)内，将烟气热量通过闭式循环水加热一二次冷风。

空气流程：一二次风分别经过一次风机(6)和送风机(5)进入到一次风暖风器(15)和二次风暖风器(14)，利用排烟余热加热一二次冷风。被加热的一二次风进入回转式空气预热器(2)，热一次风通过热一次风冷却器(20)加热部分给水，代替部分高压加热器(9)的作用。被冷却后的热一次风与从一次风机经过旁路风门(7)来的一次风混合成合适的温度，进入磨煤机(8)。一次风粉混合物从磨煤机(8)流出后，直接进入炉膛。热二次风部分直接进入炉膛，部分被引入到高温风冷渣器(18)内，利用高温炉渣余热，加热热二次风，然后送入炉膛。

凝结水流程：来自汽轮机回热系统低压部分的水(具体的引出位置因机组实际情况有所不同)，分两路并联。一路进入旁路低压省煤器(17)，另一路进入低温水冷渣器(19)，分别吸收预热器旁路烟道烟气热量及炉渣低温余热后汇合，返回汽轮机凝结水系统(具体的返回点位置因机组实际情况有所不同)。

给水流程：来自给水泵出口的水，两路并联，一路进入旁路高压省煤器(16)，另一路进入热一次风冷却器(20)，分别吸收空预器旁路烟气热量及热一次风高温余热后汇合，返回汽轮机给水系统。

炉渣流程：高温锅炉炉渣分别经过高温风冷渣器(18)和低温水冷渣器(19)降温，将高温炉渣热量传递给高温风与低温水后排出锅炉。

实施案例二

如图4所示，与实施案例一的主要区别在于用高温水冷渣器(21)代替了高温风冷渣器(18)，该高温水冷渣器(21)与热一次风冷却器(20)及旁路高压省煤器(16)三者并联，加热来自于给水泵(11)出口的给水，三个并联设备(16,20,21)的出口热水与最后一级高压加热器(9)出口水管路相连，代替部分高压加热器(9)的作用。其余管路系统与实施案例一近似。

实施案例三

如图5所示，与实施案例一的主要区别在于用低温风冷渣器(22)代替了低温风冷渣器(19)，该低温风冷渣器(22)主要加热来自二次风暖风器(14)的二次风，将锅炉低温炉渣余热传递给二次风后，再进入回转式空气预热器(2)。其他管路系统与实施案例一近似。

实施案例四

如图6所示，与前三个实施案例的主要区别在于：空气预热器入口空气的加热方式不同，前述三个案例均设置烟气冷却器(13)、一次风暖风器(14)及二次风暖风器(15)组成的闭式循环水系统利用烟气余热加热来自一次风机(6)及送风机(5)的冷风。

本案例的空气加热方式为：来自送风机(5)的冷风，首先流经低温风冷渣器(22)提升风温。然后分成两路，一路作为二次风直接进入回转式空气预热器(2)，另一路设置一次风机(6)提升压头后进入回转式空气预热器(2)。

由于取消了闭式循环式系统，因此本系统不设置一次风暖风器(15)和二次风暖风器(14)，烟气冷却器(13)与旁路低压省煤器(17)并联，加热来自于汽轮机某一级低压加热器(10)出口的凝结水，两个并联设备(13,17)的出口热水与另一级低压加热器(10)出口水管路相连，代替部分低加加(10)的作用。其余系统与实施案例三近似。

实施案例五

如图7所示，实施案例五是实施案例四的简化版本，可降低部分投资，达到比实施案例五稍低的节能效果。与实施案例四的主要区别在于，取消了空气预热器(2)的旁路烟道、旁路高压省煤器(16)与旁路低压省煤器(17)。利用热一次风冷却器(20)代替部分高压加热器(9)，用烟气冷却器(13)代替部分低压加热器(10)，达到节能效果。其他系统与实施案例四类似。

本实用新型实现了热一次风、烟气及炉渣余热的梯级利用，根据热一次风、烟气及炉渣这三种余热资源的温度水平分别加热温度合适的冷源工质，比如：高温风、低温风、高温水、低温水；综合考虑了热一次风、烟气及炉渣这三种余热资源，优化了热力系统，提高了热力系统经济性。

本实用新型利用旁路烟道高压省煤器、旁路烟道低压省煤器及热一次风冷却器设备加热汽轮机回热系统的凝结水或给水，代替部分高加或低加的作用。在燃煤量不变的前提下，提高发电功率及机组的经济性。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。