利用省煤器给水加热一次风和低温烟气的加热系统及方法与流程

1.本发明属于垃圾焚烧电厂烟气超低排放工艺技术领域，具体涉及一种利用省煤器给水加热一次风和低温烟气的加热系统及方法。


背景技术：

2.目前，随着垃圾焚烧占比的不断提高，如何提高垃圾焚烧电厂效率成为目前主要研究方向之一。由于垃圾焚烧产生的烟气中含有hcl和so2等腐蚀性气体，且灰分大，为防止余热锅炉产生高温腐蚀，过热蒸汽温度不能超过450℃，造成垃圾焚烧电厂经济性差；为避免空预器出现低温腐蚀和堵灰等问题，空预器采用汽机一抽蒸汽和汽包饱和蒸汽加热一次风，造成高品质蒸汽的消耗，电厂经济性差；在烟气净化工艺中，为了控制烟囱中氮氧化物含量低于50mg/nm3，需采用低温scr进行脱硝，低温scr反应温度需达到175℃以上，但经过半干反应塔和布袋除尘器后的烟气温度降至145℃，因此需在布袋除尘器和低温scr之间增加烟气加热器，将烟气温度提升30℃，一般采用汽包饱和蒸汽加热烟气来保证脱硝效果，造成高品质蒸汽的消耗，电厂经济性差。同时采用蒸汽加热的换热器，其疏水系统需采用疏水阀或闪蒸罐等装置将疏水回收至除氧器。对于垃圾焚烧电厂的空预器和烟气加热器系统，该系统需消耗高品质蒸汽，蒸汽耗量大，电厂经济性差，而且疏水系统采用疏水阀或闪蒸罐等装置，运行中存在疏水汽化引起管道水击振动等问题，疏水系统复杂。
3.为了避免高品质蒸汽的消耗，提高电厂的经济性，本发明同时将一次风温加热至220℃，scr前烟气温度加热至175℃以上，加热器均采用省煤器出口的高温给水加热，且将系统简化，便于运行。


技术实现要素：

4.本发明提供一种利用省煤器给水加热一次风和低温烟气的加热系统及方法，主要解决垃圾焚烧电厂中空预器和scr前的烟气加热器采用高品质蒸汽加热一次风和低温烟气系统带来的能耗大，系统复杂的问题。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用省煤器给水加热一次风和低温烟气的加热系统，包括除氧器、给水泵、省煤器、至少一个空预器、烟气净化系统、一次风循环加热系统、低温烟气加热系统；
6.一次风循环加热系统，给水泵生成第一高压给水，第一高压给水通入省煤器，省煤器输出欠饱和水，省煤器输出的欠饱和水通入烟气净化系统和空预器，用于低温烟气和一次风加热；
7.用于进行脱酸除尘处理的烟气净化系统输出给水至除氧器，空预器输出给水至除氧器，除氧器对烟气净化系统输出的给水、空预器输出的给水以及接入的凝结水进行热力除氧形成第一冷凝水，第一冷凝水通入给水泵，从而形成一次风循环加热系统；
8.低温烟气加热系统，垃圾焚烧生成的高温烟气经过省煤器，省煤器输出的烟气通入烟气净化系统，烟气净化系统利用省煤器输出的烟气与省煤器输出的欠饱和水对低温烟
气进行加热。
9.作为本发明的进一步优选，烟气净化系统包括沿烟气流向依次设置的半干反应塔、布袋除尘器、给水烟气加热器和低温scr。
10.作为本发明的进一步优选，还包括第一路给水、第二路给水、汽包、第三路给水、第四路给水，其中：
11.省煤器输出的欠饱和水分为第一路给水和第二路给水，第一路给水通入汽包，第二路给水分为第三路给水和第四路给水，第三路给水通入烟气净化系统用于低温烟气加热，第四路给水通入空预器用于一次风加热。
12.作为本发明的进一步优选，空预器还包括两个出口风道和一个进口风道，两出口风道设置于空预器同侧，两出口风道位于进口风道上方。
13.作为本发明的进一步优选，空预器采用高翅片蛇形管型式且错列立式布置；给水烟气加热器采用高翅片蛇形管型式，错列布置。
14.还提供了一种利用省煤器给水加热一次风和低温烟气的加热系统的加热方法，包括一次风循环加热系统的加热方法和低温烟气加热系统的加热方法，具体步骤如下：
15.一次风循环加热系统的加热方法包括以下步骤：
16.步骤1-1、第一高压给水的生成：
17.除氧器形成的第一凝结水通入给水泵，给水泵对第一凝结水进行升压形成第一高压给水；
18.步骤1-2、欠饱和水的生成：
19.步骤1-1中形成的第一高压给水通入省煤器，经省煤器加热后生成水温在230℃以上欠饱和水；
20.步骤1-3、一次风加热：
21.步骤1-2中生成的水温在230℃以上欠饱和水的第一路给水通入汽包，第四路给水通入空预器，用于通入空预器内一次风的加热，一次风加热期间，被利用后的给水通入除氧器中；
22.步骤1-4、循环加热：
23.重复上述步骤1-1至步骤1-3实现对一次风的循环加热；
24.低温烟气加热系统的加热方法包括以下步骤：
25.步骤2-1、低温烟气的生成：
26.垃圾焚烧产生的高温烟气通入省煤器，用于省煤器加热后通入半干反应塔，经过半干反应塔处理后通入布袋除尘器，经过布袋除尘器处理后生成低温烟气；
27.步骤2-2、低温烟气加热：
28.给水烟气加热器结合步骤1-2中生成的水温在230℃以上欠饱和水的第三路给水，对步骤2-1中生成的低温烟气进行加热；
29.步骤2-3、脱硝处理：
30.步骤2-2将低温烟气加热至180℃，送入低温scr中进行脱硝处理。
31.作为本发明的进一步优选，步骤2-2中，被利用后给水通入除氧器。
32.作为本发明的进一步优选，步骤1-1中，除氧器需通入凝结水，凝结水、步骤1-3中被利用后的给水以及步骤2-2中被利用后的给水均通入除氧器进行热力除氧，形成
0.27mpa/130℃的第一凝结水。
33.作为本发明的进一步优选，步骤1-3中一次风需加热至220℃以上。
34.通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
35.1、本发明采用省煤器出口给水加热一次风和低温烟气，且空预器风道采用一进两出布置型式。
36.2、本发明中空预器取水点来自省煤器出口给水，空预器出口给水通过电动减压阀送至除氧器回收利用，与现有空预器系统完全不同。
37.3、本发明空预器换热管的结构和布置型式，采用高翅片蛇形管型式，错列立式布置(风道垂直布置)，材质选用g20+1070铝合金材质，一次风烟气流速设计在10m/s左右，结构布置紧凑，占地面积小且换热系数高。
38.4、本发明给水烟气加热器换热管的结构和布置型式，采用高翅片蛇形管型式，错列布置，烟气流速设计在10m/s左右，结构布置紧凑，换热效率高。
39.5、本发明将垃圾焚烧产生的高温烟气通入省煤器中加热第一高压给水，省煤器出口烟气降至190℃，随后进入烟气净化系统；凝结水进入除氧器中热力除氧形成第一凝结水，第一凝结水通过凝结水管道送入给水泵中升压，升压后的第一凝结水变成第一高压给水，通过第五给水管道通入省煤器中加热至欠饱和水。
40.6、本发明欠饱和水通过第一调节阀分成第一路给水和第二路给水，第一路给水通过第一给水管道进入汽包，第二路给水通过第二给水管道通向第二调节阀，第二调节阀将第二路给水分成第三路给水和第四路给水，第三路给水通过第三给水管道通入给水烟气加热器用于加热低温烟气至175℃；第四路给水通过第四给水管道通入空预器用于加热一次风至220℃。
41.7、本发明空预器的第二出口给水管道通过第二电动减压阀降压至0.7mpa，送入除氧器中回收利用；给水烟气加热器的第一出口给水管道通过第一电动减压阀降压至0.7mpa，送入除氧器中回收利用；与凝结水一起通入除氧器中热力除氧，最后进入省煤器中循环利用。
42.8、本发明第五给水管道上安装有流量计，用于监测进入省煤器的给水流量，同时第五给水管道上设置压力和温度测点，用于监测进入省煤器的给水压力和温度；在第一给水管道上设置压力和温度测点，用于监测进入汽包的给水压力和温度，同时反映省煤器出口欠饱和水温度；进入给水烟气加热器的给水流量通过第一调节阀进行控制，同时在第三给水管道上安装流量计，用于监测进入给水烟气加热器的给水流量，同时第三给水管道上设置温度测点，用于监测进入给水烟气加热器的给水温度；进入空预器的给水流量通过第二调节阀进行控制，同时在第四给水管道上安装有流量计，用于监测进入空预器的给水流量，同时第四给水管道上设置温度测点，用于监测进入空预器的给水温度。
43.9、本发明第二出口给水管道上设置温度测点，空预器出口给水温度控制在130℃以下；在第二出口给水管道上安装有第二电动减压阀，在其前后安装有开关阀，将进入除氧器给水压力减至0.7mpa，进行回收利用；第一出口给水管道上设置温度测点，给水烟气加热器出口给水温度控制在160℃左右；在第一出口给水管道上安装有第一电动减压阀，在其前后安装有开关阀，将进入除氧器给水压力减至0.7mpa，进行回收利用；也就是，本发明在系统管道上设置温度测点和电动调节阀，控制空预器和给水烟气加热器各处工质流量和温
度，使系统运行在最佳状态，系统经济性好且稳定可靠，结构简单，运行操作也简单。
附图说明
44.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
45.图1是本发明整体结构示意图。
46.图中：1、高温烟气；2、省煤器；3、半干反应塔；4、布袋除尘器；5、低温烟气；6、给水烟气加热器；7、第一电动减压阀；8、低温scr；9、欠饱和水；10、第一给水管道；11、汽包；12、第二给水管道；13、第三给水管道；14、第四给水管道；15、空预器；16、第二电动减压阀；17、凝结水；18、除氧器；19、凝结水管道；20、给水泵；21、第五给水管道；22、进口风道；23、出口风道；24、烟气净化系统；25、第一调节阀；26、第二调节阀；27、第二出口给水管道；28、第一出口给水管道。
具体实施方式
47.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
48.本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
49.现有技术采用高品质汽机抽汽或汽包11抽汽加热一次风和scr前的低温烟气5，换热器需消耗高品质汽机抽汽或汽包11抽汽，电厂经济性差，且蒸汽加热器疏水系统复杂，需配置疏水阀和闪蒸罐等设备，疏水容易汽化引起疏水管道水击振动等问题，运行存在风险，疏水管道寿命短等问题。为解决上述问题，提供以下实施例:
50.实施例1
51.本实施例提供一种优选实施方案，一种利用省煤器给水加热一次风和低温烟气的加热系统，如图1所示，所述加热系统包括除氧器18、给水泵20、省煤器2、至少一个空预器15、烟气净化系统24、一次风循环加热系统、低温烟气加热系统。
52.上述一次风循环加热系统，进一步地，给水泵20生成第一高压给水，第一高压给水通入省煤器2，省煤器2输出欠饱和水9，省煤器2输出的欠饱和水9通入烟气净化系统24和空预器15，用于低温烟气5和一次风加热。
53.具体地，本实施方案还包括第一路给水、第二路给水、汽包11、第三路给水、第四路给水，省煤器2输出的欠饱和水9分为第一路给水和第二路给水，第一路给水通入汽包11，第二路给水分为第三路给水和第四路给水，第三路给水通入烟气净化系统24用于低温烟气5加热，第四路给水通入空预器15用于一次风加热。
54.具体地，空预器15还包括两个出口风道23和一个进口风道22，两出口风道23设置于空预器15同侧，两出口风道23位于进口风道22上方，一次风从进口风道22进，从两出口风道23出。优选地，空预器15采用高翅片蛇形管型式且错列立式布置。
55.用于进行脱酸除尘处理的烟气净化系统24输出给水至除氧器18，空预器15输出给
水至除氧器18，除氧器18对烟气净化系统24输出的给水、空预器15输出的给水以及接入的凝结水17进行热力除氧形成第一冷凝水，第一冷凝水通入给水泵20，从而形成一次风循环加热系统。
56.具体地，省煤器2布置在锅炉尾部的受热面，利用第五给水管道21的给水将锅炉尾部高温烟气降至规定烟温。空预器15为对进入焚烧炉与燃料混合的空气进行预先加热的装置。
57.上述低温烟气5加热系统，进一步地，垃圾焚烧生成的高温烟气经过省煤器2，省煤器2输出的烟气通入烟气净化系统24，烟气净化系统24利用省煤器2输出的烟气与省煤器2输出的欠饱和水9对低温烟气5进行加热。
58.具体地，烟气净化系统24包括沿烟气流向依次设置的半干反应塔3、布袋除尘器4、给水烟气加热器6和低温scr8。半干反应塔3为喷洒脱酸剂脱除垃圾焚烧产生烟气中的酸性气体的设备。布袋除尘器4为采用纺织的滤袋过滤垃圾焚烧产生烟气中的灰尘的设备。给水烟气加热器6为对经过布袋除尘器4的低温烟气5进行加热的设备。低温scr8为采用脱硝催化剂脱除垃圾焚烧产生烟气中的氮氧化物的设备。
59.本实施方案还提供了一种加热方法，所述加热方法包括一次风循环加热系统的加热方法和低温烟气5加热系统的加热方法，具体步骤如下：
60.一次风循环加热系统的加热方法包括以下步骤：
61.步骤1-1、第一高压给水的生成：
62.除氧器18形成的第一凝结水通入给水泵20，给水泵20对第一凝结水进行升压形成第一高压给水；
63.具体地，除氧器18需通入温度范围在70℃～110℃的凝结水17，凝结水17、步骤1-3中被利用后的给水以及步骤2-2中被利用后的给水均通入除氧器18进行热力除氧，形成0.27mpa/130℃的第一凝结水。
64.步骤1-2、欠饱和水9的生成：
65.步骤1-1中形成的第一高压给水通入省煤器2，经省煤器2加热后生成水温在230℃以上欠饱和水9；
66.步骤1-3、一次风加热：
67.步骤1-2中生成的水温在230℃以上欠饱和水9的第一路给水通入汽包11，第四路给水通入空预器15，用于通入空预器15内一次风的加热，一次风加热期间，被利用后的给水通入除氧器18中。
68.具体地，一次风需加热至220℃以上。
69.步骤1-4、循环加热：
70.重复上述步骤1-1至步骤1-3实现对一次风的循环加热；
71.低温烟气5加热系统的加热方法包括以下步骤：
72.步骤2-1、低温烟气5的生成：
73.垃圾焚烧产生的高温烟气通入省煤器2，用于省煤器2加热后通入半干反应塔3，经过半干反应塔3处理后通入布袋除尘器4，经过布袋除尘器4处理后生成低温烟气5，低温烟气5温度范围是140℃～160℃；
74.步骤2-2、低温烟气5加热：
75.给水烟气加热器6结合步骤1-2中生成的水温在230℃以上欠饱和水9的第三路给水，对步骤2-1中生成的低温烟气5进行加热，被利用后给水通入除氧器18。
76.步骤2-3、脱硝处理：
77.步骤2-2将低温烟气5加热至180℃，送入低温scr8中进行脱硝处理。
78.具体说明：
79.省煤器2是通过通入的垃圾焚烧产生的高温烟气，对通入省煤器2的第一高压给水进行加热，形成欠饱和水9，要求欠饱和水9温低于饱和水温30℃以上。进一步地，若锅炉蒸汽参数为4mpa/400℃，饱和水温为260℃，则省煤器2出口欠饱和水9温约230℃；若锅炉蒸汽参数为6.4mpa/450℃，饱和水温为287℃，则省煤器2出口欠饱和水9温约257℃；若蒸汽参数为13mpa/430℃/410℃，饱和水温约330℃，则省煤器2出口欠饱和水9温约250℃。也就是，任意蒸汽参数，省煤器2出口欠饱和水9温均在230℃以上。
80.省煤器2排出的被利用后的烟气进入超低排放烟气净化系统24，烟气依次经过半干反应塔3、布袋除尘器4、给水烟气加热器6和低温scr8，进行脱酸除尘处理。优选地，经过布袋除尘器4后产生的低温烟气5温度在140℃～160℃，由于低温scr8最佳反应温度在180℃，需在布袋除尘器4和低温scr8之间设置给水烟气加热器6，采用省煤器2出口第四路给水将布袋除尘器4出口低温烟气5温度由140℃～160℃加热至180℃，然后送入低温scr8中脱硝处理。
81.1台锅炉配置1台空预器15，空预器15包括两个出口风道23和一个进口风道22，一次风冷风从进口风道22进入，热风从两个出口风道23被抽出，被平均送入生活垃圾焚烧锅炉中助燃。
82.省煤器2出口欠饱和水9通过第一调节阀2525分成第一路给水和第二路给水，第一路给水通过第一给水管道10通入汽包11中循环利用，在第一给水管道10上设置压力和温度测点。第二路给水通过第二给水管道12通向第二调节阀26，在第二给水管道12上安装流量计。第二调节阀26将第二路给水分成第三路给水和第四路给水，第三路给水通过第三给水管道13通入给水烟气加热器6用于加热低温烟气5。第四路给水通过第四给水管道14通入空预器15用于加热一次风。优选地，第三给水管道13和第四给水管道14上均安装流量计和温度计。
83.在给水烟气加热器6中，第三路给水将低温烟气5由145℃加热至175℃，在给水烟气加热器6的第一出口给水管道28上设置温度测点，根据运行负荷调整进入给水烟气加热器6的给水流量，控制给水烟气加热器6出口给水温度在160℃。具体地，给水烟气加热器6采用高翅片蛇形管型式，错列布置，烟气流速设计在10m/s，换热系数高于30w/(m2·
k)达到一个高换热系数。由于给水烟气加热器6出口给水压力较高，在第一出口给水管道28上设置第一电动减压阀7，将给水压力减至0.7mpa，送入除氧器1818中回收利用。
84.在空预器15中，利用第四路给水将一次风加热至220℃后，被利用后给水温度降至130℃以下；具体地，在第四给水管道14上设置温度测点，根据运行负荷调整进入空预器15的给水流量，控制空预器15出口给水温度在130℃以下。空预器15采用高翅片蛇形管型式，错列立式布置，一次风自下而上，材质选用g20+1070铝合金材质，一次风33流速设计在10m/s左右，从而达到占地面积小且换热系数高于30w/(m2·
k)从而达到一个高换热系数。由于空预器15出口给水压力较高，在空预器15的第二出口给水管道27上设置第二电动减压阀
16，将给水压力减至0.7mpa，送入除氧器18中回收利用。
85.具体地，由于省煤器22出口欠饱和水9温度较高，且未饱和，可使一次风温加热至220℃左右，低温烟气5加热至175℃，避免第一给水管道10、第二给水管道12、第三给水管道13、第四给水管道14、第五给水管道21带汽产生水击振动等问题，也彻底解决采用蒸汽加热一次风和烟气造成高品质蒸汽浪费问题，提高电厂经济性。
86.凝结水17、步骤1-3中被利用后的给水以及步骤2-2中被利用后的给水均通入除氧器18进行热力除氧，形成0.27mpa/130℃的第一凝结水。第一凝结水通过凝结水管道19进入给水泵20中升压，变成5.3mpa/130℃的第一高压给水(给水泵20出口压力根据汽包11压力确定)，第一高压给水通过第五给水管道21进入省煤器22中吸收高温烟气1的余热，将第一高压给水温度升至230℃以上，省煤器21出口排烟温度降至190℃以下进入烟气净化系统24。凝结水17和给水在省煤器22、空预器15和给水烟气加热器6中不断进行循环利用。优选地，第五给水管道21上设置有压力计、流量计以及温度计。
87.本实施方案是根据不同蒸汽参数的垃圾焚烧锅炉结构，对不同加热介质的加热器进行综合对比分析，以及对空预器15和给水烟气加热器6系统进行详细分析后，得出节能、系统简单的加热系统。本实施方案只需抽取省煤器2出口欠饱和水9来加热一次风和低温烟气5，替代了高品质的饱和蒸汽和汽机抽汽，经济性好。请见下表。
88.以2x750t/d，入炉热值1800kcal/kg，中温次高压6.4mpa/450℃为例，对空预器15和给水烟气加热器6设备和系统经济性进行计算分析，结果如下：
[0089][0090]
1台炉只配置1台空预器15，空预器15采用高翅片管蛇形管，错列立式布置，空气流速设计在10m/s，空预器15换热效率高，占地面积小，设备布置紧凑。空预器15出口给水设计低于130℃，系统管道只有过冷水，不需配置疏水器，避免给水管道带汽产生水击振动等运行问题，增加了运行寿命。
[0091]
给水烟气加热器6采用高翅片管蛇形管，错列布置，烟气流速设计在10m/s，给水烟气加热器6换热效率高，设备布置紧凑；给水烟气加热器6出口给水设计约160℃，第一出口给水管道28所出只有过冷水，不需配置疏水器，避免给水管道带汽产生水击振动等运行问题，增加了运行寿命。
[0092]
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该
理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0093]
本技术中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
[0094]
本技术中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
[0095]
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。