专利名称：锅炉烟气余热梯级回收利用的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锅炉烟气余热梯级回收利用的方法及其装置，用于汽轮发电机组。
背景技术：
传统的低压省煤器是一种利用锅炉排烟余热的节能措施。如图1所示，低压省煤器为一个热交换器30，烟气侧安装在锅炉10尾部烟道内，其水侧联接于汽轮机的低压给水系统部分(A、B)，低压给水在低压省煤器内吸收排烟热量，降低排烟温度，自身被加热、升高温度后再返回汽轮机低压给水系统，代替部分低压加热器的作用，是汽轮机热力系统的一个组成部分。低压省煤器将低压给水加热后通过低压加热器，加热后的低压给水将排挤部分汽轮机的回热抽汽，在汽轮机进汽量不变的情况下，被排挤的抽汽量相当于从抽汽口返回汽轮机，继续膨胀作功。因此，在燃料消耗量不变的情况下，可以多获得电功率，提高了机组的经济性。对于传统的未配备脱硫系统的燃煤发电机组而言，低压省煤器通常可安装在锅炉的空气预热器和除尘器之间，将烟气的余热用来加热机组的低压给水，给水在低压省煤器内吸收热量后再返回低压加热器系统。由于这部分烟气热量的导入，排挤了部分低压缸抽汽，使汽轮机在低压缸蒸汽消耗量不变的情况下，产生了额外增加的电功，产生了可观的经济效益。但锅炉烟道设计一般不设旁路，一旦低压省煤器出现低温结露、酸腐蚀、烟气侧烟灰堵塞或漏水等故障，将直接威胁机组的安全运行甚至导致停运，经济损失非常大。这一传统的布置方式存在着以下缺点1.空气预热器和除尘器中间为高含尘区域，飞灰含量高，以静电除尘器为例，其除尘效率按照99. 8%计算，静电除尘器前后的烟气飞灰浓度相差达500倍，高飞灰含量会加剧管道受热面的磨损，缩短传热管的使用寿命，设备的安全系数有所降低。2.采用这样的布置方式，低压省煤器的低温段布置在锅炉的高含尘区域，因管排低温结露导致烟灰粘结的风险大增，一旦出现这种情况后，会导致管排烟灰粘结堵塞使烟道阻力大大增加，造成锅炉降负荷甚至强迫停运。3.低压省煤器的低温段若出现管排低温结露，必然产生酸腐蚀，一旦管道被腐蚀穿孔泄漏，喷出的凝结水会成为静电除尘器或布袋式除尘器以及风机的灾难。而且，锅炉烟道设计通常不考虑设置旁路，一旦系统出现泄漏将直接导致机组的强迫停运，经济损失非常大。4.布置在锅炉尾部烟道内的低压省煤器，无法利用烟气下游中引风机、增压风机等设备的做功温升因而造成了热量的浪费。煤粉在锅炉内燃烧会产生大量的二氧化硫(SO2),脱硫系统是主要作用为处理锅炉出口烟气中SO2成份的装置，一般布置在锅炉烟道下游，主要由吸收塔、增压风机及相关联的烟气通道组成。随着我国燃煤机组脱硫系统的发展，又出现了一种新的烟气余热回收利用系统，如图2所示，在这一系统中，将热交换器30设在脱硫吸收塔70的入口位置，取代
4原脱硫GGH(烟气加热器)的降温作用，将烟气温度降低到80°C 90°C左右进入脱硫塔，既能达到烟气降温的要求，满足脱硫效果，又能利用烟气的余热及引风机和增压风机等设备的做功温升，增加机组的经济性。不过，由于这一方案的占地较大，荷载较重，风压差大，要显著增加增压风机的出力。因此对现场的安装条件和风机的裕量都提出了较高的要求。事实上，无论是采用前两种方案中的哪一种，由于都是将烟气余热回收装置集中布置，因此都存在对现场的安装位置、土建基础、钢结构基础、风机裕量要求较高的问题。对于新建机组，如果能在设计阶段和设备选型阶段就将这些因素考虑进去并预留现场安装位置和设备裕量，相对而言较易满足要求。但是对于老机组的改造，就存在着较大的困难，由于没有足够的安装位置和风机裕量不够而不得不花费很高的代价对原有的烟道、钢结构和风机等设备进行改造。因此，本领域的技术人员致力于开发一种既能优化地利用和吸收烟气系统的引风机、增压风机等设备的做功温升，又能在布置上更加灵活、对现有设备影响和改动最小的一种高效和安全的烟气余热回收利用的方法及其装置。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种既能优化地利用和吸收烟气系统的引风机、增压风机等设备的做功温升，又能在布置上更加灵活、对现有设备影响和改动最小的一种高效和安全的锅炉烟气余热回收利用的方法及其装置。为实现上述目的，本发明提供了一种新型的锅炉烟气余热梯级回收利用的方法， 用于汽轮发电机组，包括经过多级热交换，以能量梯级回收的方式，利用烟气通道内的设备做功产生的温升。本发明还提供了一种前述方法的锅炉烟气余热梯级回收利用的装置，包括多级热交换器，由多个热交换器组成，其中所述热交换器的烟气侧被分别设置在所述烟气通道内的不同位置，所述热交换器的水侧与所述汽轮发电机组的低压给水系统相连。在本发明的较佳实施方式中，所述装置包括用所述烟气通道依次联接在一起的锅炉、空气预热器、除尘器、引风机、吸收塔和烟囱；设置在所述吸收塔入口的所述烟气通道内的第一级热交换器，设置在所述空气预热器与所述除尘器间的所述烟气通道内的第二级热交换器。所述烟气通道内的第二级热交换器也可布置在所述除尘器及所述引风机之间的烟道内。进一步地，所述装置还包括用所述烟气通道联接在所述引风机和所述吸收塔之间的增压风机。在本发明的另一较佳实施方式中，所述装置还包括从所述引风机出口联接到所述烟囱的旁路烟气通道，所述旁路烟气通道中设有脱硫旁路挡板，所述增压风机入口设有入口挡板，所述吸收塔出口设有出口挡板；当所述第一级热交换器出现故障需要停役检修时， 通过打开所述脱硫旁路挡板、关闭所述入口挡板和所述出口挡板，包括所述第一级热交换器在内的脱硫系统从所述汽轮发电机组中切除。在本发明的另一较佳实施方式中，所述装置还包括设置在所述弓I风机与所述增压风机间的中间级热交换器。在本发明的另一较佳实施方式中，所述热交换器的各级水侧管道串联联接。
进一步地，本发明的装置中还包括与所述热交换器的每一级分别对应的旁路机构；所述旁路机构与所述热交换器和所述低压给水系统相连；当所述热交换器中的任何一级出现故障时，所述旁路机构将该级所述热交换器从所述装置中切除。进一步地，所述旁路机构包括设置在所述热交换器水侧的进水口进口隔绝阀、所述热交换器水侧出水口的出口隔绝阀、将所述进水口与所述出水口直接联接的旁路水管和设置在所述旁路水管上的旁路隔绝阀；当所述热交换器中的任何一级出现故障时，通过打开对应的所述旁路隔绝阀，关闭所述进口隔绝阀和所述出口隔绝阀，所述旁路机构将该级所述热交换器从所述装置中切除。在本发明的另一较佳实施方式中，所述汽轮发电机组还包括脱硫区域，所述多级热交换器中的至少一级所述热交换器设置在所述脱硫区域中的所述烟气通道内，所述多级热交换器中的至少一级所述热交换器设置在所述锅炉尾部的烟气通道的所述空气预热器与所述除尘器间，或者设置在所述锅炉尾部的烟气通道的所述除尘器与所述引风机之间。为了最大程度的降低烟气阻力、提高换热效率并且降低制造成本，本方案中的热交换器采用常规金属材料制作，在管型的选择上采用翅片管形式。为了防止装置的低温腐蚀，保证设备的长期安全运行，本方案中的热交换器水侧进水温度应高于烟气的酸露点温度。在本发明的另一较佳实施方式中，所述除尘器为静电除尘器。本发明有许多其他烟气余热回收利用系统不具备的技术效果1.能更加有效利用烟气下游中引风机、增压风机等设备的做功温升。2.将热交换器的高温段布置在锅炉引风机入口上游的烟道内，由于该处换热器温度较高，无结露风险，有效的避免了因低温结露导致的管排积灰阻塞和酸腐蚀漏水的问题。将热交换器的低温段布置在增压风机出口至脱硫塔间的低含尘区，万一出现低于酸露点温度的水进入或出现烟气中含硫量超标，导致进水侧管排结露，因该处烟气含尘率极低，故管排积灰阻塞风险大大降低。此外，万一出现腐蚀漏水，因烟气侧下游是脱硫塔，毫无安全风险。另外，该级换热器配有水侧旁路，可将该级单独切除。而若脱硫系统配置了烟气旁路，还可切除脱硫系统以对该级换热器进行检修。3.采用分级布置方式以后，处于引风机入口上游段的热交换器吸收烟气热量后烟温降低、烟气流速降低、烟气阻力随流速成平方关系降低。若烟气温度降低20度左右，烟气容积和流速将同步下降5%左右，引风机和增压风机的裕量被释放约10%，这样，可相应多布置换热面积。此外，若该级换热器布置于空气预热器与除尘器之间的烟道内，虽然烟气中烟尘含量的增加会增加换热器的磨损率(这可适当增加换热器壁厚解决)，但烟气温度下降导致的比电阻和烟气流速的同步降低，将使静电除尘器的除尘效率得到提高。此外烟尘频繁撞击换热器壁面，会扰乱器壁表面的层流附面层，提高换热器烟侧换热效率，同时，烟尘自身的物理热也将被部分回收。4.从系统的配置上来看，由于锅炉排烟余热的温度水平较低、换热温差小，导致以往一级式布置方案中热交换器的体积庞大，土建基础和钢结构载荷造价很高，此外烟气侧阻力很大，需引风机或增压风机单独承担，这对引风机或增压风机的要求很高。而在进行设备改造时会由于风机余量不够而不得不更换风机，带来了大量的附加费用。而将换热装置分成两级或多级布置后，在热交换器总容量不变的情况下，烟气侧阻力分配成两部分分别由引风机和增压风机承担，加之引风机和增压风机都有一定的余量被释放，故一般都在风机的选型余量范围之内，不需要更换风机，大大减小了改造成本。此外，由于分级布置设备的体积、重量都减小后，现场的位置布置更加灵活、土建造价大大降低。5.从运行的安全性上来说，分级布置的安全性最高。每一级可逐一从系统中切除， 也可单级切除。锅炉尾部烟道内的热交换器和脱硫烟道的热交换器中的任何一级如果出现故障都可分别从系统中切除，每级之间运行互不影响。当其中的一级停运后，另外一级还可以正常运行回收烟气热量，不但不会导致机组的停运，仍然还能产生经济效益。而对于前两种现有技术的方案来说，一旦出现任何都故障都必须将系统全部停运。6.从工程造价上来说，两种传统的集中布置模式较适用于新建机组。而采用本发明的设计思路后无论是对新建机组和改造机组都具有布置灵活的特点，由于每一级的重量、体积和阻力都大大减小，一般都在原有风机和烟道能承受的范围之内，不需要对原有设备进行修改，因此投资费用大大降低。以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
图1是现有技术的一种传统的低压省煤器的工作原理示意图；图2是现有技术的一种脱硫排烟余热回收利用系统的工作原理示意图；图3是本发明的一个较佳实施例的工作原理示意图；图4是图1所示现有技术的换热效率分析图；图5是图2所示现有技术的换热效率分析图；图6是本发明的图3所示实施例的换热效率分析图；图7是图3所示实施例的具体实施方案的工作原理示意图；图8是本发明的第二个较佳实施例的工作原理示意图；图9是本发明的第三个较佳实施例的工作原理示意图；图10是本发明的第四个较佳实施例的工作原理示意图；图11是本发明的第五个较佳实施例的工作原理示意图。
具体实施例方式一般来说，随着季节的不同，锅炉出口烟气在逐一经过除尘器、引风机、增压风机后排烟温度能升高5°C -10°C左右。以夏天为例，温升能达到接近10°C，这一部分热量是非常可观的，因为从锅炉排烟余热利用角度来说能利用的烟气温差仅仅也只有40-50°C而已， 这一部分温升在原来温差的基础上增加了 5-10°C，也就是说增加了 10% -20%的可用热量。从换热温差的角度上来解释这一原理，可参考图4-6的换热效率分析，图中t表示流体温度变化，X表示换热器路程。图4表示的是传统的低压省煤器在锅炉尾部烟道内吸收烟气热量，烟气温度逐渐下降，给水温度逐渐上升的过程。图5是现有技术中设置在脱硫烟道内的烟气余热回收器的换热效率分析。烟气吸收了引风机和增压风机的做功能量以后温度上升了 10°C，因此进口段的传热温差由原来的At，增加到At，+10°C，图中阴影部分
7的面积增加，因此采用第二种方案的换热效果好于第一种方案，设备吸热量也随之增加，经济效益更加可观。本发明的装置的布置方式如图3，充分利用能量的阶梯等级，将传统的烟气余热回收装置一分为二分别放置在锅炉尾部烟道和脱硫烟道内。第二级热交换器32先吸收一部分烟气热量后，烟气经过下游的除尘器40、引风机50和增压风机60升温后进入脱硫烟道， 布置第一级热交换器31，再继续加热机组的低压给水。这样的布置能更大程度的利用烟气温升，吸收更多热量。图6表示了本发明的换热效率分析。从换热效率来看，将换热面积分两级布置后阴影部分的面积有了明显的增加，换热温差出现了一个明显的阶梯状陡增，这说明第三种方案充分利用了烟气的温升，在换热效果上相对有了进一步的优化。理论上在换热面积的分配上第一级与第二级存在着一个最佳比例，能使换热效果达到最优，而在实施过程中两级的比例如何分配并没有明显限制，可以根据现场的施工条件、土建荷载的裕量、烟气温度水平、给水温度水平等条件经具体计算后确定。当然，也可以根据现场的位置将同样的换热面积分成三级布置，例如在引风机出口和增压风机的进口烟道内再增加一级余热回收系统，这样每级的体积和重量更小，布置起来更加灵活。从理论上来说，可以根据烟气的温度水平将热交换器分成更加多的等级，对热量进行梯级利用。在本发明的各种具体实施方式
中，将多个热交换器的水侧管道级联起来，构成多级热交换器。多个热交换器的水侧管道的级联方式可以采用串联，也可以采用并联，或串并
联结合。为了最大程度的降低烟气阻力、提高换热效率并且降低制造成本，热交换器可以采用常规金属材料制作，在管型的选择上可以采用翅片管形式。为了防止装置的低温腐蚀，保证设备的长期安全运行，第一级热交换器水侧的进水温度应高于烟气的酸露点温度。具体实施例1 如图7所示，烟气余热回收装置分成两级布置在锅炉尾部烟道和脱硫烟道内。其中第一级热交换器31布置在脱硫系统增压风机60和吸收塔70之间，第二级热交换器32 布置在锅炉尾部烟道的空气预热器20出口和除尘器40进口之间。在脱硫区域中，还包括从引风机50出口联接到烟囱80的旁路烟气通道，旁路烟气通道中设有脱硫旁路挡板84，增压风机60入口处设有入口挡板82，吸收塔70出口处设有出口挡板86 ；当第一级热交换器31或脱硫区域中其他部件出现故障时，打开脱硫旁路挡板 84、关闭入口挡板82和出口挡板86，旁路烟气通道能够将包括第一级热交换器31在内的脱硫系统切除。烟气余热回收装置中烟气侧的流程如下锅炉10排出的烟气经过空气预热器20 后进入到烟气余热回收器的第二级热交换器32内，释放部分热量后经过除尘器40、引风机 50和增压风机60做功，烟气温度得到5°C -IO0C的提高，再进入到布置在脱硫烟道内的第一级热交换器31进一步降低温度后经吸收塔70、出口挡板86、烟囱80排出。脱硫旁路挡板 84在正常运行时是关闭状态，当第一级热交换器31出现出现故障时，可关闭出口挡板86， 打开脱硫旁路挡板84将脱硫系统切除运行。
烟气余热回收装置中水侧的流程如下打开第一级进口隔绝阀311和第一级出口隔绝阀312，关闭第一级旁路隔绝阀313，机组低压给水从进口 A进入到第一级热交换器31 内，随着烟气温度下降自身温度不断升高，经过第一级出口隔绝阀312进入到第二级热交换器32入口 ；打开第二级进口隔绝阀321和第二级出口隔绝阀322，关闭第二级旁路隔绝阀323，低压给水进入到第二级热交换器32内，随着烟气温度下降自身温度不断升高，经过第二级出口隔绝阀322返回至机组低压给水出口 B。以上是设备正常运行的情况下烟气侧和水侧的流程。如第一级热交换器31出现故障需要停运时，烟气侧流程可保持不变。水侧流程如下关闭第一级进口隔绝阀311和第一级出口隔绝阀312，打开第一级旁路隔绝阀313，机组低压给水从第一级旁路隔绝阀313直接进入到第二级热交换器32入口，不经过第一级热交换器31 ；打开第二级进口隔绝阀321和第二级出口隔绝阀322，关闭第二级旁路隔绝阀 323，低压给水进入到第二级热交换器32内，随着烟气温度下降自身温度不断升高，经过第二级出口隔绝阀322返回至机组低压给水出口 B。如第二级热交换器32出现故障需要停运时，烟气侧流程保持不变。水侧流程如下打开第一级进口隔绝阀311和第一级出口隔绝阀312，关闭第一级旁路隔绝阀313，机组低压给水进入到第一级热交换器31内，随着烟气温度下降自身温度不断升高，经过第一级出口隔绝阀312进入到第二级热交换器32入口 ；关闭第二级进口隔绝阀321和第二级出口隔绝阀322，打开第二级旁路隔绝阀323，第一级加热后的低压给水从第二级旁路隔绝阀 323直接进入到机组低压给水出口，不经过第二级热交换器32 ；如第一级热交换器31、第二级热交换器32出现故障都需要停运时，烟气侧流程仍可保持不变。水侧流程如下关闭第一级进口隔绝阀311和第一级出口隔绝阀312，打开第一级旁路隔绝阀313，关闭第二级进口隔绝阀321和第二级出口隔绝阀322，打开第二级旁路隔绝阀323，机组低压给水进口 A直接从第一级旁路隔绝阀313和第二级旁路隔绝阀323 流回至机组低压给水出口 B，不经过第一级热交换器31和第二级热交换器32。按照以上操作，可以实现在两级热交换器之间的自由相互切换，不影响机组的正常运行。具体实施例2 如图8所示，随着国家对环保设施的要求不断提高，火电机组的脱硫系统不配备旁路已经成为了以后发展的大趋势，本发明思路同样适用与不配备脱硫旁路的机组上。烟气余热回收装置同样是分成两级布置在锅炉10尾部的烟道和脱硫烟道内。其中第一级热交换器31布置在脱硫系统增压风机和吸收塔之间，第二级热交换器32布置在锅炉尾部烟道的空气预热器出口和除尘器进口之间。烟气余热回收装置的烟气侧的流程如下锅炉10排出的烟气经过空气预热器20， 进入第二级热交换器32内释放部分热量后，经过引风机50和增压风机60做功，烟气温度得到5°C -10°C的提高，再进入到布置在脱硫烟道内的第一级热交换器31进一步降低温度后经吸收塔70、出口挡板86、烟囱80排出。水侧流程与第一实施例完全一样，这里不再赘述。具体实施例3 如图9所示，烟气余热回收装置分成三级布置在锅炉尾部烟道和脱硫烟道内。其中第一级热交换器31布置在脱硫系统增压风机60和吸收塔70之间，第二级热交换器32 布置在锅炉尾部烟道的空气预热器20出口和除尘器40进口之间，增加了中间级热交换器 33，布置在引风机50出口和增压风机60的进口之间的烟道内。烟气余热回收装置中烟气侧的流程如下锅炉10排出的烟气经过空气预热器20 后，进入第二级热交换器32内释放部分热量，然后经过除尘器40、引风机50做功，烟气温度得到2°C _5°C的提高，进入到布置在引风机50出口和增压风机60进口间烟道内的中间级热交换器33内，释放热量后经过增压风机70做功，烟气温度再得到2V -5V的提高进入到布置在脱硫烟道内的第一级热交换器31，再一步降低温度后经吸收塔70、出口挡板86、烟囱80排出。烟气余热回收装置中水侧的流程如下打开第一级进口隔绝阀311和第一级出口隔绝阀312，关闭第一级旁路隔绝阀313，机组低压给水从进口 A进入到第一级热交换器31 内，随着烟气温度下降自身温度不断升高，经过第一级出口隔绝阀312进入到中间级热交换器33入口 ；打开中间级进口隔绝阀331和中间级出口隔绝阀332，关闭中间级旁路隔绝阀333，低压给水进入到中间级热交换器33内，随着烟气温度下降自身温度不断升高，经过中间级出口隔绝阀332进入到第二级热交换器32入口。打开第二级进口隔绝阀321和第二级出口隔绝阀322，关闭第二级旁路隔绝阀323，低压给水进入到第二级热交换器32内， 随着烟气温度下降自身温度不断升高，经过第二级出口隔绝阀322返回至机组低压给水出 Π B。以上是设备正常运行的情况下烟气侧和水侧的流程。如第一级热交换器31出现故障需要停运时，烟气侧流程保持不变。水侧流程如下关闭第一级进口隔绝阀311和第一级出口隔绝阀312，打开第一级旁路隔绝阀313，机组低压给水从进口 A经第一级旁路隔绝阀313直接进入到中间级热交换器33入口，不经过第一级热交换器31 ；打开中间级进口隔绝阀331和中间级出口隔绝阀332，关闭中间级旁路隔绝阀333，低压给水进入到中间级热交换器33内，随着烟气温度下降自身温度不断升高，经过中间级出口隔绝阀332进入到第二级热交换器32入口。打开第二级进口隔绝阀321和第二级出口隔绝阀322，关闭第二级旁路隔绝阀323，低压给水进入到第二级热交换器32内， 随着烟气温度下降自身温度不断升高，经过第二级出口隔绝阀322返回至机组低压给水出 Π B。如第二级热交换器32出现故障需要停运时，烟气侧流程保持不变。水侧流程如下打开第一级进口隔绝阀311和第一级出口隔绝阀312，关闭第一级旁路隔绝阀313，机组低压给水从进口 A进入到第一级热交换器31内，随着烟气温度下降自身温度不断升高，经过第一级出口隔绝阀312进入到中间级热交换器33入口 ；打开中间级进口隔绝阀331和中间级出口隔绝阀332，关闭中间级旁路隔绝阀333，机组低压给水进入到第一级热交换器31 内，随着烟气温度下降自身温度不断升高，经过中间级出口隔绝阀332进入到第二级热交换器32入口 ；关闭第二级进口隔绝阀321和第二级出口隔绝阀322，打开第二级旁路隔绝阀323，中间级加热后的低压给水从第二级旁路隔绝阀323直接进入到机组低压给水出口 B，不经过第二级热交换器32。如中间级热交换器33出现故障需要停运时，烟气侧流程保持不变。水侧流程如下打开第一级进口隔绝阀311和第一级出口隔绝阀312，关闭第一级旁路隔绝阀313，机组低压给水从进口 A进入到第一级热交换器31内，随着烟气温度下降自身温度不断升高，经过第一级出口隔绝阀312进入到中间级热交换器33入口 ；关闭中间级进口隔绝阀331和中间级出口隔绝阀332，打开中间级旁路隔绝阀333，第一级加热后的低压给水从中间级旁路隔绝阀333直接进入第二级热交换器32进口，不经过中间级热交换器33 ；打开第二级进口隔绝阀321和第二级出口隔绝阀322，关闭第二级旁路隔绝阀323，低压给水进入到第二级热交换器32内，随着烟气温度下降自身温度不断升高，经过第二级出口隔绝阀322返回至机组低压给水出口 B。如第一级热交换器31、第二级热交换器32、中间级热交换器33出现故障都需要停运时，烟气侧流程保持不变。水侧流程如下关闭第一级进口隔绝阀311和第一级出口隔绝阀312，打开第一级旁路隔绝阀313，关闭第二级进口隔绝阀321和第二级出口隔绝阀322， 打开第二级旁路隔绝阀323，关闭中间级进口隔绝阀331和中间级出口隔绝阀332，打开中间级旁路隔绝阀333，机组低压给水从进口 A直接从第一级旁路隔绝阀313、中间级旁路隔绝阀333、第二级旁路隔绝阀323流回至机组低压给水出口 B，不经过第一级热交换器31、第二级热交换器32和中间级热交换器33。通过阀门的操作，可以实现在三级热交换器之间的任意自由相互切换，不影响机组的正常运行。具体实施例4 如图10所示，对于部分机组在设计时将引风机50与增压风机60合并，本方案同样也是适用的。烟气余热回收装置分成两级布置在锅炉10尾部烟道和脱硫烟道内。其中第一级布置在脱硫系统吸收塔入口烟道内，第二级布置在锅炉尾部烟道的空气预热器出口和除尘器进口之间。烟气余热回收装置的烟气侧流程如下锅炉10排出的烟气经过空气预热器20后进入到第二级热交换器32内释放部分热量，然后经过除尘器40、引风机50做功，烟气温度得到5°C -10°C的提高，再进入到布置在脱硫烟道内的第一级热交换器31进一步降低温度后经吸收塔70、出口挡板86、烟囱80排出。水侧流程与第一实施例完全一样，这里不再赘述。具体实施例5 如图11所示，对于部分机组，在工程设计时也可以考虑将烟气余热回收装置的第二级热交换器32布置在锅炉尾部烟道的除尘器40的出口与引风机50的进口之间。烟气余热回收装置的烟气侧的流程如下锅炉10排出的烟气依次经过空气预热器20，除尘器40进入第二级热交换器32内释放部分热量后，经过引风机50和增压风机60 做功，烟气温度得到5°C-10°C的提高，再进入到布置在脱硫烟道内的第一级热交换器31进一步降低温度后经吸收塔70、出口挡板86、烟囱80排出。水侧流程与第一实施例完全一样，这里不再赘述。本发明的思路是充分利用烟气在锅炉尾部烟道下游经过引风机、增压风机等设备的做功温升，利用能量梯级回收的思路，将烟气余热回收装置分成两级或三级分别回收烟气热量。与此同时，又兼具了现场布置方便，引风机、增压风机的余量得到一定释放等一系列优势。因此，但凡是利用了烟气经过引风机、增压风机的温升这部分热量将热交换器分级(不限定级数)布置的方案均应当包含在本发明思路之内。 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
权利要求
1.一种锅炉烟气余热梯级回收利用的方法，用于汽轮发电机组，其特征在于，经过多级热交换，以能量梯级回收的方式来回收余热，从而使烟气通道内的部件做功产生的温升可被利用。
2.一种实现如权利要求1所述的方法的锅炉烟气余热梯级回收利用的装置，其特征在于，包括多级热交换器，所述多级热交换器由多个热交换器组成，其中所述热交换器的烟气侧被分别设置在所述烟气通道内的不同位置，所述热交换器的水侧均与所述汽轮发电机组的低压给水系统相连。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述装置还包括通过所述烟气通道依次联接在一起的锅炉、空气预热器、除尘器、引风机、吸收塔和烟囱；第一级热交换器设置在所述吸收塔入口处的所述烟气通道内，第二级热交换器设置在所述空气预热器与所述除尘器间的所述烟气通道内。
4.如权利要求2所述的装置，其中所述装置还包括用所述烟气通道依次联接在一起的锅炉、空气预热器、除尘器、引风机、吸收塔和烟囱；第一级热交换器设置在所述吸收塔的入口处的所述烟气通道内，第二级热交换器设置在所述除尘器与所述引风机间的所述烟气通道内。
5.如权利要求3或4所述的装置，其中所述装置还包括通过所述烟气通道联接在所述引风机和所述吸收塔之间的增压风机。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述装置还包括从所述引风机的出口联接到所述烟囱的旁路烟气通道，所述旁路烟气通道中设有脱硫旁路挡板，所述增压风机的入口处设有入口挡板，所述吸收塔的出口处设有出口挡板；当所述第一级热交换器出现故障需要停役检修时，通过打开所述脱硫旁路挡板、关闭所述入口挡板和所述出口挡板，将脱硫系统和所述脱硫系统的烟气通道内设置的所述第一级热交换器一起从所述汽轮发电机组中切除。
7.如权利要求5所述的装置，其中所述装置还包括设置在所述引风机与所述增压风机之间的中间级热交换器。
8.如权利要求5所述的装置，其中所述多级热交换器的各级水侧管道串联联接。
9.如权利要求8所述的装置，其中还包括与所述多级热交换器的每一级分别对应的旁路机构；所述旁路机构与其对应的所述热交换器和所述低压给水系统相连；当所述多级热交换器中的任何一级出现故障时，对应于该级的所述旁路机构可将该级所述热交换器从所述装置中切除。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述旁路机构包括设置在所述热交换器的水侧进水口的进口隔绝阀、所述热交换器的水侧出水口的出口隔绝阀、将所述水侧进水口与所述水侧出水口直接联接的旁路水管和设置在所述旁路水管上的旁路隔绝阀；当所述多级热交换器中的任何一级出现故障时，通过打开对应的所述旁路隔绝阀、关闭所述进口隔绝阀和所述出口隔绝阀，所述旁路机构将该级所述热交换器从所述装置中切除。
11.如权利要求8所述的装置，其中所述汽轮发电机组还包括脱硫区域，所述多级热交换器中的至少一级所述热交换器设置在所述脱硫区域中的所述烟气通道内，所述多级热交换器中的至少一级所述热交换器设置在所述空气预热器和所述引风机之间的烟气通道内。
12.如权利要求2所述的装置，其中所述热交换器采用金属材料制作，所述热交换器的管型采用翅片管形式。
13.如权利要求3或4所述的装置，其中所述第一级热交换器的水侧的进水温度高于烟气的酸露点温度。
全文摘要
本发明公开了一种锅炉烟气余热梯级回收利用的方法，用于汽轮发电机组，包括经过多级热交换，以能量梯级回收的方式，利用烟气通道内的部件做功产生的温升。还公开了一种实现前述方法的锅炉烟气余热回收利用的装置，包括多级热交换器，其中所述热交换器的烟气侧设置在烟气通道内的不同位置，所述热交换器的水侧与所述汽轮发电机组的低压给水系统相连。本发明的方法和装置既能优化地利用和吸收烟气系统内引风机、增压风机等设备的做功能量，又能在布置上更加灵活、对现有设备和系统的影响和改动最小。
文档编号F01D15/10GK102191959SQ20111007720
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者冯伟忠 申请人:冯伟忠