[发明专利]电站机炉一体化冷端综合优化系统

说明书

技术领域

本发明属于节能减排领域，特别涉及一种电站机炉一体化冷端综合优化系统，具体说是：（1）空气侧，采用汽轮机排汽以及低压抽汽逐级对冷空气进行预热，预热后的空气再进入主空气预热器进一步加热至所需温度；（2）锅炉省煤器出口的烟气同时进入主空气预热器和旁路烟道的第一、第二级烟水换热器，出口烟气经锅炉尾部汇合后进入第三级烟水换热器，其后再进入除尘和脱硫装置；（3）第一级烟水换热器可用于加热汽轮机给水、替代部分高压抽汽，第二、三级烟水换热器也可用于加热较高温度的凝结水、替代较高压力的抽汽；（4）可根据机组烟气温度水平、各级抽汽参数等，灵活设计不同的烟气余热利用方式以及各级烟水换热器与汽轮机汽水系统的连接方式。

背景技术

大型火电机组的节能减排是中国的重要能源战略。在中国，燃煤电厂消耗了全国近一半的煤炭产量，一般燃煤机组的锅炉排烟温度在120-140℃左右，导致大量低品位能量直接排向环境，带来巨大的余热资源浪费。随着近年来煤炭能源价格的不断上涨，以煤炭为基础的发电成本日益提高，各火力发电厂面临着巨大的节能压力，不断寻求降低煤耗 、节约能源方面新的应用技术，并加大相关的资金投入。

烟气余热的有效利用是燃煤电站锅炉节能的主要途径，利用锅炉尾部烟气余热加热凝结水，不仅能有效降低锅炉的排烟温度，提高锅炉效率，而且通过余热换热器输入热系统的热量能够排挤部分汽轮机的回热抽汽，在汽机进汽蒸汽量不变的情况下，排挤抽汽返回汽轮机继续膨胀做功，排挤的抽汽级别越高，抽汽做的功就越多。而采用低级别的抽汽预热冷空气，置换出高温烟气加热凝结水，可以排挤高级别的抽汽继续做功。因此，在燃料输入量不变的情况下，可以使汽机输出功率增加，提高机组的热效率与经济性。

德国Niederaussem电厂为回收利用高温烟气余热，提高凝结水入口温度，替代更高能级的汽机抽汽，在烟气余热利用系统中集成了旁路烟道技术，从省煤器出口流出的高温烟气一部分进入空气预热器，另一部分进入旁路烟道,加热高温换热器中的高压给水以及低温换热器中的凝结水，在并联烟道之后布置冷风预热器，回收烟气中烟温水平较低的余热。

德国Niederaussem电厂的余热回收系统可节约发电标准煤耗约7g/kWh，但由于德国电厂一般采用褐煤作为燃料，排烟温度普遍较高，甚至高达160 ℃，因此德国燃煤电厂的尾部烟气余热量很高。而中国燃煤电厂采用普通无烟煤和烟煤作为燃料，烟气温度水平相对较低，一般在120-140℃左右，和德国电厂的实际情况有较大区别，由于锅炉尾部中低温烟气中常常含有如SO₂、SO₃、NO_x等腐蚀性气体，当壁面温度降到酸露点以下时，低温管壁易发生强烈的低温烟气腐蚀，同时与烟气中的飞灰形成以硫酸钙为主的水泥状物质，使烟气侧通风阻力增大，风机电耗增加，而且加剧了管壁的腐蚀，严重影响锅炉的安全与经济运行。因此德国Niederaussem电厂的余热回收系统并不适用于中国的燃煤电站。

本发明提出了一种电站机炉一体化冷端综合优化系统，解决了上述技术的不足，能量对口、梯级利用尾部烟气能量，并利用汽轮机低压缸抽汽和锅炉尾部烟气预热空气的系统和方法。这种新的能量利用思路，就是在不改变空气预热器出口烟气温度的前提下，利用旁路烟道和低级别抽汽回收较高品质的烟气热量加热较高级别的凝结水，替代较高级别的抽汽，空气预热器减少的吸热量由汽轮机低压缸抽汽凝结放热和锅炉尾部烟气余热弥补，可综合防止烟气温度过低造成的低温腐蚀，是一种真正适用于中国燃煤电站节能减排的新技术。

发明内容