一种提升锅炉效率的氨气加热系统的制作方法

本发明涉及烟气余热回收，具体涉及一种提升锅炉效率的氨气加热系统。

背景技术：

1、在传统的燃煤火力发电领域，氨气作为一种高效的储氢介质和零碳燃料，已开始作为燃料用于锅炉的燃烧，起到取代煤炭的作用。在现有的火力发电厂中，锅炉的燃料主要以煤、天然气以及燃油等为主，由于这些传统燃料中含碳，在燃烧发电后会产生大量的二氧化碳，从而影响碳减排目标；而氨气作为一种零碳燃料，其可以部分或完全取代碳基燃料用于锅炉燃烧发电，现有的氨燃烧技术通常是将常温的氨气送入锅炉的氨燃烧器中进行燃烧。

2、由于氨气的燃料特性，在其燃烧后会生成大量的水，相较于纯煤燃烧锅炉，氨气燃烧后的烟气量会明显增加，排烟温度升高，造成锅炉的效率降低，增加了燃料的消耗量，从而增加了运行的费用，经济性差。例如，对于目前的纯烧烟煤锅炉而言，掺氨60％燃烧后，锅炉的排烟温度约从114℃升高到140℃左右，锅炉的效率从95.1％下降到93.35％。现有技术为了避免造成锅炉效率降低，一般会对燃烧后的高温烟气的余热进行回收，从而提升锅炉的热效率，一般而言是利用烟气对氨气加热后再进入锅炉中燃烧，但是氨气具有一定的危险性，若是在氨气管道与烟气长期接触后发生腐蚀，导致氨气泄漏，则会严重影响整个锅炉系统的安全性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对现有的烟气余热回收技术存在潜在安全隐患的问题，而设计了一种可以提升锅炉效率的氨气加热系统，其不仅可以实现对烟气余热的回收，提高了锅炉效率，更重要的是提升了整个系统的安全性。

2、本发明是通过如下技术方案实现的：

3、设计一种提升锅炉效率的氨气加热系统，所述的氨气加热系统包括：燃烧锅炉，设置于所述燃烧锅炉中的氨气燃烧器，与所述燃烧锅炉的烟气出口连通设置的空气预热器，以及沿烟气流动方向依次与所述空气预热器连通设置的除尘器、脱硫吸收塔和烟囱；

4、该氨气加热系统还包括：至少一组烟气冷却器、闭式循环的热媒水系统以及氨气供给系统；若干所述的烟气冷却器连通设置于所述烟囱的上游，且用于为所述热媒水系统提供热源；所述氨气供给系统中供给的氨气经所述热媒水系统加热后进入所述氨气燃烧器中燃烧。

5、可以理解为，所述的烟气冷却器作为热源，用于加热热媒水系统，以实现烟气降温、热媒水系统升温。烟气降温后可进入后续排放工序，实现在烟气排放前将其携带的热能回收。升温后的热媒水系统则用于对氨气进行加热。可以说本发明的热媒水系统是作为中间媒介，实现将烟气的余热传递给氨气，在此过程中烟气不会与氨气管道直接接触，从而避免了对氨气管道的腐蚀，解决了因烟气腐蚀管道而造成的氨气泄漏问题，从而提升了整个系统的安全性。

6、本发明设计的提升锅炉效率的氨气加热系统，其可以用于掺氨燃烧的锅炉，也可用于纯氨燃烧的锅炉，其中锅炉可选用煤粉锅炉、循环流化床锅炉、燃气锅炉或燃油锅炉。

7、进一步的，一种提升锅炉效率的氨气加热系统：所述的热媒水系统包括：热媒水管、热媒水泵以及至少一组氨气加热器；其中：所述的热媒水管为闭式循环设置，且由所述烟气冷却器为其进行供热；所述的热媒水管中设置有水，且由所述热媒水泵驱动循环；所述的热媒水管用于为所述氨气加热器进行供热；所述氨气供给系统中供给的氨气经所述氨气加热器加热后进入所述氨气燃烧器中燃烧。

8、更进一步的，一种提升锅炉效率的氨气加热系统：所述的热媒水系统还包括用于加热凝结水的凝结水加热器，且所述的凝结水加热器连通设置于所述热媒水管上并由其进行供热；所述凝结水加热器的进、出口处分别设置有进口阀和出口阀；所述热媒水管上还设置有支路阀。

9、具体的，所述的凝结水来自于发电厂的凝结水系统，经所述凝结水加热器加热后再去往凝结水系统。

10、更进一步的，一种提升锅炉效率的氨气加热系统：所述凝结水加热器与氨气加热器串联设置。

11、更进一步的，一种提升锅炉效率的氨气加热系统：所述凝结水加热器与氨气加热器并联设置。

12、更进一步的，一种提升锅炉效率的氨气加热系统：所述的氨气加热器设置为两组，且所述的凝结水加热器与其中一组氨气加热器并联设置后，整体再与另一组氨气加热器呈串联设置。

13、进一步的，一种提升锅炉效率的氨气加热系统：所述的氨气加热系统还包括引风机，且所述的引风机连通设置于所述除尘器与脱硫吸收塔之间。

14、进一步的，一种提升锅炉效率的氨气加热系统：所述的烟气冷却器设置为四组；其中：一组烟气冷却器连通设置于所述燃烧锅炉与空气预热器之间，另一组则连通设置于所述空气预热器与除尘器之间，剩余的两组依次连通设置于所述除尘器与脱硫吸收塔之间。

15、进一步的，一种提升锅炉效率的氨气加热系统：所述的烟气冷却器设置为一组、两组或三组。

16、具体的，经热媒水泵升压后的低温水流入烟气冷却器中，烟气冷却器将烟气释放的热量传递到热媒水，使热媒水的水温升高，变为高温水，流出烟气冷却器。烟气冷却器出口的高温水再流入凝结水加热器和氨气加热器，对凝结水和氨气放热降温后，变为低温水进入热媒水泵，如此循环。本发明热媒水系统中的凝结水加热器与氨气加热器可采用串联、并联或串并联布置。热媒水将烟气释放的热量传递给氨气和凝结水。热媒水系统设置氨气加热器，来自氨气供给系统的常温氨气进入氨气加热器，吸热升温后送至锅炉的氨气燃烧器中燃烧。热媒水系统设置凝结水加热器，来自火力发电厂的凝结水系统的凝结水进入凝结水加热器吸热升温后再返回凝结水系统。氨气量大时，可调节或关闭进入凝结水加热器的热媒水量，调节烟气对凝结水的热量释放量(具体可通过调节进口阀、出口阀以及支路阀实现；例如若是要关闭进入凝结水加热器的热媒水量，则可通过关闭进口阀和出口阀，同时打开支路阀的操作来实现)。本发明热媒水系统中的凝结水加热器可设置或不设置；设置凝结水加热器时，可调节或关闭进入凝结水加热器的热媒水量，用来调节烟气对凝结水的热量释放量。

17、在本发明中烟气经过烟气冷却器并释放热量给热媒水，氨气经过氨气加热器并从热媒水吸收热量后升温，凝结水经过凝结水加热器并从热媒水吸收热量后升温。本发明采用闭式循环的热媒水系统，从烟气侧吸收的热量用来加热热媒水，低温热媒水被加热成为高温热媒水，再用高温热媒水对氨气和凝结水进行加热，高温热媒水放热后成为低温热媒水，通过热媒水泵再返回烟气侧吸收热量，如此循环。

18、本发明的有益效果：

19、(1)本发明设计的提升锅炉效率的氨气加热系统，其利用锅炉排放的高温烟气来间接加热氨气，将原本排放的高温烟气中的热能转移至氨气中，而后通过氨气在锅炉内的燃烧将原本浪费的能量进行回收，从而提高了锅炉效率，降低了氨气及燃煤等燃料的消耗量，并减少了烟气中的污染物及二氧化碳的排放，同时降低了电厂的运行费用。

20、(2)考虑到氨气具有一定的危险性，为避免氨气的泄漏，本发明设置了热媒水循环系统作为能量传递的媒介，避免了氨气管道与烟气直接接触可能引起的管道腐蚀及磨损问题，从而避免了氨气泄漏的问题，提高了整个系统的安全可靠性。