一种锅炉烟气排放余热回用系统及方法与流程

本发明涉及新能源领域，具体涉及一种锅炉烟气排放余热回用系统及方法。

背景技术：

1、煤电、热力锅炉烟气排放温度在120℃～140℃范围，高温烟气排放造成的热量损失是锅炉各项热损失中最大的一项，约占总能量支出的5％～8％，以热力燃煤工业锅炉为例，燃煤烟气排烟温度每降低15℃～20℃，锅炉热效率大约提高1％。

2、燃煤烟气余热回收利用节能技术已经在很多电力、热力企业得到应用，但现有烟气余热回收利用技术仅能回收烟温在200℃以上的高品位余热，无法对于除尘器后的中低温余热(烟温＜150℃)进行有效回收利用，主要存在以下四个技术难题：

3、(1)未能解决除尘器后烟气取热过程酸雾结露对取热设备造成腐蚀、堵塞的难题；

4、(2)尚未解决低品位余热高效回收的技术难题，燃煤烟气余热主要通过湿法脱硫装置进行释放，湿法脱硫装置内气液温度在50℃～60℃范围内，进一步增加了余热回收难度；

5、(3)未能有效解决回收低品位余热利用途径，从中低温烟气回收的余热品质较低，难以回用；

6、(4)尚未认清多相流态对余热回收利用效果的影响，换热装备的腐蚀、磨损、结垢机理亦未深入研究，导致系统难以长周期稳定运行。

技术实现思路

1、本发明提供一种锅炉烟气排放余热回用系统及方法，利用脱硫塔余热回子收系统提升锅炉送风机的进风温度、利用低低温烟气余热回收子系统提升空预器空气进口温度、利用空预器提升锅炉炉膛进气温度；利用高温烟气余热回收子系统提升锅炉汽包进水温度。

2、一种锅炉烟气排放余热回用系统，包括锅炉送风机、空预器、除尘器、脱硫塔、锅炉高温烟气余热回收子系统、锅炉低低温烟气余热回收子系统、脱硫塔余热回收子系统；

3、所述锅炉高温烟气余热回收子系统包括串联连接的一级省煤器和二级省煤器；所述二级省煤器的进水口连接锅炉除氧器来水、出水口通过管路与一级省煤器的进水口连通，一级省煤器的出水口通过管路接入锅炉汽包的进水口；

4、所述一级省煤器的烟气进口通过烟道与锅炉炉膛的烟气出口连通、烟气出口通过烟道分别与空预器的烟气进口及二级省煤器的烟气进口连通，二级省煤器和空预器的烟气出口分别通过烟道与除尘器的烟气进口连通，除尘器的烟气出口通过烟道与脱硫塔的烟气进口连通；

5、所述锅炉送风机的空气出口通过烟道与空预器的空气进口连通，空预器的空气出口通过烟道与锅炉炉膛的进风口连通。

6、锅炉高温烟气余热回收子系统用于回收锅炉炉膛排烟气出口至省煤器烟气进口之间的烟气余热，并将回收余热用于加热除氧器来水，提高锅炉汽包进水温度，降低单位发电/蒸汽的煤耗，一级省煤器和二级省煤器的出口烟气温度通过调整除氧器来水流速、停留时间控制和换热面积控制。作为优选：一级省煤器出口烟气温度控制在260-350℃，二级省煤器出口烟气温度控制在120-180℃。

7、可选的，空预器内设烟气流通通道和空气流通通道，烟气通道和空气通道在空预器内错流流动换热，用于回收一级省煤器烟气出口至除尘器烟气进口之间的烟气余热，并将回收余热用于提升锅炉进风温度。作为优选：空预器内烟气流速为10-15m/s，空气流速控制在5-10m/s。

8、可选的，所述低低温烟气余热回收子系统包括低低温取热器、低低温取热泵和风机出口预热器，所述低低温取热器位于脱硫塔的入口烟道内，所述风机出口预热器位于锅炉送风机的出风口烟道内；所述低低温取热器和风机出口预热器之间通过低低温取热泵连接成回路。

9、可选的，所述低低温取热器与风机出口预热器均为翅片管换热器；内部流通介质均为除盐水。

10、低低温取热器、风机出口预热器、低低温取热泵与连接管路构成锅炉低低温烟气余热回收子系统，用于回收除尘器后、脱硫塔前烟气余热用于空预器进气加热，提升空预器和锅炉炉膛进气温度，进入脱硫塔的烟气温度和进入空预器的空气温度通过调整内部除盐水流速和换热面积来实现。作为优选：经过风机出口预热器的空气温度为60-85℃，完成低低温取热后进入脱硫塔的烟气温度为85-110℃。

11、可选的，所述脱硫塔余热回收子系统包括浆液取热器、排气取热器、风机进口预热器和脱硫塔取热泵，所述浆液取热器位于脱硫塔的浆液池上方，所述排气取热器位于脱硫塔内的除雾器层上方，所述风机进口预热器位于锅炉送风机的进风口烟道内，所述浆液取热器的出液口和排气取热器的出液口均通过管路接入风机进口预热器的进液口，所述风机进口预热器的出液口通过管路接入脱硫塔取热泵的进液口，所述脱硫塔取热泵的出液口通过管路分别接入浆液取热器的进液口和排气取热器的进液口。

12、可选的，所述浆液取热器位于脱硫塔内浆液池的液面上方且位于脱硫塔的空气入口下方。

13、作为优选，所述浆液取热器为金属光管换热器，所述风机进口预热器和排气取热器均为翅片管换热器；所述浆液取热器、风机进口预热器和排气取热器内部流通介质为除盐水。

14、浆液取热器、排气取热器、风机进口预热器、脱硫塔取热泵及连接管路构成脱硫塔余热回收子系统，回收脱硫塔内脱硫浆液/脱硫塔排气预热，用于锅炉风机进口空气预热，锅炉送风机的进风温度通过调整排气取热器、浆液取热器的内除盐水的流速、换热器面积和两种换热器的启停实现。作为优选：经风机进口预热器换热后的空气温度为25-45℃。

15、本发明还提供一种锅炉烟气排放余热回用方法，优选采用如前所述的回用系统完成，包括：

16、低温环境空气由锅炉送风机经空预器送至锅炉炉膛内与燃料进行接触燃烧，在锅炉送风机进口处，脱硫塔取热泵驱动低温除盐水分别由浆液取热器进水口进入浆液取热器内与脱硫浆液换热升温，由排气取热器进水口进入排气取热器内与脱硫后的排气换热升温，在脱硫塔内完成换热升温的除盐水进入风机进口预热器内对进入锅炉送风机进口烟道的空气换热；

17、低低温取热泵驱动除盐水由脱硫塔入口烟道内的低低温取热器进水口进入低低温取热器内，与脱硫塔入口烟气换热升温，完成换热升温的除盐水进入风机出口预热器进水口，对锅炉送风机出口的空气进行换热；

18、在空预器内，依次完成锅炉送风机进口预热和出口预热的环境空气由空预器空气进口进入，与由空预器烟气进口进入的高温烟气进一步换热升温，完成三级换热升温的空气进入锅炉炉膛；

19、经锅炉除氧器除氧升温的锅炉补水经给水管路由二级省煤器进水口进入二级省煤器，与进入二级省煤器的高温烟气换热升温后，再经给水管路送至一级省煤器进水口进入一级省煤器内，与进入一级省煤器的高温烟气换热升温，完成两级升温后的水送至锅炉汽包内。

20、可选的，步骤(1)中：锅炉送风机的进口空气温度升温至25-45℃。

21、可选的，通过调整排气取热器、浆液取热器的内除盐水的流速、换热器面积和两种换热器的启停实现将空气温度升温至25-45℃；进一步地，排气取热器、浆液取热器的内除盐水的流速在0.5-2.0m/s范围内调整。

22、可选的，步骤(2)中，风机出口空气升温至60-85℃，进入脱硫塔的烟气温度降温至85-110℃。

23、可选的，通过调整低低温取热器和风机出口预热器内部除盐水流速和换热面积实现“将风机出口空气升温至60-85℃，进入脱硫塔的烟气温度降温至85-110℃”目的；进一步可选的，低低温取热器和风机出口预热器内部除盐水流速在0.5-3.0m/s内调整。

24、可选的，步骤(3)中完成三级换热升温的空气进入锅炉炉膛；从而降低燃烧过程需要加热空气至燃点的热量，降低锅炉运行过程中的煤耗量和运行能耗；同时，经过锅炉进气的三级换热，导致锅炉排气温度、空预器和省煤器内的烟气换热温度升高，烟气体积和流速升高，为了防止烟气气速过高导致烟气中的粉尘对空预器内换热器管壁冲刷磨损，在一级省煤器和除尘器之间设置与空预器并联的二级省煤器。

25、可选的，步骤(3)中，控制空预器内烟气流速为10-15m/s。

26、可选的，通过调整二级省煤器的烟气流量控制空预器内烟气流速为10-15m/s。

27、可选的，步骤(3)中，一级省煤器出口烟气温度控制在260-350℃，二级省煤器出口烟气温度控制在120-180℃

28、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果之一：

29、(1)本技术提供了一种有效降低燃煤锅炉运行能耗的解决方案，通过回收湿法脱硫装置内气液低温余热预热锅炉送风机进口空气温度、回收脱硫装置进口烟气余热加热锅炉送风机出口空气温度，进而提升锅炉炉膛进气温度，降低锅炉燃烧过程中需要加热空气至燃料燃点温度的热量，降低锅炉运行煤耗量；通过回收一级省煤器后的高温烟气余热加热锅炉进水温度，降低锅炉水蒸发制蒸汽所需的热量，进一步降低锅炉运行煤耗量。

30、(2)本技术提供了一种利用低位余热排挤法制备高位热源的解决方案，利用低温除盐水对湿法脱硫进口烟气、脱硫塔排气和脱硫浆液进行余热回收，提升空预器进气温度及换热温度，增加空预器内高温烟气的体积和热量，并将升温导致体积膨胀的高温烟气引入二级省煤器内，结合一级省煤器对锅炉补水进行二级换热，提升锅炉补水温度，从而实现回收低位余热排挤高位余热，实现燃煤烟气排放余热的高效利用。