一种锅炉烟气余热回收利用的换热工艺及其换热系统

背景技术

传统烧结环冷机余热发电站在发电运行过程中，发现由于环冷机第一段取风烟气温度过高，正常温度设计为400℃，实际最高温度为550~600℃，造成环冷机第一段取风阀开度只能开30%左右，若继续开大取风阀开度，锅炉过热蒸汽温度就会超过最大设计允许值。一旦超出最大设计允许值，会导致环冷机一段高温烟气得不到充分利用，锅炉实际负荷和发电机发电量远低于额定负荷；另一方面，使得环冷机风罩上部压力正压，导致粉尘外逸而污染环境。

因此，需要需对传统烧结环冷机余热发电站的环冷机余热锅炉过热器工艺进行优化改造，以解决环冷机第一段取风烟气温度过高导致锅炉过热器超温问题，并充分利用环冷机余热，提高环冷机余热发电效率。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种锅炉烟气余热回收利用的换热工艺；第二目的在于提供一种锅炉烟气余热回收利用的换热系统。

本发明的第一目的通过以下技术方案实现：首先把合格的水由给供水泵打入省煤器，从烧结环冷机来的高温烟气与布置在高温烟气输送管道中的二级过热器进行热交换，温度降低到一定后输送入换热炉膛，使高温烟气在换热炉膛中依次与一级过热器、水冷壁、省煤器进行热交换成为低温烟气；其次使省煤器中的水则被高温烟气加热，由热水管道输送至汽包，汽包进行水汽分离得到饱和蒸汽，由蒸汽管道输送至一级过热器热交换后，通过蒸汽管道输送供给汽轮发电机发电；最后，循环风机把完成热交换后的低温烟气从换热炉膛中抽送到烧结环冷机。

所述省煤器与高温烟气热交换产生饱和水，饱和水输送到汽包；汽包中的饱和水从下降管流到水冷壁，通过水冷壁与高温烟气进行热交换变为汽水混合物，汽水混合物则被热水管道输送到汽包进行汽水分离形成饱和蒸汽和饱和水；其中，饱和蒸汽从汽包上部引出，通过蒸汽管道输送到一级过热器进行热交换变为过热蒸汽，过热蒸汽通过蒸汽管道输送到二级过热器，由二级过热器进行二次热交换后，成为符合要求的合格过热蒸汽，并输送到汽轮发电机发电；饱和水向下落入到汽包的下部水容积中，从下降管流到水冷壁，继续与高温烟气进行热交换变为汽水混合物，汽水混合物通过热水管道输送到汽包进行汽水分离形成饱和蒸汽和饱和水，如此不断循环。

本发明的第二目的通过以下技术方案实现：包括换热炉膛，高温烟气输送管，一级过热器，二级过热器，水冷壁，省煤器，汽包，一级减温器，二级减温器，热水管道，蒸汽管道，包括换热炉膛、高温烟气输送管、一级过热器、二级过热器、水冷壁、省煤器、汽包，在所述换热炉膛的进气端设置高温烟气输送管，高温烟气输送管内设有二级过热器，在换热炉膛中自进气端向排气端依此设置一级过热器、水冷壁和省煤器，在所述换热炉膛的外部设置有汽包，在所述汽包上分别设有热水管道连接水冷壁、省煤器，在汽包上设有下降管连接水冷壁，在汽包上部出口设有蒸汽管道连接一级过热器，所述一级过热器则通过蒸汽管道穿出换热炉膛连接二级过热器，二级过热器通过蒸汽管道连接汽轮发电机。

进一步的，所述的一级过热器与二级过热器之间的蒸汽管道上连接设置有一级减温器，一级减温器为喷水减温器或表面式水冷换热器。

进一步的，所述的二级过热器的蒸汽输出端的蒸汽管道上连接设置有二级减温器，二级减温器为喷水减温器或表面式水冷换热器。

本发明的有益效果是：本发明解决了环冷机第一段取风烟气温度过高导致锅炉过热器超温问题，能够充分利用环冷机余热，大大提高环冷机余热发电效率，同时还大大降低了发电成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中标号：1~换热炉膛，2~高温烟气输送管，3~一级过热器，4~二级过热器，5~水冷壁，6~省煤器，7~汽包，8~一级减温器，9~二级减温器，10~热水管道，11~下降管，12~蒸汽管道，13~循环风机，14~除尘器，15~供水泵，16~监测器。

具体实施方式

技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细的说明。

所示的锅炉烟气余热回收利用的换热工艺，首先把合格的水由给供水泵15打入省煤器6，从烧结环冷机来的高温烟气与布置在高温烟气输送管道2中的二级过热器4进行热交换，温度降低到一定后输送入换热炉膛1，使高温烟气在换热炉膛1中依次与一级过热器3、水冷壁5、省煤器6进行热交换成为低温烟气；其次使省煤器6中的水则被高温烟气加热，由热水管道10输送至汽包7作为锅炉补给水，汽包7进行水汽分离得到饱和蒸汽，由蒸汽管道12输送至一级过热器3热交换后，通过蒸汽管道12输送供给汽轮发电机发电；最后，循环风机13把完成热交换后的低温烟气从换热炉膛1中抽送到烧结环冷机；

省煤器6与高温烟气热交换产生饱和水，饱和水输送到汽包7；汽包7中的饱和水从下降管11流到水冷壁5，通过水冷壁5与高温烟气进行热交换变为汽水混合物，汽水混合物则被热水管道10输送到汽包7进行汽水分离形成饱和蒸汽和饱和水；其中，饱和蒸汽从汽包7上部引出，通过蒸汽管道12输送到一级过热器3进行热交换变为过热蒸汽，过热蒸汽通过蒸汽管道12输送到二级过热器4，由二级过热器4进行二次热交换后，成为符合要求的合格过热蒸汽，并输送到汽轮发电机发电；饱和水向下落入到汽包7的下部水容积中，从下降管11流到水冷壁5，继续与高温烟气进行热交换变为汽水混合物，汽水混合物通过热水管道10输送到汽包7进行汽水分离形成饱和蒸汽和饱和水，如此不断循环。

在一级过热器3的排出端设置一级减温器8对其排出的过热蒸汽进行一级减温调控，调控温度为200~230±20 ℃ 。

在二级过热器4的排出端设置二级减温器9对其排出的过热蒸汽进行二级减温调控，调控温度为330~360±10 ℃。

所述的一级过热器3输出的蒸汽压力数值为1.9~2.3MPa，二级过热器4级过热器输出的蒸汽压力数值为1.9~2.2MPa。

所述的供水泵15用水为除氧水。

如附图1所示的锅炉烟气余热回收利用的换热系统，包括换热炉膛1，高温烟气输送管2，一级过热器3，二级过热器4，水冷壁5，省煤器6，汽包7，一级减温器8，二级减温器9，热水管道10，蒸汽管道12，包括换热炉膛1、高温烟气输送管2、一级过热器3、二级过热器4、水冷壁5、省煤器6、汽包7，在所述换热炉膛1的进气端设置高温烟气输送管2，高温烟气输送管2内设有二级过热器4，在换热炉膛1中自进气端向排气端依此设置一级过热器3、水冷壁5和省煤器6，在所述换热炉膛1的外部设置有汽包7，在所述汽包7上分别设有热水管道10连接水冷壁5、省煤器6，在汽包7上设有下降管11连接水冷壁2，在汽包7上部出口设有蒸汽管道12连接一级过热器3，所述一级过热器3则通过蒸汽管道12穿出换热炉膛1连接二级过热器4，二级过热器4通过蒸汽管道12连接汽轮发电机。

所述的一级过热器3与二级过热器4之间的蒸汽管道12上连接设置有一级减温器8，一级减温器8为喷水减温器或表面式水冷换热器。

所述的二级过热器4的蒸汽输出端的蒸汽管道12上连接设置有二级减温器9，二级减温器9为喷水减温器或表面式水冷换热器。

所述的高温烟气输送管2的进气一端设有设有除尘器14，在所述换热炉膛1的排气口设置循环风机13，循环风机13通过管道连接烧结环冷机，所述省煤器6的进水端通过供水管连接供水泵15；从烧结环冷机来的高温烟气与布置在高温烟气输送管道2中的二级过热器（4）进行热交换，温度降低到一定后输送入换热炉膛1，使高温烟气在换热炉膛1中依次与一级过热器3、水冷壁5、省煤器6进行热交换成为低温烟气，低温烟气从炉膛1的排气口被循环风机13抽出返回至烧结环冷机下部循环利用；由于循环风机的抽吸作用使得炉膛为负压状态，循环风机后为正压状态，从而形成从烧结环冷机到炉膛、在到烧结环冷机的不断循环。

所述的一级过热器3、二级过热器4的蒸汽出口处分别设置监测器16，所述监测器16包括压力、温度监测器。

本发明的工作方式如下

1、把合格的水由给供水泵15打入省煤器6，从烧结环冷机来的高温烟气与布置在高温烟气输送管道2中的除尘器14除尘，再与二级过热器4进行热交换，温度降低到一定后输送入换热炉膛1，使高温烟气在换热炉膛1中依次与一级过热器3、水冷壁5、省煤器6进行热交换成为低温烟气。

2、省煤器6中的水则被高温烟气加热，由热水管道10输送至汽包7作为锅炉补给水，汽包7进行水汽分离得到饱和蒸汽，由蒸汽管道12输送至一级过热器3热交换后，通过蒸汽管道12输送供给汽轮发电机发电；具体为：

2.1、所述省煤器6与高温烟气热交换产生饱和水，饱和水输送到汽包7；

2.2、汽包7中的饱和水从下降管11流到水冷壁5，通过水冷壁5与高温烟气进行热交换变为汽水混合物，汽水混合物则被热水管道10输送到汽包7进行汽水分离形成饱和蒸汽和饱和水；

2.3、饱和蒸汽从汽包7上部引出，通过蒸汽管道12输送到一级过热器3进行热交换变为过热蒸汽，再由一级减温器8对其排出的过热蒸汽进行一级减温调控，调控温度为200~230±20 ℃；随后把过热蒸汽通过蒸汽管道12输送到二级过热器4，由二级过热器4进行二次热交换，再由二级减温器9对其排出的过热蒸汽进行二级减温调控，调控温度为330~360±10 ℃，最终成为符合要求的合格过热蒸汽，并输送到汽轮发电机发电；

2.4、饱和水向下落入到汽包7的下部水容积中，从下降管11流到水冷壁5，继续与高温烟气进行热交换变为汽水混合物，汽水混合物通过热水管道10输送到汽包7进行汽水分离形成饱和蒸汽和饱和水，如此不断循环；

2.5、全程保持一级过热器3输出的蒸汽压力数值为1.9~2.3MPa，二级过热器4级过热器输出的蒸汽压力数值为1.9~2.2MPa。

3、循环风机13把完成热交换后的低温烟气从换热炉膛1中抽送到烧结环冷机再利用。