一种可调负荷的双压余热锅炉系统

技术领域

本发明涉及余热锅炉技术领域，具体是一种可调负荷的双压余热锅炉系统。

背景技术

在现有的余热回收发电系统中，由于季节因素、生产因素或社会因素引起的锅炉负荷大范围波动时有发生，这使得高温烟气进入余热炉与高压换热系统换热后产生高压蒸汽变化较大，尤其是锅炉负荷降低时，进入余热炉的热量减少，造成换热系统相当一部分面积的浪费；同时，常规余热锅炉尾部对流受热面通常为高压系统，而高压水质的饱和温度偏高，造成工质与烟气之间的对流换热效率偏低。为了提高换热效率，目前已有的技术就包括双压锅炉。

双压锅炉就是通过在锅炉系统中设置有两组不同工作压力的水循环，来提高余热锅炉热效率的。这是因为余热锅炉通常不设计空气预热器，不能有效回收烟气中的低温热能，所以锅炉出口的排烟温度主要取决于尾部受热面的传热面积，由于尾部烟气温度降温缓慢，往往需要较多的对流受热面才能降低尾部烟气温度。而通过在锅炉尾部增加另外一组温度、压力较低的水循环系统，因为低压时的工质蒸发温度较低，所以当烟气经过低压对流受热面时，能够有效传热从而降低排烟温度，提高锅炉热效率。

比如，现有技术中，公开号为CN102374514A和CN102374514B的中国专利文献记载了一种烟气余热双压发电系统，该系统包括余热锅炉、汽轮机和除氧器，余热锅炉上设置有烟气入口与出口，在余热锅炉内由烟气入口至烟气出口按顺序布置有高压换热装置和低压换热装置，所述高压换热装置的高压出口与汽轮机连通，高压换热装置的高压入口与除氧器的供水口连通，低压换热装置的低压出口与除氧器的蒸汽入口连通，低压换热装置的低压入口与除氧器的供水口连通，在发电系统中设置有蒸汽引出管路，所述蒸汽引出管路设置在低压换热装置的低压出口与除氧器的蒸汽入口之间的管路上。可提高汽轮机强度，还能有效地利用了烟气的热量。

现有技术中，仅考虑了通过增加低压对流受热面的措施来提高烟气余热的回收效率，而实际上由于锅炉入口热负荷的变化引起对流换热效率差的影响并未考虑，所以，有必要提出一种余热锅炉系统，能够满足复杂多变的热负荷工况下的安全稳定运行，同时具有较高的余热利用效率。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种可调负荷的双压余热锅炉系统，能够满足复杂多变的热负荷工况下的安全稳定运行，同时具有较高的余热利用效率。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案。

一种可调负荷的双压余热锅炉系统，其特征在于：包括可调负荷烟风控制系统和双压汽水控制系统，所述可调负荷烟风控制系统包括至少2条并列布置的烟风通道；每条烟风通道内的前部、尾部设有烟风通道前部控制阀、烟风通道尾部控制阀；所述双压汽水控制系统包含至少2个并列布置的双压汽水系统；每个双压汽水系统的高压汽水管路的出口和入口设有高压汽水进口控制阀、高压汽水出口控制阀，每个双压汽水系统的低压汽水管路上设有低压汽水控制阀；所述双压汽水系统与烟风通道一一对应。

进一步的，所述烟风通道包括余热锅炉范围内的绝热烟道、辐射传热烟道和对流传热烟道，当余热锅炉入口热源在较大范围内波动时，通过打开或关闭部分烟风烟道，使得与高温烟气接触的辐射传热烟道和/或对流传热烟道面积改变。

进一步的，所述烟风通道前部控制阀、烟风通道尾部控制阀包括开度可调的烟气挡板阀、导流隔板。

进一步的，所述双压汽水系统包含两级压力的锅筒、水冷系统、上升管系统、下降管系统、蒸发器系统、过热器系统、省煤器系统及管路系统的全部或者任意组合。

进一步的，所述高压汽水进口控制阀、高压汽水出口控制阀、低压汽水控制阀为可实现双压工质流量调节的阀门，包括截止阀、调节阀、节流阀、闸阀。

进一步的，所述可调负荷的双压余热锅炉系统还包含灰渣系统，所述灰渣系统为余热锅炉范围内的灰渣分离系统及灰渣输送系统。

进一步的，所述灰渣分离系统为实现烟气内灰渣分离的设备或设备组合，包括旋风分离器。

进一步的，所述灰渣输送系统为用于疏灰的设备或设备组合，包括各类卸灰阀和/或灰渣输送机。

进一步的，所述可调负荷的双压余热锅炉系统还包括清灰系统，所述清灰系统包括蒸汽清灰、激波清灰、机械振打、声波清灰、空气炮等。

其原理是：该可调负荷烟风控制系统包括可调负荷烟风控制系统和双压汽水控制系统，可调负荷烟风控制系统至少2条并列布置的烟风通道，每条烟风通道的前部和尾部设置烟道控制阀组，当余热锅炉入口热源在较大范围内波动时，通过调节烟道控制阀组的开度，打开或关闭部分烟风烟道，即可满足余热锅炉在高、低负荷工况下的切换运行。双压汽水控制系统包含至少2条并列布置的汽水系统，所述双压汽水系统与烟风通道一一对应。汽水系统设置汽水控制阀，当汽水侧工况在较大范围内波动时，通过调节汽水控制阀组的开度，打开或关闭部分汽水管路，即可配合所述可调负荷烟风控制系统实现工况切换。通过可调负荷烟风控制系统能够实现余热锅炉在高、低负荷工况下的切换运行，当锅炉入口热源在较大范围内波动时，通过打开或关闭部分烟风烟道，使得与高温烟气接触的辐射传热烟道和/或对流传热烟道面积减少，从而引起汽水侧工况在较大范围内波动，所述汽水侧工况波动一般指汽水侧的流量变化。为满足汽水侧工况波动的调节，通过调节所述汽水控制阀组的开度，打开或关闭部分汽水管路，该部分汽水管路与所述打开或关闭部分烟风烟道相对应，以完成汽水侧工况切换。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的可调负荷的双压余热锅炉系统具有以下特点：

1.本发明的可调负荷的双压余热锅炉系统设置有可调负荷烟风控制系统，所述可调负荷烟风控制系统包括烟道控制阀组以及至少2条并列布置的烟风通道，当余热锅炉入口热源在较大范围内波动时，通过调节所述烟道控制阀组的开度，打开或关闭部分烟风烟道，即可满足余热锅炉在高、低负荷工况下的切换运行。

2. 本发明的可调负荷的双压余热锅炉系统，为解决由锅炉入口热源波动而引起的汽水侧工况变化，余热锅炉系统还设置有双压汽水控制系统，所述双压汽水控制系统包含双压汽水系统和汽水控制阀组，所述双压汽水系统至少包含2条并列布置的汽水管路，当汽水侧工况在较大范围内波动时，通过调节所述汽水控制阀组的开度，打开或关闭部分汽水管路，即可配合所述可调负荷烟风控制系统实现工况切换，满足多负荷工况下可调节的安全稳定运行。

3.本发明的可调负荷的双压余热锅炉系统，为提高尾部烟气低温热能的回收效率，在余热锅炉系统中增加了另外一组低压汽水控制系统形成双压汽水控制系统，因为低压汽水控制系统中的工质蒸发温度较低，所以当烟气经过低压对流受热面时，能够有效传热从而降低排烟温度，提高锅炉热效率。

附图说明

图1为本发明的一种实施例的结构示意图；

图中：1、可调负荷烟风控制系统，100a、第一烟风通道，100b、第二烟风通道，101a、第一烟风通道前部控制阀，102a、第一烟风通道尾部控制阀，101b、第二烟风通道前部控制阀，102b、第二烟风通道尾部控制阀，2-双压汽水控制系统，200a、第一双压汽水系统，200b、第二双压汽水系统，201a、第一高压汽水进口控制阀，202a、第一高压汽水出口控制阀，201b、第二高压汽水进口控制阀，202b、第二高压汽水出口控制阀，203a、第一低压汽水控制阀，203b、第二低压汽水控制阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种可调负荷的双压余热锅炉系统，包括可调负荷烟风控制系统1和双压汽水控制系统2，所述可调负荷烟风控制系统1包括2条并列布置的烟风通道：第一烟风通道100a和第二烟风通道100b；所述并列布置指的是在局部烟道独立而共用一个总的烟气入口或出口，或者是2条完全独立。所述第一烟风通道100a内的前部、尾部设有第一烟风通道前部控制阀101a、第一烟风通道尾部控制阀102a，所述第二烟风通道100b内的前部、尾部设有第二烟风通道前部控制阀101b、第二烟风通道尾部控制阀102b。当锅炉入口负荷发生大范围变化时，可通过第一烟风通道前部控制阀101a、第一烟风通道尾部控制阀102a控制第一烟风通道100a的烟风流量，或通过第二烟风通道前部控制阀101b、第二烟风通道尾部控制阀102b控制第二烟风通道100b的烟风流量，也可实现第一烟风通道100a和第二烟风通道100b全开，或关闭其中一路烟风通道，满足余热锅炉在高、低负荷工况下的切换运行。

同时，由于第一烟风通道100a和第二烟风通道100b是相互独立的，这2条并列布置的烟风通道可以及时切换使用，例如，当第一烟风通道100a长时间运行之后，需要清灰或做维护保养时，即可切换到第二烟风通道100b运行，这样的设置既不影响锅炉维护，还可以保证锅炉长期稳定的输出过热蒸汽。同理也可以由第二烟风通道100b切换到第一烟风通道100a运行。

当锅炉入口热源在较高、较低负荷范围内波动较大时，需要配合双压汽水控制系统2完成锅炉工况切换，确保锅炉安全稳定运行，同时可以提高低负荷时尾部烟气低温热能的回收效率。

所述双压汽水控制系统2包含2条并列布置的双压汽水系统：第一双压汽水系统200a、第二双压汽水系统200b；第一双压汽水系统200a的高压汽水管路的出口和入口设有第一高压汽水进口控制阀201a、第一高压汽水出口控制阀202a，第一双压汽水系统200a的低压汽水管路上设有第一低压汽水控制阀203a；第二双压汽水系统200b的高压汽水管路的出口和入口设有第二高压汽水进口控制阀201b、第二高压汽水出口控制阀202b，第二双压汽水系统200b的低压汽水管路上设有第二低压汽水控制阀203b。这两条并列布置的双压汽水系统对应前述的2条并列布置的烟风通道（第一烟风通道100a和第二烟风通道100b）一一对应。当第一烟风通道100a和第二烟风通道100b其中的一条通道需要关闭或打开时，通过调节对应的双压汽水系统上的汽水控制阀，即可配合所述可调负荷烟风控制系统1实现工况切换。

具体的，当该可调负荷的双压余热锅炉系统满负荷运行时，第一烟风通道前部控制阀101a、第一烟风通道尾部控制阀102a、第二烟风通道前部控制阀101b、第二烟风通道尾部控制阀102b全开，此时第一烟风通道100a和第二烟风通道100b均可过流高温烟气，与之对应的，第一高压汽水进口控制阀201a、第一高压汽水出口控制阀202a、第一低压汽水控制阀203a、第二高压汽水进口控制阀201b、第二高压汽水出口控制阀202b、第二低压汽水控制阀203b全开，此时第一双压汽水系统200a、第二双压汽水系统200b均可过流工质流体。当负荷降低时，可以关闭第一烟风通道前部控制阀101a、第一烟风通道尾部控制阀102a，此时第一烟风通道100a关闭，不再过流高温烟气，与此同时，关闭与第一烟风通道100a对应的第一双压汽水系统200a的第一高压汽水进口控制阀201a、第一高压汽水出口控制阀202a，第一低压汽水控制阀203a，仅保留第二烟风通道100b过流高温烟气，以及与之对应的第二双压汽水系统200b过流工作介质。或者该余热锅炉系统在运行一段时间之后，需要切换至另一烟气通道运行，此时可以打开第一烟风通道前部控制阀101a、第一烟风通道尾部控制阀102a，关闭第二烟风通道前部控制阀101b、第二烟风通道尾部控制阀102b，此时第二烟风通道100b关闭，不再过流高温烟气，高温烟气进入第一烟风通道100a，与之对应的第一双压汽水系统200a中的第一高压汽水进口控制阀201a、第一高压汽水出口控制阀202a、第一低压汽水控制阀203a打开，第一双压汽水系统200a过流工作介质，关闭与第二烟风通道100b对应的第二双压汽水系统200b中的第二高压汽水进口控制阀201b、第二高压汽水出口控制阀202b、第二低压汽水控制阀203b，完成工况切换。

所述烟风通道包括余热锅炉范围内的绝热烟道、辐射传热烟道和对流传热烟道，当余热锅炉入口热源在较大范围内波动时，通过打开或关闭部分烟风烟道，使得与高温烟气接触的辐射传热烟道和/或对流传热烟道面积减少，从而引起汽水侧工况在较大范围内波动，所述汽水侧工况波动一般指汽水侧的流量变化。

本实施例中所述的辐射传热烟道包括水冷炉膛、水冷包墙、蒸发屏、辐射过热器等受热面，所述对流受热烟道包括对流蒸发管束、过热器、省煤器等受热面。

第一烟风通道前部控制阀101a、第一烟风通道尾部控制阀102a、第二烟风通道前部控制阀101b、第二烟风通道尾部控制阀102b优选为烟气挡板阀。

第一双压汽水系统200a、第二双压汽水系统200b为包含两级压力的汽水系统，分别包括但不仅限于锅筒、水冷系统、上升管系统、下降管系统、蒸发器系统、过热器系统、省煤器系统及管路系统，或者仅由其中的一部分系统构成。具体到本实施例中，其中低压汽水控制系统包含低压锅筒、低压上升管系统、低压下降管系统、低压蒸发器系统及低压管路系统；其中高压汽水控制系统包含高压锅筒、高压水冷系统、高压上升管系统、高压下降管系统、高压蒸发器系统、高压过热器系统、高压省煤器系统及高压管路系统。

第一高压汽水进口控制阀201a、第一高压汽水出口控制阀202a、第一低压汽水控制阀203a、第二高压汽水进口控制阀201b、第二高压汽水出口控制阀202b、第二低压汽水控制阀203b优选为截止阀。

余热锅炉入口热源在较大范围内波动时，通常伴随着灰渣量的较大变化，为此本发明的可调负荷的双压余热锅炉系统还包含有灰渣系统，具体的包括灰渣分离系统及灰渣输送系统。

所述灰渣分离系统优选为旋风分离器。

所述灰渣输送系统优选为卸灰阀和/或灰渣输送机。

可调负荷的双压余热锅炉系统，还包括清灰设备及其配套控制系统。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，本发明中所述“入口”、“出口”、“前部”、“尾部”或其他表达位置关系的词语仅为本发明中更好描述各个结构或流程的相对位置关系，并不代表本发明中任意组成部分位于绝对位置的前或者后。