[发明专利]一种新型冷烟再循环机组效率提升系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种新型冷烟再循环机组效率提升系统，包括旁路烟气冷却装置、再循环冷烟加热装置、闭式水循环泵、补充水泵、调节挡板门、再循环风机、空气预热器和锅炉本体；旁路烟气冷却装置的第一进口通过调节挡板门与锅炉本体的排烟口连通，旁路烟气冷却装置的第一出口与空气预热器的出烟口连通；旁路烟气冷却装置与再循环冷烟加热装置循环连通；再循环冷烟加热装置与冷烟再循环风机、炉膛冷灰斗连通；闭式水循环泵的输入端与再循环冷烟加热装置的第二出口连通，闭式水循环泵的输出端与旁路烟气冷却装置的第二进口连通；补充水泵的输出端与第八管道连通，补充水泵的输入端与机组给水系统连通；空气预热器的进烟口与锅炉本体的排烟口连通。

技术领域

本发明涉及机组效率提升领域，尤其涉及一种新型冷烟再循环机组效率提升系统及控制方法。

背景技术

烟气再循环是一种在燃烧无灰燃料或者低灰燃料时，调节再热器出口汽温所采用的常用方法。目前国内采用烟气再循环调节再热器出口蒸汽温度的大型燃煤机组主要为二次再热机组。二次再热机组是一种在国际上成熟、高效、低污染的燃煤先进发电技术，具有良好的经济效益和环保特性，在我国的发展前景广阔。

冷烟再循环是将部分冷态烟气(温度约为70～150℃)从除尘器或引风机后用再循环风机抽出，然后从锅炉冷灰斗喷入。当冷烟从冷灰斗喷入时，炉膛温度降低，减少炉内辐射换热，加强对流受热面传热。冷烟再循环方案在保持现有炉膛大小不变的前提下，能够降低炉膛烟气温度水平和水冷壁的吸热量，提高烟气的热容量及对流换热能力，将原炉膛水冷壁吸收的部分热量转到炉后对流受热面去吸收，在保证对流受热面换热量和蒸汽温度的同时有效控制金属壁温，实现受热面安全运行安全的前提下保证再热蒸汽吸热的需要。

冷烟再循环方案的缺点是由于锅炉总的烟气中含有一定量的再循环烟气，锅炉总的烟气流量增加，通过空气预热器的烟气、空气比例失调，多余的烟气热量导致空气预热器出口烟气温度升高，机组整体效率降低。国内早期阶段，该方案通常需要在空气预热器增设旁路烟道，选用低压凝结水和高压给水作为冷却介质，通过旁路烟道中的多余烟气热量加热凝结水和给水，减少低压加热器和高压加热器的蒸汽消耗，从而降低机组汽轮机热耗。虽然高压加热器所使用的蒸汽能量品级虽然较高，但低压加热器所使用的蒸汽能量品级比较低，烟气热量总体利用效率有限。

冷烟再循环机组由于再循环烟气量的存在导致通过空气预热器的烟气总流量增加，烟气、空气比例失调，排烟温度升高，锅炉效率下降。国内现有机组通常在空气预热器增设旁路烟道系统吸收多余烟气(机组采用冷烟再循环导致通过空气预热器的多余烟气，即旁路烟气)热量，该系统由旁路烟道、调节挡板门、高压给水换热器、低压凝结水换热器以及相关阀门、管道等组成。冷烟再循环后烟气总流量增加，携带热量增加，为维持机组排烟温度，将多余烟气引入空气预热器旁路系统内，由给水和凝结水吸收部分烟气的热量。

因此，现有采用空气预热器旁路烟道系统的大型冷烟再循环燃煤机组存在以下缺点：

(1)现有采用空气预热器旁路烟道系统目前采用压力较低的凝结水和压力较高的给水分别作为两种冷却介质。根据热力学第二定律，热量从高品级的炉膛烟气显热转变成高品级的给水显热和低品级的凝结水显热，能量做功能力存在一定的不可逆损失，烟气显热总体利用效率有限。因此采用现有空气预热器旁路烟道系统回收冷烟再循环机组多余烟气热量的方式存在一定的不合理性。

(2)烟气在旁路烟道内分别与低压凝结水和高压给水进行热量交换，相当于凝结水换热器与低压加热器并联运行，给水换热器与高压加热器并联运行，水侧系统设计较复杂；同时给水流量/温度、凝结水流量/温度、旁路烟气流量/温度均为系统变量，自动控制运行较复杂。

(3)冷烟再循环机组中，循环烟气温度较低，一般在90℃左右。当冷烟从锅炉下部冷灰斗喷入炉膛时，由于冷烟温度与炉膛温度温差较大，锅炉燃烧稳定工况容易受到冲击，影响燃料燃烬。

发明内容