具有低温腐蚀自阻断功能的低温省煤器系统及运行方法与流程

1.本发明涉及一种具有低温腐蚀自阻断功能的低温省煤器系统及运行方法，属于火电机组余热利用技术领域。


背景技术：

2.由于“富煤、贫油、少气”的能源结构，燃煤发电依然在我国电力供应中占主要地位，目前燃煤发电量仍占我国总发电量的65％左右，燃煤发电所消耗的煤量占全国煤炭总耗量的45％。煤炭的利用过程向大气中释放了大量的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物，造成了严重的环境污染问题，节能减排势在必行。
3.电站锅炉中排烟热损失是锅炉总热损失最大的一项，约为4％
‑
8％。随着机组参数的提高，锅炉排烟温度也进一步提高，排烟温度每升高12℃，排烟热损失约增加1％。目前机组设计的排烟温度一般为120
‑
140℃，在实际运行中锅炉排烟温度一般为120
‑
150℃。为了充分回收烟气余热、降低排烟温度，近些年低温省煤器在很多火力发电机组中获得了广泛应用。低温省煤器在烟气侧的布置形式大概分为三类：除尘器进口、除尘器出口及引风机出口。用来加热的工质主要是凝结水，布置方式又可分为与低压加热器串联和与低压加热器并联。按照壳侧烟气与管侧凝结水的流动方向，低温省煤器又可分为逆流换热和顺流换热，其中逆流方式可以获得较大的传热温差，换热效果好，但工质低温区与烟气低温区重合，省煤器的低温换热段更容易产生低温腐蚀，长时间运行可造成换热管泄露，此时需要将低温省煤器隔离检修，影响机组安全稳定运行；顺流方式下，传热温差小，换热效果不好，经济性差，但是由于工质出口壁面温度高，发生酸性腐蚀的可能性会有所降低；为了获得较好的传热效果，目前大部分低温省煤器均采用逆流布置方式。
4.研究表明，低温省煤器的低温腐蚀现象主要与烟气酸露点和换热管壁温有关，当换热管壁温低于烟气酸露点时，烟气中的硫酸蒸汽就会凝结到换热管壁面，从而产生腐蚀现象。由于凝结水在管内冲刷内壁的换热系数要比烟气在管外冲刷外壁的换热系数大两个数量级，因此换热管壁面温度主要与管内凝结水温度有关，目前防止低温腐蚀的方法主要是提高低温省煤器入口凝结水温度。理论上来说，只要低温省煤器入口凝结水温度高于烟气酸露点，就不会产生低温腐蚀现象，但由于烟气酸露点温度的影响因素众多且计算公式多种多样，锅炉燃烧的煤种也经常发生变化，所以不能准确地得到运行中烟气实际的酸露点温度，加上机组运行水平和控制方式不同，不能保证低温省煤器入口凝结水温度一直高于设计给定的酸露点温度，因此在实际运行中，低温省煤器的低温换热段不可避免地会发生硫酸蒸汽凝结。对于换热方式单一的低温省煤器来说，容易发生硫酸蒸汽凝结的管段就确定下来了，即水侧入口的管段，因为该处管段壁温度在整个低温省煤器中最低。不同的是逆流换热的低温省煤器水侧入口正好也是烟气出口低温区，该段更容易发生硫酸蒸汽凝结；顺流换热的低温省煤器水侧入口处的烟气还未进行换热冷却，温度较高，在入口水温一定的情况下，相比来说低温腐蚀的可能性会低一些。由于低温腐蚀是长期缓慢积累的过程，若某些管段所处的环境始终是整个低温省煤器中最恶劣的低温部分，则该处会长期处于缓
慢腐蚀的过程中，经过长时间运行，该部分管壁逐渐变薄，最后就会发生泄露。
5.因此，提供一种具有低温腐蚀自阻断功能的低温省煤器系统及运行方法已经成为本领域亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

6.为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种具有低温腐蚀自阻断功能的低温省煤器系统。
7.本发明的另一个目的还在于提供以上所述具有低温腐蚀自阻断功能的低温省煤器系统的运行方法。
8.为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种具有低温腐蚀自阻断功能的低温省煤器系统，其中，所述具有低温腐蚀自阻断功能的低温省煤器系统包括：低温省煤器、循环泵及再循环调门；
9.所述低温省煤器的换热管的两端设有第一开口及第二开口，凝结水系统通过管路经由循环泵、低温省煤器逆流进口阀门与所述第一开口连通；所述第二开口通过管路经由低温省煤器逆流出口阀门与所述凝结水系统连通，以使在所述低温省煤器内凝结水与锅炉排放的烟气逆流换热；
10.所述低温省煤器逆流进口阀门与所述循环泵及第一开口之间的管路上分别设有第一旁支管路和第二旁支管路，所述第一旁支管路经由低温省煤器顺流进口阀门与所述第二开口连通，所述第二旁支管路经由低温省煤器顺流出口阀门与所述凝结水系统连通，以使在所述低温省煤器内凝结水与锅炉排放的烟气顺流换热；
11.所述低温省煤器逆流出口阀门、低温省煤器顺流出口阀门与所述凝结水系统之间的管路上设置有第三旁支管路，所述第三旁支管路经由再循环调门与所述循环泵的入口连通。
12.作为本发明以上所述系统的一具体实施方式，其中，与所述循环泵的入口、出口相连的管路上分别设有循环泵入口阀门和循环泵出口阀门。
13.作为本发明以上所述系统的一具体实施方式，其中，所述循环泵的出口与所述循环泵出口阀门之间的管路上还设置有循环泵出口逆止阀门。
14.作为本发明以上所述系统的一具体实施方式，其中，与所述再循环调门的入口、出口相连的管路上分别设有第一再循环阀门和第二再循环阀门。
15.作为本发明以上所述系统的一具体实施方式，其中，所述低温省煤器的换热管为光管、螺旋翅片管或h型翅片管。
16.在本发明以上所述的系统中，低温省煤器、循环泵、再循环调门、低温省煤器逆流进口阀门、低温省煤器逆流出口阀门、低温省煤器顺流进口阀门、低温省煤器顺流出口阀门等阀门均为常规设备，并且低温省煤器逆流进口阀门、低温省煤器逆流出口阀门、低温省煤器顺流进口阀门、低温省煤器顺流出口阀门等阀门可为手动阀门也可以为电动阀门。
17.另一方面，本发明还提供了以上所述的具有低温腐蚀自阻断功能的低温省煤器系统的运行方法，其中，所述方法包括：定期切换所述具有低温腐蚀自阻断功能的低温省煤器系统中低温省煤器内的凝结水与锅炉排放的烟气之间的换热方式，所述换热方式包括顺流换热方式和逆流换热方式；
18.其中，所述逆流换热方式包括：打开低温省煤器逆流进口阀门、低温省煤器逆流出口阀门，关闭低温省煤器顺流进口阀门、低温省煤器顺流出口阀门，凝结水通过循环泵加压后流经低温省煤器逆流进口阀门进入低温省煤器，在低温省煤器内凝结水与锅炉排放的烟气逆流换热；加热后的凝结水流经低温省煤器逆流出口阀门后，一部分返回凝结水系统，一部分通过再循环调门回到循环泵入口，与凝结水系统的低温凝结水混合后再进入低温省煤器进行逆流换热，以保证低温省煤器入口凝结水温度高于烟气的酸露点温度；
19.所述顺流换热方式包括：关闭低温省煤器逆流进口阀门、低温省煤器逆流出口阀门，打开低温省煤器顺流进口阀门、低温省煤器顺流出口阀门，凝结水通过循环泵加压后流经低温省煤器顺流进口阀门进入低温省煤器，在低温省煤器内凝结水与锅炉排放的烟气顺流换热；加热后的凝结水流经低温省煤器顺流出口阀门后，一部分返回凝结水系统，一部分通过再循环调门回到循环泵入口，与凝结水系统的低温凝结水混合后再进入低温省煤器进行顺流换热，以保证低温省煤器入口凝结水温度高于烟气的酸露点温度。
20.在本发明所述的运行方法中，一部分加热后的凝结水与低温凝结水混合后再进入低温省煤器进行换热(顺流或者逆流)，可以提高进入低温省煤器的凝结水温度，以保证低温省煤器入口凝结水温度高于烟气的酸露点温度；此外，还可以通过再循环调门调整回到循环泵入口的加热后的凝结水的流量，从而实现精确调整混合后的凝结水温度，以确保低温省煤器入口凝结水温度处于较高的温度水平并高于烟气的酸露点温度。
21.作为本发明以上所述运行方法的一具体实施方式，其中，所述定期切换的频率为半个月或1个月。
22.作为本发明以上所述运行方法的一具体实施方式，其中，夏季时，采用逆流换热方式，冬季时，采用顺流换热方式。
23.作为本发明以上所述运行方法的一具体实施方式，其中，加压前后，凝结水的压差为0.15mpa
‑
0.2mpa。
24.作为本发明以上所述运行方法的一具体实施方式，其中，锅炉排放的烟气的温度为110
‑
150℃。
25.作为本发明以上所述运行方法的一具体实施方式，其中，所述低温凝结水的温度为30
‑
45℃。
26.作为本发明以上所述运行方法的一具体实施方式，其中，混合后所得到的凝结水的温度不低于80℃，优选为80
‑
90℃。
27.本发明可以实现对具有低温腐蚀自阻断功能的低温省煤器系统中低温省煤器内的凝结水与锅炉排放的烟气之间的换热方式进行定期切换，具体而言，在夏天或者机组负荷较高，即排烟温度较高时，低温省煤器可采用逆流换热方式，此时由于烟气温度较高，换热温差大，发生低温腐蚀的可能性较小，而且采用逆流换热方式传热效果好，机组经济性也比较好；在冬季或者机组负荷较低，即排烟温度较低时，相对容易发生低温腐蚀，此时低温省煤器可采用顺流换热方式，减少烟气温降，提高低温省煤器整体温度水平，以进一步减小产生低温腐蚀的可能性。
28.最重要的是：由于本发明所提供的该系统中低温省煤器内的顺逆流换热方式切换方便，所以在机组运行过程中可以不考虑排烟温度的影响，定期对低温省煤器内的顺逆流换热方式进行切换，切换换热方式后原本的凝结水入口管段变成凝结水出口管段，原本具
有腐蚀可能性的管段的壁温显著提高，使其脱离恶劣的低温腐蚀环境，从而自行阻断该管段的腐蚀过程，与换热方式单一情况下固定管段长期处于低温环境不同，在这种定期切换的运行方式下，能够暂停该管段的低温腐蚀过程，减缓管壁的腐蚀过程，延长低温省煤器连续安全运行的时间，保证机组长期稳定运行。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明实施例1所提供的具有低温腐蚀自阻断功能的低温省煤器系统的结构示意图。
31.主要附图标号说明：
32.1—低温省煤器；
33.2—低温省煤器逆流进口阀门；
34.3—低温省煤器顺流进口阀门；
35.4—低温省煤器逆流出口阀门；
36.5—低温省煤器顺流出口阀门；
37.6—循环泵出口阀门；
38.7—循环泵出口逆止阀门；
39.8—循环泵；
40.9—循环泵入口阀门；
41.10—第一再循环阀门；
42.11—再循环调门；
43.12—第二再循环阀门。
具体实施方式
44.为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
45.实施例1
46.本实施例提供了一种具有低温腐蚀自阻断功能的低温省煤器系统，其结构示意图如图1所示，从图1中可以看出，所述系统包括：低温省煤器1、循环泵8及再循环调门11；
47.所述低温省煤器1的换热管的两端设有第一开口及第二开口，凝结水系统通过管路依次经由循环泵入口阀门9、循环泵8、循环泵出口逆止阀门7、循环泵出口阀门6、低温省煤器逆流进口阀门2与所述第一开口连通；所述第二开口通过管路经由低温省煤器逆流出口阀门4与所述凝结水系统连通，以使在所述低温省煤器1内凝结水与锅炉排放的烟气逆流换热；
48.所述低温省煤器逆流进口阀门2与所述循环泵8及第一开口之间的管路上分别设
有第一旁支管路和第二旁支管路，所述第一旁支管路经由低温省煤器顺流进口阀门3与所述第二开口连通，所述第二旁支管路经由低温省煤器顺流出口阀门5与所述凝结水系统连通，以使在所述低温省煤器1内凝结水与锅炉排放的烟气顺流换热；
49.所述低温省煤器逆流出口阀门4、低温省煤器顺流出口阀门5与所述凝结水系统之间的管路上设置有第三旁支管路，所述第三旁支管路依次经由第一再循环阀门10、再循环调门11及第二再循环阀门12与所述循环泵8的入口连通。
50.本实施例中，所述低温省煤器的换热管为光管、螺旋翅片管或h型翅片管。
51.实施例2
52.本实施例提供了实施例1中所述具有低温腐蚀自阻断功能的低温省煤器系统的运行方法，其中，所述方法包括：
53.定期切换所述具有低温腐蚀自阻断功能的低温省煤器系统中低温省煤器内的凝结水与锅炉排放的烟气之间的换热方式，所述换热方式包括顺流换热方式和逆流换热方式；
54.其中，所述逆流换热方式包括：打开低温省煤器逆流进口阀门、低温省煤器逆流出口阀门，关闭低温省煤器顺流进口阀门、低温省煤器顺流出口阀门，凝结水通过循环泵加压后流经低温省煤器逆流进口阀门进入低温省煤器，在低温省煤器内凝结水与锅炉排放的烟气逆流换热；加热后的凝结水流经低温省煤器逆流出口阀门后，一部分返回凝结水系统，一部分通过再循环调门回到循环泵入口，与凝结水系统的低温凝结水混合后再进入低温省煤器进行逆流换热，以保证低温省煤器入口凝结水温度高于烟气的酸露点温度；
55.所述顺流换热方式包括：关闭低温省煤器逆流进口阀门、低温省煤器逆流出口阀门，打开低温省煤器顺流进口阀门、低温省煤器顺流出口阀门，凝结水通过循环泵加压后流经低温省煤器顺流进口阀门进入低温省煤器，在低温省煤器内凝结水与锅炉排放的烟气顺流换热；加热后的凝结水流经低温省煤器顺流出口阀门后，一部分返回凝结水系统，一部分通过再循环调门回到循环泵入口，与凝结水系统的低温凝结水混合后再进入低温省煤器进行顺流换热，以保证低温省煤器入口凝结水温度高于烟气的酸露点温度。
56.本实施例中，所述定期切换的频率为半个月或1个月；此外，也可以在夏季时，采用逆流换热方式，冬季时，采用顺流换热方式。
57.本实施例中，加压前后，凝结水的压差为0.15mpa
‑
0.2mpa。
58.本实施例中，锅炉排放的烟气的温度为120℃。
59.本实施例中，所述低温凝结水的温度为40℃。
60.本实施例中，混合后所得到的凝结水(即低温省煤器入口凝结水)的温度不低于80℃，如可以为80
‑
90℃。
61.综上所述，本发明实施例中可以实现对具有低温腐蚀自阻断功能的低温省煤器系统中低温省煤器内的凝结水与锅炉排放的烟气之间的换热方式进行定期切换，具体而言，在夏天或者机组负荷较高，即排烟温度较高时，低温省煤器可采用逆流换热方式，此时由于烟气温度较高，换热温差大，发生低温腐蚀的可能性较小，而且采用逆流换热方式传热效果好，机组经济性也比较好；在冬季或者机组负荷较低，即排烟温度较低时，相对容易发生低温腐蚀，此时低温省煤器可采用顺流换热方式，减少烟气温降，提高低温省煤器整体温度水平，以进一步减小产生低温腐蚀的可能性。
62.最重要的是：由于本发明所提供的该系统中低温省煤器内的顺逆流换热方式切换方便，所以在机组运行过程中可以不考虑排烟温度的影响，定期对低温省煤器内的顺逆流换热方式进行切换，切换换热方式后原本的凝结水入口管段变成凝结水出口管段，原本具有腐蚀可能性的管段的壁温显著提高，使其脱离恶劣的低温腐蚀环境，从而自行阻断该管段的腐蚀过程，与换热方式单一情况下固定管段长期处于低温环境不同，在这种定期切换的运行方式下，能够暂停该管段的低温腐蚀过程，减缓管壁的腐蚀过程，延长低温省煤器连续安全运行的时间，保证机组长期稳定运行。
63.以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。