1.本发明属于电站锅炉的技术领域，具体而言，涉及一种二次再热煤气锅炉。


背景技术：

2.为响应国家环保节能及低碳排放的政策要求，在钢铁基地、化工基地均需要对生产过程中的工业废气(高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、化工尾气、炼焦制气等)进行综合回收及循环利用，以实现环保“零”排放的目标。以纯烧或掺烧高炉煤气、焦炉煤气等工业尾气为代表的发电锅炉则很好的解决了环境污染问题，并且节省了能源消耗，满足了钢铁基地、化工基地发电锅炉降低成本的急切需求。
3.高炉煤气中主要可燃成分co占比约23％，其余主要是n2和co2。高炉煤气燃烧产生烟气量大，单位发热量的烟气量是烟煤的1.6～1.8倍，燃烧所需空气量少，1m3煤气燃烧需0.595～0.85m3空气，产生的烟气有1.6～1.8m3，风烟比不成比例，排烟温度很难靠空气冷却到较低水平，通常设置煤气加热器，降低排烟温度提高效率，同时利用余热加热煤气，提高燃料利用率并增强稳燃。
4.煤气发电技术参数的发展先后经过了中温中压的第一代煤气发电技术、高温高压的第二代煤气发电技术、高温超高压或超高温超高压的第三代煤气发电技术、超高温亚临界的第四代煤气发电技术以及超(超)临界的第五代煤气发电技术。煤气发电技术主机参数不断提高，发电效率也不断提高，为环境保护及企业创造价值贡献了显著力量。
5.开发二次再热煤气锅炉可实现主机参数提高，机组发电效率更高。现有的煤气锅炉基本为尾部双烟道、一次再热锅炉，目前工程中还没有尾部三烟道、二次再热煤气锅炉。开发燃煤气的三烟道、二次再热锅炉可参考煤粉炉，煤粉炉已有的尾部三烟道布置的二次再热锅炉，其尾部三个烟道内通常布置一次低再、二次低再和低温过热器三种受热面。然而，随着锅炉蒸汽参数的提高，低过吸热占过热器系统吸热的比例很小(低过吸热仅占过热器系统吸热的5％，可通过适当增加屏过和高过的受热面积，取消低过。而尾部三烟道挡板调节再热汽温的锅炉型式，需保留后烟道。)。很大程度低过的存在仅起到平衡一、二次低再吸热、调节再热汽温与匹配三个烟道间烟气阻力的作用。
6.低过吸热小带来问题如下：低过出口/省煤器入口烟气温度较高，易引起低过下部布置的省煤器汽化，影响机组安全运行；
7.为了降低汽机热耗，锅炉给水温度较常规项目有较大幅度的提升。为了不使省煤器出口工质汽化，省煤器的吸热受限，省煤器出口烟温提高、空预器排烟温度提高，致使锅炉效率降低。


技术实现要素：

8.鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种二次再热煤气锅炉以达到有利于减少省煤器吸热，防止省煤器汽化，同时，加热煤气可回收热量，降低排烟温度，提高锅炉效率，降低机组煤耗的目的。
9.本发明所采用的技术方案为：一种二次再热煤气锅炉，包括锅炉炉膛、连接于锅炉炉膛的水平烟道，还包括：
10.与水平烟道相连的尾部烟道，所述尾部烟道的入口段被分隔成三个呈并列排布且相对于锅炉炉膛由近至远排列的前支烟道、中支烟道和后支烟道；在所述前支烟道和中支烟道内沿烟气流向均依次布置有低温再热器、省煤器，在后支烟道内沿烟气流向依次布置有高温级煤气加热器、省煤器；
11.低温级煤气加热器，所述低温级煤气加热器的烟气入口与尾部烟道的出口段相连，且经低温级煤气加热器加热的煤气通入至高温级煤气加热器的煤气入口；
12.在尾部三烟道中取消低温过热器的布置，采用高温级煤气加热器，适当增加屏过和高过的受热面积，高温级煤气加热器进一步将煤气温度由165℃提高到265℃左右，高温级煤气加热器可降低尾部三烟道二次再热煤气锅炉后烟井省煤器入口的烟温，有利于防止省煤器汽化；
13.同时，设置高温级煤气加热器能够起到平衡一、二次低温再热器的吸热、调节再热汽温与匹配三个烟道间烟气阻力的作用；且通过高温级煤气加热器吸收尾部三烟道二次再热煤气锅炉更多的尾部热量，有利于降低空气预热器的排烟温度，提升进炉膛煤气温度，提高锅炉效率。
14.进一步地，所述前支烟道、中支烟道和后支烟道的出口处均设有烟气调节挡板，由各个挡板通过调节三个烟道内的烟气比例来调节一次再热和二次再热的汽温。
15.进一步地，所述锅炉炉膛的顶部设有屏式过热器，锅炉炉膛的折角段设有高温过热器，且锅炉炉膛的水平烟道内依次设有一次高温再热器和二次高温再热器。
16.进一步地，所述尾部烟道的入口段内通过包墙将其分隔成前支烟道、中支烟道和后支烟道，通过包墙对尾部烟道的流道作分隔，以确保前支烟道、中支烟道和后支烟道的烟气流道规格满足设计需求。
17.进一步地，所述前支烟道和中支烟道内低温再热器包括相连接的低温再热器垂直段和低温再热器水平段，且低温再热器垂直段和低温再热器水平段沿烟气流向依次布置。
18.进一步地，所述尾部烟道的出口段内设有空气预热器，经空气预热器加热后的热风送入煤气燃烧器或燃尽风喷口；通过在空气预热器的出口设置低温级煤气加热器，可达到降低锅炉排烟温度及提高煤气温度的目的，烟温由205℃降低到140℃，煤气温度由40℃升高到165℃左右。
19.本发明的有益效果为：
20.1.采用本发明所提供的二次再热煤气锅炉，其将尾部烟道分隔成三烟道，并将二次再热后烟道内的低过改为高温级煤气加热器，其同样能够起到平衡一、二次低再吸热、调节再热汽温与匹配三个烟道间烟气阻力的作用，同时，高温级煤气加热器可吸收的热量更多，其出口烟温可降至同一、二次低再出口相同的烟温430℃左右，甚至更低，有利于减少省煤器吸热，防止省煤器汽化，同时，加热煤气至燃烧器可回收热量，降低排烟温度，提高锅炉效率，降低机组煤耗。
附图说明
21.图1是本发明所提供的二次再热煤气锅炉的整体结构示意图；
22.附图中标注如下：
[0023]1‑
屏式过热器，2
‑
高温过热器，3
‑
一次高温再热器，4
‑
二次高温再热器，5
‑
一次低温再热器垂直段，6
‑
二次低温再热器垂直段，7
‑
一次低温再热器水平段，8
‑
二次低温再热器水平段，9
‑
高温级煤气加热器，10
‑
前省煤器，11
‑
中省煤器，12
‑
后省煤器，13
‑
前支烟道，14
‑
中支烟道，15
‑
后支烟道，16
‑
前烟气调节挡板，17
‑
中烟气调节挡板，18
‑
后烟气调节挡板，19
‑
包墙，20
‑
空气预热器，21
‑
低温级煤气加热器。
具体实施方式
[0024]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0025]
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
[0026]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0027]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0028]
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0029]
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0030]
实施例1
[0031]
在本实施例中，具体提供了一种二次再热煤气锅炉，其是全新的采用尾部三烟道布置的二次再热煤气锅炉系统，该系统中不设置低温过热器。
[0032]
如图1所示，该二次再热煤气锅炉，包括锅炉炉膛、连接于锅炉炉膛的水平烟道、与水平烟道相连的尾部烟道、空气预热器以及低温级煤气加热器等。
[0033]
在锅炉炉膛的顶部设有屏式过热器，锅炉炉膛的折角段设有高温过热器，且锅炉
炉膛的水平烟道内依次设有一次高温再热器和二次高温再热器。煤气和空气通过特定的燃烧器在炉膛中燃烧生成烟气，先后经过炉膛上部的屏式过热器、高温过热器、水平烟道的一次高温再热器和二次高温再热器，然后进入尾部烟道。
[0034]
将尾部烟道分为入口段、中间段和出口段，该尾部烟道的入口段与水平烟道相连，且水平烟道的烟气通入至尾部烟道内。将尾部烟道的入口段被分隔成三个呈并列排布且相对于锅炉炉膛由近至远排列(在尾部烟道内相对于炉膛从前向后排列)的前支烟道、中支烟道和后支烟道。在实际应用时，尾部烟道的入口段内通过包墙将其分隔成前支烟道、中支烟道和后支烟道，且前支烟道、中支烟道和后支烟道均与水平烟道连通。
[0035]
在所述前支烟道内沿烟气流向方向依次布置有一次低温再热器和前省煤器，且前支烟道的出口处设有前烟气调节挡板；一次低温再热器包括一次低温再热器垂直段和一次低温再热器水平段，一次低温再热器垂直段与一次低温再热器水平段相连且一次低温再热器垂直段和一次低温再热器水平段沿烟气流向方向依次布置，在一次低温再热器垂直段和一次低温再热器水平段的作用下，实现与烟气之间进行充分热交换。
[0036]
在所述中支烟道内沿烟气流向方向均依次布置有二次低温再热器和中省煤器，且中支烟道的出口处设有中烟气调节挡板；二次低温再热器包括二次低温再热器垂直段与二次低温再热器水平段，二次低温再热器垂直段和二次低温再热器水平段相连且二次低温再热器垂直段和二次低温再热器水平段沿烟气流向方向依次布置，在二次低温再热器垂直段和二次低温再热器水平段的作用下，实现与烟气之间进行充分热交换。
[0037]
在后支烟道内沿烟气流向方向依次布置有高温级煤气加热器和省煤器，且后支烟道的出口处设有后烟气调节挡板，在尾部后支烟道内布置高温级煤气加热器，以取消原低温过热器，以通过尾部三烟道二次再热锅炉的后支烟道内布置高温级煤气加热器，进一步提升入炉煤气温度、降低排烟温度，提高锅炉效率，有利于锅炉安全、高效运行。为配合该高温级煤气加热器提升煤气温度，还设置有低温级煤气加热器，将低温级煤气加热器的烟气入口与尾部烟道的出口段相连，且将低温级煤气加热器的煤气出口与高温级煤气加热器的煤气入口相连，尾气烟道的出口段所排出的烟气在低温级煤气加热器中与煤气进行热交换，经低温级煤气加热器加热后的煤气通入至高温级煤气加热器的煤气入口，经高温级煤气加热器进一步加热后的煤气接至燃烧器。上述中，煤气加热器分高温级煤气加热器及低温级煤气加热器两级布置，利用高温级煤气加热器平衡一、二次低再吸热、调节再热汽温，并匹配三个烟道间烟气阻力，而利用低温级煤气加热器，可达到降低锅炉排烟温度及提高煤气温度的目的。
[0038]
在尾部烟道的出口段内设有空气预热器，经空气预热器加热后的热风送入煤气燃烧器或燃尽风喷口，且尾部烟道内的烟气经空气预热器进行热交换之后送入至低温级煤气加热器中作热交换，以确保排出的烟气温度更低。
[0039]
基于上述所提供的二次再热煤气锅炉，其工作原理为：
[0040]
烟气分别经过布置在3个烟道内的一二次低再垂直受热面(一次低温再热器垂直段、二次低温再热器垂直段)、一二次低再水平段(一次低温再热器水平段、二次低温再热器水平段)、高温级煤气加热器和省煤器(前省煤器、中省煤器、后省煤器)以后，将热量传递至各级受热面(蒸汽在各级受热面内被加热以后，分别进入下一级受热面中)，再进入空气预热器和低温级煤气加热器，进一步降低锅炉排烟温度，且经空气预热器加热后的热风送入
至煤气燃烧器或燃尽风喷口，与煤气在炉膛进行燃烧；
[0041]
另一方面，煤气(高炉煤气或高炉与转炉混合煤气)首先经过低温级煤气加热器，通过低温级煤气加热器对烟气换热，以致换热后锅炉的排烟温度降低，而经低温级煤气加热器进行吸热后的煤气温度升高，加热后的煤气再进入高温级煤气加热器，进一步加热后的煤气接至燃烧器。
[0042]
在上述中，由于在尾部三个烟道(前支烟道、中支烟道、后支烟道)的出口分别设置前烟气调节挡板、中烟气调节挡板、后烟气调节挡板，3个挡板通过调节三个烟道内的烟气比例来调节一次再热和二次再热的汽温。
[0043]
实施例2
[0044]
在实施例1所提供的二次再热煤气锅炉之基础上，在本实施例中，以135mw参数煤气锅炉项目为例，将煤气加热器分高、低温两级布置，低温级煤气加热布置在空气预热器的出口，而高温级煤气加热器布置在锅炉尾部的后支烟道中。低温级煤气加热器将煤气温度由40℃加热到165℃，排烟温度由205℃降低到140℃。bmcr工况有30％的烟气量经过尾部后支烟道，这部分烟气用于高温级煤气加热器，此时后支烟道的烟气份额能够起到平衡一、二次低再吸热、调节再热汽温与匹配三个烟道间烟气阻力的作用；尾部后支烟道的烟气温度从598℃降至432℃，煤气温度进一步从165℃被加热至265℃。
[0045]
与已有尾部双烟道锅炉相比，本实施例能进一步加热煤气，提高煤气温度回收热量、降低排烟温度，锅炉效率提高，有利于锅炉安全、高效运行。
[0046]
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。