CN102678206A - 一种发电厂联合回热热力系统 - Google Patents

一种发电厂联合回热热力系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发电厂联合回热热力系统,将烟气热量回收系统及汽动设备的小机排汽系统进行了优化联合回收。其技术方案为:系统包括:风机排汽余热回收加热器,位于风机侧,电厂热力循环系统中的蒸汽接入风机侧的回热式驱动汽轮机做功,回热式驱动汽轮机的排汽进入风机排汽余热回收加热器,风机排汽余热回收加热器利用排汽余热对用于加热的水进行加热;疏水泵,连接风机排汽余热回收加热器的出口的水管或者风机排汽余热回收加热器的入口的水管,将疏水打回到风机排汽余热回收加热器的出口或入口;烟气余热回收装置,接收电厂热力循环系统中的加热器出口的用于加热的水,与烟气进行换热。

Description

一种发电厂联合回热热力系统
技术领域
本发明涉及一种能量回收技术,尤其涉及在发电厂中将烟气等余热和回热式驱动汽轮机的排汽余热联合起来,回收到回热系统的技术。
背景技术
余热是指受历史、技术、理念等因素的局限性,在已投运的工业企业耗能装置中,原始设计未被合理利用的显热和潜热。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热等。
目前我国的发电机组排烟余热损失和排汽余热损失较大,影响整体发电效率。
现有的余热回收有如下的实现技术。第一种见图1,是采用汽轮发电技术的电厂,驱动设备的小机为凝汽式,小机排汽用循环水冷却成凝结水,回收工质,但排汽的热量随循环水排掉。
这种实现技术的缺点在于:采用汽轮发电技术的电厂,通常驱动设备的小机为凝汽式,小机排汽用循环水冷却成凝结水,回收了工质,但排汽的热量随循环水排掉,造成冷源损失,热力循环效率不高。
第二种见图2,采用回热式汽动风机,将风机的排汽引到热力循环系统中的除氧器或加热器,并将该部分热量回收到热力循环中。本方案中的回热式汽动设备是指用排汽或抽汽等高压蒸汽,驱动汽轮机,带动旋转机械,并将汽轮机排汽回收到机组的热力系统。
这种实现技术的缺点在于:采用回热原理,将驱动转动机械(包括引风机、一次风机等)的小机排汽引回热力系统中的除氧器或加热器,较好的起到了回收工质和热量的作用。但由于电厂中一些设备(例如引风机)与热力系统中的加热器距离较远,排汽的比容较大、排汽管径大,管道布置有一定的难度,且机组启动时需要暖管较长时间,造成部分热量损失。此外系统中的除氧器压力会随着风机负荷的变化而变化,压力波动较大,电厂的运行控制方式较为复杂。
第三种见图3,采用烟气换热器或烟风换热器,设备布置在脱硫吸收塔之前,采用凝结水吸收烟气余热,其主要作用是回收烟气余热,对烟气的余热进行回收再利用。这种方式的具体实现可参见申请人于2010年7月19日提交的申请号为201010230443.1的发明专利申请“烟气余热利用系统”。
这种实现技术的缺点在于:现有的烟气余热回收方案采用了烟水换热器(即烟气与水换热),主要作用是吸收烟气余热,降低机组的煤耗量。但它的功能较为单一,烟气余热回收装置在水温较低时候需要旁路,否则容易发生低温腐蚀。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题,提供了一种发电厂联合回热热力系统,将烟气热量回收系统及汽动设备的小机排汽系统进行了优化联合回收,改进了排汽系统,解决了除氧器压力波动大、排汽管道布置难、热量损失、运行控制方式复杂、烟气热量回收功能单一、低温腐蚀发生可能性大等问题。
本发明的技术方案为:本发明揭示了一种发电厂联合回热热力系统,包括:
风机排汽余热回收加热器,位于风机侧,电厂热力循环系统中的蒸汽接入风机侧的回热式驱动汽轮机做功,回热式驱动汽轮机的排汽进入风机排汽余热回收加热器,风机排汽余热回收加热器利用排汽余热对用于加热的水进行加热;
疏水泵,连接风机排汽余热回收加热器的出口的水管或者风机排汽余热回收加热器的入口的水管,将疏水打回到风机排汽余热回收加热器的出口或入口;
烟气余热回收装置,接收电厂热力循环系统中的加热器出口的用于加热的水,与烟气进行换热。
根据本发明的发电厂联合回热热力系统的一实施例,该系统还包括:
排汽用大气扩容器,连接风机侧的回热式驱动汽轮机,接收来自回热式驱动汽轮机的排汽。
根据本发明的发电厂联合回热热力系统的一实施例,风机排汽余热回收加热器和电厂热力循环系统中的加热器串联,烟气余热回收装置串联在风机排汽余热回收加热器之前。
根据本发明的发电厂联合回热热力系统的一实施例,烟气余热回收装置水侧设有旁路,用于水温低于烟气酸露点温度时直接通过该旁路进入风机排汽余热回收加热器。
根据本发明的发电厂联合回热热力系统的一实施例,风机排汽余热回收加热器和电厂热力循环系统中的加热器串联,烟气余热回收装置串联在风机排汽余热回收加热器之后。
根据本发明的发电厂联合回热热力系统的一实施例,风机排汽余热回收加热器和电厂热力循环系统中的加热器并联,烟气余热回收装置和风机排汽余热回收加热器并联连接。
根据本发明的发电厂联合回热热力系统的一实施例,风机排汽余热回收加热器是表面式的管壳加热器。
根据本发明的发电厂联合回热热力系统的一实施例,风机排汽余热回收加热器是混合式的除氧加热器,配置凝结水升压泵。
根据本发明的发电厂联合回热热力系统的一实施例,用于加热的水包括凝结水、热网水、生活用水。
本发明对比现有技术有如下的有益效果:本发明的技术方案是基于回热基本原理,将汽动风机的排汽热量(回热式驱动汽轮机的排汽余热)及锅炉的排烟的热量(烟气余热)进行联合回收,引回到机组的热力循环中,形成能源梯级利用的总能系统,以减少冷源损失,降低煤耗,回收工质和热量,并提高机组的热力循环效率。
附图说明
图1是现有技术之一的凝汽式汽动设备系统的结构示意图。
图2是现有技术之一的回热式汽动设备系统的结构示意图。
图3是现有技术之一的烟气余热回收系统的结构示意图。
图4示例性的示出了本发明的发电厂联合回热热力系统的第一实施例的结构示意图。
图5示例性的示出了本发明的发电厂联合回热热力系统的第二实施例的结构示意图。
图6示例性的示出了本发明的发电厂联合回热热力系统的第三实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
发电厂联合回热热力系统的第一实施例
图4示出了本发明的发电厂联合回热热力系统的第一实施例的结构。请参见图4,本实施例的系统包括了风机排汽余热回收加热器10、回热式驱动汽轮机11、疏水泵12、烟气余热回收装置13、排汽用大气扩容器14。烟气余热回收装置13为电厂热力循环系统提供单独的外部热源,风机侧的风机排汽余热回收加热器则串联或并联接入机组热力循环系统中。
风机排汽余热回收加热器10位于风机侧,即,在原有的热力循环回热系统中新增一级风机排汽余热回收加热器10。电厂热力循环系统中的蒸汽接入风机侧的回热式驱动汽轮机11做功,回热式驱动汽轮机11的排汽进入风机排汽余热回收加热器10,风机排汽余热回收加热器10利用排汽余热对用于加热的水进行加热。
回热式驱动汽轮机11的排汽除了进入新增的风机排汽余热回收加热器10、供热机组热网首站加热器、两级除氧器系统中的低压除氧器、厂区热网加热器、化水车间加热装置等电厂中的其他汽水换热器之外,还可以排到汽轮机中低压联通管、除氧器、厂区或厂外热网管网或其他回热设备。
在本实施例中,用于加热的水可以是凝结水、也可以是热网水、生活用水以及其他需要换热的水源,以下以凝结水为例进行说明。
在本实施例中,风机侧的风机排汽余热回收加热器10可以是表面式的管壳加热器,也可以是混合式的除氧加热器。对混合式的除氧器,相应配置凝结水升压泵。
疏水泵12连接风机排汽余热回收加热器的出口的凝结水管或者风机排汽余热回收加热器的入口的凝结水管,将疏水打回到风机排汽余热回收加热器的出口或入口。
在非正常工况时(包括启动前炉膛通风工况、跳机工况、低负荷工况等)的回热式驱动汽轮机11的排汽则通过排汽管道支管进入风机侧的排汽用大气扩容器14或其他扩容器中。
烟气余热回收装置13接收电厂热力循环系统中的低压加热器出口的用于加热的水,与烟气进行换热。在本实施例中,烟气余热回收装置13串联在风机排汽余热回收加热器10之前,而风机排汽余热回收加热器10和电厂热力循环系统中的低压加热器串联。电厂热力循环系统中的低压加热器(如7号低压加热器)出口的凝结水首先通过烟气余热回收装置13中的换热器与烟气进行换热,降低烟气温度。加热后的凝结水再进入风机侧的风机排汽余热回收加热器10进行换热,接回到电厂热力循环系统中,从而完成热力循环。
在本实施例中,风机侧的低压加热器的疏水可通过疏水泵12打到低压加热器出口,也可以打到低压加热器进口。凝结水流量可以全流量可以部分流量。
烟气余热回收装置13的水侧设有旁路,用于水温低于烟气酸露点温度时直接通过该旁路进入风机侧的风机排汽余热回收加热器10,以防止烟气换热设备腐蚀。原热力循环系统两台低压加热器之间也设置了调节阀,可随时切换和调节进入上级低压加热器的进水温度。
发电厂联合回热热力系统的第二实施例
图5示出了本发明的发电厂联合回热热力系统的第二实施例的结构。请参见图5,本实施例的系统包括了风机排汽余热回收加热器20、回热式驱动汽轮机21、疏水泵22、烟气余热回收装置23、排汽用大气扩容器24。烟气余热回收装置23为电厂热力循环系统提供单独的外部热源,风机侧的风机排汽余热回收加热器则串联或并联接入机组热力循环系统中。
风机排汽余热回收加热器20位于风机侧,即,在原有的热力循环回热系统中新增一级风机排汽余热回收加热器20。电厂热力循环系统中的蒸汽接入风机侧的回热式驱动汽轮机21做功,回热式驱动汽轮机21的排汽进入风机排汽余热回收加热器20,风机排汽余热回收加热器20利用排汽余热对用于加热的水进行加热。
回热式驱动汽轮机21的排汽除了进入新增的风机排汽余热回收加热器20、供热机组热网首站加热器、两级除氧器系统中的低压除氧器、厂区热网加热器、化水车间加热装置等电厂中的其他汽水换热器之外,还可以排到汽轮机中低压联通管、除氧器、厂区或厂外热网管网或其他回热设备。
在本实施例中,用于加热的水可以是凝结水、也可以是热网水、生活用水以及其他需要换热的水源,以下以凝结水为例进行说明。
在本实施例中,风机侧的风机排汽余热回收加热器20可以是表面式的管壳加热器,也可以是混合式的除氧加热器。对混合式的除氧器,相应配置凝结水升压泵。
疏水泵22连接风机排汽余热回收加热器的出口的凝结水管或者风机排汽余热回收加热器的入口的凝结水管,将疏水打回到风机排汽余热回收加热器的出口或入口。
在非正常工况时(包括启动前炉膛通风工况、跳机工况、低负荷工况等)的回热式驱动汽轮机21的排汽则通过排汽管道支管进入风机侧的排汽用大气扩容器24或其他扩容器中。
烟气余热回收装置23接收电厂热力循环系统中的低压加热器出口的用于加热的水,与烟气进行换热。在本实施例中,烟气余热回收装置23串联在风机排汽余热回收加热器20之后,而风机排汽余热回收加热器20和电厂热力循环系统中的低压加热器串联。电厂热力循环系统中的低压加热器(如8号低压加热器)出口的凝结水首先进入风机侧的风机排汽余热回收加热器20进行换热,加热后的凝结水再接入到烟气余热回收装置23中的换热器与烟气进行换热,降低烟气温度。加热后的凝结水接回到电厂热力循环系统中,从而完成热力循环。
在本实施例中,风机侧的低压加热器的疏水可通过疏水泵22打到低压加热器出口,也可以打到低压加热器进口。凝结水流量可以全流量可以部分流量。
在本实施例中,烟气余热回收装置23既可以设置旁路,也可以不设置旁路。由于凝结水经过了风机侧的风机排汽余热回收加热器20后温度大幅提高,烟气余热回收装置23的抗腐蚀性能大大提高,有利于余热回收装置寿命的延长。
发电厂联合回热热力系统的第三实施例
图6示出了本发明的发电厂联合回热热力系统的第三实施例的结构。请参见图6,本实施例的系统包括了风机排汽余热回收加热器30、回热式驱动汽轮机31、疏水泵32、烟气余热回收装置33、排汽用大气扩容器34。烟气余热回收装置33为电厂热力循环系统提供单独的外部热源,风机侧的风机排汽余热回收加热器则串联或并联接入机组热力循环系统中。
风机排汽余热回收加热器30位于风机侧,即,在原有的热力循环回热系统中新增一级风机排汽余热回收加热器30。电厂热力循环系统中的蒸汽接入风机侧的回热式驱动汽轮机31做功,回热式驱动汽轮机31的排汽进入风机排汽余热回收加热器10,风机排汽余热回收加热器30利用排汽余热对用于加热的水进行加热。
回热式驱动汽轮机31的排汽除了进入新增的风机排汽余热回收加热器10、供热机组热网首站加热器、两级除氧器系统中的低压除氧器、厂区热网加热器、化水车间加热装置等电厂中的其他汽水换热器之外,还可以排到汽轮机中低压联通管、除氧器、厂区或厂外热网管网或其他回热设备。
在本实施例中,用于加热的水可以是凝结水、也可以是热网水、生活用水以及其他需要换热的水源,以下以凝结水为例进行说明。
在本实施例中,风机侧的风机排汽余热回收加热器30可以是表面式的管壳加热器,也可以是混合式的除氧加热器。对混合式的除氧器,相应配置凝结水升压泵。
疏水泵32连接风机排汽余热回收加热器的出口的凝结水管或者风机排汽余热回收加热器的入口的凝结水管,将疏水打回到风机排汽余热回收加热器的出口或入口。
在非正常工况时(包括启动前炉膛通风工况、跳机工况、低负荷工况等)的回热式驱动汽轮机31的排汽则通过排汽管道支管进入风机侧的排汽用大气扩容器34或其他扩容器中。
烟气余热回收装置33接收电厂热力循环系统中的低压加热器出口的用于加热的水,与烟气进行换热。在本实施例中,烟气余热回收装置33和风机排汽余热回收加热器30并联连接,而风机排汽余热回收加热器30和电厂热力循环系统中的低压加热器也是并联连接。电厂热力循环系统中的低压加热器(如7号低压加热器)出口的凝结水通过烟气余热回收装置33中的换热器与烟气进行换热,降低烟气温度。低压加热器出口的凝结水同时也进入风机侧的风机排汽余热回收加热器30进行换热,接回到电厂热力循环系统中,从而完成热力循环。
在本实施例中,风机侧的低压加热器的疏水可通过疏水泵32打到低压加热器出口,也可以打到低压加热器进口。凝结水流量可以全流量可以部分流量。
原热力循环系统两台低压加热器之间也设置了调节阀,可随时切换和调节进入上级低压加热器的进水温度。
综合上述的三个实施例可以看出本发明的优点在于:
优点1:本发明将驱动设备小机的排汽就地引到风机侧加热器,缩短了排汽管道的长度,改变了风机侧回汽机房的输送介质,减少了排汽管的暖管热量损失,有利于现场运行控制,且系统较为简单,解决了除氧器压力波动变化频繁难控制的问题。
优点2:本发明中将烟气余热回收装置放置于风机侧加热器后,即可回收烟气余热,又可利用提高进入烟气余热回收装置的进口水温,降低了烟气低温腐蚀的破坏性,延长了该设备的使用寿命,提升了系统的可靠程度。
优点3:本系统将这两部分的余热热量进行优化联合回收,串联或并联入整个热力循环系统中,即回收了热量,又降低了煤耗,节能效果明显。
以某660MW超超临界机组为例,采用的是风机侧加热器与烟气余热回收装置串联的余热回收联合循环系统。凝结水从7号低压加热器出口接出,额定工况下凝结水出口水温为69.7℃,经过烟气余热回收装置后水温提高到93.6℃,再经过风机侧加热器换热后的温度提高到131.7℃,这个温度高于额定工况下#5低加的进口水温(122.6℃)。根据主机厂提供的资料计算,机组的全年加权发电煤耗比原来降低了0.1g/kwh,机组的全年加权供电煤耗比原来降低了近3.2g/kwh。每年每台机组发电标煤耗降低~360吨,供电标煤耗降低~11352吨,同时可以降低脱硫吸收塔用水量~38.5万吨/年,机组绝对效率提高0.1%,机组供电效率提高0.45%。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的,本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下,对上述实施例做出种种修改或变化,因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限,而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (9)

1.一种发电厂联合回热热力系统,包括:
风机排汽余热回收加热器,位于风机侧,电厂热力循环系统中的蒸汽接入风机侧的回热式驱动汽轮机做功,回热式驱动汽轮机的排汽进入风机排汽余热回收加热器,风机排汽余热回收加热器利用排汽余热对用于加热的水进行加热;
疏水泵,连接风机排汽余热回收加热器的出口的水管或者风机排汽余热回收加热器的入口的水管,将疏水打回到风机排汽余热回收加热器的出口或入口;
烟气余热回收装置,接收电厂热力循环系统中的加热器出口的用于加热的水,与烟气进行换热。
2.根据权利要求1所述的发电厂联合回热热力系统,其特征在于,该系统还包括:
排汽用大气扩容器,连接风机侧的回热式驱动汽轮机,接收来自回热式驱动汽轮机的排汽。
3.根据权利要求1所述的发电厂联合回热热力系统,其特征在于,风机排汽余热回收加热器和电厂热力循环系统中的加热器串联,烟气余热回收装置串联在风机排汽余热回收加热器之前。
4.根据权利要求3所述的发电厂联合回热热力系统,其特征在于,烟气余热回收装置水侧设有旁路,用于水温低于烟气酸露点温度时直接通过该旁路进入风机排汽余热回收加热器。
5.根据权利要求1所述的发电厂联合回热热力系统,其特征在于,风机排汽余热回收加热器和电厂热力循环系统中的加热器串联,烟气余热回收装置串联在风机排汽余热回收加热器之后。
6.根据权利要求1所述的发电厂联合回热热力系统,其特征在于,风机排汽余热回收加热器和电厂热力循环系统中的加热器并联,烟气余热回收装置和风机排汽余热回收加热器并联连接。
7.根据权利要求1所述的发电厂联合回热热力系统,其特征在于,风机排汽余热回收加热器是表面式的管壳加热器。
8.根据权利要求1所述的发电厂联合回热热力系统,其特征在于,风机排汽余热回收加热器是混合式的除氧加热器,配置凝结水升压泵。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的发电厂联合回热热力系统,其特征在于,用于加热的水包括凝结水、热网水、生活用水。
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