CN104791130B - 一种具有燃料干燥功能的电站启动辅助系统及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有燃料干燥功能的电站启动辅助系统及工作方法，包括至少一个发电内燃机，所述发电内燃机排出的烟气进入余热锅炉并在余热锅炉中产生蒸汽进入蒸汽联箱，蒸汽联箱中的蒸汽进入煤干燥换热装置中用于干燥煤，蒸汽在煤干燥换热装置中降温冷凝后进入冷凝水箱，煤中蒸发出来的水分进入回收水箱以备再利用，进入蒸汽联箱的蒸汽在燃煤电站启动时还可用于燃煤电站锅炉的启动用蒸汽，发电内燃机发出的电接入电网或作为燃煤电站黑启动的启动电源；本发明将发电内燃机排烟所具有的能量有效地利用了起来，采用余热锅炉产生蒸汽，蒸汽可用于燃煤电站启动，燃煤电站不需要另外设置启动锅炉，减少了投资和资源浪费。

Description

一种具有燃料干燥功能的电站启动辅助系统及工作方法
技术领域
本发明涉及能源与动力技术领域，具体涉及一种具有燃料干燥功能的电站启动辅助系统。
背景技术
现有的燃煤电站系统存在着如下技术缺点：
1.燃煤电站一般需配置启动锅炉，因为电站启动前需要给除氧器提供蒸汽用于除氧、提供汽机轴封用汽以及锅炉暖管用汽等，使得燃煤电站所需的热力设备和管道预热，以避免突然启动造成设备和管道的材料热应力过大而损害设备和管道。启动锅炉一般功率不大，利用效率不高，电站正常运行时，启动锅炉一般闲置，造成了资源的浪费。而内燃机功率相对较小，效率高，单循环内燃机电站效率一般在43％左右，而且内燃机启动时除了可以采用蒸汽加热启动之外，还可以采用电加热启动，安装和启动方便。
2.高水分煤，例如褐煤水分一般大于20％甚至更高。煤中水分含量过高会造成煤的燃烧热利用效率下降。目前有采用抽锅炉的炉烟干燥褐煤的技术，但抽炉烟改变了燃煤电站锅炉内的流场和烟风系统的平衡，使得燃煤电站锅炉的设计和运行控制变的更加复杂。而且抽取燃煤电站锅炉的炉烟中含有大量的灰尘，抽取的炉烟再循环会增大炉烟的灰尘浓度，从而会增大燃煤电站锅炉的磨损。
3.高水分煤直接送入炉膛燃烧不仅使煤的燃烧热利用效率下降，还使得煤中的这些水分都浪费掉了。
4.发电内燃机排烟温度350至400℃，直接排至大气，造成了严重的能源浪费。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种具有燃料干燥功能的电站启动辅助系统，本发明将发电内燃机排烟所具有的能量有效地利用了起来，在内燃机提供电能的同时，吸收涡轮增压器排烟的热量，采用余热锅炉产生蒸汽，蒸汽可用于燃煤电站启动，燃煤电站不需要另外设置启动锅炉，减少了投资和资源浪费。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
一种具有燃料干燥功能的电站启动辅助系统，包括至少一个发电内燃机，所述发电内燃机排出的烟气进入余热锅炉并在余热锅炉中产生蒸汽进入蒸汽联箱，蒸汽联箱中的蒸汽进入煤干燥换热装置用于干燥煤，蒸汽在煤干燥换热装置中降温冷凝后进入冷凝水箱，煤中蒸发出来的水分进入回收水箱以备再利用，进入蒸汽联箱的蒸汽在燃煤电站启动时还用于燃煤电站锅炉的启动用蒸汽，发电内燃机通过发电机发出的电接入电网或作为燃煤电站黑启动的启动电源。
所述蒸汽联箱中的蒸汽进入煤干燥换热装置用于干燥煤，在煤干燥换热装置中干燥了的煤送入燃煤电站锅炉燃烧，煤干燥换热装置中煤蒸发出来的水分在真空泵的作用下，进入空冷式冷凝器冷凝成液态水后，进入回收水箱以备再利用。
所述冷凝水箱中的水依次在余热锅炉用凝水泵、余热锅炉用除氧器及余热锅炉用给水泵的作用下进入余热锅炉，循环利用。
所述蒸汽联箱中的蒸汽具体接送至燃煤电站锅炉附属用汽点、燃煤电站除氧器、蒸汽轮机附属用汽点、煤干燥换热装置及其他用汽点。
燃煤电站锅炉岛包括燃煤电站锅炉及燃煤电站锅炉附属用汽点，燃煤电站用蒸汽轮机岛包括蒸汽轮机及蒸汽轮机附属用汽点。所述燃煤电站锅炉附属用汽点是指锅炉启动所必需的蒸汽用户，用于辅助燃煤电站锅炉工作，具体因各种参数的锅炉而异，例如锅炉启动前暖管用汽；所述蒸汽轮机附属用汽点是指蒸汽轮机启动所必需的蒸汽用户，用于辅助燃煤电站蒸汽轮机工作，具体因各种参数的蒸汽轮机而异，例如蒸汽轮机轴封加热用汽。启动用汽点的种类具体因各个参数的锅炉、蒸汽轮机的启动方式而异，典型的启动用汽如锅炉的暖管用汽、蒸汽轮机的轴封加热用汽、除氧器加热用汽。
所述余热锅炉及煤干燥换热装置内部均设置有内部旁路，内部旁路通过切换阀实现。
所述发电内燃机通过对应的发电机发出的电接入电网或作为燃煤电站黑启动的启动电源，所述燃煤电站锅炉产生蒸汽进入蒸汽轮机中，推动蒸汽轮机做功，带动相应的发电机发电。
在燃煤电站锅炉和燃煤电站蒸汽轮机启动前，所述发电内燃机的余热锅炉产生的蒸汽进入蒸汽联箱，从蒸汽联箱中接出的蒸汽进入燃煤电站锅炉附属用汽点、除氧器、蒸汽轮机附属用汽点中预热燃煤电站的热力设备和管道，以避免突然启动造成设备和管道的材料热应力过大而损害设备和管道。同时，所述发电内燃机对应的发电机发出的电可接入厂用电，作为燃煤电站黑启动时的启动电源。
所述煤干燥换热装置中的干燥器采用的干燥器型式包括但不限于转筒式干燥器、蒸汽管式干燥器、流化床干燥器。
所述发电内燃机包括但不限于高速机、中速机及低速机。
所述发电内燃机采用液体燃料或气体燃料。
一种具有燃料干燥功能的电站启动辅助系统的工作方法，包括以下步骤：
步骤一：发电内燃机采用电启动或蒸汽启动，产生电能，供燃煤电站启动时用电或作为燃煤电站黑启动的启动电源；
步骤二：余热锅炉投用，发电内燃机中涡轮增压器排出的烟气进入余热锅炉，余热锅炉吸收烟气热量产生蒸汽；
步骤三：蒸汽进入蒸汽联箱，蒸汽一部分在煤干燥换热装置中加热燃料煤，燃料煤受热后，煤中水分蒸发，从而得到干燥，煤干燥换热装置中煤蒸发出来的水分在真空泵的作用下，进入空冷式冷凝器冷凝成水后，进入回收水箱，蒸汽在煤干燥换热装置中降温冷凝后进入冷凝水箱；另一部分蒸汽充当燃煤电站所用的启动蒸汽；
步骤四：燃煤电站启动，干燥后的煤送入燃煤电站锅炉燃烧，燃煤电站锅炉岛产生蒸汽，蒸汽送入燃煤电站用蒸汽轮机岛，推动蒸汽轮机做功，并带动发电机发电。
所述步骤三中，用汽点包括但不限于燃煤电站锅炉附属用汽点、蒸汽轮机附属用汽点、燃煤电站除氧器，具体因各个参数的锅炉、蒸汽轮机的启动方式而异，典型的启动用汽如锅炉的暖管用汽、蒸汽轮机的轴封加热用汽、除氧器加热用汽等。
本发明的有益效果：
1.燃煤电站不需要另外设置启动锅炉，减少了投资和资源浪费；且可以实现燃煤电站黑启动，不需外部电网倒送电，对于孤岛运行的电站项目意义重大。
2.实现了高水分煤的干燥，使燃煤电站锅炉效率提高，且不需要对燃煤电站锅炉进行特殊设计，减少了燃煤电站锅炉投资；运行时不需要对燃煤电站锅炉进行复杂的控制，减少了运行控制的复杂度。
3.回收了高水分煤中的水分，这些水分可回收再利用，对于缺水地区意义重大。
4.实现了内燃机排烟余热的梯级利用，减少了能量的浪费。
附图说明
图1本发明的整体结构示意图；
图中，1、发电内燃机，2、涡轮增压器，3、进气消音器，4、进风过滤器，5、煤干燥换热装置，6、余热锅炉，7、烟囱，8、发电内燃机用发电机，9、燃煤电站锅炉岛，10燃煤电站锅炉烟囱、11、煤场，12、燃煤电站用蒸汽轮机岛，13、蒸汽轮机用发电机，14、燃煤电站锅炉附属用汽点，15、燃煤电站除氧器，16、蒸汽轮机附属用汽点，17、蒸汽联箱，18、余热锅炉用给水泵，19、余热锅炉用除氧器，20、余热锅炉用凝水泵，21、余热锅炉用凝水箱，22、真空泵，23、干燥器，24、第一切换阀，25、空冷式冷凝器，26、回收水箱，27、内燃机的活塞缸，28、中冷器，29、余热回收换热器，30、第二切换阀，31、其他用汽点。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明进行详细说明：
如图1所示，一种具有燃料干燥功能的电站启动辅助系统，空气依次经过进风过滤器4、进气消音器3进入发电内燃机1的涡轮增压器2，涡轮增压器2与中冷器28相连，涡轮增压器2还与内燃机的活塞缸27相连，中冷器28与内燃机的活塞缸27相连，发电内燃机1与发电内燃机用发电机8相连，发电内燃机用发电机8与电网相连，所述电网包括电厂外部电网和电厂内部的厂用电电网。发电内燃机1包括涡轮增压器2、内燃机的活塞缸27及中冷器28，烟气从内燃机的活塞缸27出来经涡轮增压器2排出到发电内燃机1外面。
涡轮增压器2排除的烟气进入余热锅炉6的余热回收换热器29，余热锅炉6还设有内部旁路，内部旁路通过第二切换阀30实现；余热回收换热器29产生的蒸汽进入蒸汽联箱17，蒸汽联箱17中的蒸汽一部分进入煤干燥换热装置5的干燥器23，另一部分用于燃煤电站锅炉的启动，具体进入燃煤电站锅炉附属用汽点14、燃煤电站除氧器15、蒸汽轮机附属用汽点16及其他用汽点31，燃煤电站锅炉附属用汽点14为燃煤电站锅炉岛9的辅助设备，蒸汽轮机附属用汽点16用于为燃煤电站用蒸汽轮机岛12提供蒸汽，燃煤电站用蒸汽轮机带动蒸汽轮机用发电机13发电并接入电网。
煤场11中的煤在煤干燥换热装置5的干燥器23中干燥，蒸汽在煤干燥换热装置5中降温冷凝后进入余热锅炉用凝水箱21。在煤干燥换热装置5中干燥了的褐煤送入燃煤电站锅炉岛9燃烧。煤干燥换热装置5中蒸汽放热，加热褐煤，褐煤受热后，褐煤所含的水分蒸发，从而实现褐煤干燥的效果。褐煤中蒸发出来的水分在真空泵22的作用下，进入空冷式冷凝器25冷凝成水后，进入回收水箱26以备再利用，不凝气体排入大气。煤干燥换热装置5也设有内部旁路，内部旁路通过第一切换阀24实现。
余热锅炉用凝水箱21中的水依次经余热锅炉用凝水泵20、余热锅炉用除氧器19及余热锅炉用给水泵18进入余热锅炉6，循环利用。经过余热锅炉6排除的烟气经过烟囱7排入大气，燃煤电站锅炉岛9排放的烟气经燃煤电站锅炉烟囱排入大气。
本发明将发电内燃机1排烟所具有的能量有效地利用了起来，在发电内燃机1提供电能的同时，吸收涡轮增压器2排烟的热量，采用余热锅炉6产生蒸汽。发电内燃机1通过发电机发出的电或作为燃煤电站黑启动的启动电源。
蒸汽进入蒸汽联箱17后，一部分用于干燥褐煤，蒸汽在煤干燥换热装置5中降温冷凝后进入余热锅炉用凝水箱21。在煤干燥换热装置5中干燥了的褐煤送入燃煤电站锅炉岛9燃烧。
煤干燥换热装置5中蒸汽放热，加热褐煤，褐煤受热后，褐煤所含的水分蒸发，从而实现褐煤干燥的效果。褐煤中蒸发出来的水分在真空泵22的作用下，进入空冷式冷凝器25冷凝成水后，进入回收水箱26以备再利用，不凝气体排入大气。
在余热锅炉6中换热产生的蒸汽，另一部分用于燃煤电站锅炉岛9的启动用蒸汽，如锅炉的暖管用汽、汽机的轴封加热用汽、除氧器加热用汽。余热锅炉6内部设有内部旁路，当不需要产生蒸汽时，烟气可以不经过余热锅炉6换热，从内部旁路直接进入后部烟道。
本发明的燃煤电站锅炉岛9采用高水分煤，例如褐煤作为燃料。发电内燃机1采用液体燃料或气体燃料。燃煤电站启动用汽点包括但不限于燃煤电站锅炉附属用汽点14、蒸汽轮机附属用汽点16、燃煤电站除氧器15，具体因各个参数的锅炉、蒸汽轮机的启动方式而异，典型的启动用汽如锅炉的暖管用汽、汽机的轴封加热用汽、除氧器加热用汽。
一种具有燃料干燥功能的电站启动辅助系统在工作时，启动顺序：
1.发电内燃机1采用电启动或蒸汽启动，产生电能，供燃煤电站启动时用电或作为燃煤电站黑启动的启动电源；
2.余热锅炉6投用，产生蒸汽；
3.蒸汽一部分进入煤干燥换热装置5中，使燃料煤得到干燥；另一部分蒸汽充当燃煤电站所用的启动蒸汽，用汽点包括但不限于典型的启动用汽如锅炉的暖管用汽、汽机的轴封加热用汽、除氧器加热用汽；
4.燃煤电站启动。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种具有燃料干燥功能的电站启动辅助系统的工作方法，所述具有燃料干燥功能的电站启动辅助系统，包括至少一个发电内燃机，所述发电内燃机排出的烟气进入余热锅炉并在余热锅炉中产生蒸汽进入蒸汽联箱，蒸汽联箱中的蒸汽进入煤干燥换热装置用于干燥煤，蒸汽在煤干燥换热装置中降温冷凝后进入冷凝水箱，煤中蒸发出来的水分进入回收水箱，进入蒸汽联箱的蒸汽在燃煤电站启动时还用于燃煤电站锅炉的启动用蒸汽，发电内燃机通过发电机发电接入电网或作为燃煤电站黑启动的启动电源；
其特征是，包括以下步骤：步骤一：发电内燃机采用电启动或蒸汽启动，产生电能，供燃煤电站启动时用电或作为燃煤电站黑启动的启动电源；步骤二：余热锅炉投用，发电内燃机中涡轮增压器排出的烟气进入余热锅炉，余热锅炉中产生蒸汽；步骤三：蒸汽进入蒸汽联箱，蒸汽一部分进入煤干燥换热装置中，使燃料煤得到干燥，煤干燥换热装置中煤蒸发出来的水分在真空泵的作用下，进入空冷式冷凝器冷凝成水后，进入回收水箱，蒸汽在煤干燥换热装置中降温冷凝后进入冷凝水箱；另一部分蒸汽充当燃煤电站所用的启动蒸汽，用汽点包括但不限于锅炉附属用汽点、蒸汽轮机附属用汽点、燃煤电站除氧器；步骤四：燃煤电站启动，干燥后的煤送入燃煤电站锅炉燃烧，蒸汽轮机带动发电机发电。
2.如权利要求1所述的一种具有燃料干燥功能的电站启动辅助系统的工作方法，其特征是，在煤干燥换热装置中干燥了的煤送入燃煤电站锅炉燃烧，煤干燥换热装置中煤蒸发出来的水分在真空泵的作用下，进入空冷式冷凝器冷凝成水后，进入回收水箱以备再利用。
3.如权利要求1所述的一种具有燃料干燥功能的电站启动辅助系统的工作方法，其特征是，所述冷凝水箱中的水依次经余热锅炉用凝水泵、余热锅炉用除氧器及余热锅炉用给水泵进入余热锅炉，循环利用。
4.如权利要求1所述的一种具有燃料干燥功能的电站启动辅助系统的工作方法，其特征是，所述余热锅炉及煤干燥换热装置内部均设置有内部旁路，内部旁路通过切换阀实现。
5.如权利要求1所述的一种具有燃料干燥功能的电站启动辅助系统的工作方法，其特征是，所述燃煤电站锅炉产生蒸汽进入蒸汽轮机中，推动蒸汽轮机做功，带动相应的发电机发电。
6.如权利要求1或4所述的一种具有燃料干燥功能的电站启动辅助系统的工作方法，其特征是，所述煤干燥换热装置中的干燥器采用的干燥器型式包括但不限于转筒式干燥器、蒸汽管式干燥器、流化床干燥器。
7.如权利要求1所述的一种具有燃料干燥功能的电站启动辅助系统的工作方法，其特征是，所述发电内燃机包括但不限于高速机、中速机及低速机。
8.如权利要求1所述的一种具有燃料干燥功能的电站启动辅助系统的工作方法，其特征是，所述发电内燃机采用液体燃料或气体燃料。
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