CN105444152A - 加热锅炉二次风的热电厂供热蒸汽过热度利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加热锅炉二次风的热电厂供热蒸汽过热度利用系统，包括低温蒸汽单元、空气预热器、高温蒸汽单元、一次风机和二次风机，所述二次风机、所述低温蒸汽单元、所述空气预热器及所述高温蒸汽单元依次串联连接，所述一次风机与所述空气预热器串联连接。本发明利用对外供热蒸汽的过热度先加热锅炉热二次风，再加热锅炉冷二次风，将高品质的热量通过二次风带入炉膛，减少了锅炉燃料消耗量，提高了燃煤供热机组的能量转换效率。

Description

加热锅炉二次风的热电厂供热蒸汽过热度利用系统

技术领域

本发明涉及热电厂供热蒸汽过热度利用技术领域，特别是涉及加热锅炉二次风的热电厂供热蒸汽过热度利用系统。

背景技术

国家鼓励积极发展热电联产，鼓励具备条件的地区通过建设背压式热电机组、高效清洁大型热电机组等方式对能耗高、污染重的落后燃煤小热电机组实施替代。各地工业园区和产业集聚区内或周边已有纯凝发电机组或供热锅炉的，鼓励改造为合理供热规模的抽凝、背压型热电联产机组或分布式能源站作为集中供热热源点。到2020年，我国燃煤热电机组装机容量占煤电总装机容量比重力争达到28％。

随着我国供热机组的大型化，300MW及以上供热机组将成为我国供热的主力机组。国家严格控制能效准入门槛，300MW及以上供热机组原则上采用超临界参数。除了新增专用供热机组外，国家大力提倡进行已投产凝汽机组的供热改造。为了适应机组调峰运行的需要，从供热机组抽出的蒸汽参数往往高于实际热用户需求的参数，因此必须对供热抽汽减温减压之后再提供给热用户。蒸汽减温减压的过程就是降低的蒸汽能级的过程，必将降低供热机组的发电效率。

降低对外供热蒸汽压力和温度最简单的设备是减温减压装置，但其工作状况十分恶劣，温差和压差大，易造成减温减压装置的内管断裂和内管凹陷，使设备系统无法正常运行或使用寿命大为减少。

通过外置式蒸汽冷却器利用给水降低外供蒸汽的过热度从热力学上讲是最经济的方法。用外供蒸汽的过热度加热给水，可以提高最终给水温度，降低机组的热耗率或增加机组的发电量。但是蒸汽冷却器的壳侧工作温度非常高，管侧压力是壳侧压力的4～9倍，蒸汽冷却器、管道、管件及附属部件(如支吊架、阀门执行器等)结构旁大复杂，造价高昂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加热锅炉二次风的热电厂供热蒸汽过热度利用系统，降低设备造价的同时能够有效利用供热蒸汽的过热度，提高燃煤供热机组的能量转换效率。

本发明的目的是这样实现的：

一种加热锅炉二次风的热电厂供热蒸汽过热度利用系统，包括低温蒸汽单元、空气预热器、高温蒸汽单元、一次风机和二次风机，所述二次风机、所述低温蒸汽单元、所述空气预热器及所述高温蒸汽单元依次串联连接，所述一次风机与所述空气预热器串联连接。

下面对进一步的技术方案进行说明：

进一步地，还包括热用户，所述低温蒸汽单元包括低温汽气加热器，所述高温蒸汽单元包括高温汽气加热器，所述二次风机与所述低温汽气加热器的壳侧连通，所述低温汽气加热器的管侧一端与所述热用户连接，另一端与所述高温汽气加热器的管侧连接，所述低温汽气加热器的壳侧与所述空气预热器的二次风进口连接，所述空气预热器的二次风出口与所述高温汽气加热器的壳侧连接，且所述高温汽气加热器的管侧与汽轮机供热抽汽管道连通。

进一步地，所述低温蒸汽单元还包括低温旁路汽温调节阀，所述低温汽气加热器与所述低温旁路汽温调节阀并联连接。

进一步地，所述低温蒸汽单元还包括第一隔离阀和第二隔离阀，所述第一隔离阀、所述低温汽气加热器的管侧和所述第二隔离阀依次串联连接。

进一步地，所述高温蒸汽单元还包括所述高温旁路汽温调节阀，所述高温汽气加热器与所述高温旁路汽温调节阀并联连接。

进一步地，所述高温蒸汽单元还包括第三隔离阀和第四隔离阀，所述第三隔离阀、所述高温汽气加热器的管侧和所述第四隔离阀依次串联连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的对外供热蒸汽加热锅炉二次风系统，有效利用汽轮机回热系统的热量，减少锅炉燃料消耗量，提高燃煤供热机组的能量转换效率。

(2)与传统的加装外置式蒸汽冷却器的方案相比，本发明将原本用于外置式蒸汽冷却器壳侧的蒸汽引入汽气加热器的管侧，将二次风引入汽气加热器壳侧，大幅度的降低了管侧和壳侧的工质压力，使得换热器吸热侧、放热侧及其相连接的管系及部件造价大幅度下降。

(3)本发明可有效利用锅炉再热蒸汽来对外供热，多余的高能级热量由热电厂自己回收利用，避免了利用再热器入口蒸汽供热，造成再热器冷却蒸汽量不足而导致受热面出现超温现象。

(4)本发明采用空气预热器进入和出口的二次风用来吸收抽汽过热度，并将高温热量返回炉膛，可大幅提高二次风温，强化锅炉燃烧，增强机组低负荷运行时锅炉着火的稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例所述的加热锅炉二次风的供热蒸汽过热度利用系统的结构示意图。

附图标记说明：

100、低温蒸汽单元，120、低温汽气加热器，140、低温旁路汽温调节阀，160、第一隔离阀，180、第二隔离阀，200、空气预热器，300、高温蒸汽单元，320、高温汽气加热器，340、高温旁路汽温调节阀，360、第三隔离阀，380、第四隔离阀，400、一次风机，500、二次风机，600、热用户。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

如图1所示，一种加热锅炉二次风的供热蒸汽过热度利用系统，包括低温蒸汽单元100、空气预热器200、高温蒸汽单元300、一次风机400和二次风机500，所述二次风机500、所述低温蒸汽单元100、所述空气预热器200及所述高温蒸汽单元300依次串联连接，所述一次风机400与所述空气预热器200串联连接。

其中，通过所述二次风机500、所述低温蒸汽单元100、所述空气预热器200及所述高温蒸汽单元300依次串联连接来组成本加热锅炉二次风的热电厂供热蒸汽过热度利用系统，可以有效利用汽轮机回热系统的热量，减少锅炉燃料消耗量，提高燃煤供热机组的能量转换效率。此外，所述空气预热器300的出口的二次风直接进入所述高温汽气加热器320进一步加热，最后再进入锅炉参与燃烧；对外供热蒸汽经所述高温汽气加热器320冷却之后如果需要进一步降温，则进入所述低温汽气加热器120，经过两级汽气加热器冷却之后的蒸汽对外供热，其过热度得到了利用。

如果对外供热蒸汽温度要求较低，所述高温汽气加热器320的入口蒸汽温度超过340℃，应首先使用所述高温汽气加热器320进行减温，即用所述高温蒸汽来加热热二次风，再考虑使用所述低温汽气加热器120进一步减温，以此来合理利用蒸汽的能级。

所述高温汽气加热器320及所述低温汽气加热器120的工作条件和传统的外置式蒸汽冷却器相比，管侧承受蒸汽压力，远低于后者的给水压力，壳侧承受二次风压，远低于后者的蒸汽压力，因此两个汽气加热器的造价远低于外置式蒸汽冷却器。对外供热蒸汽加热所述空气预热器200的出口二次风可改善锅炉的燃烧状况，加热所述空气预热器200的入口二次风可以提高所述空气预热器200的二次风进口端的空气温度，降低所述空气预热器200的烟气热量需求量，且其出口烟气温度有所升高，排烟余热可通过低温省煤器加热凝结水的方式回收。所述空气预热器200的出口二次风温通常达到320℃，高能级的对外供热蒸汽部分热量被二次风带入炉膛，减少了锅炉燃料消耗量，提高了燃煤供热机组的能量转换效率。

两个汽气加热器管侧进出口管道均设有隔离阀，隔离阀关闭则汽气加热器退出运行，打开则投入运行。所述高温汽气加热器320入口蒸汽温度超过其入口二次风温度才允许投入运行，所述低温汽气加热器120的入口空气温度较低，可以不受此条件的限制。另外，若对外供热蒸汽需要在所述低温汽气加热器120大幅降温且供热蒸汽量较大时，则二次风在低温汽气加热器温升较大，在所述空气预热器200的温升较小，所述空气预热器200的出口排烟温度较高，出现这种极端情况则需要采取措施回收所述空气预热器200排出的烟气余热。

进一步地，还包括热用户，所述低温蒸汽单元100包括低温汽气加热器120，所述高温蒸汽单元300包括高温汽气加热器320，所述二次风机500与所述低温汽气加热器120的壳侧连通，所述低温汽气加热器120的管侧一端与所述热用户600连接，另一端与所述高温汽气加热器320的管侧连接，所述低温汽气加热器120的壳侧与所述空气预热器200的二次风进口连接，所述空气预热器200的二次风出口与所述高温汽气加热器300的壳侧连接，且所述高温汽气加热器300的管侧与汽轮机供热抽汽管道连通。

冷空气先经过所述二次风机500加压之后再进入所述低温汽气加热器120进行加热，随后进入所述空气预热器200完成主要的加热过程，从所述空气预热器200出口的热二次风紧接着进入所述高温汽气加热器320继续加热，由于二次风温越高越有利于锅炉燃烧，因此所述高温汽气加热器320能将供热蒸汽温度降低到接近340℃，利用了供热蒸汽的绝大部分过热度。

请参照图1，在本实施例中，对外供热蒸汽可来自汽轮机的抽汽也可来自锅炉再热蒸汽，首先进入所述高温汽气加热器320完成主要的减温过程，随后进入所述低温汽气加热器120根据需要进一步减温，由于所述低温汽气加热器120的入口二次风的风温很低，而风量又很大，因此一般情况下能够将对外供热蒸汽冷却到所需要的温度，可能出现的极限情况是二次风在所述空气预热器200的温升为零。

所述高温蒸汽单元300还包括所述高温旁路汽温调节阀340，所述高温汽气加热器320与所述高温旁路汽温调节阀340并联连接。通过所述高温旁路汽温调节阀340调节进入所述高温汽气加热器320的蒸汽流量，从而确保对外供热蒸汽的温度满足用户的需要。

进一步地，所述高温蒸汽单元300还包括第三隔离阀360和第四隔离阀380，所述第三隔离阀360、所述高温汽气加热器320的管侧和所述第四隔离阀380依次串联连接，方便所述高温汽气加热器320的检查和维修。

另外，所述低温蒸汽单元100还包括低温旁路汽温调节阀140，所述低温汽气加热器120与所述低温旁路汽温调节阀140并联连接，可以实现控制进入所述低温汽气加热器120的蒸汽流量，从而进一步确保对外供热蒸汽的温度满足用户的需要。

进一步地，所述低温蒸汽单元还包100括第一隔离阀160和第一隔离阀160，所述第一隔离阀160、所述低温汽气加热器120的管侧和所述第二隔离阀180依次串联连接，方便所述低温汽气加热器120的检查和维修。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种加热锅炉二次风的热电厂供热蒸汽过热度利用系统，其特征在于，包括低温蒸汽单元、空气预热器、高温蒸汽单元、一次风机和二次风机，所述二次风机、所述低温蒸汽单元、所述空气预热器及所述高温蒸汽单元依次串联连接，所述一次风机与所述空气预热器串联连接。

2.根据权利要求1所述的加热锅炉二次风的热电厂供热蒸汽过热度利用系统，其特征在于，还包括热用户，所述低温蒸汽单元包括低温汽气加热器，所述高温蒸汽单元包括高温汽气加热器，所述二次风机与所述低温汽气加热器的壳侧连通，所述低温汽气加热器的管侧一端与所述热用户连接，另一端与所述高温汽气加热器的管侧连接，所述低温汽气加热器的壳侧与所述空气预热器的二次风进口连接，所述空气预热器的二次风出口与所述高温汽气加热器的壳侧连接，且所述高温汽气加热器的管侧与汽轮机供热抽汽管道连通。

3.根据权利要求2所述的加热锅炉二次风的热电厂供热蒸汽过热度利用系统，其特征在于，所述低温蒸汽单元还包括低温旁路汽温调节阀，所述低温汽气加热器与所述低温旁路汽温调节阀并联连接。

4.根据权利要求3所述的加热锅炉二次风的热电厂供热蒸汽过热度利用系统，其特征在于，所述低温蒸汽单元还包括第一隔离阀和第二隔离阀，所述第一隔离阀、所述低温汽气加热器的管侧和所述第二隔离阀依次串联连接。

5.根据权利要求2所述的加热锅炉二次风的热电厂供热蒸汽过热度利用系统，其特征在于，所述高温蒸汽单元还包括所述高温旁路汽温调节阀，所述高温汽气加热器与所述高温旁路汽温调节阀并联连接。

6.根据权利要求5所述的加热锅炉二次风的热电厂供热蒸汽过热度利用系统，其特征在于，所述高温蒸汽单元还包括第三隔离阀和第四隔离阀，所述第三隔离阀、所述高温汽气加热器的管侧和所述第四隔离阀依次串联连接。