CN106016416B - 锅炉烟气与汽轮机乏汽耦合的高背压热电联产系统 - Google Patents

锅炉烟气与汽轮机乏汽耦合的高背压热电联产系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于热电技术领域，涉及一种锅炉烟气与汽轮机乏汽耦合的高背压热电联产系统。本发明将原锅炉空气预热器分为低温和高温空气预热器，空气经低温空气预热器由背压机乏汽预热后，再经高温空气预热器用烟气加热到所需温度。本发明在锅炉尾部烟道内增设辅热网加热器，供热凝汽器循环水出口的部分热网水进入辅热网加热器回收烟气余热，加热后的该部分热网水与主热网加热器水侧出口的热网水混合作为一次网供水。本发明以低品位乏汽余热置换较高品位烟气热量加热热网水，实现锅炉尾部烟气能量梯级利用，同时减少了中压缸供热抽汽量，增加机组的供热能力，进一步挖掘高背压供热机组节能降耗潜力，适用于大型燃煤锅炉高背压热电联产系统的设计及改造。

Description

锅炉烟气与汽轮机乏汽耦合的高背压热电联产系统
技术领域
本发明属于热电技术领域，特别涉及一种锅炉烟气与汽轮机乏汽耦合的高背压热电联产系统。
背景技术
热近年来，我国热电联产机组规模不断扩大，其装机容量占火电装机容量近30％。现有的热电联产机组中，大多为300MW等级及以上容量机组，供热方式主要是利用汽轮机中压缸后抽汽加热热网水。该供热方式抽汽参数过高，与用户侧用热需求参数不匹配，造成高品位能量损失，且汽轮机排汽余热通过循环水系统排放到环境中，造成能量的极大浪费。
2016年3月，国家发改委和能源局等五部委联合颁布了《热电联产管理办法》，提出鼓励对热电联产机组实施技术改造，充分回收利用电厂余热，进一步提高供热能力，满足新增负荷需求。汽轮机高背压运行供热是指在采暖期通过提高汽轮机背压，获得较高的乏汽温度，从而利用排汽余热直接加热热网循环水的一种供热方式。该供热方式在燃料消耗相同情况下，可大幅扩大供热能力，提高循环热效率，显著降低供电煤耗，在我国北方供热区域具有很大的推广价值。
高背压供热机组受供热负荷和一次网供回水温度限制，部分机组低压缸乏汽无法全部利用，仍存在冷源损失，同时高背压余热供热寒冷期无法满足供水要求，须利用中压缸后抽汽对热网水进行补充加热，高品位抽汽存在节流损失。有效利用汽轮乏汽余热减少高品位供热抽汽量是高背压热电联产机组函待解决的重要问题。同时，注意到锅炉尾部烟道的空气预热器，空气与烟气有较大的换热温差，该部分烟气的换热能力未得到充分地挖掘。
为解决上述问题，亟需一种进一步提高高背压机组供热能力与节能优势的热电联产系统，在保证供热品质不变的条件下，系统资源可以更合理地分配，实现热电联产机组供热系统的深度节能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锅炉烟气与汽轮机乏汽耦合的高背压热电联产系统，在传统高背压热电联产系统中增加低温空气预热器和辅热网加热器，在低温空气预热器中，利用低品位乏汽置换较高能量品位的烟气，置换出的烟气热量通过辅热网加热器传递给热网水用以提升供热品质，减少供热抽汽量。
为实现上述目标，本发明的技术方案是，锅炉烟气与汽轮机乏汽耦合的高背压热电联产系统包括中压缸1、低压缸2、供热凝汽器3、主热网加热器4、低温空气预热器5、高温空气预热器6和辅热网加热器7，中压缸1与低压缸2同轴布置；蒸汽侧管路连接为：中压缸进汽口101与高压缸排汽口9连接，中压缸排汽口102与主热网加热器汽侧进口401和低压缸进汽口201连接，低压缸排汽口202与供热凝汽器喉部301和低温空气预热器乏汽侧进口503连接；空气侧管路连接为：低温空气预热器空气侧进口501与空气进口11连接，低温空气预热器空气侧出口502与高温空气预热器空气侧进口601连接，高温空气预热器空气侧出口602与锅炉炉膛连接；凝结水侧和疏水侧管路连接为：低温空气预热器凝结水出口504与供热凝汽器3的热井连接，主热网加热器疏水出口404与供热凝汽器3的热井连接，供热凝汽器凝结水出口302与回热管路入口10连接；一次网供水和回水侧管路连接为：供热凝汽器循环水入口303与一次网回水管12连接，供热凝汽器循环水出口304与主热网加热器水侧入口402和辅热网加热器水侧入口701连接，辅热网加热器水侧出口702和主热网加热器水侧出口403与一次网供水管13连接；锅炉烟气侧的装置设置为：高温空气预热器6和辅热网加热器7按锅炉烟气依次串联通过的流程设置在锅炉尾部烟道8内，在锅炉尾部烟道8内，锅炉烟气按依次流经高温空气预热器6和辅热网加热器7后再进入烟气除尘系统的烟气流动方向14流动。
所述供热凝汽器3内蒸汽压力为45～54kpa。
所述低温空气预热器5为管式汽-气换热器，从低温空气预热器空气侧出口502输出的空气温度为65～80℃。
所述高温空气预热器6根据电厂实际配置为管式空气预热器或回转式空气预热器，从高温空气预热器空气侧出口602输出的空气温度为280～340℃。
所述辅热网加热器7为管式烟-水换热器，辅热网加热器水侧出口702的出水和主热网加热器水侧出口403的出水混合后的温度为90～120℃。
所述锅炉烟气经过辅热网加热器7后，烟气温度范围为90～130℃。
本发明的有益效果为：本发明以低品位乏汽余热置换较高品位烟气热量加热热网水，在充分利用乏汽余热的同时实现尾部烟气能量梯级利用，同时减少了中压缸供热抽汽量，增加机组的供热能力，进一步挖掘高背压供热机组节能降耗潜力。
附图说明
图1为锅炉烟气与汽轮机乏汽耦合的高背压热电联产系统示意图。
图中：1--中压缸，2--低压缸，3--供热凝汽器，4--主热网加热器，5--低温空气预热器，6--高温空气预热器，7--辅热网加热器，8--锅炉尾部烟道，9--高压缸排汽口，10--回热管路入口，11--空气进口，12--一次网回水管，13--一次网供水管，14--烟气流动方向，101--中压缸进汽口，102--中压缸排汽口，201--低压缸进汽口，202--低压缸排汽口，301--供热凝汽器喉部，302--供热凝汽器凝结水出口，303--供热凝汽器循环水入口，401--主热网加热器汽侧进口，402--主热网加热器水侧入口，403--主热网加热器水侧出口，404--主热网加热器疏水出口，501--低温空气预热器空气侧进口，502--低温空气预热器空气侧出口，503--低温空气预热器乏汽侧进口，504--低温空气预热器凝结水出口，601--高温空气预热器空气侧进口，602--高温空气预热器空气侧出口，701--辅热网加热器水侧入口，702--辅热网加热器水侧出口。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
图1为锅炉烟气与汽轮机乏汽耦合的高背压热电联产系统，在传统高背压热电联产系统中增加低温空气预热器5和辅热网加热器7，在低温空气预热器5中，利用部分能量品位低的乏汽置换较高能量品位的烟气，置换出的烟气能量通过辅热网加热器7传递给热网水用以提升供热品质。
锅炉烟气与汽轮机乏汽耦合的高背压热电联产系统包括中压缸1、低压缸2、供热凝汽器3、主热网加热器4、低温空气预热器5、高温空气预热器6和辅热网加热器7，中压缸1与低压缸2同轴布置。蒸汽侧管路连接为：中压缸进汽口101与高压缸排汽口9连接，中压缸排汽口102与主热网加热器汽侧进口401和低压缸进汽口201连接，低压缸排汽口202与供热凝汽器喉部301和低温空气预热器乏汽侧进口503连接；空气侧管路连接为：低温空气预热器空气侧进口501与空气进口11连接，低温空气预热器空气侧出口502与高温空气预热器空气侧进口601连接，高温空气预热器空气侧出口602与锅炉炉膛连接；凝结水侧和疏水侧管路连接为：低温空气预热器凝结水出口504与供热凝汽器3的热井连接，主热网加热器疏水出口404与供热凝汽器3的热井连接，供热凝汽器凝结水出口302与回热管路入口10连接；一次网供水和回水侧管路连接为：供热凝汽器循环水入口303与一次网回水管12连接，供热凝汽器循环水出口304与主热网加热器水侧入口402和辅热网加热器水侧入口701连接，辅热网加热器水侧出口702和主热网加热器水侧出口403与一次网供水管13连接。锅炉烟气侧的装置设置为：高温空气预热器6和辅热网加热器7按锅炉烟气依次串联通过的流程设置在锅炉尾部烟道8内，在锅炉尾部烟道8内，锅炉烟气按依次流经高温空气预热器6和辅热网加热器7后再进入烟气除尘系统的烟气流动方向14流动，即锅炉烟气首先通过高温空气预热器6，然后通过辅热网加热器7，最后进入烟气除尘系统。
供热凝汽器3内蒸汽压力为45～54kpa。
低温空气预热器5为管式汽-气换热器，从低温空气预热器空气侧出口502输出的空气温度为65～80℃。
高温空气预热器6为回转式空气预热器，从高温空气预热器空气侧出口602输出的空气温度为280～340℃。
辅热网加热器7为管式烟-水换热器，辅热网加热器水侧出口702的出水和主热网加热器水侧出口403的出水混合后的温度为90～120℃，作为一次热网供水进入一次网供水管13。
所述锅炉烟气经过辅热网加热器7后，烟气温度范围为90～130℃。
本发明的空气侧中，在高温空气预热器6前设置了低温空气预热器5，利用低压缸2排出的部分能量品位低的乏汽预热空气，置换较高能量品位的烟气；一次网供水和回水侧中，在锅炉尾部烟道8内设置了辅热网加热器7，供热凝汽器3输出的部分循环水通过辅热网加热器7吸收置换出的烟气能量，提升了供热品质。
在本发明中，利用部分高背压乏汽在低温空气预热器5中预热空气，预热后的空气进入锅炉尾部烟道8的高温空气预热器6加热到所需温度；低温空气预热器5置换出的高温烟气作为辅热网加热器7的热源，用来加热供热凝汽器循环水出口304输出的部分一次热网回水，该股热网回水与主热网加热器水侧出口403输出的热水混合后作为一次热网供水。
本发明利用低品位乏汽置换较高品位烟气，用回收的烟气热量加热热网水，在充分利用乏汽余热的同时实现锅炉尾部烟气能量梯级利用，提高了高背压系统的供热能力；节省汽轮机中压缸高品位的抽汽，从而减少有用能的损失，进一步挖掘了高背压供热机组的节能降耗潜力。
本发明适用于大型燃煤锅炉高背压热电联产系统的设计及改造。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种锅炉烟气与汽轮机乏汽耦合的高背压热电联产系统，其特征在于，锅炉烟气与汽轮机乏汽耦合的高背压热电联产系统包括中压缸(1)、低压缸(2)、供热凝汽器(3)、主热网加热器(4)、低温空气预热器(5)、高温空气预热器(6)和辅热网加热器(7)，中压缸(1)与低压缸(2)同轴布置；蒸汽侧管路连接为：中压缸进汽口(101)与高压缸排汽口(9)连接，中压缸排汽口(102)与主热网加热器汽侧进口(401)和低压缸进汽口(201)连接，低压缸排汽口(202)与供热凝汽器喉部(301)和低温空气预热器乏汽侧进口(503)连接；空气侧管路连接为：低温空气预热器空气侧进口(501)与空气进口(11)连接，低温空气预热器空气侧出口(502)与高温空气预热器空气侧进口(601)连接，高温空气预热器空气侧出口(602)与锅炉炉膛连接；凝结水侧和疏水侧管路连接为：低温空气预热器凝结水出口(504)与供热凝汽器(3)的热井连接，主热网加热器疏水出口(404)与供热凝汽器(3)的热井连接，供热凝汽器凝结水出口(302)与回热管路入口(10)连接；一次网供水和回水侧管路连接为：供热凝汽器循环水入口(303)与一次网回水管(12)连接，供热凝汽器循环水出口(304)与主热网加热器水侧入口(402)和辅热网加热器水侧入口(701)连接，辅热网加热器水侧出口(702)和主热网加热器水侧出口(403)与一次网供水管(13)连接；锅炉烟气侧的装置设置为：高温空气预热器(6)和辅热网加热器(7)按锅炉烟气依次串联通过的流程设置在锅炉尾部烟道(8)内，在锅炉尾部烟道(8)内，锅炉烟气按依次流经高温空气预热器(6)和辅热网加热器(7)后再进入烟气除尘系统的烟气流动方向(14)流动。
2.根据权利要求1所述的锅炉烟气与汽轮机乏汽耦合的高背压热电联产系统，其特征在于，所述供热凝汽器(3)内蒸汽压力为45～54kpa。
3.根据权利要求1所述的锅炉烟气与汽轮机乏汽耦合的高背压热电联产系统，其特征在于，所述低温空气预热器(5)为管式汽-气换热器，从低温空气预热器空气侧出口(502)输出的空气温度为65～80℃。
4.根据权利要求1所述的锅炉烟气与汽轮机乏汽耦合的高背压热电联产系统，其特征在于，所述高温空气预热器(6)为管式空气预热器或回转式空气预热器，从高温空气预热器空气侧出口(602)输出的空气温度为280～340℃。
5.根据权利要求1所述的锅炉烟气与汽轮机乏汽耦合的高背压热电联产系统，其特征在于，所述辅热网加热器(7)为管式烟-水换热器，辅热网加热器水侧出口(702)的出水和主热网加热器水侧出口(403)的出水混合后的温度为90～120℃。
6.根据权利要求1所述的锅炉烟气与汽轮机乏汽耦合的高背压热电联产系统，其特征在于，所述锅炉烟气经过辅热网加热器(7)后，烟气温度范围为90～130℃。
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