CN106122938B - 一种可灵活调温的电站锅炉二次再热系统 - Google Patents

Abstract

一种可灵活调温的电站锅炉二次再热系统，它涉及一种可灵活调温的二次再热系统，以解决现有二次再热机组低负荷下再热器欠温的问题，它包括安装有燃烧器的锅炉炉膛、分隔屏过热器、后屏过热器、末级过热器、一次高压高温再热器和二次低压高温再热器；安装有燃烧器的锅炉炉膛的上部依次设置有分隔屏过热器、后屏过热器、末级过热器、一次高压高温再热器和二次低压高温再热器；它还包括一次高压低温再热器、二次低压低温再热器和汽汽换热器；锅炉尾部烟道分成前烟道和后烟道，前烟道内布置有一次高压低温再热器和前井省煤器，后烟道内布置有二次低压低温再热器和后井省煤器；汽汽换热器布置在锅炉的外部。本发明用于电站锅炉二次再热系统。

Description

一种可灵活调温的电站锅炉二次再热系统

技术领域

本发明涉及一种可灵活调温的二次再热系统，属于能源技术领域。

背景技术

节能环保将是电力装备发展的重要方向，二次再热超超临界燃煤技术是一种先进的、洁净排放的高效发电技术，同时也是符合国家政策的要求。环境保护成为国家政策的重要方向，对电站锅炉的污染物排放指标要求更高，同时大容量、高参数的高效超超临界燃煤技术具有高效、环保等突出优点，不仅节约资源，而且具备着巨大的环保收益，是锅炉市场未来发展中的重要发展方向，有着广阔的市场前景。目前二次再热机组受热面一般采用阶梯布置，依次为三级过热器(分隔屏过热器、后屏过热器、末级过热器)，高压高温再热器和低压高温再热器。主要难点—两级再热器的汽温保证难度增加，如何保证二次再热器的蒸汽温度在机组低负荷运行下达到要求，是目前存在的一大棘手问题。低负荷下的欠温问题在目前已有的二次再热机组运行上尤为明显。而且对于现有的二次再热机组，过热器均在前面，那如何实现把过热器的热量给再热器亟待解决。

综上所述，有必要发明一种调温手段，对现有的二次再热系统进行优化。使再热蒸汽在不同负荷条件下达到额定气温，保证机组效率，实现满足二次再热系统的需求。

发明内容

本发明是为解决现有二次再热机组低负荷下再热器欠温的问题，进而提供一种可灵活调温的电站锅炉二次再热系统。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的一种可灵活调温的电站锅炉二次再热系统，它包括安装有燃烧器的锅炉炉膛、分隔屏过热器、后屏过热器、末级过热器、一次高压高温再热器和二次低压高温再热器；安装有燃烧器的锅炉炉膛的上部依次设置有分隔屏过热器、后屏过热器、末级过热器、一次高压高温再热器和二次低压高温再热器；

它还包括一次高压低温再热器、二次低压低温再热器和汽汽换热器；锅炉尾部烟道分成前烟道和后烟道，前烟道内布置有一次高压低温再热器和前井省煤器，后烟道内布置有二次低压低温再热器和后井省煤器；

分离器顶部引出的蒸汽依次经过分隔屏过热器、后屏过热器、汽汽换热器和末级过热器变为主蒸汽，主蒸汽进入汽轮机超高压缸；

汽轮机超高压缸的蒸汽出口经一次高压低温再热器和一次高压高温再热器后与汽轮机高压缸的入口连通；

汽轮机高压缸的蒸汽出口二次低压低温再热器和二次低压高温再热器后与汽轮机中压缸的入口连通；

汽汽换热器布置在锅炉的外部，汽汽换热器的壳体上安装有旁通阀，后屏过热器的出口蒸汽进入汽汽换热器的管内输送至末级过热器，汽轮机高压缸的出口蒸汽、与从二次低压低温再热器冷段和二次低压高温再热器冷段来的低温二次蒸汽混合后进入汽汽换热器的管外输送至中压缸。

本发明与现有技术相比具有以下效果：本发明的一种可灵活调温的二次再热系统，利用汽汽换热器来保证两级再热器的温度，开发出一种新的二次再热调温策略，建立一种新的二次再热热力系统模型。本发明的这种汽汽换热器主要目的要保证两级再热器的温度，尤其是要解决低负荷下低压高温再热器的欠温问题，由此开发出一种新的二次再热调温策略，建立一种新的二次再热热力系统。

保证了布置在低烟温的再热器达到气温。综合考虑再热器喷水调温受到限制。为实现整体效率较高水平，再热器喷水不能作为常态调温。满足调峰国情，机组负荷必须满足电网指令。根据不同负荷，通过汽汽换热器上的旁通阀改变通过汽汽换热器的二次蒸汽的流量以改变它的吸热量来达到调节二次蒸汽的目的调节再热器温度。

本发明能够很好地控制高温受热面壁温升高，对于二次再热由于高温受热面壁温升高，但材料使用温度受限，高端材料使用温度余量减少，所以导致管壁容易超温。本发明可以通过汽汽换热器上的旁通阀改变通过汽汽换热器的二次蒸汽的流量以改变它的吸热量来达到调节受热面的壁温防止其超温，有效地解决了高端材料余量减少的不足，提高了整个系统的经济性。

本发明通过调节汽汽加热器的二次汽通过量(即流量)的百分比，使混合后的二次汽汽温温度升高，提高整个系统效率降低煤耗。该系统能够在保证各级蒸汽参数达到要求外，实现系统的最优化。汽汽换热器的实质就是通过过热蒸汽与再热蒸汽进行换热，使再热蒸汽达到额定气温，保证机组效率。本项发明有利于国家火电机组朝着节能、高效、环保的方向发展，具有重要的经济效益和环保效益。

本发明突破了二次再热传统调温方式，采用汽汽换热器，也即蒸汽与蒸汽之间的换热，提高二次汽的温升，提高机组效率，并优化了现有的二次再热系统，降低煤耗。本发明有利于国家火电机组朝着节能、高效、环保的方向发展，具有重要的经济效益和环保效益。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为汽汽换热器调温工作原理示意图；

图3为过热器工作原理示意图；

图4为再热器工作原理示意图；

图5为汽汽换热器的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图5说明，本实施方式的一种可灵活调温的电站锅炉二次再热系统包括安装有燃烧器的锅炉炉膛2、分隔屏过热器10、后屏过热器4、末级过热器5、一次高压高温再热器7和二次低压高温再热器11；安装有燃烧器的锅炉炉膛2的上部依次设置有分隔屏过热器10、后屏过热器4、末级过热器5、一次高压高温再热器7和二次低压高温再热器11；

它还包括一次高压低温再热器6、二次低压低温再热器3和汽汽换热器12；锅炉尾部烟道分成前烟道和后烟道，前烟道内布置有一次高压低温再热器6和前井省煤器1-1，后烟道内布置有二次低压低温再热器3和后井省煤器1-2；

分离器8顶部引出的蒸汽依次经过分隔屏过热器10、后屏过热器4、汽汽换热器12和末级过热器5变为主蒸汽，主蒸汽进入汽轮机超高压缸；

汽轮机超高压缸的蒸汽出口经一次高压低温再热器6和一次高压高温再热器7后与汽轮机高压缸的入口连通；

汽轮机高压缸的蒸汽出口经二次低压低温再热器3和二次低压高温再热器11后与汽轮机中压缸的入口连通；

汽汽换热器12布置在锅炉的外部，汽汽换热器12的壳体上安装有旁通阀13，后屏过热器4的出口蒸汽进入汽汽换热器12的管内输送至末级过热器5，汽轮机高压缸的出口蒸汽、与从二次低压低温再热器3冷段和二次低压高温再热器11冷段来的低温二次蒸汽混合后进入汽汽换热器12的管外输送至中压缸。

本实施方式的超高压缸(Super high pressure cylinder)，简称SHP；

高压缸(high pressure cylinder),简称HP；中压缸(medium pressurecylinder)，简称MP。汽汽换热器选用哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的市场可购买的现有技术产品。

本实施方式通过旁通阀13改变通过汽汽换热器12的二次蒸汽的流量以改变它的吸热量来达到调节二次蒸汽的目的。调温策略更加灵活，通过调节汽汽换热器的二次蒸汽通过的百分率，可以使得二次蒸汽的温升根据不同工况的要求，达到相应数值。比如100％THA，80％THA，50％THA下，对应的二次蒸汽的百分比是不同的。根据模拟数据，100％THA时，二次蒸汽通过率为75％，使得混合后二次蒸汽的温升提高了13.8℃。

混合后二次蒸汽是指汽轮机高压缸的出口蒸汽、与从二次低压低温再热器3冷段和二次低压高温再热器11冷段来的低温二次蒸汽的混合蒸汽。

一次高压低温再热器6和前井省煤器1-1连通，前井省煤器1-1连通给水后被加热，加热后的蒸汽一起随超高压缸来的蒸汽进入一次高压低温再热器6；二次低压低温再热器3和前井省煤器1-2连通，后井省煤器1-2连通给水后被加热，加热后的蒸汽一起随高压缸来的蒸汽进入二次低压低温再热器3。

具体实施方式二：结合图1说明，本实施方式的末级过热器5的受热面设置在折烟角14的上方，末级过热器5采用顺流方式布置，分隔屏过热器10的受热面为辐射受热面，后屏过热器4的受热面为辐射受热面。如此设置，采用辐射方式有利于提高换热强度，提高了换热效率。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图2说明，本实施方式的分隔屏过热器10与后屏过热器4之间布置有与二者连通的表面式减温器18，末级过热器5的冷段与末级过热器5的热段之间布置有与二者连通的表面式减温器18。如此设置，保证在所有负荷变化范围内满足汽温控制要求，本实施方式过热器系统总共设置两级四点减温器。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图4说明，本实施方式的一次高压低温再热器6和一次高压高温再热器7之间布置有与二者连通的喷水减温器15；如此设置，在正常运行时通过再循环烟气流量及尾部烟气调节挡板调节再热蒸汽温度，只有在事故工况下采用事故喷水减温器。

本实施方式的从汽轮机超高压缸SHP出来的蒸汽引入冷端高压再热管道(高压再热器冷段管道)→高压低温再热器入口联箱→水平高压低温再热器蛇形管→立式高压低温再热器蛇形管→高压低温再热器出口联箱→高压低再出口连接管→高压再热器事故喷水减温器→高压高温再热器入口连接管→高压高温再热器入口联箱→高压高温再热器蛇形管→高压高温再热器出口联箱→高压高温再热器出口导管(高压再热器热段管道)→去汽轮机高压缸HP。高压低温再热器及高压高温再热器之间设有事故喷水减温器。在正常运行时通过再循环烟气流量及尾部烟气调节挡板调节再热蒸汽温度，只有在事故工况下采用事故喷水减温器。汽轮机超高压缸SHP输送至高压再热器冷段管道时，发生事故时可事故喷水，如单箭头所示。其它与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图4说明，本实施方式的二次低压低温再热器3和二次低压高温再热器11之间布置有与二者连通的喷水减温器15。如此设置，在正常运行时通过再循环烟气流量及尾部烟气调节挡板调节再热蒸汽温度，只有在事故工况下采用事故喷水减温器。低压再热器系统流程与高压再热器系统流程相类似，就是增加了汽汽换热器12。从汽轮机高压缸HP出来的蒸汽引入二次低压低温再热器3，并进入汽汽换热器12→冷端低压再热管道(低压再热器冷段管道)→低压低温再热器入口联箱→水平低压低温再热器蛇形管→立式低压低温再热器蛇形管→低压低温再热器出口联箱→低压低温再热器出口连接管→低压再热器事故喷水减温器→低压高温再热器入口连接管→低压高温再热器入口联箱→低压高温再热器蛇形管→低压高温再热器出口联箱→低压高温再热器出口导管(低压再热器热段管道)→去汽轮机中压缸MP。汽轮机高压缸HP输送至低压低温再热器，发生事故时可事故喷水，如单箭头所示。其它与具体实施方式一、二或四相同。

工作原理：二次汽汽温调节以汽汽换热器12为主，同时配以少量喷水作为辅助精细调节。从后屏过热器4出口集箱来的高温的一次汽通过汽汽加热器12的三个小集箱进入汽汽换热器12的U型管内流动，从再热器冷段(低压低温再热器冷段和低压高温再热器冷段)来的低温的二次汽在汽汽换热器12的U型管外流动而被一次汽加热。用旁通阀13改变通过汽汽换热器(汽汽加热器)12的二次汽流量以改变它的吸热量来达到调节二次汽的目的。

Claims (5)

1.一种可灵活调温的电站锅炉二次再热系统，它包括安装有燃烧器的锅炉炉膛(2)、分隔屏过热器(10)、后屏过热器(4)、末级过热器(5)、一次高压高温再热器(7)和二次低压高温再热器(11)；安装有燃烧器的锅炉炉膛(2)的上部依次设置有分隔屏过热器(10)、后屏过热器(4)、末级过热器(5)、一次高压高温再热器(7)和二次低压高温再热器(11)；

其特征在于：它还包括一次高压低温再热器(6)、二次低压低温再热器(3)和汽汽换热器(12)；锅炉尾部烟道分成前烟道和后烟道，前烟道内布置有一次高压低温再热器(6)和前井省煤器(1-1)，后烟道内布置有二次低压低温再热器(3)和后井省煤器(1-2)；

分离器(8)顶部引出的蒸汽依次经过分隔屏过热器(10)、后屏过热器(4)、汽汽换热器(12)和末级过热器(5)变为主蒸汽，主蒸汽进入汽轮机超高压缸；

汽轮机超高压缸的蒸汽出口经一次高压低温再热器(6)和一次高压高温再热器(7)后与汽轮机高压缸的入口连通；

汽轮机高压缸的蒸汽出口经二次低压低温再热器(3)和二次低压高温再热器(11)后与汽轮机中压缸的入口连通；

汽汽换热器(12)布置在锅炉的外部，汽汽换热器(12)的壳体上安装有旁通阀(13)，后屏过热器(4)的出口蒸汽进入汽汽换热器(12)的管内输送至末级过热器(5)，汽轮机高压缸的出口蒸汽、与从二次低压低温再热器(3)冷段和二次低压高温再热器(11)冷段来的低温二次蒸汽混合后进入汽汽换热器(12)的管外输送至中压缸。

2.根据权利要求1所述的一种可灵活调温的电站锅炉二次再热系统，其特征在于：末级过热器(5)的受热面设置在折烟角(14)的上方，末级过热器(5)采用顺流方式布置，分隔屏过热器(10)的受热面为辐射受热面，后屏过热器(4)的受热面为辐射受热面。

3.根据权利要求1或2所述的一种可灵活调温的电站锅炉二次再热系统，其特征在于：分隔屏过热器(10)与后屏过热器(4)之间布置有与二者连通的表面式减温器(18)，末级过热器(5)的冷段与末级过热器(5)的热段之间布置有与二者连通的表面式减温器(18)。

4.根据权利要求3所述的一种可灵活调温的电站锅炉二次再热系统，其特征在于：一次高压低温再热器(6)和一次高压高温再热器(7)之间布置有与二者连通的喷水减温器(15)。

5.根据权利要求1、2或4所述的一种可灵活调温的电站锅炉二次再热系统，其特征在于：二次低压低温再热器(3)和二次低压高温再热器(11)之间布置有与二者连通的喷水减温器(15)。