CN106196147A - 一种回收乏汽余热提高热效率及机组带负荷能力的系统 - Google Patents

一种回收乏汽余热提高热效率及机组带负荷能力的系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种回收乏汽余热提高热效率及机组带负荷能力的系统，包括空气‑水换热系统和乏汽‑水换热系统；补水系统通过循环水管道与乏汽冷却器的管程进水口连接，乏汽冷却器的管程出水口分别与一、二次风暖风器的进口集箱连接，一、二次风暖风器的出水由出口集箱引出后汇集为一条管路，该管路经过循环水管道与乏汽冷却器的管程进水口相连接构成闭式循环；乏汽‑水换热系统中凝汽器入口的乏汽通过与乏汽冷却器的连接管道进入乏汽冷却器的壳程进汽口，壳程出汽口通过第一热井与凝汽器第二热井相连接。本发明能有效利用了乏汽的热量，降低了汽轮机背压，能够提高锅炉和汽轮机的效率，降低供电煤耗，提高发电厂的整体经济效益和节约能源。

Description

一种回收乏汽余热提高热效率及机组带负荷能力的系统
技术领域
本发明涉及一种提高热效率的系统，尤其涉及一种回收乏汽余热提高热效率及机组带负荷能力的系统。
背景技术
我国能源消费结构以煤炭为主，随着经济的快速发展，电力需求逐年增加，近年来越来越多的大型燃煤火力发电机组投入使用，目前我国火电机组占总装机容量的74%。面对日趋严格的节能要求和巨大的环境压力，努力提高燃煤发电机组的效率、合理有效的利用有限的煤炭资源是我国的一项基本国策。
在火力发电厂生产运行过程中,给水经锅炉加热为过热蒸汽，过热蒸汽经管道进入汽轮机做功，将热能转化为机械能带动发电机做功。做功后的乏汽经汽轮机低压缸排至凝汽器，在凝汽器中乏汽热量被外来的冷却水带走，成为凝结水进入汽轮机低压加热器进行加热。空冷机组中乏汽的热量由冷却水带走,冷却水在空冷塔中与空气交换热量，将热量释放至空气中，这样造成了很大的能源浪费。由于空气自身热比容小的特点，夏季环境温度的增加，导致汽轮机背压过高，带负荷能力下降，机组发电煤耗增加。
常规锅炉暖风器是利用汽轮机辅汽抽汽从而加热空气预热器进口空气的热交换器，使进入空气预热器的空气温度升高，空气预热器壁温升高，从而可防止低温腐蚀。常规暖风器是采用汽轮机抽汽将冷风加热，虽防止了空气预热器的低温腐蚀问题的发生，但降低了汽轮机蒸汽做功能力，影响了汽轮机的热经济性。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种回收乏汽余热提高热效率及机组带负荷能力的系统及该系统的应用方法，能够提高锅炉和汽轮机的效率，降低供电煤耗，提高发电厂的整体经济效益和节约能源。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种回收乏汽余热提高热效率及机组带负荷能力的系统，它包括空气-水换热系统和乏汽-水换热系统；空气-水换热系统包括乏汽冷却器、补水系统、一次风暖风器和二次风暖风器；补水系统通过循环水管道与乏汽冷却器的管程进水口连接，乏汽冷却器的管程出水口通过管道分别与一次风暖风器、二次风暖风器的进口集箱连接，一次风暖风器、二次风暖风器的出水由出口集箱引出后汇集为一条管路，该管路经过补水系统的循环水管道与乏汽冷却器的管程进水口相连接构成闭式循环；循环水管道上安装有闭式循环水泵；一次风暖风器、二次风暖风器分别通过一次风风机的送风管道、二次风风机的送风管道与空气预热器相连接；
乏汽-水换热系统包括凝汽器，乏汽-水换热系统与空气-水换热系统共用一个乏汽冷却器，凝汽器入口的乏汽通过与乏汽冷却器的连接管道进入乏汽冷却器的壳程进汽口，乏汽冷却器的壳程出汽口下部连接有第一热井；第一热井的出水口通过管道经增压泵后与凝汽器下部设置的第二热井相连接；乏汽冷却器通过连接管道经电动截止阀与机组抽真空系统连接，保证并维持乏汽冷却器的真空状态。
空气-水换热系统中的补水系统和乏汽冷却器连接的循环水管道上并联设置有两条支路，每条支路上按照补水方向依次设置有前截止阀、滤网、闭式循环水泵、逆止阀和电动截止阀。
第一热井与第二热井连接的管道上依次设置有前截止阀、滤网、增压泵、逆止阀和电动截止阀。
乏汽冷却器为管壳式汽-水换热器，乏汽走壳内，水走管内。
循环水管道上设置有稳压罐和加药装置。
空气-水换热系统和乏汽-水换热系统的连接管道上均设置有多个压力测点和温度测点。
一次风暖风器和二次风暖风器并联运行，经乏汽冷却器加热后的热水分流后分别进入一次风暖风器、二次风暖风器，在一次风暖风器、二次风暖风器中放热后汇集并进入乏汽冷却器吸热。
本发明能够回收汽轮机乏汽的热量，加热空气预热器入口的冷风，有效利用了乏汽的热量，且降低了汽轮机背压，使汽轮机效率得到提升；同时使空预器入口的一、二次风温得到提高，防止了空气预热器的低温腐蚀并提高了磨煤机出力，一、二次风以更高的热量就进入炉膛，主蒸汽吸收同样的热量所需燃料量减少，供电煤耗减少，锅炉效率得到提升。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明水侧系统的结构示意图。
图中：1、空气预热器；2、电动截止阀；3、一次风暖风器；4、二次风暖风器；5、一次风风机；6、二次风风机；7、乏汽冷却器；8、第一热井；9、凝汽器； 10、闭式循环水泵；11、增压泵；12、逆止阀Ⅱ；13、后截止阀Ⅱ；14、压力测点；15、滤网Ⅱ；16、前截止阀Ⅱ；17、温度测点；18、第二热井；19、机组抽真空系统；20、补水系统；21、稳压罐；22、加药装置。
具体实施方式
如图1～图2所示，本发明包括空气-水换热系统和乏汽-水换热系统。空气-水换热系统包括乏汽冷却器7、补水系统20、一次风暖风器3和二次风暖风器4。空气-水换热系统的具体连接方式为：补水系统20通过循环水管道与乏汽冷却器7的管程进水口连接，乏汽冷却器7的管程出水口通过管道分别与一次风暖风器3、二次风暖风器4的进口集箱连接，一次风暖风器3、二次风暖风器4的出水由出口集箱引出后汇集为一条管路，该管路经过补水系统20的循环水管道与乏汽冷却器7的管程进水口相连接构成闭式循环；循环水管道上安装有闭式循环水泵10；一次风暖风器3、二次风暖风器4分别通过一次风风机5的送风管道、二次风风机6的送风管道与空气预热器1相连接。
本发明的补水系统20通过循环水管道与空气-水换热系统连接，该系统中设置闭式循环泵10作为该系统的驱动装置；补水经闭式循环泵10增压后进入乏汽冷却器吸热，吸热后的水通过连接管道进入一、二次风暖风器放热用以加热冷风，放热后的水再经闭式循环泵10进入乏汽冷却器7吸热，构成闭式循环，完成加热空气的过程。其中，水在乏汽冷却器7中吸收乏汽释放的热量并在暖风器中释放热量达到加热冷风的目的。补水系统20起到了维持水量使整个系统循环加热的作用，闭式循环水泵10起到了使水克服系统阻力完成循环的作用。
本发明的乏汽-水换热系统中汽轮机的乏汽通过连接管道与乏汽冷却器7相连接；该系统中设置增压泵11作为驱动装置。乏汽经连接管道进入乏汽冷却器释放热量并冷凝，该部分热量用以加热空气-水换热系统中的水，释放热量后的乏汽凝结为水，这些凝结水进入乏汽冷却器下部的第一热井8至一定水位后，通过增压泵11进入汽轮机凝汽器的第二热井18，随汽轮机凝结水继续完成锅炉-汽轮机的水循环。
乏汽-水换热系统包括凝汽器9，乏汽-水换热系统与空气-水换热系统共用一个乏汽冷却器7，具体连接方式为：凝汽器9入口的乏汽通过与乏汽冷却器7的连接管道进入乏汽冷却器7的壳程进汽口，乏汽冷却器7的壳程出汽口下部连接有第一热井8；第一热井8的出水口通过管道经增压泵11后与凝汽器9下部设置的第二热井18相连接；乏汽冷却器7通过连接管道经第一电动截止阀2与机组抽真空系统19连接，保证并维持乏汽冷却器7的真空状态。本发明的乏汽在乏汽冷却器7中释放热量达到加热空气-水换热系统中水的目的。增压泵11起到了使水克服系统阻力回到凝汽器热井的目的。与机组抽真空系统19连接起到了维持乏汽冷却器真空，保证乏汽能够进入乏汽冷却器的目的。
本发明的一次风暖风器3和二次风暖风器4并联运行，经乏汽冷却器7加热后的热水分流后分别进入一次风暖风器3、二次风暖风器4，在一次风暖风器3、二次风暖风器4中放热后汇集并进入乏汽冷却器7吸热。本发明通过回收乏汽余热加热冷风，其中，乏汽最大抽量15%，替代辅汽加热冷风，可节省发电煤耗13g/kwh。
本发明的空气-水换热系统中的补水系统20和乏汽冷却器7连接的循环水管道上并联设置有两条支路，循环水管道上按照补水方向依次设置有前截止阀Ⅰ、滤网Ⅰ、闭式循环水泵10、逆止阀Ⅰ和后截止阀Ⅰ。此外，本发明的乏汽-水换热系统中，第一热井8与第二热井18连接的管道上也可并联设置两条支路，每天支路上依次设置有前截止阀Ⅱ16、滤网Ⅱ15、增压泵11、逆止阀Ⅱ12和后截止阀Ⅱ13。这样每套系统都预留了后备支路，方便检修或其中一条支路损坏时更换使用，不影响整体的工作进程。其中，后截止阀Ⅰ和后截止阀Ⅱ13均采用电动截止阀，实现自动化控制；此外，它们分别与前截止阀Ⅰ、前截止阀Ⅱ16配合使用，控制更精准。本发明的乏汽冷却器7为管壳式汽-水换热器，乏汽走壳内，水走管内。这样两套系统分开运行，各自有独立的运行管路，互不干扰。
此外，循环水管道上设置有稳压罐21和加药装置22，稳压罐21用以维持整个系统的压力平衡，加药装置22方便对循环水管道上进行各种试剂的添加。为了进一步掌握本发明的系统运行情况，本发明在空气-水换热系统和乏汽-水换热系统的连接管道上均设置有多个压力测点14和温度测点17。
本发明在一定程度上缓解了夏季空冷机组背压高、机组出力受限、供电煤耗高的问题。乏汽在乏汽冷却器中释放热量并凝结为水汇至热井，然后经增压泵11增压后回到凝汽器的第二热井18。由于乏汽-水换热系统中水温可控，可使汽轮机背压降低，比焓降增加，汽轮机效率得到提升，供电煤耗降低。空气-水换热系统中吸收的乏汽热量用以加热一、二次风。提高了空气预热器1入口的冷端壁温，防止空气预热器1壁温低于酸露点，造成低温腐蚀。且热量随冷风进入空气预热器1，然后进入锅炉，使锅炉效率得到了提升。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种回收乏汽余热提高热效率及机组带负荷能力的系统，其特征在于：它包括空气-水换热系统和乏汽-水换热系统；所述空气-水换热系统包括乏汽冷却器（7）、补水系统（20）、一次风暖风器（3）和二次风暖风器（4）；所述补水系统（20）通过循环水管道与乏汽冷却器（7）的管程进水口连接，乏汽冷却器（7）的管程出水口通过管道分别与一次风暖风器（3）、二次风暖风器（4）的进口集箱连接，一次风暖风器（3）、二次风暖风器（4）的出水由出口集箱引出后汇集为一条管路，该管路经过补水系统（20）的循环水管道与乏汽冷却器（7）的管程进水口相连接构成闭式循环；
所述循环水管道上安装有闭式循环水泵（10）；所述一次风暖风器（3）、二次风暖风器（4）分别通过一次风风机（5）的送风管道、二次风风机（6）的送风管道与空气预热器（1）相连接；
所述乏汽-水换热系统包括凝汽器（9），乏汽-水换热系统与空气-水换热系统共用一个乏汽冷却器（7），凝汽器（9）入口的乏汽通过与乏汽冷却器（7）的连接管道进入乏汽冷却器（7）的壳程进汽口，乏汽冷却器（7）的壳程出汽口下部连接有第一热井（8）；第一热井（8）的出水口通过管道经增压泵（11）后与凝汽器（9）下部设置的第二热井（18）相连接；所述乏汽冷却器（7）通过连接管道经第一电动截止阀（2）与机组抽真空系统（19）连接，保证并维持乏汽冷却器（7）的真空状态。
2.根据权利要求1所述的回收乏汽余热提高热效率及机组带负荷能力的系统，其特征在于：所述空气-水换热系统中的补水系统（20）和乏汽冷却器（7）连接的循环水管道上并联设置有两条支路，每条支路上按照补水方向依次设置有前截止阀Ⅰ、滤网Ⅰ、闭式循环水泵（10）、逆止阀Ⅰ和后截止阀Ⅰ。
3.根据权利要求1所述的回收乏汽余热提高热效率及机组带负荷能力的系统，其特征在于：所述第一热井（8）与第二热井（18）连接的管道上依次设置有前截止阀Ⅱ（16）、滤网Ⅱ（15）、增压泵（11）、逆止阀Ⅱ（12）和后截止阀Ⅱ（13）。
4.根据权利要求1所述的回收乏汽余热提高热效率及机组带负荷能力的系统，其特征在于：所述乏汽冷却器（7）为管壳式汽-水换热器，乏汽走壳内，水走管内。
5.根据权利要求1所述的回收乏汽余热提高热效率及机组带负荷能力的系统，其特征在于：所述循环水管道上设置有稳压罐（21）和加药装置（22）。
6.根据权利要求1所述的回收乏汽余热提高热效率及机组带负荷能力的系统，其特征在于：所述空气-水换热系统和乏汽-水换热系统的连接管道上均设置有多个压力测点（14）和温度测点（17）。
7.根据权利要求1所述的回收乏汽余热提高热效率及机组带负荷能力的系统，其特征在于：所述一次风暖风器（3）和二次风暖风器（4）并联运行，经乏汽冷却器（7）加热后的热水分流后分别进入一次风暖风器（3）、二次风暖风器（4），在一次风暖风器（3）、二次风暖风器（4）中放热后汇集并进入乏汽冷却器（7）吸热。
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