CN106439899B - 空冷机组汽轮机余热利用系统 - Google Patents

空冷机组汽轮机余热利用系统 Download PDF

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    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Abstract

本发明涉及一种空冷机组汽轮机余热利用系统及方法，该系统包括：汽机余热工质管路中余热工质进入冷风预热器2加热锅炉冷风之后返回汽机侧；锅炉冷风经过暖风器被凝结水管路7来凝结水再次加热后，进入空预器排挤锅炉排烟余热，该部分余热随烟气进入烟水热交换器用于加热汽机低温凝结水，加热后的高温凝结水部分通过凝结水管路回到汽机侧凝结水系统。由于汽机余热用于加热锅炉冷风，提高了空预器出口烟温，烟气余热经过烟水换热器5被低温凝结水吸收，变成高温凝结水返回汽机侧后用于排挤高温段抽汽做功，从而提高了机组整体循环热效率。

Description

空冷机组汽轮机余热利用系统
技术领域
本发明涉及火力发电技术领域，具体涉及一种空冷机组汽轮机余热利用系统。
背景技术
我国北方大部分地方，尤其是三北地区，是属于相对缺水地带。在干旱指数超标的地方建设火电机组，通常需采用空冷方式，以实现节约用水的目的。但机组采用空冷时冷却效果远差于湿冷方式，造成汽轮机背压偏高，影响机组发电效率，甚至在夏季尖峰负荷时无法带满负荷运行，而且对环境温度变化比较敏感。
无论对于空冷汽轮机还是湿冷汽轮机，基于蒸汽朗肯动力循环理论，机组发电时汽轮机排汽需要产生大量的能源损失，约占机组输入能量的40％。尤其是空冷机组由于汽机背压较湿冷机组高，其排汽余热量更大，如果不考虑回收则造成更大冷端损失。
对于空冷机组，锅炉排烟温度每升高10℃，机组供电煤耗将增加约1g/(kW·h)，在运行中排烟温度偏高是影响锅炉效率的重要因素之一。当前低温省煤器等技术措施，由于排烟温度受制于低温腐蚀等因素影响，余热利用的能源品位等级较低，进而提高机组效率空间受限。
此外，为防止冬季时空预器冷端低温腐蚀，通常采用抽汽或辅助蒸汽加热式的暖风器，系统复杂，而且由于耗用了抽汽增加了机组能耗。
有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种空冷机组汽轮机余热利用系统，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种空冷机组汽轮机余热利用系统，利用汽机侧余热加热冷风预热器中冷风，继而用部分烟水换交换器出口高温凝结水再次加热冷风，排挤提高的空预器排烟余热由凝结水通过烟水换热器进行回收，并排挤汽机侧加热器抽汽做功，实现了空冷机组汽机余热的利用。
本发明空冷机组汽轮机余热利用系统，包括安装在锅炉冷风风机1和空预器4空气侧入口之间风道上的冷风预热器2、暖风器3，安装在空预器4烟气侧出口与去除尘器烟道11之间上的烟水热交换器5，连接冷风预热器2的汽机余热工质管路10，连接烟水热交换器5、凝结水升压泵6，进暖风器凝结水管路7与暖风3水侧入口连接，出暖风器凝结水管路9与暖风器3水侧出口连接；
烟水热交换器5的水侧出口与进暖风器凝结水管路7与烟水热交换器5出口高温凝结水返回汽轮机凝结水管路8连接；
所述连接冷风预热器2与汽机余热工质管路10的连接关系为：汽机余热工质管路10与冷风预热器2水侧或汽侧入口连接进入后流出，返回汽机侧余热工质管路；所述暖风器3与凝结水管路的连接关系为：进暖风器凝结水管路7与暖风器3水侧入口连接，出暖风器凝结水管路9与暖风器3水侧出口连接；所述烟水热交换器5与凝结水管路的连接关系为：低温凝结水通过凝结水升压泵6升压后进入烟水热交换器5，烟水热交换器5的水侧出口与进暖风器凝结水管路7、烟水热交换器5出口高温凝结水返回汽轮机凝结水管路8连接；所述凝结水升压泵6与凝结水管路的连接关系为：凝结水升压泵6入口与汽机低温凝结水管路、出暖风器凝结水管路9连接，出口与烟水热交换器5水侧入口连接。
进一步地，所述暖风器位于空气预热器入口风道34的下方，暖风器1的出口风道与空气预热器入口风道34垂直连接，暖风器的风道壁上安装有膜式散热管排32，暖风器的风道内安装有翅片散热管33，膜式散热管排32和翅片散热管33的进气口通过管路与暖风器气源35相连通。
进一步地，所述暖风器的上部安装有热源入口联箱36，暖风器的下部安装有热源出口联箱37，锅炉余热管路与热源入口联箱36的进口相连接，膜式散热管排32和翅片散热管33的进气口通过管路与热源入口联箱36相连接，膜式散热管排32和翅片散热管33的排气口与热源出口联箱37相连接。
本发明空冷机组汽轮机余热利用系统的余热利用方法，汽机余热工质管路10中余热工质进入冷风预热器2加热锅炉冷风之后返回汽机侧；锅炉冷风经过暖风器3被凝结水管路7来凝结水再次加热后，进入空预器4排挤锅炉排烟余热，该部分余热随烟气进入烟水热交换器5用于加热汽机低温凝结水，加热后的高温凝结水部分通过凝结水管路8回到汽机侧凝结水系统；
由于汽机余热用于加热锅炉冷风，提高了空预器4出口烟温，烟气余热经过烟水换热器5被低温凝结水吸收，变成高温凝结水返回汽机侧后用于排挤高温段抽汽做功，从而提高了机组整体循环热效率。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
一是可以通过机汽机余热工质加热冷风预热器中的锅炉冷风，实现回收汽机余热。
二是采用两级冷风加热方式，空预器入口冷风温度提高，有利于预防空预器冷端低温腐蚀。
三是烟气余热量增加及能量品位提高，通过烟水换热器中凝结水吸热回收后，排挤了较高能级的汽机加热器抽汽并增加机组做功能力；四是对于空冷机组，夏季高温时用冷风预热器冷却余热工质(乏汽或间冷循环水)可起到降低尖峰负荷时排汽压力的作用。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明空冷机组汽轮机余热利用系统的结构示意图；
图2是本发明空冷机组汽轮机余热利用系统的暖风器的结构示意图；其中，
1为锅炉冷风风机，2为冷风预热器，3为暖风器，4为空预器，5为烟水热交换器，6为凝结水升压泵，7为进暖风器3凝结水管路，8为烟水热交换器5出口高温凝结水返回汽机凝结水管路，9为出暖风器3凝结水管路，10为冷风预热器入口前汽机余热工质管路，11为烟水热交换器出口烟气管路，膜式散热管排32，翅片散热管33，空气预热器入口风道34，暖风器气源35，热源入口联箱36，热源出口联箱37。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如附图1所示，本实施例空冷机组汽轮机余热利用系统，包括安装在锅炉冷风风机1和空预器4空气侧入口之间风道上的冷风预热器2、暖风器3，安装在空预器4烟气侧出口与去除尘器烟道11之间上的烟水热交换器5，连接冷风预热器2的汽机余热工质管路10，连接烟水热交换器5、凝结水升压泵6，进暖风器凝结水管路7与暖风3水侧入口连接，出暖风器凝结水管路9与暖风器3水侧出口连接；烟水热交换器5的水侧出口与进暖风器凝结水管路7与烟水热交换器5出口高温凝结水返回汽轮机凝结水管路8连接；
所述连接冷风预热器2与汽机余热工质管路10的连接关系为：汽机余热工质管路10与冷风预热器2水侧或汽侧入口连接进入后流出，返回汽机侧余热工质管路；所述暖风器3与凝结水管路的连接关系为：进暖风器凝结水管路7与暖风器3水侧入口连接，出暖风器凝结水管路9与暖风器3水侧出口连接；所述烟水热交换器5与凝结水管路的连接关系为：低温凝结水通过凝结水升压泵6升压后进入烟水热交换器5，烟水热交换器5的水侧出口与进暖风器凝结水管路7、烟水热交换器5出口高温凝结水返回汽轮机凝结水管路8连接；所述凝结水升压泵6与凝结水管路的连接关系为：凝结水升压泵6入口与汽机低温凝结水管路、出暖风器凝结水管路9连接，出口与烟水热交换器5水侧入口连接。
实施例2
如图2所示，本实施例本实施例空冷机组汽轮机余热利用系统，在实施例1的基础上，所述暖风器位于空气预热器入口风道34的下方，暖风器3的出口风道与空气预热器入口风道34垂直连接，暖风器的风道壁上安装有膜式散热管排32，暖风器的风道内安装有翅片散热管33，膜式散热管排32和翅片散热管33的进气口通过管路与暖风器气源35相连通。
为了实现充分利用锅炉余热，所述暖风器的上部安装有热源入口联箱36，暖风器的下部安装有热源出口联箱37，锅炉余热管路与热源入口联箱36的进口相连接，膜式散热管排32和翅片散热管33的进气口通过管路与热源入口联箱36相连接，膜式散热管排32和翅片散热管33的排气口与热源出口联箱37相连接。
锅炉余热通过热源入口联箱36进入，膜式散热管排32和翅片散热管33，膜式散热管排32及翅片散热管33内部为暖风器汽源35的高温蒸汽及锅炉余热产生的高温汽水介质，这些热量通过管壁传递给暖风器风道中流经的空气，既达到了加热空气的目的，也对锅炉余热进行了有效利用。
实施例3
如附图1所示，实施例1所述的系统空冷机组汽轮机余热利用的方法为：
汽机余热工质管路10中余热工质进入冷风预热器2加热锅炉冷风之后返回汽机侧；锅炉冷风经过暖风器3被凝结水管路7来凝结水再次加热后，进入空预器4排挤锅炉排烟余热，该部分余热随烟气进入烟水热交换器5用于加热汽机低温凝结水，加热后的高温凝结水部分通过凝结水管路8回到汽机侧凝结水系统。
由于汽机余热用于加热锅炉冷风，提高了空预器4出口烟温，烟气余热经过烟水换热器5被低温凝结水吸收，变成高温凝结水返回汽机侧后用于排挤高温段抽汽做功，从而提高了机组整体循环热效率。
同时，利用汽机余热加热锅炉冷风后可提高暖风器3出口风温，降低了空预器4低温腐蚀风险；进入冷风预热器2的汽机余热工质被冷却后温度降低，可降低汽机背压提高经济性。对于空冷机组，夏季高温时用冷风预热器冷却余热工质(乏汽或间冷循环水)后可起到降低尖峰负荷时排汽压力的作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种空冷机组汽轮机余热利用系统，其特征在于，包括安装在锅炉冷风风机(1)和空预器(4)空气侧入口之间风道上的冷风预热器(2)、暖风器(3)，安装在空预器(4)烟气侧出口与去除尘器烟道(11)之间上的烟水热交换器(5)；连接冷风预热器(2)的汽机余热工质管路(10)；连接烟水热交换器(5)的凝结水升压泵(6)；进暖风器凝结水管路(7)与暖风器(3)水侧入口连接，出暖风器凝结水管路(9)与暖风器(3)水侧出口连接；烟水热交换器(5)的水侧出口与进暖风器凝结水管路(7)、烟水热交换器(5)出口高温凝结水返回汽轮机凝结水管路(8)连接；
所述连接冷风预热器(2)与汽机余热工质管路(10)的连接关系为：汽机余热工质管路(10)与冷风预热器(2)水侧或汽侧入口连接进入后流出，返回汽机侧余热工质管路；所述暖风器(3)与凝结水管路的连接关系为：进暖风器凝结水管路(7)与暖风器(3)水侧入口连接，出暖风器凝结水管路(9)与暖风器(3)水侧出口连接；所述烟水热交换器(5)与凝结水管路的连接关系为：低温凝结水通过凝结水升压泵(6)升压后进入烟水热交换器(5)，烟水热交换器(5)的水侧出口与进暖风器凝结水管路(7)、烟水热交换器(5)出口高温凝结水返回汽轮机凝结水管路(8)连接；所述凝结水升压泵(6)与凝结水管路的连接关系为：凝结水升压泵(6)入口与汽机低温凝结水管路、出暖风器凝结水管路(9)连接，出口与烟水热交换器(5)水侧入口连接。
2.根据权利要求1所述的空冷机组汽轮机余热利用系统，其特征在于，所述暖风器位于空气预热器入口风道(34)的下方，暖风器(3)的出口风道与空气预热器入口风道(34)垂直连接，暖风器的风道壁上安装有膜式散热管排(32)，暖风器的风道内安装有翅片散热管(33)，膜式散热管排(32)和翅片散热管(33)的进气口通过管路与暖风器气源(35)相连通。
3.根据权利要求2所述的空冷机组汽轮机余热利用系统，其特征在于，所述暖风器的上部安装有热源入口联箱(36)，暖风器的下部安装有热源出口联箱(37)，锅炉余热管路与热源入口联箱(36)的进口相连接，膜式散热管排(32)和翅片散热管(33)的进气口通过管路与热源入口联箱(36)相连接，膜式散热管排(32)和翅片散热管(33)的排气口与热源出口联箱(37)相连接。
4.一种如权利要求1所述的空冷机组汽轮机余热利用系统的余热利用方法，其特征在于，汽机余热工质管路(10)中余热工质进入冷风预热器(2)加热锅炉冷风之后返回汽机侧；锅炉冷风经过暖风器(3)被凝结水管路(7)来凝结水再次加热后，进入空预器(4)排挤锅炉排烟余热，该部分余热随烟气进入烟水热交换器(5)用于加热汽机低温凝结水，加热后的高温凝结水部分通过凝结水管路(8)回到汽机侧凝结水系统。
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