CN107218591A - 一种加热热一次风的外置式蒸汽冷却器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加热热一次风的外置式蒸汽冷却器系统，应用于燃煤发电机组，包括主汽轮机三段抽汽至外置式蒸汽冷却器的管道系统、加热热一次风的外置式蒸汽冷却器、外置式蒸汽冷却器的旁路系统、旁路调节阀、外置式蒸汽冷却器排汽至汽轮机高压加热器的管道系统。本发明利用锅炉侧的热一次风实现对三段抽汽的冷却，继而送至汽轮机侧供加热主给水使用，以实现三段抽汽能量的梯级利用，同时提高一次风温，提升锅炉效率，改善锅炉低负荷稳燃特性。

Description

一种加热热一次风的外置式蒸汽冷却器系统
技术领域
本发明属于电站锅炉及汽轮机技术领域，具体涉及一种加热热一次风的外置式蒸汽冷却器系统。
背景技术
随着新能源产业的不断发展，新能源在社会总能源消费中所占的比重越来越重，传统燃煤发电机组需要承担的调峰任务也越来越重。而制约火电机组深度调峰的关键问题为锅炉的稳燃问题。提高一次风温可以有效的提升低负荷状态下锅炉的稳燃特性，同时可以改善锅炉的燃烧状态，有利于提高锅炉效率。对三段抽汽进行梯级利用，可以有效提高系统整体的效率，降低发电能耗。现有技术中汽轮机侧三段抽汽(中压缸第一级抽汽)冷却存在以下缺陷和不足：(1)直接用三段抽汽加热给水，存在过热度较高，传热温差较大，损失较大等问题；(2)对于高水分的煤质，磨煤机出口温度往往低于60℃，在实际运行中，为了提高磨煤机出口风温，往往使得磨煤机的风量远大于设计值，造成一系统危害，如一次风机电流偏大，一次风压偏高，一次风着火距离远，减温水量大等问题。
综上所述，发展一种既可以提升一次风温，又可以实现三段抽汽梯级利用的系统，对于降低燃煤发电机组整体能耗水平，实现机组深度调峰具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有汽轮机侧三段抽汽冷却系统中存在的不足，提供了一种加热热一次风的外置式蒸汽冷却器系统，该系统既有利于改善机组低负荷工况下的稳燃条件，又具有显著的节能量。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现：
一种加热热一次风的外置式蒸汽冷却器系统，包括主汽轮机三段抽汽管道、热一次风出口道、外置式蒸汽冷却器、旁路管道系统、旁路流量调节阀、热一次风进口道、外置式蒸汽冷却器排气管道、高压加热器和空预器；其中，
主汽轮机三段抽汽管道与外置式蒸汽冷却器进口相连，外置式蒸汽冷却器出口与外置式蒸汽冷却器排气管道一端相连，外置式蒸汽冷却器排气管道另一端连接至高压加热器进口，旁路管道系统的一端与外置式蒸汽冷却器进口相连，旁路管道系统的另一端与外置式蒸汽冷却器出口相连，旁路管道系统设置有旁路流量调节阀，热一次风进口道一端与空预器相连，热一次风进口道另一端经外置式蒸汽冷却器与热一次风出口道相连。
本发明进一步的改进在于，还包括汽轮机中压缸和中压缸进气管道，中压缸进气管道与汽轮机中压缸进气口相连，汽轮机中压缸出气口连接至主汽轮机三段抽汽管道入口。
本发明进一步的改进在于，还包括高压加热进水管道和高压加热器出水管道，高压加热进水管道和高压加热器出水管道分别连接至高压加热器。
本发明进一步的改进在于，还包括高压加热器疏水管道，其连接至高压加热器。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明利用锅炉侧空预器出口热一次风对汽轮机三段抽汽管道中蒸汽进行冷却，同时对空预器中热一次风进行加热，同时通过调节进入所述外置式蒸汽冷却器中的蒸汽流量，改变空预器中热一次风温升，进一步可实现能量梯级利用。本发明增设了一套外置式蒸汽冷却器系统，可以实现三段抽汽的梯级利用，有利于减少系统整体的损失。以热一次风在外置式蒸汽冷却器中被加热，锅炉入口的热一次风温提升，有利于锅炉稳燃，着火稳定，提高锅炉抗负压波动能力。本发明外置式蒸汽冷却器设置有旁路调节系统，外置式蒸汽冷却器入口汽量可调节，既而使得一次风温升可调节，可以减少在燃烧部分煤种时，在高负荷状态下，所掺冷风风量，在避免爆燃问题的同时，有利于提高锅炉效率。
进一步，本发明热蒸汽通过中压缸进气管道进入汽机中压缸推动叶片做功，做功后的蒸汽再与空预器进行热交换，抬升空预器热一次风出口风道温度，合理利用中压缸做功后蒸汽能量，随后与空预器热交换后的蒸汽再进一步与高压加热器进行热交换，并通过高压加热器疏水管道排出，增大高压加热器进、出水管道介质温差，利于热能梯级合理利用。
进一步，通过高压加热进水管道和高压加热器出水管道用来补充说明本发明梯级利用的第二级利用如何实现。
进一步，通过高压加热器疏水管道描述了三段抽汽在外置式蒸汽冷却器使用之后的最终去向，是体现本发明所描述的梯级利用结构的一部分。目前火电机组存在混合式加热器和疏水自流式加热器两种形式。如果没有高压加热器疏水管道这个部件，可能会将高压加热器理解为混合式加热器。增加高压加热器疏水管道这一部件的描述，是为了细化关于高压加热器的描述，进一步说明本发明所涉及的高压加热器为疏水自流式加热器。
综上所述，本发明有利于降低着火热，缩短着火距离，降低火焰中心，降低炉膛出口烟温及排烟温度，有利于使得煤粉着火提前，避免由于一次风着火太迟导致的屏过挂焦，再热汽温高，减温水量大，有利于改善锅炉的燃尽条件，降低飞灰含碳量，既而提高锅炉效率。
附图说明：
图1为本发明系统示意图。
图中：1-主汽轮机三段抽汽管道；2-热一次风出口风道；3-外置式蒸汽冷却器；4-外旁路管道系统；5-旁路流量调节阀；6-热一次风进口风道；7-外置式蒸汽冷却器排汽管道；8-高压加热；9-空预器；10-中压缸；11-中压缸进气管道；12-高压加热进水管道；13-高压加热器出水管道；14-高压加热器疏水管道。
具体实施方式：
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，本发明提供的一种加热热一次风的外置式蒸汽冷却器系统，包括主汽轮机三段抽汽管道1、热一次风出口道2、外置式蒸汽冷却器3、旁路管道系统4、旁路流量调节阀5、热一次风进口道6、外置式蒸汽冷却器排气管道7、高压加热器8和空预器9；其中，主汽轮机三段抽汽管道1与外置式蒸汽冷却器3进口相连，外置式蒸汽冷却器3出口与外置式蒸汽冷却器排气管道7一端相连，外置式蒸汽冷却器排气管道7另一端连接至高压加热器8进口，旁路管道系统4的一端与外置式蒸汽冷却器3进口相连，旁路管道系统4的另一端与外置式蒸汽冷却器3出口相连，旁路管道系统4设置有旁路流量调节阀5，热一次风进口道6一端与空预器9相连，热一次风进口道6另一端经外置式蒸汽冷却器3与热一次风出口道2相连。
本实施例中，本发明提供的一种加热热一次风的外置式蒸汽冷却器系统，还包括汽轮机中压缸10、中压缸进气管道11、高压加热进水管道12、高压加热器出水管道13和高压加热器疏水管道14，中压缸进气管道11与汽轮机中压缸10进气口相连，汽轮机中压缸10出气口连接至主汽轮机三段抽汽管道1入口，高压加热进水管道12、高压加热器出水管道13和高压加热器疏水管道14分别连接至高压加热器8。
本实施例中，利用锅炉侧空预器9出口热一次风对汽轮机三段抽汽管道1中蒸汽进行冷却，同时对空预器9中热一次风进行加热。
本实施例中，调节进入外置式蒸汽冷却器3中的蒸汽流量，改变空预器9中热一次风温升。
本发明在应用时，三段抽汽在外置式蒸汽冷却器3中冷却，同时空预器9出口的热一次风在外置式蒸汽冷却器3中被加热。通过调整旁路管道系统上的流量调节阀5，控制热一次风在外置式蒸汽冷却器中的整体温升，以避免因温升过高而引起的爆燃问题。
应用案例分析
以一台330MW亚临界机组为例进行分析，相关边界参数下表。
项目名称 单位 THA 75％THA 50％THA
三段抽汽压力 MPa 1.78 1.34 0.92
三段抽汽温度 ℃ 434.7 435.9 415.8
三段抽汽焓 kJ/kg 3327.4 3336.1 3299.2
空预器出口烟温 ℃ 313 295 272
排汽温度 ℃ 333 315 292
排汽焓 kJ/kg 3105.5 3076.1 3037.2
三段抽汽流量 t/h 27.08 18.01 10.97
总加热热量 MJ/h 6011 4681 2876
一次风量 t/h 417 300 230
空气定压比热 kJ/(kg·℃) 1.004 1.004 1.004
热一次风温升 ℃ 14.4 15.5 12.5
炉效提高 百分点 0.5 0.5 0.5
汽机侧热耗增加 kJ/(kW·h) 11.99 12.37 10.86
发电煤耗降低 g/(kW·h) 1.15 1.17 1.28
由上表可以看出：
采用该发明，汽轮发电机组发电煤耗可以降低1.15～1.28g/(kW·h)。而目前常用的加热给水或疏水型外置式蒸汽冷却器其发电煤耗降低约为0.2～0.5g/(kW·h)。该发明节能量是一般外置式蒸汽冷却器节能量的2～3倍。
该发明可以显著提高一次风温12.5～15.5℃，对于增强锅炉低负荷稳燃，减少挂焦，提高抗负压能力等运行可靠性提高方面具有显著作用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种加热热一次风的外置式蒸汽冷却器系统，其特征在于，包括主汽轮机三段抽汽管道(1)、热一次风出口道(2)、外置式蒸汽冷却器(3)、旁路管道系统(4)、旁路流量调节阀(5)、热一次风进口道(6)、外置式蒸汽冷却器排气管道(7)、高压加热器(8)和空预器(9)；其中，
主汽轮机三段抽汽管道(1)与外置式蒸汽冷却器(3)进口相连，外置式蒸汽冷却器(3)出口与外置式蒸汽冷却器排气管道(7)一端相连，外置式蒸汽冷却器排气管道(7)另一端连接至高压加热器(8)进口，旁路管道系统(4)的一端与外置式蒸汽冷却器(3)进口相连，旁路管道系统(4)的另一端与外置式蒸汽冷却器(3)出口相连，旁路管道系统(4)设置有旁路流量调节阀(5)，热一次风进口道(6)一端与空预器(9)相连，热一次风进口道(6)另一端经外置式蒸汽冷却器(3)与热一次风出口道(2)相连。
2.根据权利要求1所述的一种加热热一次风的外置式蒸汽冷却器系统，其特征在于，还包括汽轮机中压缸(10)和中压缸进气管道(11)，中压缸进气管道(11)与汽轮机中压缸(10)进气口相连，汽轮机中压缸(10)出气口连接至主汽轮机三段抽汽管道(1)入口。
3.根据权利要求1所述的一种加热热一次风的外置式蒸汽冷却器系统，其特征在于，还包括高压加热进水管道(12)和高压加热器出水管道(13)，高压加热进水管道(12)和高压加热器出水管道(13)分别连接至高压加热器(8)。
4.根据权利要求1所述的一种加热热一次风的外置式蒸汽冷却器系统，其特征在于，还包括高压加热器疏水管道(14)，其连接至高压加热器(8)。
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