CN108194152A - 燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温汽轮机组联合发电系统 - Google Patents

燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温汽轮机组联合发电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温汽轮机组联合发电系统，包括锅炉和外网供电系统，锅炉的出口连接有高温汽轮机，高温汽轮机连接有高温发电机和高低温热交换器，高低温热交换器连接有低温汽轮机，低温汽轮机连接有低温发电机和第一冷凝器，第一冷凝器连接有烟道热交换器，所述烟道热交换器连接高低温热交换器，第一冷凝器双向连接有凉水塔，凉水塔双向连接有第二冷凝器，第二冷凝器的出口连接锅炉的进口，第二冷凝器的进口连接高低温热交换器的出口，本发明提供了一种提高发电效率的燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温汽轮机组联合发电系统。

Description

燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温 汽轮机组联合发电系统
技术领域
本发明涉及环保设备领域，更具体涉及一种燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温汽轮机组联合发电系统。
背景技术
目前燃煤发电机组的效率：1，亚临界300MW机组，发电效率36%；2，亚临界、超临界机组600MW发电效率40%；3，超超临界机组，1000MW 发电效率44%；4，整体煤气化机组，发电效率41%。
目前燃煤机组运行煤耗特点情况：燃煤机组随着负荷降低，机组发电效率降低，煤耗增加，600MW亚临界机组在540MW和360MW时每度电热耗差值为268千焦，600MW超临界机组在540MW和360MW时每度电热耗差值为331千焦。
电网的峰谷电量比例：根据公开资料日本电力系统负荷峰谷差冬季约为最大负荷的35%，而夏季的约为50%，中国各跨省电力系统的负荷峰谷差一般约为最大负荷的30%～40%。燃煤发电机组的负荷波动到50%左右。
国家要求，燃煤发电机组发电煤耗超过300克/kwh，进行关停处理，如何利用成熟技术提高燃煤机组发电效率，避免机组关停造成资产损失，是燃煤发电面临问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种提高发电效率的燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温汽轮机组联合发电系统。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温汽轮机组联合发电系统，包括锅炉和外网供电系统，所述锅炉的出口连接有高温汽轮机，所述高温汽轮机连接有高温发电机和高低温热交换器，所述高低温热交换器连接有低温汽轮机，所述低温汽轮机连接有低温发电机和第一冷凝器，所述第一冷凝器连接有烟道热交换器，所述烟道热交换器连接高低温热交换器，所述第一冷凝器双向连接有凉水塔，所述凉水塔双向连接有第二冷凝器，所述第二冷凝器的出口连接锅炉的进口，所述第二冷凝器的进口连接高低温热交换器的出口，所述高温发电机和低温发电机均并入外网供电系统。
进一步的所述高温汽轮机的汽缸上设置有蒸汽管道接口，所述蒸汽管道接口与高低温热交换器连接。
进一步的所述的低温汽轮机为ORC汽轮机或卡琳娜汽轮机。
进一步的所述的烟道换热器内设置有吹灰装置。
进一步的所述吹灰装置为声波吹灰装置或蒸汽吹灰装置或震动除灰装置。
进一步的所述高温汽轮机采用高温亚临界汽轮机或高温超临界汽轮机或高温超超临界汽轮机。
进一步的还包括测量系统内所有装置的测量系统，所述测量系统连接有DCS集中控制系统。
进一步的还包括阀门、泵执行机构，所述阀门、泵执行机构和电机或气动原件相连。
综上所述，本发明将目前的锅炉发电效率提高，提发电机组的效率，提高发电企业效益，降低对环境的污染。
附图说明
图1为本发明燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温汽轮机组联合发电系统的系统框图。
具体实施方式
参照图1对本发明一种燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温汽轮机组联合发电系统的实施例作进一步说明。
一种燃煤/燃气机组与高/低温汽轮机组联合发电系统，包括锅炉和外网供电系统，所述锅炉的出口连接有高温汽轮机，所述高温汽轮机连接有高温发电机和高低温热交换器，所述高低温热交换器连接有低温汽轮机，所述低温汽轮机连接有低温发电机和第一冷凝器，所述第一冷凝器连接有烟道热交换器，所述烟道热交换器连接高低温热交换器，所述第一冷凝器双向连接有凉水塔，所述凉水塔双向连接有第二冷凝器，所述第二冷凝器的出口连接锅炉的进口，所述第二冷凝器的进口连接高低温热交换器的出口，所述高温发电机和低温发电机均并入外网供电系统。
高温汽轮机使用目前锅炉的原有设备运行，运行过程和目前的运行流程相同，将燃料处理适合锅炉使用要求进入锅炉燃烧，锅炉通过燃料燃烧加热水，水生产水蒸气后进入高温汽轮机做工，高温汽轮机带动高温发电机发电，从高温汽轮机合适部位抽取合适温度的蒸汽通过高低温热交换器系统对低温汽轮机工作介质加热和在烟道尾部的烟道热交换器对低温汽轮机发电机组的液态工作介质进行加热，加热后变成气态的工作介质推动低温汽轮机带动低温发电机工作，做工后气态工作介质通过第一冷凝器冷进行冷却，冷却后的液态介质经过高压泵泵入高低温换热器系统、烟道热交换器，完成一个循环周期，冷却水从冷凝器出来后进入凉水塔散去在冷凝器吸收的热量。
案例计算：
根据目前600MW亚临界机组在出力在70%时的设计参数：
段流量 前压力 后压力 段焓降 段内功率 抽气量 温度
调节级 D i(t / h) P i1( MPa) P i2( MPa) h i(t / h) N i(t / h) D e(t / h) ℃
27 431.5475 0.1079 0.0188 115.3904 13832.3376 25.4638 152.7998
28 406.0836 0.0520 0.0188 139.8573 15776.0475 17.0359 91.6379
29 389.0477 0.0188 0.0049 163.2897 17646.5267 —— 58.7178
低温汽轮机发电机组根据需要从调节级的27级前后级获取水蒸气，取得水蒸气通过换热器和低温发电机组的工作介质进行热交换，将低温机组工作介质加热到工作状态，进入低温汽轮机组做工，带动发电机发电。经过低温发电机组的低温工作介质进入冷凝器凝结为液态。
低温汽轮机发电机组根据需要设计为卡琳娜循环或低温余热发电有机朗肯循环技术等系统。
目前使用卡琳娜技术在电厂电除尘器后面使用利用烟温可以提高目前发电机组整体发电效率1%左右，能源的利用效率在10%左右。
ORC循环技术热资源最低温可到80℃。低压液态有机工质经过工质泵增压后进入预热器、蒸发器吸收热量转变为高温高压蒸气之后 ,高温高压有机工质蒸气推动涡轮机做功,产生能量输出，涡轮机出口的低压蒸气进入第一冷凝器 ,向低温热源放热并冷凝为液态,如此往复循环，ORC循环技术余热温度范围：80－250℃。目前ORC采用R134a，热源温度在100度-300度，发电效率在20-24%，机组功率在0.2-2MW;采用R245fa,功率得到22.5MW。效率在16-24%。
600MW在70%从27调节级前抽气，机组减少47254千瓦。按照锅炉效率40%计算，锅炉效率按照90计算。
600×70%=420MW
燃煤总热量 420÷40%=1050MW
从高温汽轮机27级前出来的水蒸气热量为总热量的50%。
ORC循环的效率按照16%计算。
1050×50%×16%=84MW
增加功率：
84-47=37MW(没有计算高温汽轮机抽出4.7万千瓦热蒸汽的发电7.5MW)
ORC循环的效率按照24%计算。增加的功率为55.5MW(没有计算高温汽轮机抽出4.7万千瓦热蒸汽的发电7.5MW)
烟道余热部分进行加入ORC循环大约增加11MW发电量。(没有计算高温汽轮机抽出4.7万千瓦热蒸汽的发电7.5MW)
ORC循环按照16%效率计算增加37+11=48MW
ORC循环按照24%效率计算增加55.5+11=66.5MW
增加ORC循环后，ORC循环按照24%，燃煤发电机的按照效率：
（ 420+66.5）÷1050=0.463
加上电除尘器后的烟气余热利用使用ORC循环大约11MW电量，燃煤发电机的按照效率：
（ 420+66.5+11）÷1050=0.473
使用在亚临界机组上，按照亚临界机组300克煤一度电计算，使用本案技术可以可以节约30克/kwh以上煤耗。减少每度电煤耗10%以上。
本发明系统可以使用在燃煤锅炉机组上，每年可以减少CO2、SO2、NOx污染物为目前机组的10%以上。
本实施例优选的所述高温汽轮机的汽缸上设置有蒸汽管道接口，所述蒸汽管道接口与高低温热交换器连接，可以在合适位置抽取适合量和温度的蒸汽。
本实施例优选所述的低温汽轮机为ORC汽轮机，当然也可以是卡琳娜汽轮机。
本实施例优选的所述的烟道换热器内设置有吹灰装置，用于清洁烟道换热器，吹灰装置可以为声波吹灰装置或蒸汽吹灰装置或震动除灰装置，高温汽轮机采用高温亚临界汽轮机或高温超临界汽轮机或高温超超临界汽轮机。
本实施例优选的还包括测量系统内所有装置的测量系统，所述测量系统连接有DCS集中控制系统，DCS集中控制系统通过测量系统测得数据和外部指令，对执行系统进行控制，保证系统稳定运行。
本实施例优选的还包括阀门、泵执行机构，所述阀门、泵执行机构和电机或气动原件相连，保证系统稳定运行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温汽轮机组联合发电系统，其特征是：包括锅炉和外网供电系统，所述锅炉的出口连接有高温汽轮机，所述高温汽轮机连接有高温发电机和高低温热交换器，所述高低温热交换器连接有低温汽轮机，所述低温汽轮机连接有低温发电机和第一冷凝器，所述第一冷凝器连接有烟道热交换器，所述烟道热交换器连接高低温热交换器，所述第一冷凝器双向连接有凉水塔，所述凉水塔双向连接有第二冷凝器，所述第二冷凝器的出口连接锅炉的进口，所述第二冷凝器的进口连接高低温热交换器的出口，所述高温发电机和低温发电机均并入外网供电系统。
2.根据权利要求1所述的燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温汽轮机组联合发电系统，其特征是：所述高温汽轮机的汽缸上设置有蒸汽管道接口，所述蒸汽管道接口与高低温热交换器连接。
3.根据权利要求1所述的燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温汽轮机组联合发电系统，其特征是：所述的低温汽轮机为ORC汽轮机或卡琳娜汽轮机。
4.根据权利要求1所述的燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温汽轮机组联合发电系统，其特征是：所述的烟道换热器内设置有吹灰装置。
5.根据权利要求4所述的燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温汽轮机组联合发电系统，其特征是：所述吹灰装置为声波吹灰装置或蒸汽吹灰装置或震动除灰装置。
6.根据权利要求1所述的燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温汽轮机组联合发电系统，其特征是：所述高温汽轮机采用高温亚临界汽轮机或高温超临界汽轮机或高温超超临界汽轮机。
7.根据权利要求1所述的燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温汽轮机组联合发电系统，其特征是：还包括测量系统内所有装置的测量系统，所述测量系统连接有DCS集中控制系统。
8.根据权利要求1所述的燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温汽轮机组联合发电系统，其特征是：还包括阀门、泵执行机构，所述阀门、泵执行机构和电机或气动原件相连。
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