CN109520008B - 一种烟气余热利用供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种烟气余热利用供热系统，包括烟气侧换热器和热水侧换热器，烟气侧换热器上连接通过加热介质的烟气侧热水来水管道、烟气侧冷水出水管道和通过被加热介质的机组凝结水来水管道、机组凝结水回水管道；其中，与气水换热器的热水出水管连接的烟气侧热水来水管道同时通过热水侧换热器进水管道连接热水侧换热器的热水测热水来水管道，热水侧换热器的热水侧冷水出水管道通过热水侧换热器回水管道连接烟气侧冷水出水管道；热水侧换热器进水管道和热水侧换热器回水管道中通过加热介质；本发明的系统能够在采暖期时，机组供热利用烟气余热供热，增加了机组供热能力，有效的降低了机组发电煤耗，提高了能源利用率。

Description

一种烟气余热利用供热系统

技术领域

本发明涉及一种火电厂供热系统领域，具体为一种烟气余热利用供热系统，是一种新型的汽轮机供热系统。

背景技术

受制于环境压力，集中供热是未来城市发展的趋势，火电机组供热改造是提高供热能力的主要技术手段。目前火电机组主要采用抽汽供热的技术，对汽源温度和压力等参数要求较高。但随着热负荷的逐年增加，许多机组供热能力已达到上限，急需考虑新的技术以增加机组供热能力。

现有的供热汽轮机汽源，大多为中压缸排汽作为采暖蒸汽或采用高背压、光轴等方式利用汽轮机的乏汽进行供热。

现有的烟气余热利用系统大多通过气水换热器将锅炉的排烟废热吸收后送至凝结水管路回收热量，降低机组发电煤耗。

发明内容

为增加机组供热能力，有效降低机组煤耗，本发明提供了一种烟气余热利用串联供热系统，可利用烟气废热增加机组采暖期供热能力和发电量，提高余热利用率。

本发明采用以下技术方案：

一种烟气余热利用供热系统，包括烟气侧换热器和热水侧换热器，烟气侧换热器上连接通过加热介质的烟气侧热水来水管道、烟气侧冷水出水管道和通过被加热介质的机组凝结水来水管道、机组凝结水回水管道；

其中，与气水换热器的热水出水管连接的烟气侧热水来水管道同时通过热水侧换热器进水管道连接热水侧换热器的热水测热水来水管道，热水侧换热器的热水侧冷水出水管道通过热水侧换热器回水管道连接烟气侧冷水出水管道；热水侧换热器进水管道和热水侧换热器回水管道中通过加热介质；

所述热水侧换热器上还连接通过被加热介质的热水侧冷水来水管道、热水侧热水出水管道；所述热水侧换热器的热水侧冷水来水管道连接热网侧换热器冷源管道，热水侧热水出水管道连接热网加热器进水管道；

热水侧换热器上连接的通过加热介质和被加热介质的进出口管道上均设置有电动阀门。

所述热水侧换热器至少包括并列设置的两个。

所述烟气侧换热器为水水换热器，烟气侧热流体进水管道连接前部的气水换热器的热水出水管道。

烟气侧换热器上连接的通过加热介质和被加热介质的进出口管道上均设置有电动阀门。

所述热水侧换热器回水管道上设置调节阀。

本发明的有益效果：本发明的系统能够在采暖期时，机组供热利用烟气余热供热，增加了机组供热能力；与传统的烟气热量回收后送至凝结水，排挤低压缸7、8级抽汽的节能效果相比，由于本系统是排挤更高品质的中压缸排汽，更加有效的降低了机组发电煤耗，提高了能源利用率。

附图说明

图1为系统示意图。

其中，101是烟气侧换热器，102是第一热水侧换热器，103是第二热水侧换热器；111是机组凝结水来水管道，112是机组凝结水回水管道，113是烟气侧热水来水管道，114是烟气侧冷水出水管道，115是热水侧换热器进水管道，116是热水侧换热器回水管道，117是热网回水管道，118是热水侧热水出水管道，132是热网侧换热器冷源管道，133是热网加热器进水管道；121是原水水换热器冷源进水阀门，122是原水水换热器冷源出水阀门，123是原水水换热器热源进水阀门，124是原水水换热器热源出水阀门，125是新增水水换热器热源进水阀门，126是第一新增水水换热器热源出水阀门，127是第二新增水水换热器热源出水阀门，128是新增水水换热器热源出水调节阀，129是新增水水换热器冷源进水阀门，130是新增水水换热器冷源出水阀门，131是新增水水换热器冷源水旁路阀门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种烟气余热利用供热系统，该系统包括现有的烟气侧换热器101，烟气侧换热器101上连接通过加热介质的烟气侧热水来水管道113，还包括原水水换热器出口冷水管道、即烟气侧冷水出水管道114和通过被加热介质的原机组凝结水来水管道111、加热后的机组凝结水回水管道112。其中，加热介质为对烟气进行气水换热的气水换热器换热后的热水出水，即烟气侧热水来水管道113连接前部的气水换热器的热水出水管道，被加热介质为机组凝结水。

为达到利用烟气余热进行供热的目的，本发明还设置热水侧换热器，该热水侧换热器通过加热介质的进出水管道分别同与烟气侧换热器101的加热介质的进出水管道联通，使得在采暖期时能够通过烟气余热进行供热。

上述的烟气侧换热器101、热水侧换热器均为水水换热器。

具体来说，与气水换热器的热水出水管连接的烟气侧热水来水管道113同时通过热水侧换热器进水管道115连接热水侧换热器的热水侧热水来水管道，热水侧换热器的热水侧冷水出水管道通过热水侧换热器回水管道116连接烟气侧冷水出水管道114，烟气侧冷水出水管道114连接气水换热器的冷水回水管，通过原有水泵加压后送至原有的气水换热器重新循环吸收烟气余热；热水侧换热器进水管道115和热水侧换热器回水管道116中流通的是加热介质。即烟气侧热水来水管道113不仅作为烟气侧换热器101的加热介质，还作为热水侧换热器的加热介质，且热水侧换热器的加热介质换热后的冷水的流向与烟气侧加热器的冷水流向完全相同。

热水侧换热器上还连接通过被加热介质的热水侧冷水来水管道、热水侧热水出水管道；热水侧换热器的热水侧冷水来水管道连接热网侧换热器冷源管道132，热水侧热水出水管道连接热网加热器进水管道133。

热水侧换热器上连接的通过加热介质和被加热介质的进出口管道上均设置有电动阀门，烟气侧换热器101上连接的通过加热介质和被加热介质的进出口管道上均设置有电动阀门。

热水侧换热器回水管道116上设置新增水水换热器热源出水调节阀128，调节热水侧换热器的回水流量。

根据需要，上述的热水侧换热器可并列设置多个，均与烟气侧换热器101连接。如图1所示，为并列设置有第一热水侧换热器102和第二热水侧换热器103的实施方式。

图1所示的实施方式中，包括烟气侧换热器101、第一热水侧换热器102和第二热水侧换热器103、烟气侧热水来水管道113、烟气侧冷水出水管道114、热水侧换热器进水管道115、热水侧换热器回水管道116、机组凝结水来水管道111、机组凝结水回水管道112、热网侧换热器冷源管道132、热网加热器进水管道133及配套的阀门121～131。

上述的烟气侧换热器101、第一热水侧换热器102和第二热水侧换热器103均为水水换热器。

烟气侧换热器101为现有常规的水水换热器，加热介质为前部设置的气水换热器与烟气换热后的热水来水，热水来水通过烟气侧热水来水管道113输入到烟气侧换热器101中作为加热介质，烟气侧换热器101中的被加热介质吸收通过烟气侧热水来水管道113进入的热水来水的高温水热量，用于加热作为被加热介质的主机的凝结水温度，从而减少主机的低压缸抽汽量，达到利用烟气余热，增加主机做功的蒸汽量。

第一热水侧换热器102和第二热水侧换热器103同样利用前部设置的气水换热器与烟气换热后的热水来水作为加热介质加热市政热网回水。具体来说，前部设置的气水换热器与烟气换热后的热水来水经热水侧换热器进水管道115分别进入第一热水侧换热器102和第二热水侧换热器103的进水管道，换热后的冷水通过出水管道汇聚后通过热水侧换热器回水管道116进入烟气侧冷水出水管道114流出。本发明通过吸收与烟气换热后的高温水热量，加热市政热网回水，从而减少主机高品质的采暖抽汽量，达到利用烟气余热，增加主机的做功蒸汽量。

上述的热水侧换热器回水管道116上设置第二新增水水换热器热源出水阀门127和新增水水换热器热源出水调节阀128，可对管路的出水是否进行调整，同时可对出水量进行调整。

针对第一热水侧换热器102和第二热水侧换热器103，考虑机组发电负荷的变化，烟气余热波动较大，可采用两台50%容量的水水换热器，并根据机组排烟热量，投运一台或两台换热器。

气水换热器的热水出水管道和冷水回水管道分别连接烟气侧热水来水管道113、烟气侧冷水出水管道114，主要通过烟气侧低温省煤器将烟气热量传送至水侧，然后通过管路经烟气侧换热器将热量释放到用热需求侧。

烟气侧换热器的机组凝结水来水管道111、机组凝结水回水管道112是常规的将烟气热量吸收后送到主机凝结水管道，减少低压加热器的主机抽汽，从而增加机组做功，降低机组发电煤耗。

热网侧换热器的热网侧换热器冷源管道132、热网加热器进水管道133是新增管道，热网侧换热器冷源管道132是热网系统回水来管道，热网加热器进水管道133为送至原有常规热网加热器的进水管道，热网侧换热器冷源管道132、热网加热器进水管道133将烟气热量吸收后送到市政热网回水管道，减少主机高品质的采暖抽汽，从而增加机组做功，降低机组发电煤耗。热网侧换热器的热网侧换热器冷源管道132、热网加热器进水管道133与原有的常规热网加热器管路采用串联方式，首先吸收烟气余热热量，将回水温度一般升高至70℃左右，然后通过常规热网加热器将热网回水继续加热升高至120或130℃后送至热用户。

热水侧换热器回水管道116设置有新增水水换热器热源出水调节阀128，可对水侧管路进行切换调节，保证采暖期将烟气侧换热器101切换到第一热水侧换热器102和第二热水侧换热器103运行。

热网回水管道117和热水侧热水出水管道118启动或热网侧换热器设备检修时，经新增水水换热器冷源水旁路阀门131电动阀走旁路系统，保证机组供热的稳定运行，因为采暖季一般4-6个月，投运初期需走旁路管道进行管路冲洗，待水质合规后方可将热网回水进入热网加热器。旁路管道出水一端连接至原有常规热网加热器进水管道，进水一端连接原有的常规热网加热器水侧入口。

如图1所示的系统工作原理为：

本发明的热水测换热器与原有烟气侧换热器采用并联布置，非采暖期，系统正常运行时，通过机组凝结水来水管道111、机组凝结水回水管道112、烟气侧热水来水管道113、烟气侧冷水出水管道114运行，热水侧换热器进水管道115和热水侧换热器回水管道116管路系统停运，保证机组可有效利用烟气余热。

采暖期时，首先投运第一热水侧换热器102和第二热水侧换热器103的热网侧换热器冷源管道132和热网加热器进水管道133，然后对热水侧换热器进水管道115和热水侧换热器回水管道116进行充水, 充水水源来自烟气侧热水来水管道113管路，再将烟气侧热水来水管道113的热水切换至热水侧换热器进水管道115和热水侧换热器回水管道116。

上述的热水侧换热器进水管道115和热水侧换热器回水管道116中的水来自系统原有的气水换热器的出水管道、即烟气侧热水来水管道113的管路，为避免系统投运管道振动，投运初期在保证第一热水侧换热器102和第二热水侧换热器103的热网侧换热器冷源管道132和热网加热器进水管道133投运后，才打开新增水水换热器热源进水阀门125、第一新增水水换热器热源出水阀门126，所述新增水水换热器热源进水阀门125设置在第一热水侧换热器102和第二热水侧换热器103的进口处，第一新增水水换热器热源出水阀门126设置在第一热水侧换热器102和第二热水侧换热器103的出口处（如附图1所示），再开充水投运热水侧换热器进水管道115和热水侧换热器回水管道116。通常在热水侧换热器回水管道116管路压力与烟气侧冷水出水管道114压力保持偏差在0.1MPa内后才关闭原水水换热器热源出水阀门124，避免烟气侧冷水出水管道114管道振动。

具体通过设置在热水侧换热器回水管道116上的新增水水换热器热源出水调节阀128进行调节，保证对原有的烟气侧换热器101的烟气侧热水来水管道113、烟气侧冷水出水管道114管路进行无扰切换，保证运行安全。通过第一热水侧换热器102和第二热水测换热器103的投运，能够吸收烟气余热加热通过热网回水管道117的热网回水，增加机组供热能力，降低机组发电煤耗；此时，连接在烟气侧换热器101的加热介质入口和加热介质出口管道上的原水水换热器热源进水阀门123和原水水换热器热源出水阀门124关闭，通过被加热介质的机组凝结水来水管道111、机组凝结水回水管道112上的原水水换热器冷源进水阀门121和原水水换热器冷源出水阀门122也关闭；第一热水侧换热器102和第二热水侧换热器103的加热介质出口管道、加热介质入口管道、被加热介质出口管道、被加热介质入口管道上的新增水水换热器冷源进水阀门129和新增水水换热器冷源出水阀门130均打开。

本发明的烟气余热利用供热系统可以有效的利用烟气余热和发挥高品质蒸汽的做功能力，降低机组发电煤耗。

本发明的逻辑控制方式可根据电负荷或者供热负荷的实时变化，对热负荷进行调节，实现有效的烟气余热能源利用。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应该涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种烟气余热利用供热系统，其特征在于：包括烟气侧换热器（101）和热水侧换热器，所述热水侧换热器至少包括并列设置的两个，烟气侧换热器（101）上连接通过加热介质的烟气侧热水来水管道（113）、烟气侧冷水出水管道（114）和通过被加热介质的机组凝结水来水管道（111）、机组凝结水回水管道（112）；

其中，烟气侧热水来水管道（113）同时通过热水侧换热器进水管道（115）连接热水侧换热器的热水侧热水来水管道，热水侧换热器的热水侧冷水出水管道通过热水侧换热器回水管道（116）连接烟气侧冷水出水管道（114）；热水侧换热器进水管道（115）和热水侧换热器回水管道（116）中通过加热介质；

所述热水侧换热器上还连接通过被加热介质的热水侧冷水来水管道、热水侧热水出水管道（118）；所述热水侧换热器的热水侧冷水来水管道连接热网侧换热器冷源管道（132），热水侧热水出水管道连接热网加热器进水管道（133）；

热水侧换热器上连接的通过加热介质和被加热介质的进出口管道上均设置有电动阀门；

热水侧换热器回水管道（116）上设置新增水水换热器热源出水调节阀（128），调节热水侧换热器的回水流量；

所述的热水侧换热器回水管道（116）上设置第二新增水水换热器热源出水阀门（127）和新增水水换热器热源出水调节阀（128）；

采暖期时，首先投运第一热水侧换热器（102）和第二热水侧换热器（103）的热网侧换热器冷源管道（132）和热网加热器进水管道（133），然后对热水侧换热器进水管道（115）和热水侧换热器回水管道（116）进行充水, 充水水源来自烟气侧热水来水管道（113）管路，再将烟气侧热水来水管道（113）的热水切换至热水侧换热器进水管道（115）和热水侧换热器回水管道（116）；

所述的热水侧换热器进水管道（115）和热水侧换热器回水管道（116）中的水来自烟气侧热水来水管道（113）的管路，投运初期在第一热水侧换热器（102）和第二热水侧换热器（103）的热网侧换热器冷源管道（132）和热网加热器进水管道（133）投运后，打开新增水水换热器热源进水阀门（125）、第一新增水水换热器热源出水阀门（126），所述新增水水换热器热源进水阀门（125）设置在第一热水侧换热器（102）和第二热水侧换热器（103）的进口处，第一新增水水换热器热源出水阀门（126）设置在第一热水侧换热器（102）和第二热水侧换热器（103）的出口处，再开充水投运热水侧换热器进水管道（115）和热水侧换热器回水管道（116），在热水侧换热器回水管道（116）管路压力与烟气侧冷水出水管道（114）压力保持偏差在0.1MPa内后才关闭原水水换热器热源出水阀门（124）；设置在热水侧换热器回水管道（116）上的新增水水换热器热源出水调节阀（128）进行调节，对原有的烟气侧换热器（101）的烟气侧热水来水管道（113）、烟气侧冷水出水管道（114）管路进行无扰切换；通过第一热水侧换热器（102）和第二热水侧换热器（103）的投运，能够吸收烟气余热加热通过热网回水管道（117）的热水回水；此时，连接在烟气侧换热器（101）的加热介质入口和加热介质出口管道上的原水水换热器热源进水阀门（123）和原水水换热器热源出水阀门（124）关闭，通过被加热介质的机组凝结水来水管道（111）、机组凝结水回水管道（112）上的原水水换热器冷源进水阀门（121）和原水水换热器冷源出水阀门（122）也关闭；第一热水侧换热器（102）和第二热水侧换热器（103）的加热介质出口管道、加热介质入口管道、被加热介质出口管道、被加热介质入口管道上的新增水水换热器冷源进水阀门（129）和新增水水换热器冷源出水阀门（130）均打开。

2.根据权利要求1所述的一种烟气余热利用供热系统，其特征在于：所述烟气侧换热器（101）为水水换热器，烟气侧热水来水管道（113）连接前部的气水换热器的热水出水管道。

3.根据权利要求1所述的一种烟气余热利用供热系统，其特征在于：烟气侧换热器（101）上连接的通过加热介质和被加热介质的进出口管道上均设置有电动阀门。