CN109631074A - 一种热再抽汽综合利用系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热再抽汽综合利用系统，包括用以输送再热蒸汽的主管道，还设有与主管道相连、用以供再热蒸汽与二次风发生热交换以加热二次风的二次风暖风器以及与二次风暖风器相连、用以承装满足热用户需求的蒸汽的供热分气缸；系统还设有用以供蒸汽输送至二次风暖风器的抽汽管道以及设于抽汽管道、用以调节蒸汽参数的第一调节装置；二次风暖风器与供热分气缸之间设有用以供满足热用户需求的蒸汽输送至供热分气缸的输送管道以及设于输送管道、用以调节降温后蒸汽参数的第二调节装置。本发明还公开了一种热再抽汽综合利用方法。上述系统在改善锅炉燃烧、提高锅炉效率的同时，还可以满足工业供热高参数、大流量的需求。

Description

一种热再抽汽综合利用系统及方法

技术领域

本发明涉及火力发电技术领域，特别涉及一种热再抽汽综合利用系统。本发明还涉及一种热再抽汽综合利用方法。

背景技术

近年来，国家发展和改革委员会、环境保护部和国家能源局都要求加快推动能源生产和消费革命，进一步提升煤电高效清洁发展水平。

目前火力发电厂经营形势严峻，负荷偏低，为提高机组效率，都在积极进行供热改造，包括：中低压连通管打孔抽汽供热、冷再抽汽供热以及热再抽汽直接减温后进行供热等。中低压连通管打孔抽汽，应用较多，技术成熟，但是蒸汽参数较低，一般用于居民采暖供热；冷再抽汽供热，参数较高，可用于工业供热需求，但是抽汽量受制于锅炉再热器壁温，一般锅炉厂要求冷再抽汽量不大于锅炉额定蒸发量的3％；热再抽汽直接减温对外供热是指从热再管道打孔抽汽，待蒸汽压力、温度调节到满足供热用户参数需求，然后对外供热，热再抽汽直接减温后对外进行供热，系统简单，但是热经济性较低，没有利用再热蒸汽的过热度。此外，煤价高起，电厂盈利形势严峻，电厂设计燃烧烟煤的锅炉大量掺烧标煤单价更低的无烟煤。掺烧后，锅炉炉膛出口飞灰含碳量偏高(约4.8％)，炉渣含碳量偏高(约7.8％)，造成机械不完全燃烧热损失Q4偏高，影响锅炉效率。

因此，如何避免由于锅炉效率低而导致难以满足工业供热需求，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种热再抽汽综合利用系统，该系统可以解决由于锅炉效率低而导致难以满足工业供热需求的问题，既能够满足工业热用户高参数的蒸汽流量需求，又能充分利用再热蒸汽的过度热来加热锅炉热风系统，从而可以改善锅炉燃烧，提高锅炉效率。本发明的另一目的是提供一种热再抽汽综合利用方法。

为实现上述目的，本发明提供一种热再抽汽综合利用系统，包括位于锅炉与汽轮机之间、用以输送再热蒸汽的主管道，还设有与所述主管道相连、用以供再热蒸汽与二次风发生热交换以加热二次风的二次风暖风器以及与所述二次风暖风器相连、用以承装满足热用户需求的再热蒸汽的供热分气缸；

所述主管道与所述二次风暖风器之间设有用以供再热蒸汽输送至所述二次风暖风器的抽汽管道以及设于所述抽汽管道、用以调节再热蒸汽参数的第一调节装置；

所述二次风暖风器与所述供热分气缸之间设有用以供满足热用户需求的再热蒸汽输送至所述供热分气缸的输送管道以及设于所述输送管道、用以调节降温后的再热蒸汽参数的第二调节装置。

优选地，还包括与所述抽汽管道连接、用以防止再热蒸汽倒流的逆止阀。

优选地，还包括设于所述逆止阀与所述第一调节装置之间、用以控制再热蒸汽流量的蝶阀。

优选地，还包括设于所述逆止阀与所述蝶阀之间、用以控制所述抽汽管道通断的快关阀。

优选地，还设有用以当所述二次风暖风器发生故障时防止供热中断的旁路管道。

优选地，所述旁路管道与所述二次风暖风器并联连接。

优选地，还包括设于所述旁路管道、用以调节所述旁路管道中再热蒸汽参数的第三调节装置。

优选地，所述第一调节装置、所述第二调节装置以及所述第三调节装置均为减温减压器。

优选地，还包括设于所述供热分气缸与冷再供热主管道之间、用以当所述主管道故障时输送冷再供热主管道中的蒸汽至所述供热分气缸的联络管道。

本发明还提供一种热再抽汽综合利用方法，包括：通过抽汽管道从主管道中抽取再热蒸汽；通过第一调节装置将再热蒸汽降温得到预设降温蒸汽；通过二次风暖风器将二次风与预设降温蒸汽热交换得到温升二次风以及预设热交换蒸汽；通过二次风风道将温升二次风导入炉膛；通过第二调节装置将预设热交换蒸汽降温降压得到预设热用户需求蒸汽；通过输送管道将预设热用户需求蒸汽导入供热分气缸；通过所述供热分气缸集中分配，对外供汽。

相对于上述背景技术，本发明针对火电机组供热设备的不同要求，设计了热再抽汽综合利用系统。由于供热拓展，新增热用户用汽参数为压力1.8MPa、温度325℃、流量180t/h，通过对热再抽汽进行技术改造，扩大工业供热能力，以满足热用户需求，此外，由于锅炉大量掺烧无烟煤，造成机械不完全燃烧热损失偏高，影响锅炉效率。因此，使用一种能够满足热用户需求、提高锅炉效率的热再抽汽综合利用系统很有必要。

具体来说，该系统包括用来输送再热蒸汽的主管道，并且还设有二次风暖风器以及供热分气缸，其中，二次风暖风器通过抽汽管道与主管道相连，二次风暖风器能够使再热蒸汽与二次风发生热交换以加热二次风，供热分气缸通过输送管道与二次风暖风器相连，供热分气缸可以承装满足热用户需求的再热蒸汽；抽汽管道能够从主管道抽取再热蒸汽并将其输送至二次风暖风器，抽汽管道上还设有能够调节再热蒸汽参数至满足二次风暖风器换热需求的第一调节装置；输送管道能够将满足热用户需求的再热蒸汽输送至供热分气缸中，输送管道上还设有可以调节换热后的再热蒸汽参数至满足热用户需求的第二调节装置。

这样一来，热再抽汽综合利用系统通过先对二次风进行加热，在改善锅炉燃烧、提高锅炉效率的同时，可以满足工业供热高参数、大流量的需求；从节能方面考虑，将热再抽汽高能级的过热度用于加热进入炉膛的二次风，可增加炉膛的有效利用热，节省燃煤，降低飞灰含碳量，提高锅炉效率；从供热能力考虑，可以降低过热度的热再抽汽温度至330℃左右，可以满足供热参数要求；从经济性考虑，热再抽汽综合利用方案抽汽量大，机组发电节能煤耗收益高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种热再抽汽综合利用系统的示意图。

其中：

1-主管道、2-抽汽管道、3-逆止阀、4-快关阀、5-蝶阀、6-第一调节装置、7-二次风暖风器、8-旁路管道、9-第三调节装置、10-输送管道、11-第二调节装置、12-供热分气缸、13-联络管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种热再抽汽综合利用系统，该系统可以解决由于锅炉效率低而导致难以满足工业供热需求的问题，既能够满足工业热用户高参数的蒸汽流量需求，又能充分利用再热蒸汽的过度热来加热锅炉热风系统，从而可以改善锅炉燃烧，提高锅炉效率。本发明的另一核心是提供一种热再抽汽综合利用方法。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明实施例公开的一种热再抽汽综合利用系统的示意图。

本发明所涉及的火力发电的主要流程是：锅炉给水在炉膛内吸收燃料燃烧释放的化学能，从而可以形成高温高压的主蒸汽，然后去汽轮机高压缸内做功，做完功的蒸汽再次引入到锅炉再热器吸收热量，形成高温的再热蒸汽，进入到汽轮机中低压缸内继续做功。

本发明所提供的热再抽汽综合利用系统，包括位于锅炉与汽轮机之间的主管道1，主管道1即为用来输送锅炉中的再热蒸汽至汽轮机；进一步的，该系统还设有二次风暖风器7以及供热分气缸12，二次风暖风器7与主管道1相连，当再热蒸汽进入二次风暖风器7后，再热蒸汽与二次风发生热交换，从而可以加热二次风，供热分气缸12与二次风暖风器7相连，当再热蒸汽经过二次风暖风器7降温后，再经过进一步的降温降压至可以满足热用户需求后进入供热分气缸12中，供热分气缸12用来承装满足热用户需求的再热蒸汽，供热分气缸12再进一步将蒸汽分配至各个热用户。

主管道1与二次风暖风器7之间设有抽汽管道2，二次风暖风器7通过抽汽管道2与主管道1相连，抽汽管道2能够从主管道1抽取再热蒸汽并将其输送至二次风暖风器7中。

此外，抽汽管道2上还设有第一调节装置6，第一调节装置6能够调节再热蒸汽的参数，从而可以使再热蒸汽进一步满足二次风暖风器7的换热需求。

二次风暖风器7与供热分气缸12之间设有输送管道10，供热分气缸12通过输送管道10与二次风暖风器7相连，输送管道10能够将满足热用户需求的再热蒸汽输送至供热分气缸12中。

此外，输送管道10上还设有第二调节装置11，第二调节装置11能够调节经二次风暖风器7降温后的再热蒸汽的参数，从而可以使降温后的再热蒸汽参数可以匹配热用户需求的再热蒸汽参数。

这样一来，相对于传统锅炉蒸汽的利用方案，热再抽汽综合利用系统的经济性更高、节能效益更明显、能级利用更加充分；具体地说，通过热再抽汽综合利用系统，一方面，二次风的温度提高幅度可达15.4％，炉膛绝热燃烧温度提高最为明显，这样可以将明显加强低负荷工况下燃料的稳定燃烧，并且可以使炉膛内机械不完全燃烧损失进一步降低，从而可以提高锅炉效率，降低发电标准的煤耗率；另一方面，由于供热拓展，新增热用户用汽参数压力为1.8MPa、温度为325℃、流量为180t/h，最后进入供热分气缸12中的蒸汽可以满足新增热用户需求。

当然，根据实际需要，第一调节装置6与第二调节装置11可以有不同的设置方式，前提是能够满足调节蒸汽参数的功能，例如，第一调节装置6可以设置为一级降温降压器，第二调节装置11可以设置为二级降温降压器。

其中，一级降温降压器主要对再热蒸汽进行降温，由于此时的管道材料由P91降低到12Cr1MoVG(使用P91材质制造暖风器比较困难，而且成本相对较高，而12Cr1MoVG材质的暖风器的许用温度在550℃以下)，因此，抽汽管道2中的再热蒸汽需要通过一级降温降压器降温至满足暖风器的许用温度，一般工况下，一级降温降压器可以将温度由566℃降低至545℃左右；此外，此处对再热蒸汽的压力可以不做调节。

进一步的，为了满足热用户需求，通过二级降温降压器将经过二次风暖风器7换热后的再热蒸汽的温度降低至325℃，压力降低至1.8MPa，供热分气缸12再对满足热用户需求的再热蒸汽进行集中分配，并对外供应。

此外，二级降温降压器对换热后的再热蒸汽的调节可以根据热用户实际需求的蒸汽参数进行调整，并不局限于某个固定值。

在本发明实施例中，根据实际的二次风加热需求，二次风暖风器7的数量可以进行调整，二次风暖风器7可以设置为一个，也可以设置为多个，并且多个二次风暖风器7通过并联连接。

为了保证热再抽汽综合利用系统运行的稳定性与安全性，还可以在抽汽管道2上设置逆止阀3、快关阀4以及蝶阀5，其中，逆止阀3可以设于抽汽管道2的前端位置，逆止阀3可以用来防止再热蒸汽倒流，也就是说，通过逆止阀3的设置，只允许再热蒸汽沿着抽汽管道2向二次风暖风器7流动，而不允许再热蒸汽反向流动。

蝶阀5可以设于逆止阀3与第一调节装置6之间，蝶阀5可以用来控制再热蒸汽的流量，此外，蝶阀5还可以有控制抽汽管道2通断的作用，例如，蝶阀5可以设置为用圆盘式启闭件往复回转90°左右来开启、关闭或调节介质流量；蝶阀5具有良好的流量调节功能和关闭密封特性，同时，其结构简单、体积小、重量轻、材料耗用少、安装尺寸小、驱动力矩小、操作简便、迅速。

快关阀4可以设置于逆止阀3与蝶阀5之间，快关阀4可以用来控制抽汽管道2的通断，从而可以进一步保证系统的安全运行、防止抽汽管道2中的再热蒸汽倒流引起不必要的安全事故。

当然，根据实际需要，抽汽管道2上的逆止阀3、快关阀4以及蝶阀5也可以有其他不同的设置方式，前提是能够满足通过三者的组合，可以实现保证系统稳定、安全运行的功能；此外，逆止阀3、快关阀4以及蝶阀5与抽汽管道2的连接可以参照现有部分的相关技术要求，此处将不再展开。

为了优化上述实施例，还可以设置旁路管道8，该旁路管道8与二次风暖风器7并联连接，当二次风暖风器7发生故障时，旁路管道8能够防止供热中断，也就是说，当二次风暖风器7故障后，可以通过旁路管道8进行供热。

此外，当再热蒸汽通过旁路管道8进行供热时，还可以设置第三调节装置9，其中，第三调节装置9也可以设置为用来调节旁路管道8中再热蒸汽参数的减温减压器，该减温减压器设置在旁路管道8中；也就是说，该第三调节装置9的作用是为了降低再热蒸汽的温度与压力，并且降低的温度值与压力值接近等于再热蒸汽经过二次风暖风器7换热而降低的温度值与压力值。

在上述基础上，为了提高供热汽源切换调节控制的灵活性，还可以在供热分气缸12与原冷再供热主管道之间设置联络管道13，当主管道1故障时，该联络管道13能够用来输送冷再供热主管道中的蒸汽至供热分气缸12，从而保证热用户的供热不间断。

本发明还提供一种热再抽汽综合利用方法，包括：

第一步，通过抽汽管道2从主管道1中抽取再热蒸汽；

第二步，通过第一调节装置6将再热蒸汽降温得到预设降温蒸汽；

第三步，通过二次风暖风器7将二次风与预设降温蒸汽热交换得到温升二次风以及预设热交换蒸汽；

第四步，通过二次风风道将温升二次风导入炉膛；

第五步，通过第二调节装置11将预设热交换蒸汽进行降温降压得到预设热用户需求蒸汽；

第六步，通过输送管道10将预设热用户需求蒸汽导入供热分气缸12；

第七步，通过供热分气缸12对预设热用户需求蒸汽集中分配，并对外供汽。

当然，根据二次风暖风器7的稳流需要，还可以在第三步和第四步之间，通过替代三抽装置将预设热交换蒸汽导入高压加热器以调节并稳定二次风暖风器7的蒸汽流量。

具体地说，可以在输送管道10与三抽管道之间设置替代三抽装置，其中，三抽管道是用来输送再热蒸汽至高温加热器中，高温加热器是用来提高锅炉的给水温度的，且替代三抽装置的一端与输送管道10连通，替代三抽装置的另一端与三抽管道连通；此外，替代三抽装置可以设置有替代三抽管道、调节阀以及闸阀等。

这样一来，再热蒸汽经过二次风暖风器7降温后，再通过替代三抽装置接至原来的三抽管道，从而与原来的三抽蒸汽互为备用蒸汽源；当采暖季时，供热抽气量较大，可以满足二次风暖风器7的流量需求，从而可以满足二次风的温升需求，此时，无需替代三抽；而当非采暖季时，通过替代三抽装置增加终端供热蒸汽需求量，该终端供热蒸汽需求量与原先热用户供热蒸汽需求量可以共同保证二次风暖风器7的再热蒸汽能够维持一个相对稳定的流量，进而保证二次风的温升效果。

当然，根据锅炉吹灰汽源的需要，还可以在第三步和第四步之间，通过增设吹灰装置将预设热交换蒸汽导入吹灰装置以实现锅炉吹灰。

具体地说，可以在输送管道10与锅炉之间设置吹灰装置，吹灰装置的作用是可以将经二次风暖风器7降温后的一部分再热蒸汽输送至锅炉本体，从而利用降温后的再热蒸汽实现锅炉本体的吹灰，并且该蒸汽经过吹灰装置后可以分两路输送至锅炉本体，其中，一路输送至锅炉尾部进行吹灰，另一路输送至炉膛内进行吹灰。

例如，吹灰装置可以设置吹灰主管道、第一吹灰管道以及第二吹灰管道，其中，吹灰主管道与输送管道10连通以将经二次风暖风器7降温后的部分再热蒸汽导入；第一吹灰管道用来输送降温后的再热蒸汽至锅炉尾部以实现吹灰，相应地，第二吹灰管道用来输送降温后的再热蒸汽至炉膛以实现吹灰。

这样的设置方式，相对于传统锅炉吹灰方案，通过在热再抽汽加热二次风的系统中增设吹灰装置，该吹灰装置将降温后的部分再热蒸汽引至锅炉进行吹灰，可以解决由于高压蒸汽吹灰而导致吹灰安全性降低的问题，从而可以减少调节门前后压损，提高机组运行经济性与安全性。

此外，为了提高送粉温度以及煤粉的着火速率，达到强化煤粉燃烧的效果，还可以增设回收风暖风器，其中，回收风暖风器可以与二次风暖风器7并联连接，也就是说，回收风暖风器与抽汽管道2连通，抽汽管道2中的一部分再热蒸汽进入二次风暖风器7中，另一部分再热蒸汽进入回收风暖风器中。

这样一来，回收风暖风器能够使再热蒸汽与回收风发生热交换以加热回收风，再将加热后的回收风混入送粉管道，从而可以提高送粉温度、着火速率，达到强化煤粉燃烧的效果，并且可以降低飞灰炉渣的含碳量。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的热再抽汽综合利用系统及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种热再抽汽综合利用系统，包括位于锅炉与汽轮机之间、用以输送再热蒸汽的主管道(1)，其特征在于，还设有与所述主管道(1)相连、用以供再热蒸汽与二次风发生热交换以加热二次风的二次风暖风器(7)以及与所述二次风暖风器(7)相连、用以承装满足热用户需求的再热蒸汽的供热分气缸(12)；

所述主管道(1)与所述二次风暖风器(7)之间设有用以供再热蒸汽输送至所述二次风暖风器(7)的抽汽管道(2)以及设于所述抽汽管道(2)、用以调节再热蒸汽参数的第一调节装置(6)；

所述二次风暖风器(7)与所述供热分气缸(12)之间设有用以供满足热用户需求的再热蒸汽输送至所述供热分气缸(12)的输送管道(10)以及设于所述输送管道(10)、用以调节降温后的再热蒸汽参数的第二调节装置(11)。

2.根据权利要求1所述的热再抽汽综合利用系统，其特征在于，还包括与所述抽汽管道(2)连接、用以防止再热蒸汽倒流的逆止阀(3)。

3.根据权利要求2所述的热再抽汽综合利用系统，其特征在于，还包括设于所述逆止阀(3)与所述第一调节装置(6)之间、用以控制再热蒸汽流量的蝶阀(5)。

4.根据权利要求3所述的热再抽汽综合利用系统，其特征在于，还包括设于所述逆止阀(3)与所述蝶阀(5)之间、用以控制所述抽汽管道(2)通断的快关阀(4)。

5.根据权利要求1至4任一项所述的热再抽汽综合利用系统，其特征在于，还设有用以当所述二次风暖风器(7)发生故障时防止供热中断的旁路管道(8)。

6.根据权利要求5所述的热再抽汽综合利用系统，其特征在于，所述旁路管道(8)与所述二次风暖风器(7)并联连接。

7.根据权利要求6所述的热再抽汽综合利用系统，其特征在于，还包括设于所述旁路管道(8)、用以调节所述旁路管道(8)中再热蒸汽参数的第三调节装置(9)。

8.根据权利要求7所述的热再抽汽综合利用系统，其特征在于，所述第一调节装置(6)、所述第二调节装置(11)以及所述第三调节装置(9)均为减温减压器。

9.根据权利要求8所述的热再抽汽综合利用系统，其特征在于，还包括设于所述供热分气缸(12)与冷再供热主管道之间、用以当所述主管道(1)故障时输送冷再供热主管道中的蒸汽至所述供热分气缸(12)的联络管道(13)。

10.一种热再抽汽综合利用方法，其特征在于，包括：

通过抽汽管道(2)从主管道(1)中抽取再热蒸汽；

通过第一调节装置(6)将再热蒸汽降温得到预设降温蒸汽；

通过二次风暖风器(7)将二次风与预设降温蒸汽热交换得到温升二次风以及预设热交换蒸汽；

通过二次风风道将温升二次风导入炉膛；

通过第二调节装置(11)将预设热交换蒸汽降温降压得到预设热用户需求蒸汽；

通过输送管道(10)将预设热用户需求蒸汽导入供热分气缸(12)；

通过所述供热分气缸(12)集中分配，对外供汽。