CN110397481A - 提升主蒸汽参数的垃圾焚烧发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提升主蒸汽参数的垃圾焚烧发电装置，其包括：余热锅炉，设置低温受热面加热给水；汽包，给水经由汽包分离为饱和水和饱和水蒸汽，饱和水返回至余热锅炉的低温受热面；燃煤锅炉，设置高温受热面，由汽包分离出的饱和水蒸汽在高温受热面过热；汽轮机，过热的主蒸汽进入高压缸做功并带动发电机发电，从高压缸排出的乏汽返回至燃煤锅炉的高温受热面进行再热，再热蒸汽进入低压缸做功并带动发电机发电，从低压缸排出的乏汽进入给水循环单元以再次转变为给水。根据本发明的提升主蒸汽参数的垃圾焚烧发电装置可以提高垃圾焚烧发电的主蒸汽参数，并使用中间再热技术，从而提高汽轮机的发电量和焚烧电厂的经济效益。

Description

提升主蒸汽参数的垃圾焚烧发电装置

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧发电技术，具体而言涉及一种提升主蒸汽参数的垃圾焚烧发电装置。

背景技术

主蒸汽参数越高，则垃圾焚烧电厂的发电量越多，经济效益也就越好，但随着主蒸汽参数的提高，垃圾焚烧电厂主要承压受热面的腐蚀问题也越来越严重，国内已有数十起爆管事故，对企业的财产及人身安全造成了不可挽回的损失。目前的一种方法是采用将火电机组与垃圾焚烧炉工质耦合发电的工艺，这种工艺使用垃圾焚烧炉过热工质作为汽机低压缸提供高温蒸汽，虽然可以提升主蒸汽参数，但由于垃圾焚烧炉中过热器可能要将蒸汽过热至更高的温度，因此此种方法在一定程度上恶化了高温腐蚀问题，使整个系统承受了更高的安全隐患。为了在安全的基础上提升主蒸汽参数进而提升垃圾焚烧发电厂的经济效益，寻求一种安全可行的方法来过热垃圾电厂主蒸汽参数是今后垃圾焚烧发电厂发展的必由之路。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了至少部分地解决上述问题，本发明公开了一种提升主蒸汽参数的垃圾焚烧发电装置，其包括：

余热锅炉，所述余热锅炉设置低温受热面，来自给水循环单元的给水在所述低温受热面与垃圾焚烧产生的烟气进行换热；

汽包，所述汽包与所述余热锅炉连通，所述给水在所述余热锅炉中受热后进入所述汽包，并经由所述汽包分离为饱和水和饱和水蒸汽，所述饱和水返回至所述余热锅炉的低温受热面；

燃煤锅炉，所述燃煤锅炉设置高温受热面，所述燃煤锅炉与所述汽包连通，由所述汽包分离出的饱和水蒸汽在所述高温受热面进行过热形成过热的主蒸汽；

汽轮机，所述汽轮机与所述燃煤锅炉连通，所述汽轮机包括高压缸和低压缸，所述过热的主蒸汽进入所述高压缸做功并带动发电机发电，从所述高压缸排出的乏汽返回至所述燃煤锅炉的高温受热面进行再热形成再热蒸汽，所述再热蒸汽进入所述低压缸做功并带动发电机发电，从所述低压缸排出的乏汽进入所述给水循环单元以再次转变为给水。

在本发明的一个实施例中，所述燃煤锅炉的烟气出口通过排烟管路与所述余热锅炉连通，所述燃煤锅炉排出的烟气经由所述排烟管路达到所述低温受热面。

在本发明的一个实施例中，所述低温受热面包括烟冷器和省煤器。

在本发明的一个实施例中，所述高温受热面包括蒸发屏、过热器和再热器。

在本发明的一个实施例中，所述给水循环单元包括：

凝汽器，所述凝汽器与所述汽轮机的低压缸连通，来自所述低压缸的乏汽在所述凝汽器中被冷凝为凝结水；

低压加热器，所述低压加热器与所述凝汽器连通，用于利用所述汽轮机的抽汽加热所述凝结水；

除氧器，所述除氧器与所述低压加热器连通，用于利用所述汽轮机的抽汽加热所述凝结水，以去除所述凝结水内的氧气，并进一步提升凝结水的温度；

高压加热器，所述高压加热器与所述除氧器连通，用于利用所述汽轮机的抽汽加热所述凝结水，以进一步提升凝结水的温度；

给水泵，所述给水泵设置在所述除氧器和所述高压加热器之间，用于将凝结水作为给水泵入所述余热锅炉的低温受热面。

在本发明的一个实施例中，所述主蒸汽的参数为6Mpa～13Mpa，450℃～500℃。

根据本发明的提升主蒸汽参数的垃圾焚烧发电装置，采用燃煤锅炉过热余热锅炉产生的主蒸汽，不仅提高了主蒸汽的参数，还增加了电厂经济效益；同时由于余热锅炉无需过热主蒸汽，余热锅炉只需布置低温受热面，将工质加热成饱和水，不仅避免了垃圾焚烧电厂普遍存在的高温腐蚀问题，还避免了爆管问题，保证了电厂的安全生产。此外，采用排烟管路将燃煤锅炉的烟气排入余热锅炉的受热面前，不仅提高了能量利用率，还可以与垃圾焚烧炉共用一套烟气处理系统，降低了垃圾电产的投资成本并节省了电厂用地。

根据本发明的提升主蒸汽参数的垃圾焚烧发电装置还采用中间再热技术来进一步提升汽机的发电量进而增加了垃圾焚烧电厂经济效益。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1示出根据本发明一实施例的提升主蒸汽参数的垃圾焚烧发电装置的结构示意图。

附图标记说明：

1 余热锅炉

2 汽包

3 燃煤锅炉

4 汽轮机高压缸

5 汽轮机低压缸

6 发电机

7 凝汽器

8 低压加热器

9 除氧器

10 给水泵

11 高压加热器

12 排烟管路

100 提升主蒸汽参数的垃圾焚烧发电装置

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施例可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施例发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施例。

在介绍之前，解释一下有关术语在本文中的含义。

余热锅炉：一种利用燃烧垃圾产生的烟气余热加热锅炉給水的装置。

过热器：一种利用烟气余热将饱和蒸汽加热至过热的装置。

燃煤锅炉：燃烧煤粉加热工质的装置；

垃圾焚烧炉：以炉排的形式燃烧垃圾加热工质的装置；

汽包：实现余热锅炉系统中汽水分离的设备；

低压加热器：在汽轮机内做过部分功的蒸气，抽至加热器内加热给水，提高水的温度，减少了汽轮机排往凝汽器中的蒸汽量，降低了能源损失，提高了热力系统的循环效率。结构是较多的采用直立管板式加热器。加热器的受热面一般是用黄铜管或无缝钢管构成的直管束或U形管束组成的。被加热的水从上部进水管进入分隔开的水室一侧，再流入U形管束中，U形管在加热器的蒸气空间，吸收加热蒸气的热量，由管壁传递给管内流动的水，被加热的水经过加热器出口水室流出；

高压加热器：利用汽轮机的部分抽气对给水进行加热的装置。该装置由壳体和管系两大部分组成，在壳体内腔上部设置蒸汽凝结段，下部设置疏水冷却段，进、出水管顶端设置给水进口和给水出口。当过热蒸汽由进口进入壳体后即可将上部主螺管内的给水加热，蒸汽凝结为水后，凝结的热水又可将下部疏冷螺管内的部分给水加热，被利用后的凝结水经疏水出口流出体外；

烟冷器，全称烟气冷却器，又称低温省煤器，是采用在静电除尘器后增设烟气余热回收排烟热量，将烟温由较高的排烟温度降低到适合于脱硫系统需要的入口温度,实现深度降低排烟温度的节能改造,烟气余热回收加热凝结水，排挤汽轮机抽汽,增加汽轮机发电功率,提高电厂效率；

省煤器是锅炉尾部烟道中将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面,它吸收的低温烟气的热量,降低了烟气的排烟温度,节省能源提高效率,所以称之为省煤器；

过热器(superheater)，是锅炉中将蒸汽从饱和温度进一步加热至过热温度的部件，又称蒸汽过热器。过热器按传热方式可分为对流式、辐射式和半辐射式；按结构特点可分为蛇形管式、屏式、墙式和包墙式。它们都由若干根并联管子和进出口集箱组成。

再热器，对自汽轮机高压缸的排汽进行再次加热，然后再送到低压缸膨胀做功，目的是使汽轮机末级叶片的蒸汽湿度控制在允许的范围内

低温受热面，工质为水的受热面，即对水进行加热的受热面；

高温受热面，工质为蒸汽的受热面，即对蒸汽进行加热的受热面。

目前的垃圾焚烧发电厂普遍采用的是中温中压(4MPa,400℃)的主蒸汽参数，全场热效率在21％左右，而随着越来越低的垃圾处理费，该参数下的垃圾焚烧电厂的经济效益也越来越差，因此选用较高的主蒸汽参数成了一部分企业的选择，但主蒸汽参数提高以后，相关的承压受热面如过热器、再热器等设备所处环境的温度也相应的提升，已造成了国内数十起爆管事故，对企业财产和人员安全造成了不可挽回的损失，虽然有的电厂采用特殊合金钢堆焊了主要的受热面，但堆焊材料依然存在着逐年减薄的问题，而且堆焊价格极其昂贵，一台500t/d焚烧炉系统的堆焊价格动辄数千万元，在已有条件下，效益与安全不可兼得。此外，为了提高热效率，还可以使用中间再热技术，然而常规电厂一般采用单缸汽轮机，而高压蒸汽对汽轮机叶片的推力作用使得单缸汽轮机必须采用更大、更昂贵的推力盘来抵消蒸汽的推力；并且，由于汽轮机末级蒸汽的干度较低，容易对汽轮机叶片造成损害，因此单缸汽轮机要么汽轮机末级叶片承受一定的损伤，要么牺牲一定的有用功来提升汽轮机排汽参数。

本发明基于此，提供一种提升主蒸汽参数的垃圾焚烧发电装置，其提升了垃圾焚烧发电系统的主蒸汽参数并采用中间再热技术，从而提升汽轮机发电量和整个系统的经济效益。该垃圾焚烧发电装置所有高温受热面布置在燃煤锅炉中，焚烧炉中只布置低温受热面，降低了余热锅炉工质的温度，从而极大的减轻了垃圾焚烧电厂一直存在的高温腐蚀的问题，并且耦合两种锅炉的尾部烟气，使用一套烟气处理系统处理两台锅炉的烟气，降低了设备成本。

下面结合图1对本发明一实施例的提升主蒸汽参数的垃圾焚烧发电装置进行详细描述。

本实施例提供的提升主蒸汽参数的垃圾焚烧发电装置100，用于对垃圾进行焚烧处理并利用焚烧热量发电，如图1所示，装置100包括垃圾焚烧炉(未示出)、余热锅炉1、汽包2、燃煤锅炉3、汽轮机高压缸4、汽轮机低压缸5、发电机6、凝汽器7、低压加热器8、除氧器9、给水泵10、高压加热器11和排烟管路12。

垃圾焚烧炉用于对诸如生活垃圾、餐厨垃圾等垃圾进行焚烧处理，以产生携带热量的烟气。余热锅炉1用于利用焚烧产生的烟气所含余热加热给水产生蒸汽。在本实施例中，余热锅炉1设置有低温受热面，来自给水循环单元的给水在所述低温受热面与垃圾焚烧产生烟气进行换热，从而使得给水转变为饱和水或饱和水蒸气。所述低温受热面的结构和大小可以根据需要进行设置，在此不做具体限定。示例性地，所述低温受热面包括烟冷器和省煤器，烟冷器和省煤器的结构和大小可以根据需要进行设置，在此不做具体限定。

应当理解，在本实施例中，余热锅炉仅需将给水加热至饱和水和饱和水蒸气，而无需将蒸汽过热至更高的温度，因此余热锅炉1或垃圾焚烧炉仅设置低温受热面，而无需设置高温受热面，因此不仅可以减轻甚至避免高温腐蚀问题(例如垃圾焚烧产生的氯造成的高温腐蚀)，还可以减少出现爆管等安全问题，保证了垃圾焚烧发电厂的安全生产。

在本实施例中，给水由给水循环单元供给，给水循环单元包括凝汽器7、低压加热器8、除氧器9、给水泵10和高压加热器11，给水循环单元的工作过程将在后文描述。

汽包2通过连通管路与余热锅炉1连通，所述给水在所述余热锅炉中受热后通过连通管路进入汽包2，经由汽包2分离为饱和水和饱和水蒸汽，分离后的饱和水返回至余热锅炉1的低温受热面继续吸收烟气的热量，分离后的饱和水蒸汽进入到燃煤锅炉的高温受热面进行过热。

燃煤锅炉3用于燃烧煤产生高温烟气，燃煤锅炉3中设置有高温受热面，所述燃煤锅炉3通过连通管路与汽包2连通，由汽包2分离出的饱和水蒸汽在所述高温受热面进行过热形成过热的主蒸汽。示例性地，所述主蒸汽的参数为6Mpa～13Mpa，450℃～500℃。所述高温受热面的结构和大小可以根据需要进行设置，在此不做具体限定。示例性地，所述高温受热面包括蒸发屏、过热器和再热器，蒸发屏、过热器和再热器的结构和大小可以根据需要进行设置，在此不做具体限定。

进一步地，燃煤锅炉3产生的烟气过热饱和水蒸气后，温度仍然较高，例如还具有500℃高温，所含余热仍然较大，在本实施例中，燃煤锅炉3的烟气出口通过排烟管路12与余热锅炉1连通，燃煤锅炉3产生的烟气通过排烟管路12排入垃圾焚烧炉炉膛尾部，余热锅炉低温受热面前，以通过低温受热面对烟气所含余热进行再次利用(用于加热给水)，这样不仅利用燃煤锅炉3产生的烟气的余热，该烟气在余热锅炉1中换热之后，与垃圾焚烧炉产生的烟气通过余热锅炉1的排烟口一同进入氧气净化装置进行处理。即燃煤锅炉3和余热锅炉1和燃煤锅炉3共用一套气净化装置，这样由于仅使用一套烟气处理系统，因而降低了电厂的投资费用并节省了占地面积。

汽轮机通过连通管路与燃煤锅炉3连通，燃煤锅炉3中形成的过热主蒸汽进入汽轮机3中膨胀做功带动发电机6发电。具体地，在本实施例中，汽轮机包括高压缸4和低压缸5，所述过热的主蒸汽进入高压缸4膨胀做功并带动发电机6发电，从高压缸4排出的乏汽返回至燃煤锅炉3的高温受热面进行再热形成再热蒸汽，所述再热蒸汽进入低压缸5膨胀做功并带动发电机6发电，从低压缸5排出的乏汽进入所述给水循环单元以再次转变为给水。

如前所述，凝汽器7、低压加热器8、除氧器9、给水泵10和高压加热器11组成给水循环单元，为余热锅炉1提供给水，并使汽轮机中完成做功的乏汽再次转变给给水，从而循环使用。

具体地，凝汽器7通过连通管路与汽轮机的低压缸5连通，来自低压缸5的乏汽在凝汽器7中被冷凝为凝结水。例如乏汽在凝汽器7中与冷却水换热，降温后冷凝为凝结水。

低压加热器8通过连通管路与凝汽器7连通，用于利用汽轮机的抽汽加热所述凝结水，以升高凝结水的温度。

除氧器9通过连通管路与低压加热器8连通，用于利用汽轮机的抽汽加热所述凝结水，以去除所述凝结水内的氧气，并进一步提升凝结水的温度。

给水泵10设置在除氧器9和高压加热器11之间，用于将凝结水作为给水泵入余热锅炉1的低温受热面。

高压加热器11通过连通管路与给水泵10连通，用于利用所述汽轮机的抽汽加热所述凝结水，以进一步提升凝结水的温度。

根据本实施例的提升主蒸汽参数的垃圾焚烧发电装置100的动作过程为：凝结水依次经过低压加热器8、除氧器9、给水泵10、高压加热器11后进入余热锅炉1的低温受热面中(烟冷器、省煤器等)吸收烟气余热，升温后的工质进入汽包2进行汽水分离，分离后的饱和水继续在余热锅炉1中循环吸收烟气热量，而分离后的饱和水蒸汽则进入到燃煤锅炉3的高温受热面(蒸发屏、过热器等)进行过热，过热后的主蒸汽进入汽轮机高压缸4中进行做功并带动发电机6发电，从汽轮机高压缸4中出来的乏汽返回燃煤锅炉3的高温受热面(再热器)进行再热，然后再热蒸汽进入汽轮机低压缸5中进行做功并带动发电机6发电，做功后的乏汽由汽轮机低压缸5排出后进入凝汽器7中被冷凝成凝结水后进入低压加热器7开始下一循环。

根据本发明的提升主蒸汽参数的垃圾焚烧发电装置具有如下优点：

一、采用小型燃煤锅炉来过热余热锅炉产生的主蒸汽，提高了主汽参数进而增加了电厂经济效益。

二、由于通过燃煤锅炉主蒸汽，余热锅炉只需布置低温受热面将给水加热成饱和水或饱和水蒸气，而无需布置高热受热面来过热主蒸汽，从而避免了垃圾焚烧电厂余热锅炉/垃圾焚烧炉普遍存在的高温腐蚀问题，进而保证了电厂的安全生产。

三、采用同一排烟管路将燃煤锅炉和余热锅炉中的烟气排入焚烧炉中，与焚烧炉公用一套烟气处理系统，降低了垃圾电产的投资成本并节省了电厂用地。

四、工质通过一根主管流经所有的设备，不存在复杂的并路现象，节省了大量阀门及仪表的投资，并保证系统的稳定运行。

五、兼顾安全生长与经济效益。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施例中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施例，除非该特征在该另一个实施例中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (6)

1.一种提升主蒸汽参数的垃圾焚烧发电装置，其特征在于，包括：

余热锅炉，所述余热锅炉设置低温受热面，来自给水循环单元的给水在所述低温受热面与垃圾焚烧产生的烟气进行换热；

汽包，所述汽包与所述余热锅炉连通，所述给水在所述余热锅炉中受热后进入所述汽包，并经由所述汽包分离为饱和水和饱和水蒸汽，所述饱和水返回至所述余热锅炉的低温受热面；

燃煤锅炉，所述燃煤锅炉设置高温受热面，所述燃煤锅炉与所述汽包连通，由所述汽包分离出的饱和水蒸汽在所述高温受热面进行过热形成过热的主蒸汽；

汽轮机，所述汽轮机与所述燃煤锅炉连通，所述汽轮机包括高压缸和低压缸，所述过热的主蒸汽进入所述高压缸做功并带动发电机发电，从所述高压缸排出的乏汽返回至所述燃煤锅炉的高温受热面进行再热形成再热蒸汽，所述再热蒸汽进入所述低压缸做功并带动发电机发电，从所述低压缸排出的乏汽进入所述给水循环单元以再次转变为给水。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧发电装置，其特征在于，所述燃煤锅炉的烟气出口通过排烟管路与所述余热锅炉连通，所述燃煤锅炉排出的烟气经由所述排烟管路达到所述低温受热面。

3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧发电装置，其特征在于，所述低温受热面包括烟冷器和省煤器。

4.根据权利要求1所述的垃圾焚烧发电装置，其特征在于，所述高温受热面包括蒸发屏、过热器和再热器。

5.根据权利要求1所述的垃圾焚烧发电装置，其特征在于，所述给水循环单元包括：

凝汽器，所述凝汽器与所述汽轮机的低压缸连通，来自所述低压缸的乏汽在所述凝汽器中被冷凝为凝结水；

低压加热器，所述低压加热器与所述凝汽器连通，用于利用所述汽轮机的抽汽加热所述凝结水；

除氧器，所述除氧器与所述低压加热器连通，用于利用所述汽轮机的抽汽加热所述凝结水，以去除所述凝结水内的氧气，并进一步提升凝结水的温度；

高压加热器，所述高压加热器与所述除氧器连通，用于利用所述汽轮机的抽汽加热所述凝结水，以进一步提升凝结水的温度；

给水泵，所述给水泵设置在所述除氧器和所述高压加热器之间，用于将凝结水作为给水泵入所述余热锅炉的低温受热面。

6.根据权利要求1所述的垃圾焚烧发电装置，其特征在于，所述主蒸汽的参数为6Mpa～13Mpa，450℃～500℃。