CN110793011A - 一种两级抽汽型的中温中压垃圾焚烧发电系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种两级回热型的中温中压垃圾发电系统，包括垃圾焚烧炉、垃圾焚烧余热炉、汽轮发电机，汽轮发电机的进汽口通过主蒸汽管路与垃圾焚烧余热炉的出水口连通，汽轮发电机的排汽口通过汽水循环管道与所述垃圾焚烧余热炉的进水口连通，所述主蒸汽管道上旁接辅助蒸汽减温减压管，辅助蒸汽减温减压管道依次通过第一管道、第三管道连通除氧器，辅助蒸汽减温减压管道设置辅助蒸汽减温减压阀，第三管道上设置除氧器进口蒸汽调节阀。本发明回热抽汽级数少，且能使除氧器与低压蒸汽空预器持续运行，有效提高了垃圾发电的余热利用效率。

Description

一种两级抽汽型的中温中压垃圾焚烧发电系统及其使用方法

技术领域

本发明专利涉及垃圾焚烧发电汽轮机回热系统，可以广泛应用于新建垃圾焚烧发电项目汽轮机回热系统优化设计，且本发明同样适用于生物质发电、高炉煤气余热发电等机组容量较小、系统简单的回热系统。本发明提出的两级回热型的中温中压垃圾发电系统，回热抽汽级数少，系统简单，且即能满足低压蒸汽空预器加热蒸汽需求，也能满足在全负荷工况下除氧器安全可靠运行，有效提高了垃圾发电的余热利用效率，提高了机组热经济效益，具有广泛的推广应用前景。

背景技术

常规中温中压垃圾焚烧发电系统蒸汽空预器一般分为高压蒸汽空预器和低压蒸汽空预器，高压空预器加热蒸汽为锅筒饱和蒸汽，低压空预器加热蒸汽为汽轮机一段抽汽，对中温中压垃圾发电系统而言，锅筒饱和蒸汽温度一般为255℃左右，因此加热一、二次风温一般不超过240℃，为合理分配一、二次风温升，一般低压空预器将风温由20℃加热至155℃左右，而目前垃圾发电项目低压空预器加热蒸汽压力大于1.5MPa，蒸汽温度高达300℃，显然，加热蒸汽的压力能与温度能均未得到合理的梯级利用，大大降低了垃圾焚烧发电项目的余热利用效率，造成了能源的不合理浪费。

针对此问题，对典型垃圾焚烧发电系统进行优化，本发明提出一种两级回热型的中温中压垃圾发电系统，回热抽汽级数少，系统简单，且即能满足低压蒸汽空预器加热蒸汽需求，也能满足在全负荷工况下除氧器安全可靠运行，有效提高了垃圾发电的余热利用效率，提高了机组热经济效益，具有广泛的推广应用前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为实现垃圾焚烧发电蒸汽空预器加热蒸汽与一、二次风温的匹配，实现能量的梯级利用，提高垃圾发电机组运行的热经济性，提出一种两级回热型的中温中压垃圾发电系统，汽轮机抽汽级数减少一级，低压蒸汽空预器抽汽与除氧器加热抽汽合并，热力系统简单，且即能满足低压蒸汽空预器加热蒸汽需求，也能满足在全负荷工况下除氧器安全可靠运行，有效提高了垃圾发电的余热利用效率，提高了机组热经济效益，具有广泛的推广应用前景。为解决上述问题，提供一种两级回热型的中温中压垃圾发电系统。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种两级回热型的中温中压垃圾发电系统，包括垃圾焚烧炉、垃圾焚烧余热炉、汽轮发电机，汽轮发电机的进汽口通过主蒸汽管路与垃圾焚烧余热炉的出水口连通，汽轮发电机的排汽口通过汽水循环管道与所述垃圾焚烧余热炉的进水口连通，沿冷凝水流通方向于所述汽水循环管道上依次布置有冷凝器、凝结水泵、汽封加热器、低压加热器、除氧器、锅炉给水泵，所述主蒸汽管道上旁接辅助蒸汽减温减压管，辅助蒸汽减温减压管道依次通过第一管道、第三管道连通除氧器，辅助蒸汽减温减压管道设置辅助蒸汽减温减压阀，第三管道上设置除氧器进口蒸汽调节阀。

所述汽轮发电机连通一段抽汽管道、二段抽汽管道，汽轮发电机与一段抽汽管道连接处设置一段抽汽口，汽轮发电机与二段抽汽管道连接处设置二段抽汽口，靠近一段抽汽口的一段抽汽管道上设置抽汽出口电动隔离阀。

所述一段抽汽管道的端口与第一管道、第三管道的接口连通，二段抽汽管道连通低压加热器。

所述辅助蒸汽减温减压管道与第一管道连通的连通口连通第二管道，第二管道连通低压蒸汽空预器，第二管道上设置低压蒸汽空预器进口电动隔离阀。

连通垃圾焚烧余热炉出水口与辅助蒸汽减温减压管道的主蒸汽管道连通旁路管道，旁路管道连通凝汽器，旁路管道上设置旁路阀。

一种两级回热型的中温中压垃圾发电系统的使用方法，包括汽轮发电机正常运作状态和汽轮发电机故障停止运作状态，汽轮发电机正常运作状态下，过热器出口电动隔离阀开启，辅助蒸汽减温减压阀开关闭，汽轮机进口蒸汽电动隔离阀开启，旁路阀关闭，抽汽出口电动隔离阀关闭，低压蒸汽空预器进口电动隔离阀开启，除氧器进口蒸汽调节阀开启，垃圾焚烧余热炉产生的蒸汽经由主蒸汽管道进入汽轮发电机，汽轮发电机排出的第一部分蒸汽经由凝汽器凝结成水，水经由汽水循环管道给垃圾焚烧余热炉供水，汽轮发电机排出的第二部分蒸汽进入一段抽汽管道，除氧器和低压蒸汽空预器运作；

汽轮发电机故障停止运行时，过热器出口电动隔离阀开启，辅助蒸汽减温减压阀开开启，汽轮机进口蒸汽电动隔离阀关闭，旁路阀开启，抽汽出口电动隔离阀开启，低压蒸汽空预器进口电动隔离阀开启，除氧器进口蒸汽调节阀开启，垃圾焚烧余热炉产生的部分蒸汽进入辅助蒸汽减温减压管道，除氧器和低压蒸汽空预器运作，垃圾焚烧余热炉产生的另一部分蒸汽进入旁路管道，凝汽器将蒸汽冷凝成水，水经由汽水循环管道给垃圾焚烧余热炉供水。

所述汽轮发电机所产生的蒸汽分为第一部分蒸汽、第二部分蒸汽，第三部分蒸汽，第一部分蒸汽进入凝汽器，第二部分蒸汽进入一段抽汽管道，第三部分蒸汽进入第二抽汽管道。

相对于现有技术，本发明通过设置辅助蒸汽减温减压管路，采用主蒸汽减温减压后的蒸汽参数等同焚烧炉最低稳燃负荷工况下一段抽汽参数；在汽轮机抽汽侧与低压蒸汽空预器进口分别设置电动隔离阀，用于汽轮机抽汽与主蒸汽减温减压两种供汽方式的有效切换。

附图说明

图1是本发明工艺流程图。

其中，1是垃圾焚烧余热炉 ；2是汽轮发电机 ；3是凝汽器 ；4是凝结水泵 ；5是汽封加热器 ；6是低压加热器 ；7是除氧器 ；8是锅炉给水泵 ；9是低压蒸汽空预器 ；10是高压蒸汽空预器 ；11是过热器出口电动隔离阀 ；12是辅助蒸汽减温减压阀 ；13是旁路阀 ；14是抽泣出口电动隔离阀 ；15是低压蒸汽空预器进口电动隔离阀 ；16是除氧器进口蒸汽调节阀 ；17是汽轮机进口蒸汽电动隔离阀 ；18是主蒸汽管道 ；19是辅助蒸汽减温减压管道 ；20是旁路管道 ；21是一段抽汽管道 ；22是二段抽汽管道 ；23是第一管道 ；24是第二管道 ；25是第三管道 ；26是一段抽汽口 ；27是二段抽汽口 。

具体实施方式

本发明一种两级回热型的中温中压垃圾发电系统适用于中温中压垃圾焚烧发电的余热回收系统，汽轮机抽汽级数减少一级，低压蒸汽空预器抽汽与除氧器加热抽汽合并，热力系统简单，且即能满足低压蒸汽空预器加热蒸汽需求，也能满足在全负荷工况下除氧器安全可靠运行，有效提高了垃圾发电的余热利用效率，提高了机组热经济效益。

为保证在焚烧炉最低稳燃负荷及以上工况，一段抽汽的蒸汽品质能满足除氧器7和低压蒸汽空预器安全可靠运行，须按如下要求确定一段抽汽口在汽轮机汽缸上的接引位置：1）压力确定：在焚烧炉最低稳燃负荷工况下一段抽汽压力应大于除氧器工作压力并预留一定的裕量；2）温度确定：在焚烧炉最低稳燃负荷工况下一段抽汽温度应高于一、二次风加热风温，并预留20～50℃的温差裕量。

为保证在焚烧炉最低稳燃负荷以下工况除氧器和低压蒸汽空预器的可靠运行，设置辅助蒸汽减温减压管路以及辅助蒸汽减温减压隔离阀12，采用主蒸汽减温减压后蒸汽参数同焚烧炉最低稳燃负荷工况下一段抽汽参数；在汽轮机抽汽侧与低压蒸汽空预器9进口分别设置电动抽汽出口电动隔离阀14、低压蒸汽空预器进口电动隔离阀15，用于汽轮机抽汽与主蒸汽减温减压两种供汽方式的有效切换。

下面结合附图对本发明进一步的说明，但不得以任何方式对本发明加以限制，基于本发明所做的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明一种两级回热型的中温中压垃圾发电系统，包括通过管道依次连通的垃圾焚烧炉、垃圾焚烧余热炉1、汽轮发电机2。管道包括蒸汽循环管道和汽水循环管道，蒸汽循环管道包括主蒸汽管道、辅助蒸汽减温减压管道、旁路管道、第一管道、第二管道、第三管道、一段抽汽管道、二段抽汽管道。

汽轮发电机2的进汽口通过汽水循环管道与垃圾焚烧余热炉1的过热器出口连通，汽水循环管道上依次设置凝汽器3、凝结水泵4、汽封加热器5、低压加热器6、除氧器7、锅炉给水泵10。

汽轮发电机2的进气口通过主蒸汽管道与垃圾焚烧余热炉1的排汽出口连通，主蒸汽管道上设置过热器出口电动隔离阀11、汽轮机进口蒸汽电动隔离阀17。

连通过热器出口电动隔离阀11与汽轮发电机2的主蒸汽管道上旁接辅助蒸汽减温减压管道，辅助蒸汽减温减压管道上设置辅助蒸汽减温减压阀12，辅助蒸汽减温减压管道依次通过第一管道、第三管道连通除氧器7的进汽口、第三管道上设置除氧器进口蒸汽调节阀16。连通辅助蒸汽减温减压管道与过热器出口电动隔离阀11的主蒸汽管道连通旁路管道，旁路管道连通凝汽器3，旁接管道上设置旁路阀13。连通旁路管道和汽轮发电机2的主蒸汽管道上设置汽轮机进口蒸汽电动隔离阀17。

辅助蒸汽减温减压管道与第一蒸汽管道的接口连通第二蒸汽管道的端口，第二管道的另一端口与低压蒸汽空预器9的进汽口连通，第二管道上设置低压蒸汽空预器进口电动隔离阀15。

汽轮发电机2设置一段抽汽口、二段抽汽口、一段抽汽管道，二段抽汽管道，一段抽汽管道端口与第一管道、第三管道的接口连通，二段抽汽管道端口与低压加热器6的进汽口连通，一段抽汽管道与汽轮发电机2的接口处为一段抽汽口，二段抽汽管道与汽轮发电机2的接口处为二段抽汽口。

高压蒸汽空预器10与低压蒸汽空预器9的蒸汽用来加热冷风，为垃圾焚烧炉中的垃圾燃烧持续提供燃烧条件，高压蒸汽空预器10与低压蒸汽空预器9产生的疏水排至除氧器7中，除氧器7工作状态下将其内部的水中的氧气以及其他气体除去，保证了水的品质，持续给垃圾焚烧余热炉1供水。

本发明的工作过程如下：

最低稳燃负荷及以上工况

此工况为垃圾发电系统长期稳定运行工况，垃圾发电汽轮机正常运行。垃圾焚烧产生的热量通过垃圾焚烧余热炉1加热给水，锅炉汽包中形成的饱和蒸汽进入高压蒸汽空预器，饱和蒸汽的热量被高压蒸汽空预器中的散热片吸收，加热空气，给垃圾焚烧持续提供燃烧条件，垃圾焚烧余热炉1通过余热回收产生蒸汽，过热器出口电动隔离阀11开启，旁路阀13关闭，辅助蒸汽减温减压阀12关闭，除氧器进口蒸汽调节阀16处于调节开启状态，蒸汽进入主蒸汽管道，此时汽轮机蒸汽电动隔离阀17自动开启，蒸汽进入汽轮发电机2，汽轮发电机2将蒸汽的热能转化为电能，汽轮发电机2启动；

汽轮发电机2启动运作后，汽轮发电机2产生的蒸汽分为第一部分蒸汽、第二部分蒸汽、第三部分蒸汽，抽汽出口电动隔离阀14开启，第三部分蒸汽进入一段抽汽管道21，第二部分蒸汽进入第二抽汽管道22，第一部分蒸汽通过汽水循环管道进入凝汽器3，

第三管道25上的除氧器进口蒸汽调节阀16处于调节开启状态，汽轮发电机2对一段抽汽口26抽汽，第三部分蒸汽经由一段抽汽口25抽汽后，形成温度降低、压强减小的第三部分蒸汽，温度降低、压强减小的第三部分蒸汽分别进入第一管道23和第三管道25，进入第一管道23的第三部分蒸汽参数满足低压蒸汽空预器9的参数时，低压蒸汽空预器进口电动隔离阀15处于开启状态，低压蒸汽空预器9运行；进入第三管道的第三部分蒸汽经由除氧器进口蒸汽调节阀16进行减压，减压后的蒸汽参数满足除氧器7参数时，除氧器7定压运行；

汽轮发电机2运作后，汽轮发电机2排出的第一部分蒸汽通过冷凝管道进入凝汽器3，凝结水泵运输凝结器3内的凝结水至汽封加热器5，汽封加热器5利用余热加热蒸汽，使得凝结水温度提高，凝结水后进入低压加热器6，汽轮发电机2对二段抽汽口27抽汽，汽轮发电机2产生的第二部分蒸汽温度、压强降低，温度降低、压强减小的第二部分蒸汽进入二段抽汽管道22，进入二段抽汽管道的第二部分蒸汽抽至低压加热器6内，提高低压加热器6内水的温度，减少汽轮发电机排往凝汽器3中的蒸汽量，水流入除氧器7内部，由于除氧器7正常工作，将除氧器7内部的水中的氧气及其它气体除去，保证了进入锅炉给水泵8中水的品质，锅炉给水泵8继续给垃圾焚烧余热炉1供水，同时低压蒸汽空预器9与高压蒸汽空预器10加热空气持续给垃圾焚烧炉提供燃烧条件，整个垃圾焚烧发电系统循环运行，提高了系统的预热利用效率。

最低稳燃负荷以下工况

此工况为垃圾发电系统非正常运行工况，如机组启动、事故停机工况，此处以汽轮机事故停运为例说明。

汽轮发电机2故障停止工作时，过热器出口电动隔离阀11开启，汽轮机进口蒸汽电动隔离阀17关闭，抽汽出口电动隔离阀14关闭，辅助蒸汽减温减压阀12开启，旁路阀13开启，除氧器进口蒸汽调节阀16处于调节开启状态，垃圾焚烧产生的烟气通过管道进入垃圾焚烧余热炉1，烟气进入高压蒸汽空预器10，烟气的热量被高压蒸汽空预器中的散热片吸收，高压蒸汽空预器运作，将热量传递给进入燃烧锅炉的冷空气，为垃圾焚烧提供条件。

垃圾焚烧余热炉1利用热量将水变为蒸汽，蒸汽通过过热器进口电动隔离阀进入主蒸汽管道，由于汽轮机进口蒸汽电动隔离阀处于关闭状态，主蒸汽管道中的部分主蒸汽进入辅助蒸汽减温减压管道，另一部分主蒸汽通过旁路管道进入凝汽器3；

进入旁路管道的蒸汽通过旁路阀13进入凝汽器3，将蒸汽凝结成水，凝结水泵4将凝汽器3中的冷凝水运输至汽封加热器5内，汽封加热器5利用余热加热蒸汽，提高凝结水的温度，之后冷凝水进入低压加热器6，低压加热器6将冷凝水运至除氧器7，此时低压加热器6只起到运输冷凝水的作用；

进入辅助蒸汽减温减压管道中的主蒸汽经过辅助蒸汽减温减压阀后，减温减压后的部分蒸汽进入第二管道，减温减压后的另一部分依次进入第一管道、第三管道，进入第二管道的减温减压后的蒸汽参数满足低压蒸汽空预器9的参数时，低压蒸汽空预器进口电动隔离阀15开启，低压蒸汽空预器9运作，低压蒸汽空预器9运作将空气加热，后高压蒸汽空预器继续为空气加热，持续为垃圾焚烧提供充足条件；低压蒸汽空预器9与高压蒸汽空预器10运作时产生的疏水排至除氧器7内；进入第三管道的减温减压后的蒸汽经由除氧器进口蒸汽调节阀16调节，使蒸汽参数调节至满足除氧器7的参数，除氧器7定压运行；

除氧器7将除氧器7内部的水中的氧气以及其他气体除去，持续为垃圾焚烧余热炉1供水，垃圾焚烧发电系统继续运行，除氧器7与低压蒸汽空预器9、高压蒸汽空预器10持续运作，使得垃圾焚烧发电产生的余热充分利用，提高了系统的余热利用效率。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种两级回热型的中温中压垃圾发电系统，包括垃圾焚烧炉、垃圾焚烧余热炉（1）、汽轮发电机（2），汽轮发电机（2）的进汽口通过主蒸汽管路（18）与垃圾焚烧余热炉（1）的出水口连通，汽轮发电机（2）的排汽口通过汽水循环管道与所述垃圾焚烧余热炉（1）的进水口连通，沿冷凝水流通方向于所述汽水循环管道上依次布置有冷凝器（3）、凝结水泵（4）、汽封加热器（5）、低压加热器（6）、除氧器（7）、锅炉给水泵（8），其特征在于：所述主蒸汽管道（18）上旁接辅助蒸汽减温减压管（19），辅助蒸汽减温减压管道（19）依次通过第一管道（23）、第三管道（25）连通除氧器（7），辅助蒸汽减温减压管道（19）设置辅助蒸汽减温减压阀（12），第三管道（25）上设置除氧器进口蒸汽调节阀（16）。

2.如权利要求1所述的一种两级回热型的中温中压垃圾发电系统，其特征在于：所述汽轮发电机（2）连通一段抽汽管道（21）、二段抽汽管道（22），汽轮发电机（2）与一段抽汽管道（21）连接处设置一段抽汽口（26），汽轮发电机（2）与二段抽汽管道连接处设置二段抽汽口（27），靠近一段抽汽口的一段抽汽管道上设置抽汽出口电动隔离阀（14）。

3.如权利要求2所述的一种两级回热型的中温中压垃圾发电系统，其特征在于：所述一段抽汽管道（21）的端口与第一管道（23）、第三管道（25）的接口连通，二段抽汽管道（24）连通低压加热器（6）。

4.如权利要求1所述的一种两级回热型的中温中压垃圾发电系统，其特征在于：所述辅助蒸汽减温减压管道（19）与第一管道（23）连通的连通口连通第二管道（24），第二管道（24）连通低压蒸汽空预器（9），第二管道（24）上设置低压蒸汽空预器进口电动隔离阀（15）。

5.如权利要求1所述的一种两级回热型的中温中压垃圾发电系统，其特征在于：连通垃圾焚烧余热炉（1）出水口与辅助蒸汽减温减压管道（19）的主蒸汽管道（18）连通旁路管道（20），旁路管道（20）连通凝汽器（3），旁路管道（20）上设置旁路阀（13）。

6.一种两级回热型的中温中压垃圾发电系统的使用方法，其特征在于：包括汽轮发电机（2）正常运作状态和汽轮发电机（2）故障停止运作状态，汽轮发电机（2）正常运作状态下，过热器出口电动隔离阀（11）开启，辅助蒸汽减温减压阀开（12）关闭，汽轮机进口蒸汽电动隔离阀（17）开启，旁路阀（13）关闭，抽汽出口电动隔离阀（14）关闭，低压蒸汽空预器进口电动隔离阀（14）开启，除氧器进口蒸汽调节阀（16）开启，垃圾焚烧余热炉（1）产生的蒸汽经由主蒸汽管道进入汽轮发电机（2），汽轮发电机（2）排出的第一部分蒸汽经由凝汽器（3）凝结成水，水经由汽水循环管道给垃圾焚烧余热炉（1）供水，汽轮发电机（2）排出的第二部分蒸汽进入一段抽汽管道（21），除氧器（7）和低压蒸汽空预器（9）运作；

汽轮发电机故障停止运行时，过热器出口电动隔离阀（11）开启，辅助蒸汽减温减压阀开（12）开启，汽轮机进口蒸汽电动隔离阀（17）关闭，旁路阀（13）开启，抽汽出口电动隔离阀（17）开启，低压蒸汽空预器进口电动隔离阀（14）开启，除氧器进口蒸汽调节阀（16）开启，垃圾焚烧余热炉（1）产生的部分蒸汽进入辅助蒸汽减温减压管道（19），除氧器（7）和低压蒸汽空预器（9）运作，垃圾焚烧余热炉（1）产生的另一部分蒸汽进入旁路管道（20），凝汽器（3）将蒸汽冷凝成水，水经由汽水循环管道给垃圾焚烧余热炉（1）供水。

7.如权利要求6所述的一种两级回热型的中温中压垃圾发电系统的使用方法，其特征在于：所述汽轮发电机（2）所产生的蒸汽分为第一部分蒸汽、第二部分蒸汽，第三部分蒸汽，第一部分蒸汽进入凝汽器（3），第二部分蒸汽进入一段抽汽管道（21），第三部分蒸汽进入第二抽汽管道（22）。

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