CN110793018A - 一种采用饱和蒸汽加热的生活垃圾焚烧余热锅炉蒸汽再热系统 - Google Patents
一种采用饱和蒸汽加热的生活垃圾焚烧余热锅炉蒸汽再热系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明是一种通过提高垃圾焚烧炉蒸汽参数从而提高能源利用效率的蒸汽再热系统，包括余热锅炉、蒸汽再热器、汽水分离器、汽轮机高压缸和低压缸、凝汽器、除氧器、给水泵等主要组成部分。锅炉主蒸汽在汽轮机高压缸做功后进入汽水分离器，分出的饱和水回到汽包，饱和蒸汽进入蒸汽再热器并与来自汽包的饱和蒸汽进行热交换，再热后的过热蒸汽通入汽轮机低压缸做功。该系统不仅提高了垃圾焚烧炉的能源利用效率，还避免了蒸汽再热的管道腐蚀，提高了垃圾焚烧厂的设备稳定性和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种高蒸汽参数生活垃圾焚烧发电系统，是一种汽轮机高压缸排汽经汽水分离后，再于蒸汽再热器中由来自汽包的饱和汽加热后进入汽轮机低压缸做功，提高垃圾焚烧炉的能源利用效率，同时降低高蒸汽参数垃圾焚烧炉高温腐蚀的危害。
背景技术
生活垃圾焚烧能将城市生活垃圾无害化、减量化、资源化，是解决垃圾围城问题的最优方案，因而被广泛采用。在我国，生活垃圾处理补贴与售电是垃圾焚烧厂的重要收入来源，随着行业市场化程度越来越高，来源于政府的垃圾处理补贴越来越少，垃圾焚烧厂也越来越依赖于售电收入，因此提高发电效率是众多垃圾焚烧厂的首要任务。
生活垃圾焚烧炉通常采用温度和压力为400℃、4MPa的主蒸汽发电，但是该蒸汽参数局限了垃圾焚烧炉的能源利用效率。采用上述参数的垃圾焚烧炉发电效率一般为23％。为了提高垃圾焚烧炉的发电效率，近年来，越来越多的垃圾焚烧厂通过在锅炉辐射传热区增加换热器，使蒸汽参数提高到450-485℃同时提高蒸汽压力以提高发电效率。然而，受到锅炉高温腐蚀、汽轮机末端叶片干度要求等客观条件的限制，如果继续采用传统的方式，蒸汽参数已无法进一步提高，因此可采取蒸汽再热的方式，在不提高蒸汽温度的情况下提高焚烧厂的整体热效率。
发明内容
为了进一步提高垃圾焚烧炉的发电效率，本发明综合采用了汽轮机高、低压缸，再热蒸汽汽水分离、炉外蒸汽中间再热、饱和汽加热等方式，提高了垃圾焚烧率的能源利用效率，减少了锅炉的高温腐蚀和汽轮机末级叶片的干度限制。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采用饱和蒸汽加热的生活垃圾焚烧余热锅炉蒸汽再热系统，主蒸汽在汽轮机高压缸做功后进入汽水分离器，分出的饱和水回到汽包，饱和蒸汽则进入蒸汽再热器与来自汽包的饱和汽进行热交换，再热后的过热蒸汽通入汽轮机低压缸做功。
进一步的，余热锅炉1中，垃圾焚烧产生的热量通过换热器被水吸收；一部分来自汽包2的饱和蒸汽在过热器12中吸收更多能量，成为高温高压的系统主蒸汽；该主蒸汽通入汽轮机高压缸5，膨胀做功；另一部分来自汽包2的饱和蒸汽进入蒸汽加热器4；汽轮机高压缸5出口的汽水混合物进入汽水分离器10；
在汽水分离器10中，来自汽轮机高压缸5出口的汽水混合物被分离为饱和水与饱和蒸汽，其中饱和蒸汽进入蒸汽再热器4；
在蒸汽再热器4中，来自汽包2的饱和蒸汽与来自汽水分离器10的饱和蒸汽进行热交换，来自汽水分离器10的饱和蒸汽吸收来自汽包2饱和蒸汽的热量，温度压力升高到相应的数值，变成过热蒸汽后进入汽轮机低压缸6；
在汽轮机低压缸6中，来自蒸汽再热器4过热蒸汽膨胀做功发电；
汽轮机低压缸6出口的乏汽进入凝汽器8冷凝；
在蒸汽再热器4中，作为加热介质的饱和蒸汽最终经回流泵13泵回到汽包2，参与到下一个汽水循环中；
汽水分离器分离得到的饱和水进入除氧器9；
凝汽器8得到的饱和水随后经过除氧器9、给水泵11、省煤器3等进入汽包2，参与下一个汽水循环过程。
本发明的有益效果是，使用了蒸汽再热技术，提高了垃圾焚烧炉的能源利用效率；避免了将换热效果较差的再热器管束放置在具有高温腐蚀危害的余热锅炉烟道内，减少了蒸汽再热系统的管道腐蚀，增加了垃圾焚烧厂的设备稳定性和经济效益。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明的采用饱和蒸汽加热的生活垃圾焚烧余热锅炉蒸汽再热系统示意图。
图中1.余热锅炉，2.汽包，3.省煤器，4.蒸汽再热器，5.汽轮机高压缸，6.汽轮机低压缸，7.发电机，8.凝汽器，9.除氧器，10.汽水分离器，11.给水泵，12.过热器，13.回流泵。
具体实施方式
本发明系一种通过提高垃圾焚烧炉蒸汽参数从而提高能源利用效率的蒸汽中间再热系统，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
系统由余热锅炉1、汽包2、省煤器3、蒸汽再热器4、汽轮机高压缸5、汽轮机低压缸6、发电机7、凝汽器8、除氧器9、汽水分离器10、给水泵11等主要设备组成。
工作状态如下：
(1)余热锅炉1中，垃圾焚烧产生的热量通过换热器被水吸收；
(2)一部分来自汽包2的饱和蒸汽在过热器12中吸收更多能量，成为高温高压的系统主蒸汽；
(3)该主蒸汽通入汽轮机高压缸5，膨胀做功；
(4)另一部分来自汽包2的饱和蒸汽进入蒸汽加热器4；
(5)汽轮机高压缸5出口的汽水混合物进入汽水分离器10；
(6)在汽水分离器10中，来自汽轮机高压缸5出口的汽水混合物被分离为饱和水与饱和蒸汽，其中饱和蒸汽进入蒸汽再热器4；
(7)在蒸汽再热器4中，来自汽包2的饱和蒸汽与来自汽水分离器10的饱和蒸汽进行热交换，来自汽水分离器10的饱和蒸汽吸收来自汽包2饱和蒸汽的热量，温度压力升高到相应的数值，变成过热蒸汽后进入汽轮机低压缸6；
(8)在汽轮机低压缸6中，来自蒸汽再热器4过热蒸汽膨胀做功发电；
(9)汽轮机低压缸6出口的乏汽进入凝汽器8冷凝；
(10)在蒸汽再热器4中，作为加热介质的饱和蒸汽最终经回流泵13泵回到汽包2，参与到下一个汽水循环中；
(11)汽水分离器分离得到的饱和水进入除氧器9；
(12)凝汽器8得到的饱和水随后经过除氧器9、给水泵11、省煤器3等进入汽包2，参与下一个汽水循环过程。
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
余热锅炉1的一烟道内耐火浇筑料以上水冷壁面及二烟道水冷壁使用了Inconel625堆焊保护。汽包的饱和蒸汽分为两路，一路进入过热器12，在吸收更多热量后，成为高温高压的过热蒸汽(主蒸汽)，该主蒸汽的温度和压力分别为485℃、13MPa，在进入汽轮机高压缸5做功后，温度和压力降低到195℃、1.4MPa，在蒸汽再热器4中，来自汽包2的饱和蒸汽(339℃、14.5MPa)将来自汽轮机高压缸5出口温度和压力为195℃、1.4MPa的饱和蒸汽加热至温度和压力为320℃、1.4MPa的过热蒸汽，该过热蒸汽(320℃、1.4MPa)进入汽轮机低压缸6做功，在凝汽器中汽轮机低压缸6的排汽被冷却为25℃、0.003MPa的过饱和水，该过饱和水经过除氧器9、省煤器3，最后进入汽包2参与下一个汽水循环过程。
Claims (8)
1.一种采用饱和蒸汽加热的生活垃圾焚烧余热锅炉蒸汽再热系统，其特征在于，主蒸汽在汽轮机高压缸做功后进入汽水分离器，分出的饱和水回到汽包，饱和蒸汽则进入蒸汽再热器与来自汽包的饱和汽进行热交换，再热后的过热蒸汽通入汽轮机低压缸做功。
2.根据权利要求1所述的一种采用饱和蒸汽加热的生活垃圾焚烧余热锅炉蒸汽再热系统，其特征在于，在余热锅炉中，垃圾焚烧产生的热量通过换热器被水吸收；一部分来自汽包的饱和蒸汽在过热器中吸收更多能量，成为高温高压的系统主蒸汽；该主蒸汽通入汽轮机高压缸，膨胀做功；另一部分来自汽包的饱和蒸汽进入蒸汽加热器；汽轮机高压缸出口的汽水混合物进入汽水分离器；
在汽水分离器中，来自汽轮机高压缸出口的汽水混合物被分离为饱和水与饱和蒸汽，其中饱和蒸汽进入蒸汽再热器；
在蒸汽再热器中，来自汽包的饱和蒸汽与来自汽水分离器的饱和蒸汽进行热交换，来自汽水分离器的饱和蒸汽吸收来自汽包饱和蒸汽的热量，温度压力升高到相应的数值，变成过热蒸汽后进入汽轮机低压缸；在汽轮机低压缸中，来自蒸汽再热器过热蒸汽膨胀做功发电；汽轮机低压缸出口的乏汽进入凝汽器冷凝；在蒸汽再热器中，作为加热介质的饱和蒸汽最终经回流泵泵回到汽包，参与到下一个汽水循环中；
汽水分离器分离得到的饱和水进入除氧器；
凝汽器得到的饱和水随后经过除氧器、给水泵、省煤器进入汽包，参与下一个汽水循环过程。
3.根据权利要求2所述的采用饱和蒸汽加热的生活垃圾焚烧余热锅炉蒸汽再热系统，其特征在于，采用的蒸汽再热器为管壳式加热器，来自汽包的饱和蒸汽走蒸汽换热器的管程作为加热介质，来自汽轮机高压缸出口的回流蒸汽走壳程被加热。
4.根据权利要求2所述的采用饱和蒸汽加热的生活垃圾焚烧余热锅炉蒸汽再热系统，其特征在于采用汽水分离器分离汽轮机高压缸排汽的水汽两相组分。
5.根据权利要求2所述的采用饱和蒸汽加热的生活垃圾焚烧余热锅炉蒸汽再热系统，其特征在于采用汽轮机高压缸和低压缸，高压缸的排汽加热后作为低压缸的进汽。
6.根据权利要求2所述的采用饱和蒸汽加热的生活垃圾焚烧余热锅炉蒸汽再热系统，其特征在于，来自蒸汽再热器的再热蒸汽压力不低于1.4MPa，温度不低于320℃。
7.根据权利要求2所述的采用饱和蒸汽加热的生活垃圾焚烧余热锅炉蒸汽再热系统，其特征在于，余热锅炉的第一烟道上方、第二烟道采用Inconel625堆焊保护。
8.根据权利要求2所述的采用饱和蒸汽加热的生活垃圾焚烧余热锅炉蒸汽再热系统，其特征在于，来自余热锅炉1的主蒸汽压力不低于13MPa，温度不低于440℃。
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