CN110905613A - 燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统及方法，涉及分布式供能回热系统，用于解决现有技术中，由于回热系统的复杂性带来的疏水跑冒滴漏、管道散热损失、安装施工复杂等一系列问题，该系统包括背压机、发电机、热网换热器和凝结水泵，还包括除氧器，其中除氧器为内置除氧器，背压机与发电机连接，背压机输入端通过蒸汽管道接收主蒸汽，背压机输出端通过蒸汽管道分别与除氧器蒸汽输入端和热网换热器蒸汽输入端连接，热网换热器蒸汽输出端通过输水管道与凝结水泵输入端连接，凝结水泵输出端通过输水管道与除氧器热水输入端连接。经过简化的回热系统可以达到降低成本，实现经济效益的目的。

Description

燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统和方法
技术领域
本发明涉及燃气热能技术领域，且更具体地涉及一种燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统及方法。
背景技术
在热学技术领域中，根据热力学第一定律，在朗肯循环中，抽汽回热级数越多，热循环效率越高。火力发电厂抽汽级数优化为“3高4低1除氧”，能够保证各级加热器中水的焓升均匀，减少了汽机的冷源损失。同时，回热系统的复杂性也带来了诸如疏水跑冒滴漏、管道散热损失、安装施工复杂等一系列问题。因此，对于燃煤蒸汽背压机分布式供能系统，从供热角度考虑，其没有冷源损失，因此，在体积较小、装机容量有限的背压机组上附加复杂的抽汽回热系统以提高发电量并不可取。这就需要一种新型的燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统及方法，能够实现简化回热系统，从而达到降低成本，实现经济效益的目的。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统，所述系统包括背压机、发电机、热网换热器和凝结水泵，其中所述系统还包括除氧器，其中所述背压机与所述发电机连接，所述背压机输入端通过蒸汽管道接收主蒸汽，所述背压机输出端通过蒸汽管道分别与所述除氧器蒸汽输入端和所述热网换热器蒸汽输入端连接，所述热网换热器蒸汽输出端通过输水管道与所述凝结水泵输入端连接，所述凝结水泵输出端通过输水管道与所述除氧器热水输入端连接。
在本发明进一步的技术方案中，所述除氧器为内置式除氧器。进一步地说，内置式除氧器是一种新型除氧器，它舍弃了传统式除氧器的除氧头，只保留了除氧器的水箱部分。将原传统式除氧器除氧塔内的除氧功能转移到除氧器的水箱中，在水箱内同时出现除氧和蓄水功能。其优点除取消了传统式立式除氧器的大直径开孔，减小了除氧器的局部应力，提高了除氧器的安全运行系数以外，还采用了新型喷嘴，提高了除氧效果。
在本发明进一步的技术方案中，所述内置式除氧器不具有喷淋型除氧器具有的除氧头和立式除氧器具有的大于800mm的直径开孔，并且所述内置式除氧器设置有复合射汽型喷嘴，所述内置式除氧器设置有复合射汽型喷嘴，所述复合射汽型喷嘴由壳体、位于壳体中间的射汽喷管和位于壳体一端的喷头组成，在壳体圆周壁上开设有切向进水槽，蒸汽通过中间的射汽喷管进入壳体。
在本发明进一步的技术方案中，所述内置式除氧器的输出端通过输水管道直接与锅炉连接，所述锅炉的蒸发量不超过130t/h。
在本发明进一步的技术方案中，所述内置式除氧器通过采用定、滑压运行方式在工作状态下使得除氧水溶解氧量≤5μg/L。
在本发明进一步的技术方案中，所述背压机输出至所述除氧器的主蒸汽为所述除氧器的加热介质。
在本发明进一步的技术方案中，所述背压机输出至所述热网换热器的主蒸汽为所述热网换热器的换热介质。
本发明的另一个目的在于提供这样的方法，即采用上述任意一种技术方案中的一种燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统实现供能简化回热的方法，其包括：
在所述回热系统中只设置内置式除氧器，并且不设置高压加热器和低压加热器，进而简化常规燃煤发电机组的回热系统。
本发明的另一个目的在于提供这样的方法，即一种采用前述的燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统实现供能简化回热的方法，其特征在于：所述方法包括：锅炉出来的主蒸汽经背压机后分为两路排汽，其中一路排汽直接送往除氧器；另外一路排汽直接送往热网换热器，通过热网进行换热，然后热网回水吸收排汽热量，使得热网回水温度提升，然后送往热网用户，该另一路排汽经与热网回水换热后冷凝，形成冷凝水，通过凝结水泵被送往除氧器，被送往除氧器的所述一路排汽作为所述冷凝水的加热介质对冷凝水进行加热。
本发明的又一个目的在于提供一种疏水系统，该疏水系统包括上述燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统、一个疏水扩容器和一个疏水水箱，所述疏水水箱同时起到低位水箱的补水作用。
本发明的有益效果如下：
1、本发明通过简化常规燃煤发电机组的回热系统，回热系统中只设置除氧器，去掉高压和低压加热器，降低了初投资成本，降低运维成本，实现了经济效益。
2、本发明采用内置式除氧器，舍弃了传统式除氧器的除氧头，取消了传统立式除氧器的大直径开孔，减小了除氧器的局部应力，提高了除氧器的安全运行系数。
3、本发明系统设计简单，结构紧凑，检修维护方便。工作过程中，排气损失极少，节约了运行费用。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明优选实施例提供的一种分布式供能回热系统；
图2示出本发明优选实施例提供的一种分布式供能回热系统实施步骤；
图3示出本发明内置式除氧器采用的复合射汽型喷嘴。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1是一种燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统，所述系统包括背压机、发电机、热网换热器和凝结水泵，所述系统还包括除氧器，其中所述背压机与所述发电机连接，所述背压机输入端通过蒸汽管道接收主蒸汽，所述背压机输出端通过蒸汽管道分别与所述除氧器蒸汽输入端和所述热网换热器蒸汽输入端连接，所述热网换热器蒸汽输出端通过输水管道与所述凝结水泵输入端连接，所述凝结水泵输出端通过输水管道与所述除氧器热水输入端连接。通过这种方式设置，简化常规燃煤发电机组的回热系统。
在上述实施例中，除氧器采用的是内置式除氧器，原因在于：这种除氧器应对负荷变化能力强，而且相比于传统式除氧器，可以舍弃传统式除氧器的除氧头，这样内置式无头除氧器启动时不存在常规除氧器启动时震动现象，并且不需要传统立式除氧器的大直径开孔，由此减小了除氧器的局部应力，提高了除氧器的安全运行系数。由于除氧器采用新型喷嘴，除氧效果好，可靠性高。
进一步地说，传统式除氧器需在给水箱上开设直径一般为φ1600～φ2400的孔，达到给水箱直径的0.4～0.8倍，超过GB150－98《钢制压力容器》中规定，削弱了给水箱强度和刚度，在除氧头和给水箱连接处产生很高的局部应力和变形，使得给水箱内部产生裂纹，尤其在焊缝区产生大量裂纹，威胁除氧器的安全运行。
本发明通过使用内置式除氧器，舍弃了传统式除氧器的除氧头，只保留除氧器的水箱部分，将原传统式除氧器除氧塔内的除氧功能转移到除氧器的水箱中，在水箱内同时出现除氧和蓄水功能，从而不再需要传统除氧器需要的大直径开口，而只需要800mm以下的直径开孔即可，减小了除氧器的局部应力，提高了除氧器的安全运行系数以外。
传统式除氧器是汽、水由单独喷嘴喷出，通过逆向流动加热，填料延时加热等方法，对被除氧水进行充分加热，从而达到除氧的目的。而在本发明的进一步的实施例中，所述内置式除氧器设置有复合射汽型喷嘴，所述复合射汽型喷嘴由壳体、射汽喷管和喷头组成，其中所述射汽喷管设置在所述壳体内，所述射汽喷管与喷头的一端连接。通过采用上述新型的喷头，除氧效果好，可靠性高。
在上述实施例中，内置式无头除氧器启动时不存在常规除氧器启动时震动现象。从背压机排汽来的加热蒸汽从水下送入，使除氧器整体工作温度降低，金属热疲劳寿命大大提高，在具体工作时，所述内置式除氧器的输出端通过输水管道直接与锅炉连接。所述内置式除氧器通过采用定、滑压运行方式在工作状态下使得除氧水溶解氧量≤5μg/L。
在进一步的实施例中，所述背压机输出至所述除氧器的主蒸汽为所述除氧器的加热介质。在该实施例中，锅炉出来的主蒸汽经背压机做功后，推动发电机发电上网，背压机排汽分为两路，其中一路送往除氧器，作为除氧器的加热介质，加热给水。其中另外一路送往热网换热器，通过热网进行换热，然后热网回水吸收排汽热量，使得热网回水温度提升，然后送往热网用户。背压机排汽经与热网回水换热后冷凝，通过凝结水泵被送往除氧器。由此可见，在该实施例中，所述背压机输出至所述热网换热器的主蒸汽为所述热网换热器的换热介质。
在传统的回热系统中，“三高四低”其主要目的是减少冷源损失，提高发电量。对于燃煤蒸汽背压机分布式供能系统，高、低压加热器的重要作用是提升锅炉的入口水温，提高锅炉效率，减少汽轮机排往凝汽器中的蒸汽量，降低能源损失，提热力系统的循环效率。锅炉的入口水温要求主要与锅炉受热面的布置有关，通常，锅炉容量在130t/h及以上时，高温高压锅炉的入口水温需达到215℃，因此，往往需要一个高、低压加热器来加热使得入口水温达到要求，而在容量低于130t/h时，高温高压锅炉的入口水温约158℃。
在一种实施例中，低压加热器的作用是利用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。
对于蒸发量不超过130t/h的锅炉，采用本发明的回热系统以及本发明上述的内置式除氧器，不需要设置加热器就可以保证锅炉的入口水温要求。
与传统的回热系统相比，本发明的系统减少了高压加热器、低压加热器，尽管去除高压加热器后发电功率略降，但有利于降低初投资成本，降低运维成本。而且采用本发明的系统能够以供热为主，没有冷源损失。。
参考图2和图3，采用上述实施例中的燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统实现供能简化回热的方法为：
在所述回热系统中只设置内置式除氧器，并且不设置高压加热器和低压加热器，进而简化常规燃煤发电机组的回热系统。下面结合传统式除氧器的工作方式对内置式除氧器中的复合射汽型喷嘴的工作原理进行说明。
传统式除氧器是汽、水由单独喷嘴喷出，通过逆向流动加热，填料延时加热等方法，对被除氧水进行充分加热，从而达到除氧的目的。
而内置式除氧器则采用了新型的复合射汽型喷嘴(图3)。射汽型喷嘴由壳体、射汽喷管和喷头(图3中最左侧的收口处)组成，其中，射汽喷管位于壳体的中间，喷头位于壳体的一端，参照图3可知，水(凝结水)和汽(来自背压机的蒸汽)从同一个喷嘴中的不同位置进入，在壳体圆周壁上开设了若干切向进水槽，进水从壳体外侧通过切向进水槽进入壳体内侧，并形成数股旋转水流。中间的射汽喷管将壳体外侧进入蒸汽的压力能转变成速度能，在射汽喷管出口处的蒸汽达到较高的流速，形成一股高速射汽流。这股高速射汽流一方面在壳体内带动旋转水流向前流动，并在喷嘴出口处撞击旋转水流，增加了水流雾化动力；在离开喷嘴后，这股蒸汽自雾化锥体中心向四周扩散，使雾化水滴获得均匀加热。由此可见，在喷嘴中汽水进行了初步换热，而在喷出喷嘴后，汽、水均呈雾状进一步强化了换热效果。
本发明还提供了另一种疏水系统的实施例，该疏水系统包括上述实施例中的燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统、疏水扩容器、疏水水箱(该疏水水箱同时起到了传统的低位水箱的作用)。在该实施例中，本发明采用简化的回热系统，简化了三级高压加热器、四级低压加热器，同时也优化掉每级加热器后面设置的疏水点。即，传统的疏水系统需要在每级加热器后都需要配备疏水水箱和疏水扩容器，并需要补水用的低位水箱，而本发明与传统疏水系统相比，只需要设置一台疏水扩容器，一台疏水水箱(其合并了常规的低位水箱)即可，由此减少占地面积。这些技术效果都源于采用本发明的简化回热系统的缘故。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统，包括：背压机、发电机、热网换热器和凝结水泵，其特征在于：
所述系统还包括除氧器，其中，
所述背压机与所述发电机连接，
所述背压机输入端通过蒸汽管道接收主蒸汽，
所述背压机输出端通过蒸汽管道分别与所述除氧器蒸汽输入端和所述热网换热器蒸汽输入端连接，
所述热网换热器蒸汽输出端通过输水管道与所述凝结水泵输入端连接，
所述凝结水泵输出端通过输水管道与所述除氧器热水输入端连接。
2.根据权利要求1所述的燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统，其特征在于：所述除氧器为内置式除氧器。
3.根据权利要求2所述的燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统，其特征在于：所述内置式除氧器不具有喷淋型除氧器具有的除氧头和立式除氧器具有的大于800mm的直径开孔。
4.根据权利要求3所述的一种燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统，其特征在于：所述内置式除氧器的输出端通过输水管道直接与锅炉连接。
5.根据权利要求2至4任一项所述的燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统，其特征在于：所述内置式除氧器通过采用定、滑压运行方式在工作状态下使得除氧水溶解氧量≤5μg/L。
6.根据权利要求2所述的燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统，其特征在于：所述内置式除氧器设置有复合射汽型喷嘴，所述复合射汽型喷嘴由壳体、位于壳体中间的射汽喷管和位于壳体一端的喷头组成，在壳体圆周壁上开设有切向进水槽，蒸汽通过中间的射汽喷管进入壳体。
7.根据权利要求4所述的燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统，其特征在于：所述锅炉的蒸发量不超过130t/h。
8.根据权利要求1所述的燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统，其特征在于：
在所述回热系统中只设置内置式除氧器，并且不设置高压加热器和低压加热器。
9.一种疏水系统，其特征在于：所述疏水系统包括权利要求1至8任一项所述的燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统、一个疏水扩容器和一个疏水水箱，所述疏水水箱同时起到低位水箱的补水作用。
10.一种采用权利要求1至8任一项所述的燃煤蒸汽背压机分布式供能简化回热系统实现供能简化回热的方法，其特征在于：所述方法包括：
锅炉出来的主蒸汽经背压机后分为两路排汽，其中
一路排汽直接送往除氧器；
另外一路排汽直接送往热网换热器，通过热网进行换热，然后热网回水吸收排汽热量，使得热网回水温度提升，然后送往热网用户，该另一路排汽经与热网回水换热后冷凝，形成冷凝水，通过凝结水泵被送往除氧器，
被送往除氧器的所述一路排汽作为所述冷凝水的加热介质对冷凝水进行加热。
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