CN111503607A - 一种用于火力发电厂超临界机组湿态水雾化回收的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于火力发电厂超临界机组湿态水雾化回收的系统，包括湿态水转化装置、辅助蒸汽管道、锅炉启动分离器储水罐、关断阀、流量控制阀及手动阀；湿态水转化装置包括辅助蒸汽管道、壳体以及设置于壳体内的辅助蒸汽加热装置及雾化喷头，其中，辅助蒸汽管道与辅助蒸汽加热装置的入口相连通，辅助蒸汽加热装置安装于雾化喷头的前侧，且辅助蒸汽加热装置输出的气流方向指向雾化喷头的喷嘴，锅炉启动分离器储水罐的出口经关断阀、流量控制阀及手动阀与雾化喷头的入口相连通，壳体的出口与热用户相连通，该系统能够实现高能湿态水全部回收利用。

Description

一种用于火力发电厂超临界机组湿态水雾化回收的系统

技术领域

本发明属于汽轮机运行技术领域，涉及一种用于火力发电厂超临界机组湿态水雾化回收的系统。

背景技术

我国实施2.2亿千瓦燃煤机组的灵活性改造，使机组具备深度调峰能力，纯凝机组增加15-20％额定容量的调峰能力，最小技术出力达到30-35％额定容量。部分省份和区域，要求火电机组深调力度更大，对深调机组进行了较高的上网电价补贴。因此部分火电机组需要深调运行至20％额定负荷以下。

然而，对于超临界机组而言，当机组负荷降低至25％额定负荷以下时，锅炉由干态转为湿态运行，汽水分离器内会产生大量饱和水。对于不含炉水循环泵的锅炉而言，汽水分离器内不断积聚和水会通过水位溢流调节阀(简称“361阀”)直接排入疏水扩容器或凝汽器，造成高品位的水直接浪费。机组在以这种方式低负荷运行时，机组热耗率高且造成工质浪费，电厂出于经济运行的考虑，亟需对此部分排出的高能水进行回收利用。但是到目前为止，湿态水回收的系统相对较少。此外，该湿态水虽然品质较高，但是处于高压的饱和状态，回收利用难度较大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于火力发电厂超临界机组湿态水雾化回收的系统，该系统能够实现高能湿态水全部回收利用。

为达到上述目的，本发明所述的用于火力发电厂超临界机组湿态水雾化回收的系统包括湿态水转化装置、辅助蒸汽管道、锅炉启动分离器储水罐、关断阀、流量控制阀及手动阀；

湿态水转化装置包括辅助蒸汽管道、壳体以及设置于壳体内的辅助蒸汽加热装置及雾化喷头，其中，辅助蒸汽管道与辅助蒸汽加热装置的入口相连通，辅助蒸汽加热装置安装于雾化喷头的前侧，且辅助蒸汽加热装置输出的气流方向指向雾化喷头的喷嘴，锅炉启动分离器储水罐的出口经关断阀、流量控制阀及手动阀与雾化喷头的入口相连通，壳体的出口与热用户相连通。

锅炉启动分离器储水罐的出口与关断阀之间的管道上设置有湿态水测量仪表、湿态水温度测量仪表及流量测量仪表。

壳体与热用户之间的管道上设置有转化蒸汽温度测量仪表及转化蒸汽压力测量仪表。

还包括上位机，其中，上位机与湿态水测量仪表、湿态水温度测量仪表、流量测量仪表、转化蒸汽温度测量仪表、转化蒸汽压力测量仪表、关断阀及流量控制阀相连接。

壳体与热用户之间的管道上设置有安全门。

雾化喷头的形式、数量及布局方式根据湿态水的流量和雾化要求进行选择。

雾化喷头上的各喷嘴呈阵型均匀布置或者沿周向均匀布置。

辅助蒸汽管道内通入的辅助蒸汽为湿蒸汽或者过热蒸汽。

在工作时，锅炉转湿态运行后在锅炉的启动分离器产生湿态水，当湿态水量达到预设水量时后，锅炉启动分离器储水罐中的湿态水经湿态水测量仪表检测水压，通过湿态水温度测量仪表检测水温，通过流量测量仪表检测流量后，再经关断阀、流量控制阀及手动阀进入到湿态水转化装置中，其中，在湿态水转化装置中，湿态水经雾化喷头以雾化水滴的形式喷出，然后经辅助蒸汽加热为过热蒸汽或者饱和蒸汽，最后经转化蒸汽压力测量仪表测量压力，转化蒸汽温度测量仪表测量温度后送入热用户。

当热用户需要过热蒸汽，则通过增加辅助蒸汽的流量来确保用户侧的蒸汽为过热蒸汽；当热用户需要饱和蒸汽，则减小辅助蒸汽的流量，确保用户侧的蒸汽为饱和蒸汽。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的用于火力发电厂超临界机组湿态水雾化回收的系统在具体操作时，锅炉启动分离器储水罐中的湿态水经雾化喷头以雾化水滴的形式喷出，然后经辅助蒸汽加热为过热蒸汽或者饱和蒸汽，最后送入热用户，以实现高能湿态水全部回收利用，回收利用难度较低，结构简单，操作方便，便于推广及应用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中湿态水转化装置8的结构示意图。

其中，1为锅炉启动分离器储水罐、2为湿态水测量仪表、3为湿态水温度测量仪表、4为流量测量仪表、5为关断阀、6为流量控制阀、7为手动阀、8为湿态水转化装置、9为安全门、10为转化蒸汽压力测量仪表、11为转化蒸汽温度测量仪表、12为辅助蒸汽管道、13为辅助蒸汽加热装置、14为雾化喷头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1及图2，本发明所述的用于火力发电厂超临界机组湿态水雾化回收的系统包括湿态水转化装置8、辅助蒸汽管道12、锅炉启动分离器储水罐1、关断阀5、流量控制阀6及手动阀7；湿态水转化装置8包括辅助蒸汽管道12、壳体以及设置于壳体内的辅助蒸汽加热装置13及雾化喷头14，其中，辅助蒸汽管道12与辅助蒸汽加热装置13的入口相连通，辅助蒸汽加热装置13安装于雾化喷头14的前侧，且辅助蒸汽加热装置13输出的气流方向指向雾化喷头14的喷嘴，锅炉启动分离器储水罐1的出口经关断阀5、流量控制阀6及手动阀7与雾化喷头14的入口相连通，壳体的出口与热用户相连通。

锅炉启动分离器储水罐1的出口与关断阀5之间的管道上设置有湿态水压力测量仪表2、湿态水温度测量仪表3及流量测量仪表4；壳体与热用户之间的管道上设置有转化蒸汽温度测量仪表11及转化蒸汽压力测量仪表10。本发明还包括上位机，其中，上位机与湿态水测量仪表2、湿态水温度测量仪表3、流量测量仪表4、转化蒸汽温度测量仪表11、转化蒸汽压力测量仪表10、关断阀5及流量控制阀6相连接；壳体与热用户之间的管道上设置有安全门9。

雾化喷头14的形式、数量及布局方式根据湿态水的流量和雾化要求进行选择；雾化喷头14上的各喷嘴呈阵型均匀布置或者沿周向均匀布置；辅助蒸汽管道12内通入辅助蒸汽用于加热雾化蒸汽，加热后的雾化蒸汽为湿蒸汽或者过热蒸汽。

本发明的具体工作过程为：

锅炉转湿态运行后在锅炉的启动分离器会产生湿态水，当湿态水量达到预设水量时后，锅炉启动分离器储水罐1中的水经湿态水压力测量仪表2检测水压，通过湿态水温度测量仪表3检测水温，通过流量测量仪表4检测流量后，关断阀5、流量控制阀6及手动阀7进入到湿态水转化装置8中，其中，湿态水经过流量控制阀6进行减压和流量控制，在湿态水转化装置8中湿态水经辅助蒸汽加热为过热蒸汽或者湿蒸汽，然后经转化蒸汽压力测量仪表10测量压力，转化蒸汽温度测量仪表11测量温度后送入热用户。湿态水转化装置8中，根据消纳的湿态水的流量和用户侧需求，设置雾化喷头14大小、形式、数量及布局。雾化喷头14可采取顺流、环形布置于壳体中，通过雾化喷头14可将湿态水雾化为含20μm～500μm的雾化水滴的饱和蒸汽。辅助蒸汽布置于雾化喷头14的后方，用于携带和加热喷嘴后形成的雾化水滴。将雾化后的蒸汽被辅汽加热成湿蒸汽或者过热蒸汽，根据用户侧需求而定。过热蒸汽的品质通过湿态水回收装置后的压力测点和温度测点进行监测。当热用户需要过热蒸汽，则通过增加辅助蒸汽的流量来确保用户侧的蒸汽为过热蒸汽；当热用户需要饱和蒸汽，则可以适当减小辅助蒸汽流量，将饱和蒸汽控制在一定的湿度下运行。

实施例一

用ebsilon模拟了某电厂一台超临界350MW机组，当机组深度调峰至20％额定负荷(70MW)运行时，锅炉转湿态运行。锅炉启动分离器产生90t/h，压力为8MPa，温度为295℃的湿态水。经上述湿态水回收系统后，并采用一定的辅助蒸汽进行加热，转化为饱和蒸汽供至热用户，饱和蒸汽的状态为0.8MPa，温度为170.4℃，湿度为0.3。通过该系统将湿态水全部转化为湿饱和蒸汽供至热用户，实现了湿态水全部回收利用。

通过计算可知，20％额定负荷下，当90t高能疏水全部排入凝汽器时，机组热耗率约为10068kJ/(kWh)，折合发电煤耗率约为377.2g/(kWh)。通过回收改造后，将饱和蒸汽全部回收至热用户，并采用好处归电的算法进行计算。考虑到一定的耗损，可得出机组的热耗率为8670kJ/(kWh)，改造后发电煤耗率为324.8g/(kWh)。可以看出通过改造后机组的热耗率下降1398kJ/(kWh)，发电煤耗率下降52.4g/(kWh)，机组经济性大幅提升。

Claims (10)

1.一种用于火力发电厂超临界机组湿态水雾化回收的系统，其特征在于，包括湿态水转化装置(8)、辅助蒸汽管道(12)、锅炉启动分离器储水罐(1)、关断阀(5)、流量控制阀(6)及手动阀(7)；

湿态水转化装置(8)包括辅助蒸汽管道(12)、壳体以及设置于壳体内的辅助蒸汽加热装置(13)及雾化喷头(14)，其中，辅助蒸汽管道(12)与辅助蒸汽加热装置(13)的入口相连通，辅助蒸汽加热装置(13)安装于雾化喷头(14)的前侧，且辅助蒸汽加热装置(13)输出的气流方向指向雾化喷头(14)的喷嘴，锅炉启动分离器储水罐(1)的出口经关断阀(5)、流量控制阀(6)及手动阀(7)与雾化喷头(14)的入口相连通，壳体的出口与热用户相连通。

2.根据权利要求1所述的用于火力发电厂超临界机组湿态水雾化回收的系统，其特征在于，锅炉启动分离器储水罐(1)的出口与关断阀(5)之间的管道上设置有湿态水测量仪表(2)、湿态水温度测量仪表(3)及流量测量仪表(4)。

3.根据权利要求2所述的用于火力发电厂超临界机组湿态水雾化回收的系统，其特征在于，壳体与热用户之间的管道上设置有转化蒸汽温度测量仪表(11)及转化蒸汽压力测量仪表(10)。

4.根据权利要求3所述的用于火力发电厂超临界机组湿态水雾化回收的系统，其特征在于，还包括上位机，其中，上位机与湿态水测量仪表(2)、湿态水温度测量仪表(3)、流量测量仪表(4)、转化蒸汽温度测量仪表(11)、转化蒸汽压力测量仪表(10)、关断阀(5)及流量控制阀(6)相连接。

5.根据权利要求1所述的用于火力发电厂超临界机组湿态水雾化回收的系统，其特征在于，壳体与热用户之间的管道上设置有安全门(9)。

6.根据权利要求1所述的用于火力发电厂超临界机组湿态水雾化回收的系统，其特征在于，雾化喷头(14)的形式、数量及布局方式根据湿态水的流量和雾化要求进行选择。

7.根据权利要求1所述的用于火力发电厂超临界机组湿态水雾化回收的系统，其特征在于，雾化喷头(14)上的各喷嘴呈阵型均匀布置或者沿周向均匀布置。

8.根据权利要求1所述的用于火力发电厂超临界机组湿态水雾化回收的系统，其特征在于，辅助蒸汽管道(12)内通入的蒸汽用于加热雾化蒸汽，加热后的蒸汽为湿蒸汽或者过热蒸汽。

9.根据权利要求1-8任一项所述的用于火力发电厂超临界机组湿态水雾化回收的系统，其特征在于，在工作时，锅炉转湿态运行后在锅炉的启动分离器产生湿态水，当湿态水量达到预设水量时后，锅炉启动分离器储水罐(1)中的湿态水经湿态水压力测量仪表(2)检测水压，通过湿态水温度测量仪表(3)检测水温，通过流量测量仪表(4)检测流量后，再经关断阀(5)、流量控制阀(6)及手动阀(7)进入到湿态水转化装置(8)中，其中，在湿态水转化装置(8)中，湿态水经雾化喷头(14)以雾化水滴的形式喷出，然后经辅助蒸汽加热为过热蒸汽或者饱和蒸汽，最后经转化蒸汽压力测量仪表(10)测量压力，转化蒸汽温度测量仪表(11)测量温度后送入热用户。

10.根据权利要求9所述的用于火力发电厂超临界机组湿态水雾化回收的系统，其特征在于，当热用户需要过热蒸汽，则通过增加辅助蒸汽的流量来确保用户侧的蒸汽为过热蒸汽；当热用户需要饱和蒸汽，则减小辅助蒸汽的流量，确保用户侧的蒸汽为饱和蒸汽。

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