CN114777103A - 一种余热利用锅炉系统及具有其的汽轮机发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及火力发电技术领域,具体涉及一种余热利用锅炉系统及具有其的汽轮机发电系统。余热利用锅炉系统,包括:锅炉本体,其尾部烟道内串联安装有多级蒸发器,多级所述蒸发器之间安装有至少一组空气预热器,高温烟气进入炉膛后与多级所述蒸发器进行热交换;余热回收循环管路,包括循环连接的多级蒸发器、膨胀机组、冷凝器和工质泵,所述膨胀机组上同轴安装有发电机。通过在锅炉本体的炉膛内空气预热器的两侧加装多级蒸发器,利用蒸发器对尾部烟道内的高温烟气的余热进行梯级吸收,能够大大降低锅炉本体最终输出的烟气的温度,提升余热回收循环管路中工作介质的工作温度,增加发电机的发电量。
Description
技术领域
本发明涉及火力发电技术领域,具体涉及一种余热利用锅炉系统及具有其的汽轮机发电系统。
背景技术
锅炉的热损失主要包含:排烟损失、气体不完全燃烧热损失、固体不完全燃烧热损失、散热损失和灰渣物理热损失。而在这些热损失中,绝大多数是排烟损失。排烟热损失是指锅炉的烟气从锅炉中排出后,会被大气带走一部分的热量而产生的热损失。通常,锅炉的排烟热损失处于4%~8%的范围内,易受到排烟的容器、还有排烟时温度等的影响。一般为了锅炉尾部不被低温腐蚀,将排烟的温度控制在110~160℃之间。
现有技术中为了降低锅炉的排烟热损,通过对锅炉低温受热面加装低温省煤器,耦合凝结水系统形成低温省煤器余热利用系统,经过余热利用,将烟气的尾部余热转移到凝结水中从而起到排挤蒸汽、提高经济性的目的,但由于低温省煤器余热利用系统与锅炉系统之间的耦合性强,余热回收后重新接入到汽轮机发电系统中换热,但是余热的热量与汽轮机组中输入的热量相差较大,其对汽轮机组的贡献极弱,导致余热回收后能够提升汽轮机发电系统整体的做功能力但是并不能增加汽轮机组的上网电量。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的对锅炉余热利用后汽轮机发电系统的做功能力增加但上网电量不增加的缺陷,从而提供一种余热利用锅炉系统及具有其的汽轮机发电系统。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种余热利用锅炉系统,包括:
锅炉本体,其尾部烟道内串联安装有多级蒸发器,多级所述蒸发器之间安装有至少一组空气预热器,高温烟气进入炉膛后与多级所述蒸发器进行热交换;
余热回收循环管路,包括循环连接的多级蒸发器、膨胀机组、冷凝器和工质泵,所述膨胀机组上同轴安装有发电机。
可选地,所述锅炉本体的炉膛内安装有过热器组、再热器组、低温省煤器和除尘器,多级所述蒸发器依次安装在所述低温省煤器与所述除尘器之间。
可选地,所述过热器组包括低温过热器和末级过热器,所述再热器组包括低温过热器和末级过热器,所述末级过热器、末级再热器、低温过热器、低温再热器在所述锅炉本体的炉膛内依次设置。
可选地,所述蒸发器串联安装有两级,两级所述蒸发器之间串联安装有一组所述空气预热器。
可选地,所述余热回收循环管路内的循环介质温度为280℃~320℃。
可选地,所述炉膛末端安装有烟囱。
本发明还提供一种汽轮机发电系统,具有本发明所述的余热利用锅炉系统。
可选地,还包括凝汽器,所述凝汽器与冷凝器的冷侧之间连通有循环冷却支路。
可选地,末级过热器的汽侧出口端与高压缸连通,末级再热器的汽侧出口端与中压缸连通。
可选地,发电机接入与火电厂用电系统,以为火电厂内用电设备供电。
本发明技术方案,具有如下优点:
1.本发明提供的余热利用锅炉系统,包括:锅炉本体,其尾部烟道内串联安装有多级蒸发器,多级所述蒸发器之间安装有至少一组空气预热器,高温烟气进入炉膛后与多级所述蒸发器进行热交换;余热回收循环管路,包括循环连接的多级蒸发器、膨胀机组、冷凝器和工质泵,所述膨胀机组上同轴安装有发电机。
通过在锅炉本体的炉膛内空气预热器的两侧加装多级蒸发器,利用蒸发器对炉膛内的高温烟气的余热进行梯级吸收,能够大大降低锅炉本体最终输出的烟气的温度,提升余热回收循环管路中工作介质的工作温度,增加发电机的发电量。多级蒸发器吸收高温烟气的热能后将热能传递至余热回收循环管路的工作介质中,工作介质升温后驱动膨胀机组转动做功释放能量,然后进入到冷凝器降温后通过工质泵重新泵入到初级的蒸发器中完成循环。膨胀机组转动带动发电机运转发电,发电机接入到火电厂用电,对火电厂内的压缩机等用电设备进行供电,能够减少火电厂对电网电能的使用,增加发电系统整体对外输出的电能,增加上网电量。且余热回收循环管路仅与锅炉本体内的多级蒸发器进行串联取热,耦合度低,在余热回收循环管路内的设备发生故障需维护时,锅炉本体仍能正常运转,锅炉系统无需停机,不会影响发电工作的正常进行。
2.本发明提供的余热利用锅炉系统,锅炉本体的炉膛内安装有过热器组、再热器组、低温省煤器和除尘器,多级蒸发器依次安装在低温省煤器与除尘器之间。通过在多级蒸发器之前设置低温省煤器,对炉膛内的高温烟气中的热量进行利用,初步对锅炉本体排烟温度降低后,在将烟气输入至蒸发器进行余热回收,能够在保证锅炉系统的循环热效率不受影响的同时对锅炉本体中烟气的余热进行充分利用,提升发电系统的上网电量。
3.本发明提供的汽轮机发电系统,还包括凝汽器,所述凝汽器与冷凝器的冷侧之间连通有循环冷却支路。通过设置循环冷却支路,利用发电系统中的部分冷凝水对冷凝器中的工作介质进行降温,对发电系统中对于的冷能进行利用,无需从外部输入能量,能够降低发电系统的整体能耗,提高发电效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施方式中提供的余热利用锅炉系统的示意图。
附图标记说明:1、锅炉本体;2、末级过热器;3、末级再热器;4、低温过热器;5、低温再热器;6、低温省煤器;7、蒸发器;8、空气预热器;9、除尘器;10、烟囱;11、膨胀机组;12、冷凝器;13、工质泵;14、发电机;15、煤粉入口;16、给水入口;17、空气入口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
如图1所示为本实施例提供的一种余热利用锅炉系统,包括:锅炉本体1和用于对锅炉本体1内烟气的余热进行回收发电的余热回收循环管路。
锅炉本体1的尾部烟道内串联安装有多级蒸发器7,多级蒸发器7之间安装有至少一组空气预热器8,高温烟气进入炉膛后与多级蒸发器7进行热交换。炉膛侧壁上设置有煤粉入口15,用于向锅炉本体1内添加煤粉燃烧。锅炉本体1的炉膛内还安装有过热器组、再热器组、低温省煤器6和除尘器9,多级蒸发器7依次安装在低温省煤器6与除尘器9之间,低温省煤器6上连通有给水入口16。在本实施例中,蒸发器7串联安装有两级,两级蒸发器7之间串联安装有一组空气预热器8,空气预热器8上连通有空气入口17。蒸发器7选用耐腐蚀的低合金碳钢、复合钢及表面搪瓷处理的碳钢等耐腐蚀、耐磨损材料换热管。过热器组包括低温过热器4和末级过热器2,再热器组包括低温过热器4和末级过热器2,末级过热器2、末级再热器3、低温过热器4、低温再热器5在锅炉本体1的炉膛内依次设置。末级过热器2的汽侧出口端用于为高压缸提供蒸汽,末级再热器3的汽侧出口端用于为中压缸提供蒸汽。炉膛末端安装有烟囱10。
余热回收循环管路,包括循环连接的两级蒸发器7、膨胀机组11、冷凝器12和工质泵13,膨胀机组11上同轴安装有发电机14。其中第一级蒸发器7设于空气预热器8和除尘器9之间,第二级蒸发器7设于低温省煤器6和空气预热器8之间。余热回收循环管路内的循环介质温度为280℃~320℃。余热回收循环管路中的工作介质可选用八甲基三硅氧烷(OMTS)、五氟丙烷(R245fa)、三氟乙酰氯(R113)、异丁烷(R600a)等高温工质,及其他适用于280℃~320℃的流体介质。
通过在锅炉本体1的炉膛内空气预热器8的两侧加装多级蒸发器7,利用蒸发器7对炉膛内的高温烟气的余热进行梯级吸收,能够大大降低锅炉本体1最终输出的烟气的温度,提升余热回收循环管路中工作介质的工作温度,增加发电机14的发电量。多级蒸发器7吸收高温烟气的热能后将热能传递至余热回收循环管路的工作介质中,工作介质升温后驱动膨胀机组11转动做功释放能量,然后进入到冷凝器12降温后通过工质泵13重新泵入到初级的蒸发器7中完成循环。膨胀机组11转动带动发电机14运转发电,发电机14接入到火电厂用电,对火电厂内的压缩机等用电设备进行供电,能够减少火电厂对电网电能的使用,增加发电系统整体对外输出的电能,增加上网电量。且余热回收循环管路仅与锅炉本体1内的多级蒸发器7进行串联取热,耦合度低,在余热回收循环管路内的设备发生故障需维护时,锅炉本体1仍能正常运转,锅炉系统无需停机,不会影响发电工作的正常进行。
作为替代的实施方式,蒸发器7可在锅炉本体1的尾部烟道内沿炉膛的延伸方向依次串联安装多组。
实施例2
本实施例提供一种汽轮机发电系统,具有实施例1中所述的余热利用锅炉系统。还包括同轴连接的高压缸、中压缸和低压缸,低压缸的汽侧输出端依次安装有凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵和高压加热器,高压加热器输出的水输入到火电厂锅炉系统的锅炉本体1加热后,输入到高压缸和中压缸完成循环。末级过热器2的汽侧出口端与高压缸连通,末级再热器3的汽侧出口端与中压缸连通。
凝汽器与火电厂锅炉系统的冷凝器12的冷侧之间连通有循环冷却支路。利用发电系统中的部分冷凝水对冷凝器12中的工作介质进行降温,对发电系统中对于的冷能进行利用,无需从外部输入能量,能够降低发电系统的整体能耗,提高发电效率。火电厂锅炉系统中与膨胀机组11同轴连接的发电机14接入与火电厂用电系统,以为火电厂内用电设备供电。在对余热进行利用后直接通过发电机14发电,发电机14并入到发电厂用电,对发电厂内的用电设备进行供电,以减少发电过程对电网电能的使用,增加发电系统对外输出的电能,增加上网电量。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。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。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种余热利用锅炉系统,其特征在于,包括:
锅炉本体(1),其尾部烟道内串联安装有多级蒸发器(7),多级所述蒸发器(7)之间安装有至少一组空气预热器(8),高温烟气进入炉膛后与多级所述蒸发器(7)进行热交换;
余热回收循环管路,包括循环连接的多级蒸发器(7)、膨胀机组(11)、冷凝器(12)和工质泵(13),所述膨胀机组(11)上同轴安装有发电机(14)。
2.根据权利要求1所述的余热利用锅炉系统,其特征在于,所述锅炉本体(1)的炉膛内安装有过热器组、再热器组、低温省煤器(6)和除尘器(9),多级所述蒸发器(7)依次安装在所述低温省煤器(6)与所述除尘器(9)之间。
3.根据权利要求2所述的余热利用锅炉系统,其特征在于,所述过热器组包括低温过热器(4)和末级过热器(2),所述再热器组包括低温过热器(4)和末级过热器(2),所述末级过热器(2)、末级再热器(3)、低温过热器(4)、低温再热器(5)在所述锅炉本体(1)的炉膛内依次设置。
4.根据权利要求1至3任一项所述的余热利用锅炉系统,其特征在于,所述蒸发器(7)串联安装有两级,两级所述蒸发器(7)之间串联安装有一组所述空气预热器(8)。
5.根据权利要求1至3任一项所述的余热利用锅炉系统,其特征在于,所述余热回收循环管路内的循环介质温度为280℃~320℃。
6.根据权利要求1至3任一项所述的余热利用锅炉系统,其特征在于,所述炉膛末端安装有烟囱(10)。
7.一种汽轮机发电系统,其特征在于,具有权利要求1至6中任一项所述的余热利用锅炉系统。
8.根据权利要求7所述的汽轮机发电系统,其特征在于,还包括凝汽器,所述凝汽器与冷凝器(12)的冷侧之间连通有循环冷却支路。
9.根据权利要求7所述的汽轮机发电系统,其特征在于,末级过热器(2)的汽侧出口端与高压缸连通,末级再热器(3)的汽侧出口端与中压缸连通。
10.根据权利要求7所述的汽轮机发电系统,其特征在于,发电机(14)接入与火电厂用电系统,以为火电厂内用电设备供电。
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