CN1237307C - 工业锅炉背压式发电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的工业锅炉背压式发电方法是一种使用主炉(1)、副炉(4)、高低温蒸汽混合器(7)、背压式汽轮发电机(10)、高低压蒸汽混合器(13)、高温凝结水回收装置(17)等装置，温度传感器(8)、压力传感器(12)、电动流量控制阀(11)、电动控制截止阀(26)等控制元件及各种管道附件，按一定方式连接组成的具有全热利用功能的热电联供系统；本发明提供了一种多功能的可用于多种用途的热电联供核心技术，克服了现有技术有效热利用率低，不能全热利用的技术不足，并为我国工业蒸汽锅炉进行热电联供技术改造提供了科学方案，可克服电力生产布局整体不合理的弊病。本发明可广泛用于大、中、小型热电联供系统，尤其适合作为中小企业进行技改的优先选择方案。

Description

工业锅炉背压式发电方法

技术领域

本发明属热电技术领域，具体来说涉及一种工业锅炉背压式发电方法。

背景技术

由于历史原因，锅炉按其用途被区分为电站锅炉、工业锅炉、民用锅炉。不同锅炉具有不同用途。锅炉技术按不同用途进行划分的方式，曾较好地满足了不同部门的需要。随着科技和经济的发展，上述方式已经成为目前能源巨大浪费的重要原因，成为企业节能降耗、降低能源成本的瓶颈问题。

我国工业锅炉目前保有量超过60万台，120万蒸吨，年耗煤6亿吨左右。除因工艺需要，少数工业锅炉设有蒸汽过热装置外，绝大多数工业锅炉为饱和蒸汽炉，只能供热不能用于发电目的。

背压式热电联供方式，其有效热利用率在理论上为100％，是用热方式中最为科学合理的方式。由于锅炉按用途被区分为上述方式，各种锅炉具有固定的结构特征和固定的用途，使背压式热电联供方式的普及利用成为十分困难的问题。如贵州遵义碱厂将原有70T/h锅炉供热系统改造为100T/h锅炉背压式发电供热系统，只能将原有锅炉房拆毁、原有供热锅炉淘汰不用，而更换为具有过热蒸气产气能力的中压锅炉。该技术改造淘汰部分的生产资料价值在1000万元以上，新增投资4000万元。我国采用上述供热方式的工业企业甚多，如将原有生产饱和蒸汽的工业锅炉全部淘汰，必然会造成生产资料的巨大浪费，并须增加庞大的技术改造投资。

现有的过热蒸汽锅炉和饱和蒸汽锅炉在工质流程结构上，具有一个共同点，即工质经省煤器预热后进入锅炉，被加热至所需输出参数时被输出。上述工质流程结构方式造成：

a、工质参数控制系统复杂，如：过热蒸汽炉需采用结构复杂的减温系统和燃烧控制系统对过热蒸汽温度进行控制。由于炉膛热负荷大，增加了燃烧过程控制的难度，降低了控制的精确度。采用喷水减温控制过热蒸汽温度的方式，降低了过热蒸汽品质。

b、饱和蒸汽炉输出的蒸汽不能用于发电。

现有的背压式热电联供系统一般采用抽气式供热与凝气式发电相结合的方式，工质循环采用凝气冷却回收方式和用热器凝水回收方式，造成：

a、凝水回收系统分散，并网困难；

b、仍需设置双曲线冷却塔，增加了基建投资；

c、仍未能避免热污染和热损失，不能实现工质全热利用。

发明内容

本发明的目的在于克服了锅炉用途单一的传统模式所具有的弊病，由现有锅炉用途分工模式造成的电力生产整体布局不合理的状况，现有工质流程结构、工质循环方式、系统控制方式技术上的不合理处。而提供的一种避免生产资料大量浪费，减少技改投资费用，打破企业节能降耗的瓶颈，推进节能事业的发展和改变现有电力生产方式及电力生产布局的适用于对工业锅炉进行热电联供技术改造的工业锅炉背压式发电方法。

本发明的一种工业锅炉背压式发电方法，包括以下步骤：

a、按照工质一定的热量输出分配比例设置主炉、副炉，其具体做法是在总热量输出分配比例中，使主炉具有生产饱和蒸汽所具有的供热能力，并占总热量输出分配比例中的70％～95％，使副炉具有过热上述饱和蒸汽量所需的供热能力，并占总热量输出分配比例中的5％～30％，将主炉与副炉用管道进行连接，形成具有联体结构的加热方式，对工质进行分段加热；

b、在主炉与副炉之间的接管上设有分流三通，用其上设有电动流量控制阀的旁通管的一端与分流三通连接，另一端与高低温蒸汽混合器连接，将副炉与高低温蒸汽混合器连接，并在高低温蒸汽混合器与副炉之间的接管上设温度传感器，用过热蒸汽总管连接高低温蒸汽混合器出口与背压式汽轮发电机进口，并在过热蒸汽总管上合适位置设温度传感器，由设于过热蒸汽总管上的温度传感器提供设于旁通管上的电动流量控制阀所需的控制信号，对饱和蒸汽旁通流量进行控制，由温度传感器提供设于副炉燃料进口管上的燃汽电动流量控制阀所需的控制信号，对副炉的燃烧过程进行控制，采用对饱和蒸汽旁通流量进行控制和对副炉燃烧过程进行控制相结合的联动控制方式对过热蒸汽输出状态参数实施控制；

c、采用具有单级或多级抽气方式的背压式汽轮发电机，在背压式汽轮发电机的抽气管道上设电动流量控制阀，在背压式汽轮发电机抽气管与背压式汽轮发电机出口管之间设高低压蒸汽混合器，使高低压蒸汽混合器位于电动流量控制阀之后，在高低压蒸汽混合器后的供热蒸汽总管上设压力传感器，由压力传感器提供抽气管上的电动流量控制阀所需的控制信号对背压式汽轮发电机的高压抽气、低压排气混合比实施控制的感压流量控制方式对供热蒸汽压力进行控制，以保证用热装置所必须的蒸汽压力，供热蒸汽总管经压力传感器后与用热装置连接；

d、在用热装置之后设疏水装置，在疏水装置与省煤器之间设具有分段反馈方式的高温凝结水回收装置，高温凝结水回收装置的具体设置方式为：将疏水装置出口与高温凝结水回收装置集合罐上的凝结水进口管座用凝结水管连接，集合罐上的二次蒸汽出口管座和补给水进口管座分别与除氧器上的进气管和出水管连接，将高温凝结水回收装置中切换罐上的并相管连接于电动流量控制阀与高低压蒸汽混合器之间的抽气管上完成高温凝结水回收装置的具体设置，在高温凝结水回收装置后依次设除油器、除铁器、除铜器，用管道连接除铜器的出口与给水泵的进口，最后将给水泵出口与省煤器进口用管道连接，再将省煤器出口与主炉给水口连接；

本发明的工业锅炉背压式发电方法，还可以由以下技术措施来进一步实现。

在过热蒸汽总管上设三通，在压力传感器后的供热蒸汽总管上设三通，在上述三通之间设其上装有电动控制截止阀的旁通管，对系统进行保护式切换控制，以保证背压式汽轮发电机停机检修时系统的正常供热。

本发明的工业锅炉背压式发电方法，效果较好的是按照占总热量输出比例中的75％～85％设置生产饱和蒸汽的主炉与占总热量输出比例中的15％～25％设置具有所需过热饱和蒸汽供热能力的副炉。

本发明与现有技术相比，具有明显的有益效果，由以上技术方案可知，本发明较好的实现了前述的发明目的，并较好的克服了现有技术存在的弊病：

a、提供了一种多功能的可用于多种用途的热电联供核心技术，克服了现有电站锅炉有效热利用率低，现有热电联供系统不能全热利用，现有饱和蒸汽炉不能用于发电目的的不足之处；

b、克服了发电系统、热电联供系统因工质流程不合理造成的控制系统复杂、回热系统复杂等结构性问题；

c、为我国目前保有的约60万台工业蒸汽锅炉进行热电联供的技术改造，提供了科学方案。本发明克服了不能应用生产饱和蒸汽的工业锅炉进行热电联供的弊病，只需在原有锅炉后设置副炉和相应的控制机构，即可进行热电联供，从而克服了对现有供热系统进行热电联供改造必须更换锅炉的弊病，节约大量技改资金。

d、本发明可克服电力生产技术布局整体不合理的弊病，可优化电力生产领域的产业结构。

本发明具有现有技术不可比拟的调控灵活性，可广泛用于大、中、小型热电联供系统，尤其适合作为中小企业进行技改的优先选择方案。

本发明的普及利用将大大减少远距长程输电造成的能源浪费，减少电力输送装备投资，降低大型联网供电在突发事件中的风险危机，促进我国分布式能源的发展。

附图说明

附图为本发明的工艺流程图。

1、主炉；2、分流三通；3、电动流量控制阀；4、副炉；5、旁通管；6、温度传感器；7、高低温蒸汽混合器；8、温度传感器；9、过热蒸汽总管；10、背压式汽轮发电机；11、电动流量控制阀；12、压力传感器；13、高低压蒸汽混合器；14、供热蒸汽总管；15、用热装置；16、疏水装置；17、高温凝结水回收装置；18、除油器；19、除铁器；20、除铜器；21、给水泵；22、燃汽电动流量控制阀；23、省煤器；24、三通；25、三通；26、电动控制截止阀；27、旁通管；28、凝结水管；29、凝结水管；30、凝结水管；31、集合罐；32、凝结水进口管座；33、凝结水进口管座；34、凝结水进口管座；35、二次蒸汽出口管座；36、补给水进口管座；37、切换罐；38并相管。

具体实施方式

本发明的一种工业锅炉背压式发电方法，包括以下步骤：

1、按照工质一定的热量输出分配比例设置主炉1、副炉4，其具体做法是在总热量输出分配比例中，使主炉1具有生产饱和蒸汽所具有的供热能力，并占总热量输出分配比例中的75％，使副炉4具有过热上述饱和蒸汽量所需的供热能力，并占总热量输出分配比例中的25％，将主炉1与副炉4用管道进行连接，形成具有联体结构的加热方式，对工质进行分段加热；

2、在主炉1与副炉4之间的接管上设有分流三通2，用其上设有电动流量控制阀3的旁通管5的一端与分流三通2连接，另一端与高低温蒸汽混合器7连接，将副炉4与高低温蒸汽混合器7连接，并在高低温蒸汽混合器7与副炉4之间的接管上设温度传感器6，用过热蒸汽总管9连接高低温蒸汽混合器7出口与背压式汽轮发电机10进口，并在过热蒸汽总管9上合适位置设温度传感器8，由设于过热蒸汽总管9上的温度传感器8提供设于旁通管5上的电动流量控制阀3所需的控制信号，对饱和蒸汽旁通流量进行控制，由温度传感器6提供设于副炉4燃料进口管上的燃汽电动流量控制阀22所需的控制信号，对副炉4的燃烧过程进行控制，采用对饱和蒸汽旁通流量进行控制和对副炉4燃烧过程进行控制相结合的联动控制方式对过热蒸汽输出状态参数实施控制；

3、采用具有单级或多级抽气方式的背压式汽轮发电机10，在背压式汽轮发电机10的抽气管道上设电动流量控制阀11，在背压式汽轮发电机10抽气管与背压式汽轮发电机10出口管之间设高低压蒸汽混合器13，使高低压蒸汽混合器13位于电动流量控制阀11之后，在高低压蒸汽混合器13后的供热蒸汽总管14上设压力传感器12，由压力传感器12提供抽气管上的电动流量控制阀11所需的控制信号对背压式汽轮发电机10的高压抽气、低压排气混合比实施控制的感压流量控制方式对供热蒸汽压力进行控制，以保证用热装置15所必须的蒸汽压力，供热蒸汽总管14经压力传感器12后与用热装置15连接；

4、在用热装置15之后设疏水装置16，在疏水装置16与省煤器23之间设具有分段反馈方式的高温凝结水回收装置17，高温凝结水回收装置17的具体设置方式为：将疏水装置16出口与高温凝结水回收装置17集合罐31上的凝结水进口管座32、33、34分别用凝结水管28、29、30连接，集合罐31上的二次蒸汽出口管座35和补给水进口管座36分别与除氧器上的进气管和出水管连接，将高温凝结水回收装置17中切换罐37上的并相管38连接于电动流量控制阀11与高低压蒸汽混合器13之间的抽气管上完成高温凝结水回收装置17的具体设置，在高温凝结水回收装置17后依次设除油器18、除铁器19、除铜器20，用管道连接除铜器20的出口与给水泵21的进口，最后将给水泵21出口与省煤器23进口用管道连接，再将省煤器23出口与主炉1给水口连接；

5、在过热蒸汽总管9上设三通24，在压力传感器12后的供热蒸汽总管14上设三通25，在上述三通之间设其上装有电动控制截止阀26的旁通管27，对系统进行保护式切换控制，以保证背压式汽轮发电机9停机检修时系统的正常供热。

通过使用上述步骤的技术途径形成一种具有工质在主炉1中被加热成饱和蒸汽后输出，经主炉1与副炉4之间的管道进入副炉4被过热后成为过热蒸汽，过热蒸汽经过热蒸汽总管9进入背压式汽轮发电机10膨胀做功，做功后的蒸汽经电动流量控制阀11、高低压蒸汽混合器13、压力传感器12进入用热装置15，由用热装置15流出的蒸汽凝结水经疏水装置16、凝结水管28、29、30和凝结水进口管座32、33、34进入高温凝结水回收装置17，经除油器18除油、除铁器19除铁、除铜器20除铜后经给水泵21、省煤器23输入主炉1，由此完成整体循环。

由副炉4输出进入背压式汽轮发电机10的过热蒸汽需具有稳定的温度，以保证蒸汽在背压式汽轮发电机10内膨胀做功的稳定性，在系统中用温度传感器8提供电动流量控制阀3所需控制信号，使电动流量控制阀3开启或关闭，调控由电动流量控制阀3进入高低温蒸汽混合器7的饱和蒸汽与由副炉4经连接副炉4、高低温蒸汽混合器7的管道进入高低温蒸汽混合器7的过热蒸汽混合比，使过热蒸汽温度受到调控，同时用温度传感器6提供燃汽电动流量控制阀22所需的控制信号，对副炉4的燃烧过程进行调控，应用上述两种方式相结合对过热蒸汽输出参数进行控制，使其具有背压式汽轮发电机10所需要的额定温度。

用压力传感器12提供电动流量控制阀11所需的控制信号，对背压式汽轮发电机10的抽气流量进行调控，使背压式汽轮发电机10的抽气管和排气管进入高低压蒸汽混合器13的蒸汽混合后由蒸汽供热总管14进入用热装置15时具有所需的额定压力。

过热蒸汽总管9上设三通24，在压力传感器12后的供热蒸汽总管14上设三通25，在上述三通之间设其上装有电动控制截止阀26的旁通管27，当背压式汽轮发电机10检修停机时，设于旁通管27上的电动控制截止阀26开启，从而保证了系统的正常供热。本发明中使用了从疏水装置流出的高温凝结水进入上述回收装置，从回收装置流出的凝结水通过各种除污处理后，经给水泵送回锅炉，这样就将原有采用回热器的间接回热方式改造成为直接回热方式，降低了回热系统的投资、运行、维护费用，并具有良好的回热功能。

由于采用了主炉1与副炉4联体的结构方式，只对5％～30％的副炉燃烧过程进行控制，降低了炉膛热负荷大对控制系统的不利影响，大大简化了系统的控制难度，采用温度传感器8与电动流量控制阀3和温度传感器6与燃汽电动流量控制阀22相结合的联动控制方式，具有控制精度高、响应速度快、控制元件少、控制系统结构合理的优点。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1、一种工业锅炉背压式发电方法，包括以下步骤：

a、按照占总热量输出比例中的70％～95％设置生产饱和蒸汽的主炉(1)与占总热量输出比例中的5％～30％设置具有所需过热饱和蒸汽供热能力的副炉(4)，将主炉(1)与副炉(4)用管道进行连接；

b、在主炉(1)与副炉(4)之间的接管上设有分流三通(2)，用其上设有电动流量控制阀(3)的旁通管(5)一端与分流三通(2)连接，另一端与高低温蒸汽混合器(7)连接，将副炉(4)输出管与高低温蒸汽混合器(7)连接，并在高低温蒸汽混合器(7)与副炉(4)之间的接管上设温度传感器(6)，用过热蒸汽总管(9)连接高低温蒸汽混合器(7)出口与背压式汽轮发电机(10)进口，并在过热蒸汽总管(9)上适当位置处设温度传感器(8)，燃汽电动流量控制阀(22)设于副炉(4)燃料进口管上；

c、采用具有单级或多级抽气方式的背压式汽轮发电机(10)，在其抽气管道上设电动流量控制阀(11)，在其抽气管与出口管之间设高低压蒸汽混合器(13)，使高低压蒸汽混合器(13)位于电动流量控制阀(11)之后，在高低压蒸汽混合器(13)后的供热蒸汽总管(14)上设压力传感器(12)，供热蒸汽总管(14)经压力传感器(12)后与用热装置(15)连接；

d、在用热装置(15)后设疏水装置(16)，在疏水装置(16)与省煤器(23)之间设具有分段反馈方式的高温凝结水回收装置(17)，在高温凝结水回收装置(17)后依次设除油器(18)、除铁器(19)、除铜器(20)，用管道连接除铜器(20)出口与给水泵(21)进口，最后将给水泵(21)出口与省煤器(23)进口用管道连接，省煤器(23)出口与锅炉(1)给水口连接。

2、如权利要求1所述的工业锅炉背压式发电方法，其特征在于高温凝结水回收装置(17)的设置方式为：将疏水装置(16)出口凝结水管(28)、(29)、(30)分别与高温凝结水回收装置(17)中集合罐(31)上的凝结水进口管座(32)、(33)、(34)进行连接，集合罐(31)上的二次蒸汽出口管座(35)、补给水进口管座(36)分别与除氧器上的进气管和出水管连接，将高温凝结水回收装置(17)中切换罐(37)上的并相管(38)连接于电动流量控制阀(11)与高低压蒸汽混合器(13)之间的抽气管上。

3、如权利要求1或2所述的工业锅炉背压式发电方法，其特征在于：在过热蒸汽总管(9)上设三通(24)，在压力传感器(12)后的供热蒸汽总管(14)上设三通(25)，在三通(24)与三通(25)之间设其上装有电动控制截止阀(26)的旁通管(27)。

4、如权利要求3所述的工业锅炉背压式发电方法，其特征在于：按照占总热量输出比例中的75％～85％设置生产饱和蒸汽的主炉(1)与占总热量输出比例中的15％～25％设置具有所需过热饱和蒸汽供热能力的副炉(4)。