CN201163019Y - 低温省煤器的系统连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低温省煤器的系统连接装置，应用于汽轮机组的热力系统；低温省煤器入水口通过并联入水点与低加入水口连通，低温省煤器出水口通过并联出水点与低加出水口连通；并联入水点与低温省煤器入水口之间的连通管道上设置有第一阀；并联出水点与低加出水口之间的连通管道上设置有第二阀；第二阀与低加出水口之间的连通管道上设置有回流入水点；第一阀与低温省煤器入水口之间的连通管道上设置有回流出水点；回流入水点与回流出水点之间设置有回流管道；回流管道上设置有第三阀。本实用新型可在串联、并联方式之间灵活调整，在系统的运行经济性、运行灵活性、防止低温腐蚀、降低设备成本以及便于维修等诸多方面均具有良好的技术效果。

Description

低温省煤器的系统连接装置

技术领域

本实用新型涉及燃煤发电技术领域，尤其涉及一种应用于汽轮机组的低温省煤器的系统连接装置。

背景技术

现有技术中，低温省煤器是汽轮机组中利用锅炉的排烟余热实现节能效果的装置，是汽轮机热力系统的一个组成部分。在燃料消耗量不变的情况下，具有低温省煤器的汽轮机组可以多获得电功率，提高了机组的经济性。

低温省煤器在汽轮机组热力系统中的连接方式，直接影响了低温省煤器自身运行的经济效果及运行的安全、可靠性，同时也会影响到整个机组运行的安全性和经济性。

现有技术中，低温省煤器接入热力系统的技术方案主要是两种形式：一种是低温省煤器串联在热力系统中，简称串联系统；另一种是低温省煤器并联在热力系统中，简称并联系统。

如图1所示为现有技术中低温省煤器的串联系统。从一级低压加热器1出口引出全部凝结水，送入低温省煤器2，在低温省煤器2中加热升温后，全部返回次一级低压加热器3的入口。从凝结水流的系统看，低温省煤器2串联于一级低压加热器1和次一级低压加热器3之间，成为热力系统的一个组成部分。

低温省煤器串联系统的优点是：汽轮机机组在设计工况点(一般即机组额定工况)时，流经低温省煤器的凝结水水量为最大。在低温省煤器的受热面相同的情况下与并联系统比对，串联系统的排烟余热利用效率较高，经济效果较好。

但串联系统的缺点是：

1、随着机组负荷的变化，当偏离机组设计工况点时，低温省煤器入水口的水温随之下降，低温省煤器将难以避免自身的低温腐蚀问题。

2、由于低温省煤器自身存在不小的阻力，再加管道系统及阀门的阻力，势必大大提高凝结水泵压头的设计参数。

对于新建电厂而言，水泵压头等设计参数的提高，会提高设备的一次投资额，同时增加机组运行时的厂用电率。对于老电厂技术改造而言，会碰到因为凝结水泵压头不足而需要更换的问题。

此外，低温省煤器的串联系统一般不设置旁路，一旦串联系统自身出现故障，将导致整个回热系统的瘫痪。

如图2所示为现有技术中低温省煤器的并联系统。从第一级低压加热器1的出口处分流部分凝结水去低温省煤器2，加热升温后返回回热系统，在第三级低压加热器3的入口处与主凝结水相汇合。从凝结水流系统看，低温省煤器2与第二级低压加热器4成并联方式。

低温省煤器并联系统的优点是：当与之并联的低压加热器4切除时，低温省煤器2在实质上可以代替并联的该低压加热器4，提高机组的经济运行能力。

与单纯的串联系统比较，并联系统自身形成了机组热力系统中一个独立的旁路，便于并联系统的停用和维修。

此外，低温省煤器并联系统还可以方便地实现机组余热的梯级开发利用。

但低温省煤器并联系统的缺点是：

1、低温省煤器应用的灵活性较差，如果低温省煤器的设计参数设定为满足机组额定负荷，则无法顾及机组在带部分负荷运行时的要求。

2、当以低温省煤器并联系统替代某级低压加热器为设计原则时，会造成低温省煤器面积过大，设备的一次投资额增加。

3、同时，因低温省煤器并联系统压降较大，考虑到增加凝结水泵扬程的需要，凝结水泵设备的投资额也会相应增加。

4、并联运行凝结水的分流要通过调节阀实现，因并联系统的管道尺寸较大，该调节阀的费用较高。

5、实现并联运行凝结水的分流，将导致低温省煤器偏离设计工况运行，浪费低温省煤器换热面积的同时却无法很好地利用烟气余热，降低排烟温度。

6、另外，串联系统未克服的缺点如偏离设计点运行时的低温腐蚀等技术问题在并联系统中依旧存在。低温省煤器并联系统的传热温压将比串联系统低，因为分流量小于全流量，低温省煤器并联系统的出水口水温将比低温省煤器串联系统的出水口水温要高。

因此，本领域的技术人员一直致力于开发一种能根据机组负荷的变化在串联方式与并联方式中灵活切换并灵活调节运用的低温省煤器的连接方式。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以在串联方式与并联方式中灵活切换的低温省煤器的系统连接装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种低温省煤器的系统连接装置，应用于汽轮机组的热力系统，所述热力系统包括至少一级具有低加入水口、低加出水口的低压加热器；所述低温省煤器的系统连接装置包括至少一级具有低温省煤器入水口、低温省煤器出水口的低温省煤器；所述低温省煤器入水口通过并联入水点与所述低加入水口连通，所述低温省煤器出水口通过并联出水点与所述低加出水口连通；所述并联入水点与所述低温省煤器入水口之间的连通管道上设置有第一阀；所述并联出水点与所述低加出水口之间的连通管道上设置有第二阀；所述第二阀与所述低加出水口之间的连通管道上设置有回流入水点；所述第一阀与所述低温省煤器入水口之间的连通管道上设置有回流出水点；所述回流入水点与所述回流出水点之间设置有回流管道；所述回流管道上设置有第三阀。

较佳地，所述低温省煤器出水口与所述并联出水点之间的连通管道上设置有第四阀。

较佳地，所述低加入水口与所述并联入水点之间的连通管道上设置有第五阀。

较佳地，所述第三阀与所述回流出水点连通的出水口上还设置有循环泵。

本实用新型的低温省煤器的系统连接装置，由于采用了上述独特的管道连接系统和阀位设计，即可实现低温省煤器在回热系统中的串联运行，也可实现低温省煤器在回热系统中的并联运行，还可以实现低温省煤器在回热系统中的串/并联同时运行。

在机组的实际运行过程中，为了达到低温省煤器系统优化运行的目的，单一的串联或并联的运行方式无法避免因机组负荷波动带来的各项不利因素。由于本实用新型的系统连接装置能根据机组负荷的变化使低温省煤器在串联和/或并联方式中灵活切换，因此同时具备了现有技术中单纯的低温省煤器串联或并联系统的优点，也克服了单纯的串联系统或并联系统的技术缺陷。

本实用新型最突出的有益效果是，在机组低负荷运行的情况下，即能满足换热器的防腐蚀安全要求，又能大大提高设备整体的运行经济性。

当低温省煤器系统在运行过程中出现问题或需要定期维修时，本实用新型能方便地使低温省煤器系统从回热系统中隔离出来而不影响机组回热系统的正常运行。

因此，本实用新型的低温省煤器的系统连接装置，在低温省煤器的运行经济性、运行灵活性、防止低温腐蚀、降低设备成本以及便于维修等诸多方面均具有良好的技术效果。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是现有技术中低温省煤器的串联系统；

图2是现有技术中低温省煤器的并联系统；

图3是本实用新型第一具体实施例的系统结构示意图；

图4是本实用新型第二具体实施例的系统结构示意图；

图5是本实用新型第三具体实施例的系统结构示意图；

图6是本实用新型第四具体实施例的系统结构示意图。

具体实施方式

以下通过对比现有技术与本实用新型的具体实施例，结合具体实施例的数据来详细说明本实用新型。

在未设置低温省煤器之前，在机组满负荷(100％BMCR)或低负荷(30％BMCR)工况下，NOj级低压加热器的进、出水口的温度和凝结水流量如下表所示：

	进水口温度Tj(℃)	出水口温度Tj+1(℃)	凝结水量Q(kg/s)
				100％BMCR	60.3	83.9	532.361
30％BMCR	40.9	59	168.867

当需要将锅炉设计排烟温度从125℃降低至80℃左右(100％BMCR)时，按照现有技术配置低温省煤器，如采用低温省煤器串联连接方式，可以提高余热的利用能级。但由上表可知，此时NOj加热器的出水口温度已达到83.9℃，高于烟气温度80℃。在如此低的传热温差下，串联此换热器不仅传热效率非常低，同时大大增加了设备换热面积，提高造价，因此低温省煤器串联连接方式经济性很差。

而如果采用低温省煤器并联方式连接，虽然在高负荷情况下换热器基本能达到设计要求，但在低负荷工况下(如30％BMCR)时，NOj加热器进水口温度仅为40℃，这也就意味着低温省煤器的进口壁温仅为40℃左右，这一温度已经低于锅炉烟气的水露点温度。根据低温腐蚀的原理，在酸性烟气中传热管管壁在低于水露点温度下的温度范围内将产生严重的低温腐蚀，无法正常工作。也就是说在如此工况下，采用低温省煤器并联连接的方式，在机组负荷低于某一负荷运行时，低温省煤器将无法正常工作。

采用现有技术中单纯的低温省煤器串联连接或低温省煤器并联连接的方式都难以在如此的工况下获得良好的运行效果。

如图3所示为本实用新型第一具体实施例的系统结构示意图，汽轮机组的热力系统包括依次串联的三级低压加热器1、2、3。其中，低压加热器2具有低加入水口21和低加出水口22。

低温省煤器系统连接装置包括一级低温省煤器4，低温省煤器4具有低温省煤器入水口41和低温省煤器出水口42。

低温省煤器入水口41通过并联入水点A1与低加入水口21连通，低温省煤器出水口42通过并联出水点A2与低加出水口22连通。

并联入水点A1与低温省煤器入水口41之间的连通管道5上设置有第一阀51。

并联出水点A2与低加出水口22之间的连通管道6上设置有第二阀61。

第二阀61与低加出水口22之间的连通管道上设置有回流入水点B1；第一阀51与低温省煤器入水口41之间的连通管道上设置有回流出水点B2；回流入水点B1与回流出水点B2之间设置有回流管道7；回流管道7上设置有第三阀71。

增加回流管路7及相应的阀51、阀61、阀71后，可以通过对阀51、阀61、阀71的调节控制实现低温省煤器与回热系统在串联、并联或同时串并联的状态中任意切换。

回流管路7可根据系统需求的不同而具有不同等级的通流能力。

本实用新型中，阀51、阀61、阀71并不局限于调节阀，凡具备调节功能的闸阀和蝶阀均可采用。

以下结合图3，说明上述第一实施例的具体运行方式。

在需要采用低温省煤器与回热系统串联运行方式时，关闭阀51与阀61，打开阀71，凝结水流出进入低压加热器2流出后，通过回流管路7进入到低温省煤器4中，最后流入低压加热器3。

采用上述控制方式，所有的凝结水都从低温省煤器4中流过被烟气加热，相当于在低压加热器2和低压加热器3之间又串联了一级加热器，属于低温省煤器的串联运行方式，具有现有技术中串联运行的优点。

在需要采用低温省煤器与回热系统并联运行方式时，关闭阀71，打开阀51、阀61，通过对阀51和阀61的控制来调节通过低压加热器2和低温省煤器4的水量大小，控制部分或者全部凝结水量流过低温省煤器4。

采用上述控制方法，低温省煤器4的进水口41、出水口42分别与低压加热器2的进水口21、出水口22连接贯通，相当于将低温省煤器4并联在低压加热器2上，属于低温省煤器的并联运行方式，具有现有技术中并联运行的优点。

为便于根据机组负荷高低变化随时调节优化低温省煤器的运行，本实用新型还可以采用低温省煤器与回热系统串并联优化运行方式。

具体是，在机组满负荷或高负荷状态下运行时(如100％BMCR)，凝结水的水温相对较高。此时关闭阀61，通过调节阀51和阀71的开度大小，始终保证低温省煤器4的出水口42的水温高于低压加热器3的设计温度83.9℃，控制大部分凝结水从阀51通过，小部分凝结水经过低压加热器2加热后提高自身温度，从回流管路7中通过，再次流入到低温省煤器4中，与经阀51流来的大部分凝结水汇合，适当提高进入低温省煤器4的进水温度，不但能大大缓解低温省煤器4的低温腐蚀，而且通过对阀51和阀71的联合调节，控制低温省煤器4的出水口42的水温高于处于下一级的低压加热器3的进水温度，排挤下一级加热器的抽汽，提高设备整体运行的经济性。

在机组低负荷的运行的情况下(如30％BMCR)，低压加热器2的进水口21的水温仅为40.9℃，水温相对较低。此时关闭阀61，调节阀51和阀71的开度大小，控制大部分凝结水从回流管路7中通过。这部分凝结水经过低压加热器2的加热后自身温度被提高，与从阀5中流出的凝结水汇合后进入低温省煤器4。通过对阀51与阀71的联调，控制低温省煤器4的进水口41的水温，保证了低温省煤器4的进水口41的凝结水温度达到低温腐蚀的安全温度(在本实施例中为60℃左右)，即使得进水温度高于设备的低温腐蚀温度，又相当于在低压加热器2和低压加热器3之间增加了一级加热器。同时，也使得低温省煤器4的出水口42的水温远远高于低压加热器3设计的进口温度59℃，使得低压加热器3的进水温度大大提高，极大地提高了设备在低负荷情况下运行的经济性。此时低温省煤器4的运行方式不同与串联运行但又接近于串联运行方式，可以减少低压加热器3后的各级加热器的处理，在低负荷的情况下其优势尤其突出。

在机组低负荷运行时，增加低一级低压加热器的抽汽又带来汽轮机运行经济性的双重效应。

并且，无论原来凝结水泵的扬程设计如何，采用本实用新型的装置后均能轻松避免系统阻力大的缺点，负荷下降凝结水泵的富裕量正好被利用。

低温省煤器设备设计时，如碰到换热面积太大而无法实施现场安装或无法接受昂贵的费用时均可通过本实用新型的技术方案进行调剂，实现部分或全部替代低压加热器，使得机组回热系统的运行方式更为灵活。

本实用新型由于上述结构设计并结合相应的运行调节，在低温省煤器的运行经济性、运行灵活性、防止低温腐蚀、降低设备成本等诸多方面均具有良好的技术效果。

如图4所示为本实用新型第二具体实施例的系统结构示意图，本实施例与第一实施例的结构基本相同，所不同之处在于，低温省煤器4的出水口42与并联出水点A2之间的连通管道8上设置有第四阀81。

增设了阀81后，本实施例在与第一具体实施例相同的各种运行方式中，阀81均为开启状态，对本实用新型的实施无任何影响，可以获得基本相同的技术效果。

虽然增设了阀81后硬件成本有所增加，但从机组的安全性角度来考虑，一旦低温省煤器4出现技术问题需要维修或停运时，只需打开阀61，关闭阀51、阀71、阀81，就可将低温省煤器4从回热系统中彻底隔绝开来，机组的回热系统可正常运行，完全不受低温省煤器4状况的影响。

如图5所示为本实用新型第三具体实施例的系统结构示意图，本实施例与第二实施例的结构基本相同，所不同之处在于，低加入水口21与并联入水点A1之间的连通管道9上设置有第五阀91。

增设了阀91后，本实施例在与第一具体实施例相同的各种运行方式中，阀91均为开启状态，对本实用新型的实施无任何影响，可以获得基本相同的技术效果。

但当低压加热器2停运或需要维修时，关闭阀61、阀71和阀91，开启阀51、阀81，低温省煤器4在实质上可以代替并联的低压加热器2，成为一级低压加热器，提高机组的经济运行能力。

如图6所示为本实用新型第四具体实施例的系统结构示意图，本实施例与第三实施例的结构基本相同，所不同之处在于，回流管路7上的阀71与回流出水点B2之间还设置有再循环泵72。

通过调节泵72，根据机组在不同负荷下的需求将相应的凝结水量打入低温省煤器4上的省煤器入口41处，增强回热系统的可控性，获得与第一实施例基本相同的效果。

应该理解，在本实用新型的权利要求书、说明书中，所有“包括……”均应理解为开放式的含义，也就是其含义等同于“至少含有……”，而不应理解为封闭式的含义，即其含义不应该理解为“仅包含……”。

综上所述，本说明书中所述的只是本实用新型的几种较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1、一种低温省煤器的系统连接装置，应用于汽轮机组的热力系统，所述热力系统包括至少一级具有低加入水口、低加出水口的低压加热器；

所述低温省煤器的系统连接装置包括至少一级具有低温省煤器入水口、低温省煤器出水口的低温省煤器；

所述低温省煤器入水口通过并联入水点与所述低加入水口连通，所述低温省煤器出水口通过并联出水点与所述低加出水口连通；

其特征在于：

所述并联入水点与所述低温省煤器入水口之间的连通管道上设置有第一阀；

所述并联出水点与所述低加出水口之间的连通管道上设置有第二阀；

所述第二阀与所述低加出水口之间的连通管道上设置有回流入水点；所述第一阀与所述低温省煤器入水口之间的连通管道上设置有回流出水点；所述回流入水点与所述回流出水点之间设置有回流管道；

所述回流管道上设置有第三阀。

2、如权利要求1所述的低温省煤器的系统连接装置，其特征在于：所述低温省煤器出水口与所述并联出水点之间的连通管道上设置有第四阀。

3、如权利要求1所述的低温省煤器的系统连接装置，其特征在于：所述低加入水口与所述并联入水点之间的连通管道上设置有第五阀。

4、如权利要求1至3任一所述的低温省煤器的系统连接装置，其特征在于：所述第三阀与所述回流出水点连通的出水口上还设置有循环泵。

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