CN202101225U - 全负荷高效回热及锅炉进风加热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种全负荷高效回热及锅炉进风加热系统，包括：串联的多个回热系统加热设备；至少一个高负荷汽源，每一高负荷汽源选择性地与所述多个回热系统加热设备之一连通；至少一个低负荷汽源，每一低负荷汽源选择性地与所述多个回热系统加热设备之一连通；锅炉热风加热器，设置于所述每一低负荷汽源和与该低负荷汽源相连的回热系统加热设备之间或者所述每一高负荷汽源和与该高负荷汽源相连的回热系统加热设备之间，其中，所述低负荷汽源的压力高于所述高负荷汽源的压力。该全负荷高效回热及锅炉进风加热系统可以提高发电机组在部分负荷下的效率，同时改善锅炉燃烧工况。

Description

全负荷高效回热及锅炉进风加热系统

技术领域

本实用新型涉及发电技术领域，尤其涉及一种适用于发电厂的全负荷高效回热及锅炉进风加热系统。 

背景技术

在发电厂中，回热系统是一种利用蒸汽加热凝结水和给水的系统。该系统可以将蒸汽的热量全部回收到工质水中，以提高热力循环效率。回热系统的加热设备主要包括凝结水加热器、除氧器和给水加热器。 

提高发电厂的热力效率的方法有提高锅炉给水温度和提高锅炉进风温度。通常发电厂配置回热系统，用汽轮机多级抽汽的热量通过多级加热设备来加热给水，将蒸汽的热量回收到工质水中，提高给水温度。通常通过空气预热器将烟气温度传递给空气，提高进入锅炉的风的温度。目前，发电厂的系统设计注重于发电机组满负荷时的效率，然而发电机组通常都是在部分负荷下运行，在部分负荷下发电机组的效率低于满负荷的效率。目前，几乎所有的发电厂的大部分时间都是在部分负荷下运行，因此提高发电机组在部分负荷下的热效率有很强的现实意义。 

本实用新型对现有的发电厂的系统进行的改进，同时提高发电机组在部分负荷下的锅炉给水和锅炉进风温度，从而可以提高发电机组部分负荷下的效率，而不降低发电机组在满负荷下的效率。 

另一方面，锅炉进风温度越高，发电机组的热力效率越高，目前的发电厂技术是将烟气加热锅炉进风。受到锅炉排烟温度不能过低的限制，锅炉进风温度的提高也受到限制。与本实用新型相近的方案有常规回热方案、全负荷高效回热方案、通过空气预热器加热锅炉进风的方案。 

例如，在如图1所示的常规回热方案中，用汽轮机多级抽汽的热量通过多级回热系统加热设备来加热给水，提高给水温度。给水温度与抽汽的压力成正比，抽汽压力越高，给水温度越高。各级回热系统加热设备与汽轮机各级抽汽一一对应。对于滑压运行汽轮机，随着机组负荷的下降，汽轮机抽汽压力下降，回热系统的给水温度也随之降低。因此发电机组在部分负荷下热效率将降低。 

此外，在如图2所示的全负荷高效回热系统中，加热设备配置多路压力不同的汽源，在机组负荷高的时候利用高负荷对应汽源，在机组负荷低的时候，将压力随负荷变低的正常抽汽切换到压力较高的汽源，充分利用回热系统设备，从而可以提高回热系统在部分负荷工况的给水回热温度，从而提高机组在低负荷工况的热力循环效率。一般而言，发电机组负荷不低于85％满负荷可称为高负荷工况，低于85％满负荷可称为部分负荷或低负荷工况。 

根据图1所示的常规发电厂回热系统中，回热系统各级加热设备101-103与汽轮机各级抽汽一一对应，分别对应于汽轮机来抽汽3至1。回热系统的回热效率与给水温度有关，而给水温度与抽汽的压力成正比，抽汽压力越高，给水温度越高。受设备结构等条件限制，目前机组在最大负荷工况，机组的给水温度一般都明显低于最佳回热温度，热力系统没有达到最佳效率。在部分负荷下，汽轮机抽汽压力随之下降，回热系统的给水温度也随之降低。从而降低了机组整体热力循环效率。 

根据图2所示的全负荷高效回热系统对回热系统的加热设备201-203配置多路压力不同的汽源204-205，在机组负荷高的时候利用高负荷对应汽源204(例如现有技术的正常抽汽)，在机组负荷低的时候，将压力随负荷变低的正常抽汽切换到压力较高的汽源205，充分利用回热系统设备，从而可以提高回热系统在低负荷工况的给水回热温度，提高了机组部分负荷下的效率。因此，全负荷高效回热系统比常规回热系统提高了机组的综合热效率。 

但是，单纯全负荷高效回热系统还存在如下的不足：(1)由于在部分负荷在机组滑压运行，降低了抽汽压力，但是抽汽温度并不下降或下降很少，因此在部分负荷下回热系统加热设备的抽汽切换到高压力的汽源可能导致抽汽温度提高，因此 需要提高加热设备的材料等级以满足抽汽温度提高的要求，增加了加热设备的成本；或者采取措施降低抽汽的温度(如喷水减温)，浪费了抽汽的热量；(2)由于受锅炉结构和水动力的条件限制，给水温度的提高有一个上限。因此当采用全负荷高效回热系统把给水温度提高到锅炉侧要求的上限时，抽汽的热量不能进一步传递给给水，这种情况在现有机组的改造中会出现。 

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型旨在对现有的发电厂的回热系统进行改进，以期提高发电机组在部分负荷下的锅炉给水温度，提高发电机组部分负荷下的效率，且同时不降低发电机组在满负荷下的效率。此外，本实用新型还期望能改善锅炉燃烧工况。 

因此，本实用新型提出了一种全负荷高效回热及锅炉进风加热系统，包括：串联的多个回热系统加热设备；至少一个高负荷汽源，每一高负荷汽源选择性地与所述多个回热系统加热设备之一连通；至少一个低负荷汽源，每一低负荷汽源选择性地与所述多个回热系统加热设备之一连通；锅炉热风加热器，设置于所述每一低负荷汽源和与该低负荷汽源相连的回热系统加热设备之间或者所述每一高负荷汽源和与该高负荷汽源相连的回热系统加热设备之间，其中，所述低负荷汽源的压力高于所述高负荷汽源的压力。 

根据本实用新型的一个优选实施例，在上述全负荷高效回热及锅炉进风加热系统中，所述回热系统加热设备是凝结水加热器、除氧器或者给水加热器。 

根据本实用新型的一个优选实施例，在上述全负荷高效回热及锅炉进风加热系统中，在满负荷或高负荷工况下，所述回热系统加热设备被切换到与所述高负荷汽源连通；且在低负荷工况下，所述回热系统加热设备被切换到与所述低负荷汽源连通。 

根据本实用新型的一个优选实施例，在上述全负荷高效回热及锅炉进风加热系统中，所述锅炉进风加热设备进一步包括：热风加热器，连接于所述每一低负荷 汽源和与该低负荷汽源相连的回热系统加热设备之间或者所述每一高负荷汽源和与该高负荷汽源相连的回热系统加热设备之间；空预器，连接一用以输入二次冷风的冷风管道，连接烟气输入管道和烟气输出管道以对从所述冷风管道输入的次冷风进行一次加热，并经由一二次热风输出管道连接到所述热风加热器。 

根据本实用新型的一个优选实施例，在上述全负荷高效回热及锅炉进风加热系统中，从所述空预器输出的经一次加热的热风在所述热风加热器中进行二次加热，所述经二次加热的热风经由二次热风输出管道输出到锅炉。。 

根据本实用新型的一个优选实施例，在上述全负荷高效回热及锅炉进风加热系统中，所述加热设备是单列或双列。 

综上，加热设备本实用新型在全负荷高效回热系统的基础上增加了锅炉进风加热系统，将这两者结合为一体，将抽汽的能量中的一部分通过全负荷高效回热系统加热给水，另一部分通过锅炉进风加热系统加热锅炉进风。 

通过锅炉进风加热系统先将一部分抽汽热量加热进风，然后回到回热系统中加热给水。这样，进入回热系统的抽汽温度降低，回热系统的加热器不需要采用等级更高的材料或进行喷水降低抽汽温度。而且当受锅炉限制不能将全部抽汽热量加热给水时，也可利用剩余的抽汽热量，进一步提高了发电机组的整体效率。 

另外，本实用新型的锅炉进风加热系统设置在空预器出口热风侧，用抽汽加热空预器出口的热二次风，因此加热二次风的温度能够不受锅炉排烟温度和空预器换热容量的限制。 

应当理解，本实用新型以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本实用新型提供进一步的解释。 

附图说明

包括附图是为提供对本实用新型进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本实用新型的实施例，并与本说明书一起起到解释本实用新型原理的作用。附图中： 

图1示出了现有技术的加热蒸汽与回热系统加热设备一一对应的回热系统。 

图2示出了现有技术的多路汽源的全负荷高效回热及锅炉进风加热系统。 

图3示出了根据本实用新型的一个全负荷高效回热及锅炉进风加热系统的示意性框架。 

图4示出了根据本实用新型的一个优选实施例的锅炉进风加热设备的结构。 

具体实施方式

现在将详细参考附图描述本实用新型的实施例。 

图3示出了根据本实用新型的全负荷高效回热及锅炉进风加热系统的示意性框架。如图3所示，本实用新型的全负荷高效回热及锅炉进风加热系统主要包括：串联的多个回热系统加热设备301-303、至少一个高负荷汽源304、至少一个低负荷汽源305以及锅炉热风加热器306。特别是，在图3中，上述多个回热系统加热设备依次为凝结水加热器301、除氧器302和给水加热器303，且相应地具有三个可选的高负荷汽源304、三个可选的低负荷305和三套对应的锅炉热风加热器306。当然，本实用新型并不限于此。根据不同的应用条件，可以对一个或多个回热系统的加热设备配备多路汽源，且加热设备的数量也不受限制。此外，本实用新型的回热系统的加热设备可以是常规3～9级，但该级数并不受限制。此外，加热设备还可以是单列，也可以是双列，列数也同样不受限制。 

在运行时，来自凝汽器的工质水(如图3中的右上方)沿凝结水及给水管系依次流经回热系统加热设备，即凝结水加热器301、除氧器302、给水加热器303，通过蒸汽的加热，将蒸汽的热量回收到水中，致使水温逐级升高，最后进入锅炉，满足锅炉给水要求。 

对回热系统的加热设备301-303，除满负荷或高负荷对应汽源(例如现有技术的一一对应配置的汽轮机各级抽汽)--高负荷汽源304外，还配置更高压力的汽源--低负荷汽源305，该低负荷汽源305可用于在部分负荷(低负荷)下向回热系统的加热设备301-303或其中的某一个或若干个加热设备提供 加热汽源。 

该低负荷汽源305可以是上一级抽汽，也可以是其它来源的蒸汽。也就是说，上述全负荷高效回热及锅炉进风加热系统的每一加热器都可以按照实际的工况来选择性地连通高负荷汽源304或低负荷汽源305。具体地，在满负荷或高负荷工况下，回热系统加热设备301-303可以被切换到与高负荷汽源304连通，而在低负荷工况下，回热系统加热设备301-303可以被切换到与低负荷汽源305连通。如上所述，低负荷汽源305的压力高于高负荷汽源304的压力。 

此外，也可以根据实际工况为多个加热设备选择不同的汽源。例如，由于通常锅炉进口的最终给水温度由最后一级(即给水流程上离锅炉最近的一级)回热系统加热设备的抽汽压力决定，因此最后一级回热系统加热设备的汽源可能会优先切换至压力更高的汽源。 

重要的是，在本实用新型的各实施例中，将热风加热器306设置于每一低负荷汽源305和与该低负荷汽源305相连的回热系统加热设备之间。此外，虽然图3中未示出，但本实用新型也可以类似的方式将锅炉热风加热器306设置于每一高负荷汽源304和与该高负荷汽源304相连的回热系统加热设备之间。如图4中更详细地示出的，上述的锅炉进风加热设备至少由以下组件构成：热风加热器401和空预器402。其中，空预器402是对锅炉空气预热器的简称，其通过锅炉烟气对二次风进行加热。热风加热器401一般采用汽轮机的抽汽对空预器402出口的热二次风进行加热。 

其中，该热风加热器401连接于上述每一低负荷汽源和与该低负荷汽源相连的回热系统加热设备之间或者上述每一高负荷汽源和与该高负荷汽源相连的回热系统加热设备之间；且空预器402连接一用以输入冷风的冷风管道403，还连接烟气输入管道404和烟气输出管道405以对从冷风管道403输入的冷风进行一次加热。此外，该空预器402另经由一二次热风输出管道406连接到热风加热器401。 

在运行时，从空预器402输出的经一次加热的热风在热风加热器401中进行二次加热，该经二次加热的热风则经由二次热风输出管道407输出到锅炉(未图 示)。 

需要注意的是，在图4所示的实施例中，热风加热器401连接到低负荷汽源。但，在本实用新型中，该热风加热器401也可以连接高负荷汽源。此外，该热风加热器401的另一端还连接到上述回热系统的加热设备(图3中的加热设备301-303)。这些更高压力的汽源先通过热风加热器401对空预器402出口的热风进行加热，然后经回热系统的加热设备对给水或凝结水加热。在机组部分负荷下，从汽源流程上看，热风加热器和回热系统的加热设备是串联的。 

可以理解，本实用新型主要是基于热力循环的回热原理和锅炉原理。在汽轮机发电厂中，通常配置回热系统，用汽轮机多级抽汽的热量通过多级加热设备来加热凝结水和给水，以提高热力系统效率。提高锅炉进风温度越高，可提高发电机组的热力效率。加热设备 

现有配置中，各级加热设备与汽轮机的各级抽汽通常是一一对应。回热系统的回热效率与最佳回热给水温度有关，而给水温度与抽汽的压力成正比，抽汽压力越高，给水温度越高。此外，受设备结构等条件限制，目前机组在最大负荷工况，机组的给水温度一般都明显低于最佳回热温度。另外，受到锅炉排烟温度的限制，锅炉进风温度的提高也受到限制。 

发电机组在部分负荷下滑压运行，抽汽压力降低，但是抽汽温度并不下降或下降很少，这就为全负荷高效回热及锅炉进风加热系统在部分负荷下提高机组热效率创造了条件。 

全负荷高效回热及锅炉进风加热系统对回热系统的加热设备配置多路压力不同的汽源，在机组负荷高的时候利用高负荷对应汽源(例如现有技术的正常抽汽)，在机组负荷低的时候，将压力随负荷变低的正常抽汽切换到压力较高的汽源，提高回热系统在低负荷工况的给水回热温度，提高了机组部分负荷下的效率。与此同时，在部分负荷下，切换的汽源首先通过热风加热器加热空预器出口的热二次风，提高了进入锅炉炉膛的热风温度，也提高了机组部分负荷下的效率。 

热风加热器设置在回热系统的加热设备的上游，可降低回热系统加热设备的进口蒸汽温度，避免了更换回热系统加热设备的材料，降低了设备成本。 

本领域技术人员可显见，可对本实用新型的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本实用新型的精神和范围。因此，旨在使本实用新型覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本实用新型的修改和变型。 

Claims (6)

1.一种全负荷高效回热及锅炉进风加热系统，包括：

串联的多个回热系统加热设备；

至少一个高负荷汽源，每一高负荷汽源选择性地与所述多个回热系统加热设备之一连通；

至少一个低负荷汽源，每一低负荷汽源选择性地与所述多个回热系统加热设备之一连通；

锅炉热风加热器，设置于所述每一低负荷汽源和与该低负荷汽源相连的回热系统加热设备之间或者所述每一高负荷汽源和与该高负荷汽源相连的回热系统加热设备之间，

其中，所述低负荷汽源的压力高于所述高负荷汽源的压力。

2.如权利要求1所述的全负荷高效回热及锅炉进风加热系统，其特征在于，所述回热系统加热设备是凝结水加热器、除氧器或者给水加热器，锅炉进风加热设备是空预器或热风加热器。

3.如权利要求1所述的全负荷高效回热及锅炉进风加热系统，其特征在于，

在满负荷或高负荷工况下，所述回热系统加热设备被切换到与所述高负荷汽源连通；以及

在低负荷工况下，所述回热系统加热设备被切换到与所述低负荷汽源连通。

4.如权利要求1所述的全负荷高效回热及锅炉进风加热系统，其特征在于，所述锅炉进风加热设备进一步包括：

热风加热器，连接于所述每一低负荷汽源和与该低负荷汽源相连的回热系统加热设备之间或者所述每一高负荷汽源和与该高负荷汽源相连的回热系统加热设备之间；

空预器，连接一用以输入二次冷风的冷风管道，连接烟气输入管道和烟气输出管道以对从所述冷风管道输入的二次冷风进行一次加热，并经由一二次热风输出管道连接到所述热风加热器。

5.如权利要求4所述的全负荷高效回热及锅炉进风加热系统，其特征在于，从所述空预器输出的经一次加热的热风在所述热风加热器中进行二次加热，所述经二次加热的热风经由二次热风输出管道输出到锅炉。

6.如权利要求1所述的全负荷高效回热及锅炉进风加热系统，其特征在于，所述加热设备是单列或双列。

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