CN202813417U - 利用发电厂小汽轮机排汽预热空气的节能系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于火电机组设备领域，特别涉及一种利用发电厂小汽轮机排汽预热空气的节能系统。所述系统在现有火电机组的凝汽式小汽轮机系统的基础上增设空气预热器单元和烟气冷却系统：小汽轮机与汽-气换热器串联后，与8号低压加热器的出口端连接；汽-气换热器出气口与空气预热器串联后，再与锅炉系统的进气口连接；锅炉系统的排烟管道与烟气冷却器的烟气侧连接；烟气冷却器与7号低压加热器串联或并联。本实用新型系统可使低品位的能源得到更充分的利用，从而有效降低机组的发电煤耗。本实用新型系统尤其适用于冬季空气预热器进口风温很低时。

Description

利用发电厂小汽轮机排汽预热空气的节能系统
技术领域
本实用新型属于火电机组设备领域，特别涉及一种利用发电厂小汽轮机排汽预热空气的节能系统。
背景技术
目前我国电力“十二五”规划提出将现役火电机组综合升级改造，进一步降低其煤耗作为一项重要任务。我国是一个以煤电为主的大国。截止2011年12月底，火电装机容量为7.45亿千瓦，占全国发电装机的75.23%，所消耗煤炭占全社会消费总量的一半以上，平均供电煤耗329g/kWh。近年来，通过“上大压小”、技术进步和加强管理等措施，全国平均供电煤耗逐年下降，但与国际先进水平相比仍有较大差距，因此如何对现有机组进行节能改造变得尤为重要。
为了降低厂用电，很多新建机组将原来的电动给水泵改为由小汽轮机驱动的汽动给水泵。所述“小汽轮机”是相对于主体汽轮机而言的，只是为了驱动给水泵而设。
现有技术采用小汽轮机驱动设备的系统如附图1和附图2所示，其中附图1的小汽轮机排汽不加任何利用，直接排入主机凝汽器，由主机凝汽器的循环水冷却为凝结水，再进入回热系统。而附图2的小汽轮机排汽虽然单独设置了凝汽器44，但仍然是通过循环水冷凝为凝结水。这两种冷凝方式仅仅可以回收排汽的工质，但排汽的热量（该排汽的焓值仍很高）将被循环水吸收后排掉，浪费了这部分低品位能源。
因此，本领域需要一种能够将小汽轮机排汽能量有效回收到发电厂热力循环中，从而达到充分利用低品位能量，降低机组发电煤耗的系统。
发明内容
为了克服小汽轮机排汽直接汇入机组主凝汽器通过循环水冷却而造成热量的浪费，本实用新型提供了一种利用发电厂小汽轮机排汽预热空气的节能系统。
本实用新型采用的技术方案为：
在现有火电机组的凝汽式小汽轮机系统的基础上增设空气预热器单元和烟气冷却系统：
空气预热器单元由汽-气换热器、空气预热器和若干管道组成；小汽轮机的排汽口与汽-气换热器的进汽口连接，汽-气换热器的出汽口与7号低压加热器至8号低压加热器之间的管道连接；汽-气换热器的进气口与鼓风机连接，汽-气换热器的出气口与空气预热器串联后，再与锅炉系统的进气口连接；
烟气冷却系统由烟气冷却器和若干管道组成；锅炉系统的排烟管道与烟气冷却器的烟气入口连接；烟气冷却器的冷却水入口端与7号低压加热器的入口端通过管道在连接点A连接，并在烟气冷却器的冷却水入口与连接点A之间设置第一阀门；烟气冷却器的冷却水出口端与7号低压加热器的出口端通过管道在连接点B连接，并在7号低压加热器的出口于连接点B之间设置第三阀门；在烟气冷却器的冷却水入口与第一阀门之间设置连接点C，在7号低压加热器的出口与第三阀门之间设置连接点D，在连接点C和连接点D之间设置管路，并设置第二阀门。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型与传统的直接将小汽轮机排汽排入主凝汽器或单独设置凝汽器相比，该系统利用小汽轮机排汽热量加热空气预热器进口空气，使空气温度升高后再进入空气预热器，从而使小汽轮机排汽的热量被回收到锅炉系统中，使进入锅炉系统的热量增加，燃烧所需燃料量下降，降低了机组的发电煤耗。尤其是在冬季空气进口温度很低的情况下，回收余热利用的效果更为明显。由于该系统同时联结了吸收锅炉排烟余热的烟气冷却器，这样就为由于进入锅炉系统的热量增加而引起的排烟温度升高解决了后顾之忧，两项结合使机组的发电煤耗有效降低。
以一台典型的1000MW超超临界燃煤火电机组为例，如果将小汽轮机排汽回收用于加热空气预热器进口的空气温度，并在回热系统的6号低压加热器和7号低压加热器之间串联烟气冷却器吸收排烟余热，计算结果如下表1，表2。
表1.现有技术系统与新型节能系统的空气温度和烟气温度
表2.现有技术系统与新型节能系统的节能效果比较
Figure BDA0000210216952
由表2可知，采用新系统后，机组在夏季发电煤耗将降低3.26克标煤/千瓦时,按全年发电量56.7亿千瓦时计，每年可节省标煤18484吨，按照2011年底标煤的价格1200元/吨计算，每年可节省燃煤费用2218.1万元。
附图说明
图1为现有火电机组的凝汽式小汽轮机系统，其中的小汽轮机排汽排入主凝汽器；
图2为现有火电机组的凝汽式小汽轮机系统，其中的小汽轮机排汽排入单独设置的小汽轮机凝汽器；
图3为本实用新型提供的利用发电厂小汽轮机排汽预热空气的节能系统。
图中标号：
101-锅炉系统；201-汽轮机高压缸；202-汽轮机中压缸；203-汽轮机低压缸；301-1号高压加热器；302-2号高压加热器；303-3号高压加热器；304-除氧器；305-5号低压加热器；306-6号低压加热器；307-7号低压加热器；308-8号低压加热器；309-轴封加热器；311-第一阀门；312-第二阀门；313-第三阀门；401-小汽轮机；402-给水泵；5-空气预热器单元；501-汽-气换热器；502-空气预热器；6-烟气冷却系统；601-烟气冷却器。
具体实施方式
本实用新型提供了一种利用发电厂小汽轮机排汽预热空气的节能系统，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
本实用新型所述的系统如图3所示，其主要单元有：与现有火电机组的凝汽式小汽轮机系统相同的锅炉单元、汽轮机单元、电厂回热系统和小汽轮机单元，并增设了空气预热器单元5和烟气冷却系统6。
空气预热器单元5由汽-气换热器501、空气预热器502和若干管道组成；小汽轮机401的排汽口与汽-气换热器501的进汽口连接，汽-气换热器501的出汽口与7号低压加热器307至8号低压加热器308之间的管道连接；汽-气换热器501的进气口与鼓风机连接，汽-气换热器501的出气口与空气预热器502串联后，再与锅炉系统101的进气口连接。
烟气冷却系统6由烟气冷却器601和若干管道组成；锅炉系统101的排烟管道与烟气冷却器601的烟气入口连接；烟气冷却器601的冷却水入口端与7号低压加热器307的入口端通过管道在连接点A连接，并在烟气冷却器601的冷却水入口与连接点A之间设置第一阀门311；烟气冷却器601的冷却水出口端与7号低压加热器307的出口端通过管道在连接点B连接，并在7号低压加热器307的出口于连接点B之间设置第三阀门313；在烟气冷却器601的冷却水入口与第一阀门311之间设置连接点C，在7号低压加热器307的出口与第三阀门313之间设置连接点D，在连接点C和连接点D之间设置管路，并设置第二阀门312。
小汽轮机401的蒸汽汽源来自中压缸抽汽，为小汽轮机401提供驱动蒸汽。蒸汽在小汽轮机膨胀做功后，小汽轮机的排汽进入所述空气预热器前的汽-气换热器501，使得排汽热量得到回收，进入空气预热器的空气温度升高，从而使空器预热器502出口一二次风温升高，携带着吸收的热量进入锅炉系统101，经过燃料燃烧后间接返回工质，而小汽轮机的排汽冷却后变成的凝结水根据其水温汇入电厂回热系统的7号低压加热器307入口给水中。
另一方面，小汽轮机的排汽在提高进入锅炉系统101空气温度的同时会导致锅炉排烟温度升高，所以在回热系统中，6号低压加热器306和7号低压加热器307之间联结了能够吸收烟气余热的烟气冷却系统6，将锅炉系统101排烟余热回收利用到电厂回热系统中。烟气冷却系统6的烟气冷却器601可已根据机组负荷的变化选择不同的联结方式，将烟气冷却器601与电厂回热系统的低压加热器306和7号低压加热器307联结。当阀门311、313开启，阀门312关闭时，烟气冷却器601与低压加热器307并联；当阀门312开启，阀门311、313关闭时，烟气冷却器601与低压加热器307串联。

Claims (1)

1.一种利用发电厂小汽轮机排汽预热空气的节能系统，其特征在于：在现有火电机组的凝汽式小汽轮机系统的基础上增设空气预热器单元（5）和烟气冷却系统（6），
空气预热器单元（5）由汽-气换热器（501）、空气预热器（502）和若干管道组成；小汽轮机（401）的排汽口与汽-气换热器（501）的进汽口连接，汽-气换热器（501）的出汽口与7号低压加热器（307）至8号低压加热器（308）之间的管道连接；汽-气换热器（501）的进气口与鼓风机连接，汽-气换热器（501）的出气口与空气预热器（502）串联后，再与锅炉系统（101）的进气口连接；
烟气冷却系统（6）由烟气冷却器（601）和若干管道组成；锅炉系统（101）的排烟管道与烟气冷却器（601）的烟气入口连接；烟气冷却器（601）的冷却水入口端与7号低压加热器（307）的入口端通过管道在连接点（A）连接，并在烟气冷却器（601）的冷却水入口与连接点（A）之间设置第一阀门（311）；烟气冷却器（601）的冷却水出口端与7号低压加热器（307）的出口端通过管道在连接点（B）连接，并在7号低压加热器（307）的出口与连接点（B）之间设置第三阀门（313）；在烟气冷却器（601）的冷却水入口与第一阀门（311）之间设置连接点（C），在7号低压加热器（307）的出口与第三阀门（313）之间设置连接点（D），在连接点（C）和连接点（D）之间设置管路，并设置第二阀门（312）。
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