CN204140146U - 余热蒸汽发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了余热蒸汽发电系统，包括高温热源单元、发电单元、除氧单元及补水单元，还包括换热单元，所述换热单元包括换热器、凝聚水箱和补水喷射装置；所述补水喷射装置设于所述换热器和所述凝聚水箱相连通的管道上；所述补水单元与所述补水喷射装置通过管道相连通。应用上述技术方案后，由于设置的换热单元不再需要设置一整套循环水降温系统，也不需要消耗过热蒸汽用于除氧过程，达到了充分利用余热蒸汽，并节约电能，提高资源利用率的效果，同时降低了成本。

Description

余热蒸汽发电系统

技术领域

本实用新型涉及高温蒸汽余热的回收利用领域，尤其涉及一种余热蒸汽发电系统。

背景技术

余热发电技术是指利用生产过程中多余的热能转换为电能的技术，具体而言，是指利用废气、废液等工质中的热或可燃质作热源，生产蒸汽用于发电。随着余热发电的技术日益成熟，国家对能源的重视，对节能减排的扶持，越来越多的可利用余热的企业都意识到了余热发电所带来的效益。余热发电既可减轻对环境的热污染，又具有显著的节能效果及良好的经济效益和社会效益。用于发电的余热主要有：高温烟气余热，化学反应余热，废气、废液余热，低温余热(低于200℃)等。近几年，随着余热回收技术突飞猛进，余热发电技术的应用得到积极推广，同时余热回收效率大幅提高。

中国实用新型专利(CN 202431309 U)公开了一种节能发电系统，其包括：高温热源单元，包括锅炉，该锅炉输出高温高压蒸汽，并将底渣输出到锅炉冷渣器中；发电单元，包括汽轮机和发电机，其中，锅炉输出的高温高压蒸汽进入汽轮机，汽轮机带动发电机发电；低温热源单元，包括冷凝器和锅炉补水系统，其中，汽轮机的排汽进入冷凝器并凝结成水，该凝结水与锅炉补水系统的补水从低温热源单元输出；加热除氧单元，包括低压加热器、锅炉冷渣器和除氧器，其中，低温热源单元输出的冷水一部分经过低压加热器被加热后进入除氧器，另一部分经过锅炉冷渣器的水冷系统被加热后进入除氧器，除氧器输出的水提供给锅炉。该系统利用锅炉底渣的显热并能提高发电效率。

图1是本领域现有的余热蒸汽发电系统，高温热源单元产生的过热蒸汽大部分通过管道输入发电单元，这部分过热蒸汽的温度在420-450度，参与发电机做功发电后的剩余蒸汽温度降为160-200度，这部分蒸汽必须经过降温系统降温后才可继续利用，现有技术中一般会设置一整套循环水降温系统，包括降温器91、降温系统92、循环水箱93和循环水泵94,该降温系统92一般采用风力降温系统，利用大功率的风力设备例如凉风塔淋洒降温，将热量散发到大气中，经降温系统降温后产生的冷凝水通过管道输入除氧器51进行除氧过程。在汽水系统中的蒸汽和冷凝水，由于管道很多并且还要经过许多的阀门设备，这样就难免产生跑、冒、滴、漏等现象，这些现象都会或多或少地造成水的损失，因此需脱盐水制水补充水分，脱盐水箱41经脱盐水泵43向除氧器51泵入大约30度的脱盐水。另外，由于除氧过程中必须使除氧器中的水温保持一定温度，除了采用加热器对冷凝水和脱盐水加热以外，还需另设一管道将高温热源单元与除氧器51相连通，将过热蒸汽输入除氧器51。

现有技术存在以下两个缺陷：

一、降温系统会消耗大量电能和一部分水分；同时由于热能大量散发到大气中，加重了地球的温室效应；

二、消耗部分过热蒸汽用于除氧过程(发电机组引出蒸汽除氧)，少发了部分电能。

因此，本领域的技术人员致力于开发使余热蒸汽更充分回收利用且节约电能并提高资源利用率的余热蒸汽发电系统。

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了使余热蒸汽得到更充分再利用且节约电能的余热蒸汽发电系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了余热蒸汽发电系统，包括高温热源单元、发电单元、除氧单元及补水单元，还包括换热单元，所述换热单元包括换热器、凝聚水箱和补水喷射装置；所述补水喷射装置设于所述换热器和所述凝聚水箱相连通的管道上；所述补水单元与所述补水喷射装置通过管道相连通。

采用上述技术方案后，由于设置的换热单元不再需要设置一整套循环水降温系统，也不需要消耗过热蒸汽用于除氧过程，达到了充分利用余热蒸汽，并节约电能，提高资源利用率的效果，同时降低了成本。

优选地，所述余热蒸汽发电系统还包括空气降温冷却系统，所述空气降温冷却系统设于所述补水喷射装置与所述凝聚水箱之间。

进一步地，所述空气降温冷却系统包括位于所述空气降温冷却系统下方的空气进口和位于所述空气降温冷却系统中/上方的空气出口。

更进一步地，所述空气出口分为两个输出口，分别为热空气放空出口和炉前风机输出口。

采用上述技术方案，由于对发电机组发电后的蒸汽进行了换热器降温和补水喷射降温的两次降温后，系统内仍含大量热能，因而利用空气降温冷却系统可进一步回收热能；另外，空气降温冷却系统无需消耗动力，利用空气的自然流通回收热能进行冷凝降温，可达到节能降耗的技术效果。

优选地，所述高温热源单元包括锅炉、蒸汽包；所述发电单元包括汽轮机和发电机；所述除氧单元包括除氧器；所述补水单元包括脱盐水箱和脱盐水泵；所述蒸汽包的出气口与所述锅炉的进气口通过管道相连通，所述锅炉的出气口与所述汽轮机通过管道相连通，所述汽轮机与所述换热器通过管道相连通，所述换热器的出气口与所述除氧器通过管道相连通，所述脱盐水箱与所述除氧器通过管道相连通，所述除氧器与所述蒸汽包通过管道相连通。由于不需要另设一整套降温系统，且不需要消耗蒸汽用于除氧过程，达到了节能且更充分回收蒸汽的效果。

更优选地，所述高温热源单元还包括锅炉循环泵,所述锅炉循环泵设于所述蒸汽包出水口与所述锅炉进水口相连通的管道上，以利于高温热源单元的循环制热并产生蒸汽。

优选地，所述蒸汽包出气口和所述汽轮机通过管道相连通；所述管道上设有控制阀二，可控制蒸汽输出量并达到控制发电量的效果。

优选地，所述连通所述除氧器和所述蒸汽包的管道上设有锅炉给水泵，用于将除氧后的水泵回蒸汽包。也可将除氧器直接与锅炉相连通，通过锅炉给水泵将水泵回锅炉。

优选地，所述连通所述脱盐水箱与所述除氧器的管道上设有控制阀五，用于控制给水量。

优选地，所述连通所述补水单元和所述补水喷射装置的管道上设有控制阀四，用于控制给水量。

优选地，所述换热器的出气口设有旁路管道，所述旁路管道与其他蒸汽用户相连通，所述旁路管道上设有控制阀七，可根据需要供其他用户使用。

优选地，所述换热单元还包括凝结水泵；所述凝结水泵设于连通所述换热器进水口和所述凝聚水箱出水口的管道上；所述凝聚水箱出水口通过管道与所述连通所述换热器与所述除氧器的管道相连通，所述管道上设有控制阀三。采用该技术方案可省略耗能严重的降温系统，通过引入补水单元的补水和系统自身产生的冷凝水与蒸汽进行换热，以达到降温的目的，既可以节能，又可以控制出水的温度，可使出水直接进行除氧，而不需要另外消耗蒸汽进行加热。

更优选地，所述高温热源单元输出的蒸汽为420度以上；所述发电单元输出的蒸汽为250度以下；所述补水单元输出30度的脱盐水至所述补水喷射装置，并由所述补水喷射装置向所述换热单元喷射，同时所述补水单元输出30度脱盐水至所述除氧单元；所述凝聚水箱输出的水温小于100度；所述换热单元输出的水温为100-110度；所述除氧器输出的水温为100-105度。

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是现有技术的示意图；

图2是本实用新型的示意图；

其中，11为锅炉、12为蒸汽包、13为锅炉循环泵、14为控制阀一、15为控制阀二、2为发电单元、31为换热器、32为凝聚水箱、33为补水喷射装置、34为凝聚水泵、35为控制阀三、36为控制阀四、37为空气降温冷却系统、371为空气进口、372为空气出口、373为热空气放空出口、374为炉前风机输出口、41为脱盐水箱、42为控制阀五、51为除氧器、52为控制阀六、6为控制阀七、7为控制阀八、8为锅炉给水泵、91为降温器、92为降温系统、93为循环水箱、94为循环水泵、10为冷凝水泵。

具体实施方式

如图1所示，现有技术中，余热蒸汽发电系统包括锅炉11、蒸汽包12、发电单元2、降温器91、降温系统92、循环水箱93、脱盐水箱41、脱盐水泵43、除氧器51；蒸汽包12的出水口与锅炉11的进水口通过管道相连通，管道上设有锅炉循环泵13，蒸汽包12的出汽口与锅炉11的进汽口通过管道相连通，经锅炉11加热后的蒸汽输入蒸汽包12中进行汽水分离，分离后的水通过锅炉循环泵13泵回锅炉11，并在锅炉11中继续加热成蒸汽。加热后的蒸汽一部分回收入蒸汽包12；一部分蒸汽通过与除氧器51相连通的管道输入除氧器51参与除氧过程，管道上设有控制阀六52，用于控制蒸汽的输入和调节蒸汽输入量；另一部分蒸汽与自蒸汽包12出汽口输出的蒸汽相汇合后经管道输出至发电单元2，蒸汽包12出汽口设有控制阀二15。发电单元2包括汽轮机和发电机，由于蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机。在蒸汽不断作功的过程中，蒸汽压力和温度不断降低，最后排入降温器91，再输入降温系统92降温，由于温度下降，部分蒸汽凝结成水，进入循环水箱93，再通过循环水泵94将冷凝水泵回降温器91，在降温器91中余热蒸汽与冷凝水进行混合换热，对来自发电单元2的蒸汽进行初步降温。经降温系统降温至低于100度后的蒸汽与冷凝水的混合汽水通过冷凝水泵10，大部分泵入除氧器51，另一部分可根据需要提供给其他用户使用。在汽水系统中的蒸汽和凝结水，由于管道很多并且还要经过许多的阀门设备，这样就难免产生跑、冒、滴、漏等现象，这些现象都会或多或少地造成水的损失，因此需脱盐水制水补充水分，脱盐水箱41通过脱盐水泵43将大约30度的脱盐水泵入除氧器51。经过除氧后的水由锅炉给水泵8泵回蒸汽包12，控制阀八7用于调节输出量，再经过锅炉11把水加热成蒸汽，这样周而复始不断地作功。

图2是本实用新型的示意图，如图2所示，余热蒸汽发电系统包括高温热源单元、发电单元2、除氧单元、补水单元及换热单元。高温热源单元可以是高温烧结炉、锅炉等，本实用新型中，高温热源单元包括锅炉11、蒸汽包12、锅炉循环泵13、控制锅炉11输出蒸汽的控制阀一14、控制蒸汽包12输出蒸汽的控制阀二15。换热单元可以采用降温器或换热器等本领域常用的设备，本实用新型中，换热单元包括换热器31、凝聚水箱32、补水喷射装置33、凝聚水泵34、空气降温冷却系统37、用于控制凝聚水箱32向除氧器51输出汽水的控制阀三35、用于控制脱盐水箱向补水喷射装置33输出脱盐水的控制阀四36。补水单元包括脱盐水箱41、用于控制脱盐水箱41向除氧器输出脱盐水的控制阀五42。除氧单元包括除氧器51。还包括用于控制向其他用户输送蒸汽的控制阀七6、用于控制除氧器51向蒸汽包12输出水分的控制阀八7、锅炉给水泵8和冷凝水泵10。

蒸汽包12的出水口与锅炉11的进水口通过管道相连通，通过锅炉循环泵13将在蒸汽包12中经过汽水分离后的水泵入锅炉11，并在锅炉11中继续加热成蒸汽。蒸汽包12的出汽口与锅炉11的进汽口通过管道相连通，经锅炉11加热后的蒸汽通过管道输入蒸汽包12中参与汽水分离，分离后的蒸汽通过控制阀二15的控制输出至发电单元2。锅炉11将水加热后形成的蒸汽一部分回收入蒸汽包12；另一部分蒸汽与自蒸汽包12出汽口输出的蒸汽相汇合后经管道输出至发电单元2。高温热源单元输出的过热蒸汽大约为420度以上，一般为420-450度。

发电单元2包括汽轮机和发电机，由于蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机发电。在蒸汽不断作功的过程中，蒸汽压力和温度不断降低，大约为250度以下，一般为160-200度。蒸汽作完功后输出至换热单元。

首先进入换热器31，蒸汽与来自凝聚水箱32的冷凝水由于冷热温差会进行初步换热降温，降温后部分蒸汽凝结成水经管道输出至凝聚水箱32，补水喷射装置33向管道中喷射大约30度的脱盐水或者其他补充水，使得水温降至100度以下排入凝聚水箱32。为了加强降温效果，本实用新型中加设了空气降温冷却系统37，该空气降温冷却系统37设置于补水喷射装置33与凝聚水箱32之间。余热蒸汽经换热器31和补水喷射两次降温后，仍含有大量热能，蒸汽经补水喷射装置33喷射补水后进入空气降温冷却系统37，空气降温冷却系统37包括位于其下方的空气进口371和位于其中或上方的空气出口372，空气进口371处引入空气后，空气在管道内吸收热能，加热后的空气由于密度变小重量减轻，因而自然流通至空气出口372并输出，从而对余热蒸汽进一步降温。空气出口372可分为两个输出口，分别为热空气放空出口373和炉前风机输出口374，可根据需要分别输出，如输出至炉前风机时，可进一步利用热能。经空气降温冷却系统37降温后的汽水流入凝聚水箱32中。

由于凝聚水泵34的作用，凝聚水箱32内的冷凝水一部分泵回换热器31继续参与换热过程，另一部分可通过调节控制阀三35将冷凝水输出至除氧单元。经换热器31降温后的蒸汽与凝聚水箱32输出的冷凝水混合，调节温度至100-110度，大部分通过输出至除氧单元进行除氧，另一部分根据需要可提供给其他用户使用。可在输出汽水的管道上设置冷凝水泵10，利于汽水的输送。

在汽水系统中的蒸汽和凝结水，由于管道很多并且还要经过许多的阀门设备，这样就难免产生跑、冒、滴、漏等现象，这些现象都会或多或少地造成水的损失，因此需补水，现有技术中常用脱盐水制水补充水分。以脱盐水为例，现有技术中常用脱盐水箱41通过脱盐水泵43将大约30度的脱盐水泵入除氧器51。本实用新型将脱盐水箱41另设管道与补水喷射装置33相连通，并通过控制阀四36控制将脱盐水输出至补水喷射装置33，经由补水喷射装置33的喷头向换热单元中喷射。采用该技术方案，达到了既帮助降温又补水的效果。

来自换热单元的100-110度的混合汽水和来自补水单元的30度的补水共同输入除氧器51，在加热器的加热下进行除氧。经过除氧后的水由锅炉给水泵8泵回蒸汽包12，控制阀八7用于调节输出量，再经过锅炉11把水加热成蒸汽，这样周而复始不断地作功。

本实用新型中所称的换热器31、凝聚水箱32、锅炉给水泵8、锅炉循环泵13、凝聚水泵34、冷凝水泵10等名称并不局限于名称所代表的具体设备，凡本领域中常用的与本实用新型中所称设备名称具有相同或相近功能的相关设备，且使用的技术方案与本实用新型相同的，皆在本实用新型要求保护的范围内。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，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，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.余热蒸汽发电系统，包括高温热源单元、发电单元(2)、除氧单元及补水单元，其特征在于：还包括换热单元，所述换热单元包括换热器(31)、凝聚水箱(32)和补水喷射装置(33)；所述补水喷射装置(33)设于所述换热器(31)和所述凝聚水箱(32)相连通的管道上；所述补水单元与所述补水喷射装置(33)通过管道相连通。

2.根据权利要求1所述的余热蒸汽发电系统，其特征在于：还包括空气降温冷却系统(37)，所述空气降温冷却系统(37)设于所述补水喷射装置(33)与所述凝聚水箱(32)之间。

3.根据权利要求2所述的余热蒸汽发电系统，其特征在于：所述空气降温冷却系统(37)包括位于所述空气降温冷却系统(37)下方的空气进口(371)和位于所述空气降温冷却系统(37)中/上方的空气出口(372)。

4.根据权利要求3所述的余热蒸汽发电系统，其特征在于：所述空气出口(372)分为两个输出口，分别为热空气放空出口(373)和炉前风机输出口(374)。

5.根据权利要求1-4任一所述的余热蒸汽发电系统，其特征在于：所述高温热源单元包括锅炉(11)、蒸汽包(12)；所述发电单元(2)包括汽轮机和发电机；所述除氧单元包括除氧器(51)；所述补水单元包括脱盐水箱(41)和脱盐水泵(43)；所述蒸汽包(12)的出气口与所述锅炉(11)的进气口通过管道相连通，所述锅炉(11)的出气口与所述汽轮机通过管道相连通，所述汽轮机与所述换热器(31)通过管道相连通，所述换热器(31)的出气口与所述除氧器(51)通过管道相连通，所述脱盐水箱(41)与所述除氧器(51)通过管道相连通，所述除氧器(51)与所述蒸汽包(12)通过管道相连通。

6.根据权利要求5所述的余热蒸汽发电系统，其特征在于：所述高温热源单元还包括锅炉循环泵(13),所述锅炉循环泵(13)设于所述蒸汽包(12)出水口与所述锅炉(11)进水口相连通的管道上。

7.根据权利要求5所述的余热蒸汽发电系统，其特征在于：所述蒸汽包(12)出气口和所述汽轮机通过管道相连通；所述管道上设有控制阀二(15)。

8.根据权利要求5所述的余热蒸汽发电系统，其特征在于：所述连通所述除氧器(51)和所述蒸汽包(12)的管道上设有锅炉给水泵(8)。

9.根据权利要求1-4、6-8任一所述的余热蒸汽发电系统，其特征在于：所述换热器(31)的出气口设有旁路管道，所述旁路管道与其他蒸汽用户相连通，所述旁路管道上设有控制阀七(6)。

10.根据权利要求5所述的余热蒸汽发电系统，其特征在于：所述换热单元还包括凝结水泵(34)；所述凝结水泵(34)设于连通所述换热器(31)进水口和所述凝聚水箱(32)出水口的管道上；所述凝聚水箱(32)出水口通过管道与所述连通所述换热器(31)与所述除氧器(51)的管道相连通，所述管道上设有控制阀三(35)。