CN209115161U - 一种生物质焚烧炉与燃煤机组蒸汽耦合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种生物质焚烧炉与燃煤机组蒸汽耦合的系统，即在现有余热锅炉的蒸汽出口管道上增设多个支路管道，根据余热锅炉产生蒸汽量的大小调节蒸汽通过不同的支路管道分别进入一级抽汽管道的不同段和高压缸排汽管道。当蒸汽量较小时，蒸汽进入抽汽逆止阀后的一级抽汽管道，代替原来的1号高压加热器抽汽；当蒸汽量增加，1号高压加热器抽汽不能完全消纳蒸汽时，多余的蒸汽通过补汽阀进入抽汽逆止阀前的一级抽汽管道，并返回燃煤机组汽机高压缸进行做功发电；当蒸汽量继续增加，替代1号高压加热器抽汽和进入燃煤机组汽机高压缸做功两者方式联合也不能完全消纳蒸汽时，多余的蒸汽经减温减压器与高压缸排汽管道中的排汽耦合。

Description

一种生物质焚烧炉与燃煤机组蒸汽耦合系统

技术领域

本实用新型属于火力发电领域，更具体地说涉及一种生物质焚烧炉与燃煤机组蒸汽耦合的系统和方法。

背景技术

随着社会人口增加，工业和农业发展，生活垃圾、工业和农业垃圾也与日俱增。目前，垃圾处理的方法主要有填埋、堆肥、焚烧等多种，但是将垃圾无害化、资源化处理是人类垃圾处理的目标。焚烧是垃圾无害化处理的重要手段之一，与其他垃圾处理方式相比具有处理时间短、减量显著、无害化较彻底以及可回收垃圾焚烧余热等优点，在世界各国得到广泛应用。

我国作为一个农业大国，除了主要来源于城市的生活垃圾之外，还有来自农村的农作物秸秆，例如玉米秸秆、大豆秸秆等。堆肥处理这些农业垃圾不但占地大，而且需要时间长，因此，焚烧是处理这些垃圾的最好方式。但是田间焚烧不但造成环境污染，而且燃烧产生的热量直接被浪费。生物质焚烧炉与燃煤机组耦合发电可破解秸秆田间焚烧、污泥垃圾围城等社会治理难题，是一种提高生物质能源利用效率、降低污染排放的有效手段。

垃圾焚烧炉以处理垃圾为目的，利用焚烧热量在炉内布置有过热器的余热锅炉，余热炉的发电效率很低，在18％～25％，远低于高效燃煤机组约45％的发电效率。同时，垃圾焚烧炉存在设备投资高、受热面高温腐蚀、尾部低温腐蚀、二噁英烟气排放指标差等缺陷，且需配备单独的脱硫、脱硝、除尘等烟气净化系统，设备成本和运行维护费用均高。因此，将垃圾焚烧炉与燃煤锅炉联合是有效解决垃圾焚烧炉上述缺陷的一个手段之一。

例如，中国专利申请号CN108266718A公开了一种垃圾焚烧炉低能级工质与燃煤锅炉耦合的高能级利用系统，该系统的垃圾焚烧炉的出口水管道与高压加热器的另一路给水管路汇合后与燃煤锅炉的尾部省煤器相连，实现了将垃圾焚烧炉产生的热水引入到燃煤锅炉的省煤器以提高省煤器入口进水的温度(参见图1)。

又例如中国专利申请号CN 107559058 A公开了一种垃圾焚烧炉中压蒸汽与燃煤机组的热力耦合发电系统，包括垃圾炉本体、给水泵、低压加热器、除氧器、高压加热器、给水管路、燃煤机组、主蒸汽管道、再热器管道、超高压缸、高压缸、冷凝器、一级抽汽管路及二级抽汽管路，高压加热器包括相互连接的一级高压加热器和二级高压加热器，所述超高压缸连接高压缸，给水泵通过管路连接低压加热器，低压加热器经管路连接除氧器，除氧器经管路连接高压加热器，高压加热器经给水管路连接燃煤机组，燃煤机组连接主蒸汽管道，主蒸汽管道连接超高压缸，超高压缸经一级抽汽管路连接三级高压加热器，超高压缸经二级抽汽管路连接二级高压加热器，燃煤机组通过再热器管道连接高压缸，高压缸连接冷凝器，所述垃圾炉本体的蒸汽出口经管道与一级抽汽管路相连(参见图2)。该热力耦合发电系统将垃圾炉燃烧产生的蒸汽耦合入汽机热力系统，但是该蒸汽仅仅用于减少汽机抽汽，提高燃煤锅炉的给水温度。当焚烧垃圾的余热锅炉产生的蒸汽过多时，仅仅通过汽机抽汽不能完全消纳该蒸汽时，这势必造成余热锅炉产生的蒸汽的利用率不高，导致蒸汽的热能白白浪费。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种生物质焚烧炉与燃煤机组蒸汽耦合的系统，可以根据余热锅炉所产生的蒸汽量的大小情况自动优化调节系统的运行方式，以使余热锅炉产生的蒸汽的能量得到充分利用，实现能量利用最大化。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型的生物质焚烧炉与燃煤机组蒸汽耦合系统包括：余热锅炉，燃煤机组汽机高压缸，与燃煤机组汽机高压缸相连的一级抽汽管道，其中所述一级抽汽管道设置有抽汽逆止阀，所述余热锅炉通过余热锅炉蒸汽出口主管道和余热锅炉蒸汽出口第一支路管道与抽汽逆止阀后的一级抽汽管道相连，其中所述余热锅炉蒸汽出口第一支路管道的一端与所述余热锅炉蒸汽出口主管道相连，另一端与抽汽逆止阀后的一级抽汽管道相连，这样，余热锅炉产生的蒸汽依次通过所述余热锅炉蒸汽出口主管道和所述余热锅炉蒸汽出口第一支路管道进入所述抽汽逆止阀后的一级抽汽管道与其中的抽汽耦合。

所述余热锅炉还通过余热锅炉蒸汽出口主管道、余热锅炉蒸汽出口第一支路管道和旁路管道与抽汽逆止阀前的一级抽汽管道相连，其中所述旁路管道的一端与所述余热锅炉蒸汽出口第一支路管道相连，另一端与抽汽逆止阀前的一级抽汽管道相连，这样，余热锅炉产生的蒸汽依次通过所述余热锅炉蒸汽出口主管道、所述余热锅炉蒸汽出口第一支路管道和所述旁路管道进入所述抽汽逆止阀前的一级抽汽管道，然后进入所述燃煤机组汽机高压缸进行做功发电。

所述余热锅炉还通过余热锅炉蒸汽出口主管道和余热锅炉蒸汽出口第二支路管道与高压缸排汽管道相连，其中所述高压缸排汽管道与所述燃煤机组汽机高压缸相连，所述余热锅炉蒸汽出口第二支路管道的一端与所述余热锅炉蒸汽出口主管道相连，另一端与所述高压缸排汽管道相连，这样，余热锅炉产生的蒸汽依次通过所述余热锅炉蒸汽出口主管道和所述余热锅炉蒸汽出口第二支路管道进入所述高压缸排汽管道与其中的排汽耦合。

所述余热锅炉蒸汽出口主管道上设置有汽压监测器，用于检测所述余热锅炉蒸汽出口主管道中蒸汽的压力大小。

所述旁路管道上设置有补汽阀，用于控制所述旁路管道中的蒸汽进入所述燃煤机组汽机高压缸。

所述余热锅炉蒸汽出口第二支路管道上设置有调节阀，调节进入所述余热锅炉蒸汽出口第二支路管道的蒸汽大小。

所述余热锅炉蒸汽出口第二支路管道上设置有减温减压器，用于对所述余热锅炉蒸汽出口第二支路管道中的蒸汽进行减温减压以便进入所述高压缸排汽管道与其中的排汽耦合。相对于所述调节阀，所述减温减压器位于所述余热锅炉蒸汽出口第二支路管道的下游。

本实用新型的生物质焚烧炉与燃煤机组蒸汽耦合系统是在现有余热锅炉的蒸汽出口管道上增设多个支路管道，根据余热锅炉产生蒸汽量的大小(蒸汽出口管道中蒸汽压力和蒸汽量成正比)，调节蒸汽通过不同的蒸汽出口支路管道分别进入与燃煤机组汽机高压缸相连的一级抽汽管道的不同段和高压缸排汽管道，当蒸汽量(即蒸汽压力)较小时，蒸汽全部进入抽汽逆止阀后的一级抽汽管道与其中的抽汽耦合，代替原来的1号高压加热器抽汽；当蒸汽量增大，1号高压加热器抽汽不能完全消纳该耦合蒸汽时，多余的蒸汽通过抽汽逆止阀前的一级抽汽管道进入燃煤机组汽机高压缸进行做功发电；当蒸汽量继续增大，替代1号高压加热器抽汽和进入燃煤机组汽机高压缸做功两者方式联合也不能完全消纳该蒸汽时，多余的蒸汽进入高压缸排汽管道，经过减温减压器后与其中的排汽耦合，最终进入2号高压加热器或燃煤锅炉再热器冷段，克服了现有技术单一利用余热锅炉产生的蒸汽，当蒸汽量较大时，蒸汽不能完全消纳耦合的缺陷。与现有技术相比本实用新型达到了以下显著的技术效果：

(1)余热锅炉所产生的蒸汽既能替代1号高压加热器抽汽又能返回燃煤机组汽机高压缸做功发电，对传统意义上的高压加热器抽汽口有了颠覆性认识和使用，大大提高了生物质热能的整体耦合利用效率；

(2)实现了新型的蒸汽耦合方法，由于高压加热器抽汽、返回燃煤机组汽机高压缸做功发电和进入高压缸排汽都可以对余热锅炉产生的蒸汽进行消纳耦合，与单一耦合方式相比，本实用新型具有蒸汽消纳耦合方式灵活、生物质处理量和消纳耦合蒸汽量大、能够适应燃煤机组各种负荷的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的附图做简单地介绍，很显然下面描述的附图仅仅是对本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前题下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1示意性地示出了现有技术的一个实施例。

图2示意性地示出了现有技术的另一个实施例。

图3示意性地示出了本实用新型的生物质焚烧炉与燃煤机组蒸汽耦合系统的结构。

具体实施方式

本实用新型中“第一压力预定值”是根据1号高压加热器消纳耦合余热锅炉产生的蒸汽量设定的，1号高压加热器消纳耦合余热锅炉产生的蒸汽量达到最大值时对应的余热锅炉蒸汽出口主管道9中的蒸汽压力值为第一压力预定值。

本实用新型中“第二压力预定值”是根据1号高压加热器消纳耦合余热锅炉产生的蒸汽量以及燃煤机组汽机高压缸通过一级抽汽管道消纳耦合余热锅炉产生的蒸汽量设定的，1号高压加热器消纳耦合余热锅炉产生的蒸汽量和燃煤机组汽机高压缸通过一级抽汽管道消纳耦合余热锅炉产生的蒸汽量都达到最大值时对应的余热锅炉蒸汽出口主管道9中的蒸汽压力值为第二压力预定值。

本实用新型中“上游”和“下游”是按照管道中流体的流动方向界定的。

本实用新型中“抽汽逆止阀前的一级抽汽管道”和“抽汽逆止阀后的一级抽汽管道”是根据一级抽汽管道中抽汽的流动方向界定的，从抽汽在一级抽汽管道中的流动方向上看，抽汽逆止阀与燃煤机组汽机高压缸之间的一级抽汽管道称为“抽汽逆止阀前的一级抽汽管道”，抽汽逆止阀与1号高压加热器之间的一级抽汽管道称为“抽汽逆止阀后的一级抽汽管道”。

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白理解，下面结合附图，进一步阐述本实用新型。

如附图3所示，在本实施例中，生物质焚烧炉与燃煤机组蒸汽耦合系统包括焚烧炉1、余热锅炉2和燃煤机组汽机高压缸3。焚烧炉1与余热锅炉2通过烟气管道12相连。余热锅炉2连接有给水管道13。燃煤机组汽机高压缸3连接一级抽汽管道10的一端和高压缸排汽管道11的一端，一级抽汽管道10的另一端连接1号高压加热器，高压缸排汽管道11的另一端连接2号高压加热器和燃煤锅炉再热器冷段。一级抽汽管道10上设置有抽汽逆止阀4。

余热锅炉2连接余热锅炉蒸汽出口主管道9，余热锅炉蒸汽出口主管道9用于将余热锅炉2产生的蒸汽输出，余热锅炉蒸汽出口主管道9还连接余热锅炉蒸汽出口第一支路管道91的一端，例如通过三通型管道连接。余热锅炉蒸汽出口第一支路管道91的另一端连接抽汽逆止阀(4)后的一级抽汽管道10，例如通过三通型管道连接。余热锅炉蒸汽出口第一支路管道91还连接旁路管道911的一端，例如通过三通型管道连接。旁路管道911的另一端连接抽汽逆止阀(4)前的一级抽汽管道10，例如通过三通型管道连接。

如附图3所示，在本实施例中，余热锅炉2还连接余热锅炉蒸汽出口第二支路管道92的一端，例如通过三通型管道连接。余热锅炉蒸汽出口第二支路管道92的另一端连接高压缸排汽管道11，例如通过三通型管道连接。

余热锅炉蒸汽出口主管道9上设置有汽压监测器7，用于检测余热锅炉蒸汽出口主管道9中的蒸汽的压力大小。旁路管道911上设置有补汽阀5，用于调节旁路管道中的蒸汽，使其通过抽汽逆止阀前的一级抽汽管道进入所述燃煤机组汽机高压缸进行做功发电。余热锅炉蒸汽出口第二支路管道92上还设置有调节阀6和减温减压器8，相对于调节阀6，减温减压器8位于余热锅炉蒸汽出口第二支路管道92的下游。调节阀6用于调节进入余热锅炉蒸汽出口第二支路管道的蒸汽量。减温减压器8用于使余热锅炉蒸汽出口第二支路管道中的蒸汽减温减压，然后通过高压缸排汽管道11进入2级高压加热器或燃煤锅炉再热器冷段。

本实用新型的生物质焚烧炉与燃煤机组蒸汽耦合系统的工作方式如下：

生物质在焚烧炉1内进行燃烧生成的烟气通过烟气通道12进入余热锅炉2，对通过给水管道13输送到余热锅炉2中的水进行加热，使之转化为高温高压的蒸汽，该蒸汽然后进入余热锅炉蒸汽出口主管道9，当汽压监测器7检测到余热锅炉蒸汽出口主管道9中的蒸汽压力小于第一压力预定值时，关闭补汽阀5和调节阀6，这样，余热锅炉产生的蒸汽全部通过余热锅炉蒸汽出口第一支路管道91进入燃煤机组抽汽逆止阀4后的一级抽汽管道10与其中的抽汽耦合，最终进入1号高压加热器。

随着余热锅炉产生的蒸汽量增大，当汽压监测器7检测到余热锅炉蒸汽出口主管道9中的蒸汽压力大于第一压力预定值但小于第二压力预定值时，逐步开启补汽阀5，但是调节阀6仍然处于关闭状态。这样，余热锅炉蒸汽出口第一支路管道91中的蒸汽的一部分通过旁路通道911进入抽汽逆止阀4前的一级抽汽通道10，最终进入燃煤机组汽机高压缸3进行做功发电，余热锅炉蒸汽出口第一支路管道91中的蒸汽的另一部分仍然进入抽汽逆止阀4后的一级抽汽管道10，最终进入1号高压加热器。

随着余热锅炉产生的蒸汽量进一步增大，当汽压监测器7检测到余热锅炉蒸汽出口主管道9中的蒸汽压力大于第二压力预定值时，逐步开启调节阀6，此时补汽阀5也处于开启状态。这样，余热锅炉蒸汽出口主管道9中的蒸汽的一部分进入余热锅炉蒸汽出口第二支路管道92，然后经减温减压器8进行减温减压后进入高压缸排汽通道11与其中的排汽耦合，最终进入2号高压加热器或燃煤锅炉再热器冷段。进入2号高压加热器的蒸汽可以替代汽轮机的2级抽汽，进入燃煤锅炉再热器冷段的蒸汽经燃煤锅炉再热器加热后进入汽机中压缸做功。余热锅炉蒸汽出口主管道9中的蒸汽的另一部分仍然进入余热锅炉蒸汽出口第一支路管道91，余热锅炉蒸汽出口第一支路管道91中的蒸汽的一部分进入抽汽逆止阀4后的一级抽汽管道10，最终进入1号高压加热器，余热锅炉蒸汽出口第一支路管道91中的蒸汽的另一部分通过旁路通道911进入抽汽逆止阀4前的一级抽汽通道10，最终进入燃煤机组汽机高压缸进行做功发电。

通过上面的描述，可以看出本实用新型是在原燃煤机组汽机的叶片强度、气缸密封性、轴系振动、推力等的安全性得到保障的前提下，首选将余热锅炉产生的蒸汽耦合引入能量利用效率比较高的燃煤机组汽机高压缸一级抽汽管道，代替原来的1号高压加热器抽汽；当蒸汽量增大，1号高压加热器抽汽不能完全消纳耦合蒸汽时，将多余的蒸汽引入燃煤机组汽机高压缸进行做功发电；当蒸汽量进一步增大，上述两种方式还是不能完全消纳耦合蒸汽时，将多余的蒸汽经减温减压与高压缸排汽耦合。这种多途径联合消纳耦合蒸汽的方式，大大提高了生物质热能的整体耦合利用效率。因此，本实用新型达到了下列显著的技术效果：

1.当余热锅炉产生的蒸汽量较小时，蒸汽与一级抽汽管道中的抽汽耦合，代替原来的1号高压加热器抽汽；

2.当余热锅炉产生的蒸汽量增大，1号高压加热器抽汽不能完全消纳该耦合蒸汽时，多余的蒸汽进入燃煤机组汽机高压缸进行做功发电；

3.当余热锅炉产生的蒸汽量继续增大，1号高压加热器抽汽和进入燃煤机组汽机高压缸进行做功的两种方式联合也不能完全消纳该蒸汽时，多余的蒸汽经过减温减压器后并入高压缸排汽，最终进入2号高压加热器或燃煤锅炉再热器冷段。进入2号高压加热器的蒸汽可以替代汽轮机的2级抽汽，进入再热器冷段的蒸汽经燃煤锅炉再热器加热后进入汽机中压缸做功。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种生物质焚烧炉与燃煤机组蒸汽耦合系统，该系统还包括：余热锅炉(2)，燃煤机组汽机高压缸(3)，与燃煤机组汽机高压缸(3)相连的一级抽汽管道(10)，其中所述一级抽汽管道(10)上设置有抽汽逆止阀(4)，

其特征在于，

所述余热锅炉(2)通过余热锅炉蒸汽出口主管道(9)和余热锅炉蒸汽出口第一支路管道(91)与抽汽逆止阀(4)后的一级抽汽管道(10)相连，其中所述余热锅炉蒸汽出口第一支路管道(91)的一端与所述余热锅炉蒸汽出口主管道(9)相连，另一端与抽汽逆止阀(4)后的一级抽汽管道(10)相连，这样，余热锅炉(2)产生的蒸汽依次通过所述余热锅炉蒸汽出口主管道(9)和所述余热锅炉蒸汽出口第一支路管道(91)进入所述抽汽逆止阀(4)后的一级抽汽管道(10)与其中的抽汽耦合，

所述余热锅炉(2)还通过余热锅炉蒸汽出口主管道(9)、余热锅炉蒸汽出口第一支路管道(91)和旁路管道(911)与抽汽逆止阀(4)前的一级抽汽管道(10)相连，其中所述旁路管道(911)的一端与所述余热锅炉蒸汽出口第一支路管道(91)相连，另一端与抽汽逆止阀(4)前的一级抽汽管道(10)相连，这样，余热锅炉(2)产生的蒸汽依次通过所述余热锅炉蒸汽出口主管道(9)、所述余热锅炉蒸汽出口第一支路管道(91)和所述旁路管道(911)进入所述抽汽逆止阀(4)前的一级抽汽管道(10)，然后进入所述燃煤机组汽机高压缸(3)进行做功。

2.根据权利要求1所述的生物质焚烧炉与燃煤机组蒸汽耦合系统，其特征在于，所述余热锅炉(2)还通过余热锅炉蒸汽出口主管道(9)和余热锅炉蒸汽出口第二支路管道(92)与高压缸排汽管道(11)相连，其中所述高压缸排汽管道(11)与所述燃煤机组汽机高压缸(3)相连，所述余热锅炉蒸汽出口第二支路管道(92)的一端与所述余热锅炉蒸汽出口主管道(9)相连，另一端与所述高压缸排汽管道(11)相连，这样，余热锅炉(2)产生的蒸汽依次通过所述余热锅炉蒸汽出口主管道(9)和所述余热锅炉蒸汽出口第二支路管道(92)进入所述高压缸排汽管道(11)与其中的排汽耦合。

3.根据权利要求1和2任一项所述的生物质焚烧炉与燃煤机组蒸汽耦合系统，其特征在于，所述余热锅炉蒸汽出口主管道(9)上设置有汽压监测器(7)。

4.根据权利要求1和2任一项所述的生物质焚烧炉与燃煤机组蒸汽耦合系统，其特征在于，所述旁路管道(911)上设置有补汽阀(5)。

5.根据权利要求1和2任一项所述的生物质焚烧炉与燃煤机组蒸汽耦合系统，其特征在于，所述余热锅炉蒸汽出口第二支路管道(92)上设置有调节阀(6)。

6.根据权利要求1和2任一项所述的生物质焚烧炉与燃煤机组蒸汽耦合系统，其特征在于，所述余热锅炉蒸汽出口第二支路管道(92)上设置有减温减压器(8)。

7.根据权利要求5所述的生物质焚烧炉与燃煤机组蒸汽耦合系统，其特征在于，所述余热锅炉蒸汽出口第二支路管道(92)上设置有减温减压器(8)减温减压器(8)，相对于所述调节阀(6)，所述减温减压器(8)位于所述余热锅炉蒸汽出口第二支路管道(92)下游。