CN217032064U - 一种水泥窑余热回收中间再热式发电系统 - Google Patents

一种水泥窑余热回收中间再热式发电系统 Download PDF

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刘亚雷
陈慧
管晓东
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本实用新型公开了一种水泥窑余热回收中间再热式发电系统,属于工业余热回收利用技术领域。本实用新型采用再热技术,将双压余热锅炉产生的低压蒸汽和汽轮机高压缸送至余热锅炉再热器再热提高温度,然后将再热蒸汽送入汽轮机低压缸继续膨胀做功变为乏汽。与现有技术相比,本实用新型汽轮机低压缸内效率提高,可提高发电量,系统发电效率可进一步提高6~10%左右;同时,因再热蒸汽过热度提高,汽轮机低压缸排汽干度高,汽轮机末级叶片腐蚀风险降低,也提高了汽轮机的安全性。因此,本实用新型无论是在效率上还是在安全性上都相对于现有技术具有明显的进步。

Description

一种水泥窑余热回收中间再热式发电系统
技术领域
本实用新型属于工业余热回收利用技术领域,更准确地说本实用新型涉及一种水泥窑余热回收中间再热式发电系统。
背景技术
工业余热资源作为工业常出现的能量形式,对其回收利用是响应国家环保政策,实现节能减排的重要手段。一般而言,在余热利用中,对于汽轮机组存在的最大的问题是:主蒸汽温度较低,过热度不高,排汽湿度难以控制,汽轮机安全性难以保证。
再热,是指将在汽轮机高压级中做功过后的乏汽,引人锅炉再热器进行再次吸热,提升蒸汽温度,将高温蒸汽通人汽轮机低压级次中继续做功。采用再热技术是提高蒸汽循环效率的有效手段,大型火力发电站均采用了再热技术,部分火力发电站甚至采用了二次再热技术。随着汽轮机技术的发展以及各方对汽轮机经济效率的不断追求,近年来,越来越多的100MW以下机组也开始采用再热技术。
因此,亟需开发一种适合水泥窑余热回收领域的高效再热式余热回收发电方法,以实现余热资源最大限度利用。
发明内容
本实用新型的目的是解决现有水泥窑余热利用技术中利用率较低的问题,提供了一种水泥窑余热回收中间再热式发电系统。
具体地说,本实用新型具体采用以下技术方案:
一种水泥窑余热回收中间再热式发电系统,包括窑头余热回收系统、窑尾余热回收系统以及再热式汽轮发电机组;
窑头余热回收系统包括AQC余热锅炉10、AQC公共省煤器11、 AQC低压汽包12、AQC低压蒸发器13、AQC低压过热器14、AQC高温省煤器15、AQC高压汽包16、AQC高温蒸发器17、AQC再热器18、AQC高压过热器19以及篦冷机20;所述篦冷机20的中部热风进入AQC余热锅炉10,依次经过AQC高压过热器19、AQC再热器18、AQC高温蒸发器17、AQC高温省煤器15、AQC低压过热器14、AQC低压蒸发器13以及AQC公共省煤器11并加热其中工质;
所述AQC公共省煤器11出口与AQC高温省煤器15进口和AQC低压汽包12进口连接,所述AQC高温省煤器15出口与AQC高压汽包16进口连接,所述AQC高压汽包16出口与AQC高压过热器19进口连接,所述AQC高温蒸发器17通过下降管和上升管与AQC高压汽包16连接,所述AQC高压过热器19出口与中间再热式汽轮机1的高压缸进口连接;所述AQC低压汽包12出口与AQC低压过热器14进口连接,所述AQC低压蒸发器13通过下降管和上升管与AQC低压汽包12连接,所述AQC低压过热器14出口与AQC再热器18进口连接,所述AQC再热器18出口与中间再热式汽轮机1的低压缸进气口1b连接;
窑尾余热回收系统包括预热器24、SP余热锅炉25、SP高压过热器26、SP高压汽包27、SP高温蒸发器28、SP高温省煤器29、SP低压过热器30、SP低压汽包31、SP低压蒸发器32以及SP低压省煤器33;所述预热器24的热烟气进入SP余热锅炉25依次经过SP高压过热器26、SP高温蒸发器28、SP高温省煤器29、SP低压过热器30、SP低压蒸发器32以及SP低压省煤器33并加热其中工质;
所述AQC公共省煤器11出口还与SP高温省煤器29进口和SP低压省煤器33进口连接,所述SP高温省煤器29出口与SP高压汽包27进口连接,所述SP高压汽包27出口与SP高压过热器26进口连接,所述SP高温蒸发器28通过下降管和上升管与SP高压汽包27连接,所述SP高压过热器26出口与中间再热式汽轮机1的高压缸进口连接;所述SP低压省煤器33出口与SP低压汽包31进口连接,所述SP低压汽包31出口与SP低压过热器30进口连接,所述SP低压蒸发器32通过下降管和上升管与SP低压汽包31连接,所述SP低压过热器30出口也与AQC再热器18进口连接;
再热式汽轮发电机组包括中间再热式汽轮机1、发电机2、凝汽器3及给水泵9;所述中间再热式汽轮机1的高压缸进口与AQC高压过热器19出口和SP高压过热器26出口连接,所述高压缸排气口1a出口也与AQC再热器18进口相连,所述AQC再热器18出口与中间再热式汽轮机1的低压缸进气口1b相连,所述中间再热式汽轮机1低压缸出气口与凝汽器3相连,凝汽器3的出水经给水泵9出口与AQC公共省煤器11入口相连;中间再热式汽轮机1驱动发电机2发电。
进一步的,所述汽轮机高压缸和低压缸采用同轴连接。
进一步的,所述AQC余热锅炉(10)和SP余热锅炉(25)为双压余热锅炉。
进一步的,所述汽轮机低压缸做功之后的乏汽湿度不超过6%。
本实用新型的有益效果如下:本实用新型采用再热技术,汽轮机低压缸内效率提高,系统发电效率可进一步提高;同时,因再热蒸汽过热度提高,汽轮机低压缸排汽干度高,汽轮机末级叶片腐蚀风险降低,也提高了汽轮机的安全性。因此,本实用新型无论是在效率上还是在安全性上都相对于现有技术具有明显的进步。
附图说明
图1为一种水泥窑余热回收中间再热式发电系统流程图。
上述图中,1-汽轮机;1a-高压缸排气口;1b-低压缸进气口;2-发电机;3-凝汽器;4-循环冷却水泵;5-冷却塔;6-凝结水泵;7-轴封加热器;8-除氧器;9-给水泵;10-AQC余热锅炉;11-AQC公共省煤器;12-AQC低压汽包;13-AQC低压蒸发器;14-AQC低压过热器;15-AQC高温省煤器;16-AQC高压汽包;17-AQC高温蒸发器;18-AQC再热器;19-AQC高压过热器;20-篦冷机;21-除尘器;22-风机;23-烟囱;24-预热器;25-SP余热锅炉;26-SP高压过热器;27-SP高压汽包;28-SP高温蒸发器;29-SP高温省煤器;30-SP低压过热器;31-SP低压汽包;32-SP低压蒸发器;33-SP低压省煤器;34-高温风机;A-原料磨。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
实施例
图1是一种水泥窑余热回收中间再热式发电系统的实施方式,包括窑头余热回收系统、窑尾余热回收系统以及再热式汽轮发电机组等。
窑头余热回收系统包括AQC余热锅炉10、AQC公共省煤器11、 AQC低压汽包12、AQC低压蒸发器13、AQC低压过热器14、AQC高温省煤器15、AQC高压汽包16、AQC高温蒸发器17、AQC再热器18、AQC高压过热器19、篦冷机20、除尘器21、风机22以及烟囱23;所述篦冷机20的中部热风进入AQC余热锅炉10,依次经过AQC高压过热器19、AQC再热器18、AQC高温蒸发器17、AQC高温省煤器15、AQC低压过热器14、AQC低压蒸发器13以及AQC公共省煤器11并加热其中工质,经降温后经除尘器21、风机22以及烟囱23排入大气。AQC余热锅炉10为双压余热锅炉。
所述AQC公共省煤器11出口与AQC高温省煤器15进口和AQC低压汽包12进口连接,所述AQC高温省煤器15出口与AQC高压汽包16进口连接,所述AQC高压汽包16出口与AQC高压过热器19进口连接,所述AQC高温蒸发器17通过下降管和上升管与AQC高压汽包16连接,所述AQC高压过热器19出口与中间再热式汽轮机1的高压缸进口连接;所述AQC低压汽包12出口与AQC低压过热器14进口连接,所述AQC低压蒸发器13通过下降管和上升管与AQC低压汽包12连接,所述AQC低压过热器14出口与AQC再热器18进口连接,所述AQC再热器18出口与中间再热式汽轮机1的低压缸进气口1b连接。
窑尾余热回收系统包括预热器24、SP余热锅炉25、SP高压过热器26、SP高压汽包27、SP高温蒸发器28、SP高温省煤器29、SP低压过热器30、SP低压汽包31、SP低压蒸发器32、SP低压省煤器33、高温风机34及原料磨A;所述预热器24的热烟气进入SP余热锅炉25依次经过SP高压过热器26、SP高温蒸发器28、SP高温省煤器29、SP低压过热器30、SP低压蒸发器32以及SP低压省煤器33并加热其中工质,经降温后送入原料磨A烘干。SP余热锅炉25为双压余热锅炉。
所述AQC公共省煤器11出口还与SP高温省煤器29进口和SP低压省煤器33进口连接,所述SP高温省煤器29出口与SP高压汽包27进口连接,所述SP高压汽包27出口与SP高压过热器26进口连接,所述SP高温蒸发器28通过下降管和上升管与SP高压汽包27连接,所述SP高压过热器26出口与中间再热式汽轮机1的高压缸进口连接;所述SP低压省煤器33出口与SP低压汽包31进口连接,所述SP低压汽包31出口与SP低压过热器30进口连接,所述SP低压蒸发器32通过下降管和上升管与SP低压汽包31连接,所述SP低压过热器30出口也与AQC再热器18进口连接。
再热式汽轮发电机组包括中间再热式汽轮机1、发电机2、凝汽器3、循环冷却水泵4、冷却塔5、凝结水泵6、轴封加热器7、除氧器8及给水泵9;所述中间再热式汽轮机1的高压缸进口与AQC高压过热器19出口和SP高压过热器26出口连接,所述高压缸排气口1a出口也与AQC再热器18进口相连,所述AQC再热器18出口与中间再热式汽轮机1的低压缸进气口1b相连,所述中间再热式汽轮机1低压缸出气口与凝汽器3相连,凝汽器3的出水经给水泵9出口与AQC公共省煤器11入口相连。中间再热式汽轮机1驱动发电机2发电。
上述水泥窑余热回收中间再热式发电系统的主要工作过程如下:
(1)篦冷机20的中部热风进入AQC余热锅炉10,依次经过AQC高压过热器19、AQC再热器18、AQC高温蒸发器17、AQC高温省煤器15、AQC低压过热器14、AQC低压蒸发器13以及AQC公共省煤器11并加热其中工质,经降温后经过除尘器21、风机22以及烟囱23排入大气;汽轮机1驱动发电机2发电;
(2)预热器24的热烟气进入SP余热锅炉25依次经过SP高压过热器26、SP高温蒸发器28、SP高温省煤器29、SP低压过热器30、SP低压蒸发器32以及SP低压省煤器33并加热其中工质,经降温后送入原料磨A烘干;
(3)由给水泵9来的冷水进入AQC公共省煤器11预热后分四路:
第一路送入AQC低压汽包12,然后通过下降管进入AQC低压蒸发器13加热成饱和蒸汽,再通过上升管进入AQC低压汽包12,饱和蒸汽从AQC低压汽包12输出后进入AQC低压过热器14加热产生第一低压过热蒸汽;
第二路送入AQC高温省煤器15加热,然后进入AQC高压汽包16,然后通过下降管进入AQC高温蒸发器17加热成饱和蒸汽,再通过上升管进入AQC高压汽包16,饱和蒸汽从AQC高压汽包16输出后进入AQC高压过热器19加热产生第一高压过热蒸汽;
第三路送入SP低压省煤器33加热,然后进入SP低压汽包31,然后通过下降管进入SP低压蒸发器32加热成饱和蒸汽,再通过上升管进入SP低压汽包31,饱和蒸汽从SP低压汽包31输出后进入SP低压过热器30加热产生第二低压过热蒸汽;
第四路送入SP高温省煤器29加热,然后进入SP高压汽包27,然后通过下降管进入SP高压蒸发器28加热成饱和蒸汽,再通过上升管进入SP高压汽包27,饱和蒸汽从SP高压汽包27输出后进入SP高压过热器26加热产生第二高压过热蒸汽;
(4)将步骤3中产生的第一高压过热蒸汽和第二高压过热蒸汽汇合通过蒸汽管道输入汽轮机1高压缸膨胀做功后变为低压蒸汽,经高压缸排气口1a输出;
(5)将步骤3产生的第一低压过热蒸汽和第二低压过热蒸汽以及步骤4中产生的低压蒸汽汇合送至AQC余热锅炉中的AQC再热器18再热提高温度,然后将再热蒸汽经低压缸进气口1b送入汽轮机1低压缸继续膨胀做功变为乏汽;
(6)将汽轮机1低压缸排出的乏汽排入凝汽器3中放热凝结为水;循环冷却水泵4将冷却塔5的水池中的冷却水通过冷却水管泵入凝汽器3吸收后,再通过冷却水管排往冷却塔5进行冷却,经过冷却的水最后回到水池循环利用;
(7)凝汽器3经凝结水泵6的水至轴封加热器7预热,然后再进入除氧器8除氧后,由给水泵9送入AQC公共省煤器11预热,然后重复上述过程。
本实施例中汽轮机高压缸和低压缸可采用同轴连接。因再热蒸汽过热度提高,经汽轮机低压缸做功之后的乏汽湿度不超过6%,汽轮机末级叶片腐蚀风险降低,显著提高了汽轮机的安全性。因汽轮机1低压缸内效率提高,可进一步提高发电机2的发电量。
水泥窑余热发电系统采用上述方案和常规系统的对比如下:
Figure DEST_PATH_IMAGE002
从上表中我们可以看出,对水泥窑余热发电系统采用再热技术后,系统发电量与常规发电系统相比提高5.98%;同时还有汽轮机低压缸内效率高、排汽干度高,可降低汽轮机末级叶片腐蚀风险等优点。
虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上,但实施例并不是用来限定本实用新型的。在不脱离本实用新型之精神和范围内,所做的任何等效变化或润饰,同样属于本实用新型之保护范围。因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (4)

1.一种水泥窑余热回收中间再热式发电系统,包括窑头余热回收系统、窑尾余热回收系统以及再热式汽轮发电机组,其特征在于:
窑头余热回收系统包括AQC余热锅炉(10)、AQC公共省煤器(11)、 AQC低压汽包(12)、AQC低压蒸发器(13)、AQC低压过热器(14)、AQC高温省煤器(15)、AQC高压汽包(16)、AQC高温蒸发器(17)、AQC再热器(18)、AQC高压过热器(19)以及篦冷机;所述篦冷机(20)的中部热风进入AQC余热锅炉(10),依次经过AQC高压过热器(19)、AQC再热器(18)、AQC高温蒸发器(17)、AQC高温省煤器(15)、AQC低压过热器(14)、AQC低压蒸发器(13)以及AQC公共省煤器(11)并加热其中工质;
所述AQC公共省煤器(11)出口与AQC高温省煤器(15)进口和AQC低压汽包(12)进口连接,所述AQC高温省煤器(15)出口与AQC高压汽包(16)进口连接,所述AQC高压汽包(16)出口与AQC高压过热器(19)进口连接,所述AQC高温蒸发器(17)通过下降管和上升管与AQC高压汽包(16)连接,所述AQC高压过热器(19)出口与中间再热式汽轮机(1)的高压缸进口连接;所述AQC低压汽包(12)出口与AQC低压过热器(14)进口连接,所述AQC低压蒸发器(13)通过下降管和上升管与AQC低压汽包(12)连接,所述AQC低压过热器(14)出口与AQC再热器(18)进口连接,所述AQC再热器(18)出口与中间再热式汽轮机(1)的低压缸进气口(1b)连接;
窑尾余热回收系统包括预热器(24)、SP余热锅炉(25)、SP高压过热器(26)、SP高压汽包(27)、SP高温蒸发器(28)、SP高温省煤器(29)、SP低压过热器(30)、SP低压汽包(31)、SP低压蒸发器(32)以及SP低压省煤器(33);所述预热器(24)的热烟气进入SP余热锅炉(25),依次经过SP高压过热器(26)、SP高温蒸发器(28)、SP高温省煤器(29)、SP低压过热器(30)、SP低压蒸发器(32)以及SP低压省煤器(33)并加热其中工质;
所述AQC公共省煤器(11)出口还与SP高温省煤器(29)进口和SP低压省煤器(33)进口连接,所述SP高温省煤器(29)出口与SP高压汽包(27)进口连接,所述SP高压汽包(27)出口与SP高压过热器(26)进口连接,所述SP高温蒸发器(28)通过下降管和上升管与SP高压汽包(27)连接,所述SP高压过热器(26)出口与中间再热式汽轮机(1)的高压缸进口连接;所述SP低压省煤器(33)出口与SP低压汽包(31)进口连接,所述SP低压汽包(31)出口与SP低压过热器(30)进口连接,所述SP低压蒸发器(32)通过下降管和上升管与SP低压汽包(31)连接,所述SP低压过热器(30)出口也与AQC再热器(18)进口连接;
再热式汽轮发电机组包括中间再热式汽轮机(1)、发电机(2)、凝汽器(3)及给水泵(9);所述中间再热式汽轮机(1)的高压缸进口与AQC高压过热器(19)出口和SP高压过热器(26)出口连接,所述高压缸排气口(1a)出口也与AQC再热器(18)进口相连,所述AQC再热器(18)出口与中间再热式汽轮机(1)的低压缸进气口(1b)相连,所述中间再热式汽轮机(1)低压缸出气口与凝汽器(3)相连,凝汽器(3)的出水经给水泵(9)出口与AQC公共省煤器(11)入口相连;中间再热式汽轮机(1)驱动发电机(2)发电。
2.根据权利要求1所述的水泥窑余热回收中间再热式发电系统,其特征在于:所述汽轮机高压缸和低压缸采用同轴连接。
3.根据权利要求1所述的水泥窑余热回收中间再热式发电系统,其特征在于:所述AQC余热锅炉(10)和SP余热锅炉(25)为双压余热锅炉。
4.根据权利要求1所述的水泥窑余热回收中间再热式发电系统,其特征在于:所述汽轮机低压缸做功之后的乏汽湿度不超过6%。
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