RU2066024C1

RU2066024C1 - Power unit of thermal power station with system for cleaning gases of sulfur oxides

Info

Publication number: RU2066024C1
Application number: RU9393008821A
Authority: RU
Inventors: А.У. Липец; С.М. Кузнецова; И.А. Сотников; В.В. Гордеев; С.А. Евдокимов; А.А. Смышляев; В.Б. Галускин; Е.В. Петров
Original assignee: Акционерное общество - Совместное предприятие "Подольский машиностроительный завод"
Priority date: 1993-02-16
Filing date: 1993-02-16
Publication date: 1996-08-27

Abstract

FIELD: thermal power stations. SUBSTANCE: power unit has boiler with the following components arranged in series: air preheater, electric filter - ash collector, system for cleaning flue gases of sulfur oxides and aftercleaning flue gas preheater made in form of recuperative heat exchanger, as well as steam turbine plant with feed water regenerative heating system. Regenerative heating system consists of high-pressure and low-pressure heaters. High-pressure heaters are provided with bypass pipe line equipped with heat exchanger for heating medium which is connected to boiler gas duct. After-cleaning flue gas preheater is connected to high- pressure bypass pipe line by heating medium in series with heat exchanger mounted on it. EFFECT: simplified construction and enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике, в частности к энергоблокам тепловых электростанций с частичной или комплексной очисткой дымовых газов котлов, и может быть использовано при разработке новых блоков ТЭС или реконструкции действующих. The invention relates to energy, in particular to power units of thermal power plants with partial or complex purification of flue gases of boilers, and can be used in the development of new TPP units or reconstruction of existing ones.

Известен энергоблок ТЭС, содержащий котел, в газоходе которого размещены горячая и холодная ступени воздухоподогревателя, снабженного воздушной линией реконструкции, паротурбинную установку и систему регенеративного подогрева питательной воды с подогревателями высокого и низкого давления, первый из которых снабжен байпасным трубопроводом с установленным на нем по нагреваемой среде теплообменником, включенным по греющей среде в газоход котла после горячей ступени воздухоподогревателя. Такой энергоблок может быть снабжен дополнительным теплообменником, включенным по нагреваемой среде в байпасный трубопровод после основного теплообменника, а по греющей в линию рециркуляции воздуха (1). A TPP power unit is known, which contains a boiler, in the gas duct of which there are hot and cold stages of an air heater equipped with an reconstruction air line, a steam turbine unit and a regenerative feed water heating system with high and low pressure heaters, the first of which is equipped with a bypass pipeline with a heated medium installed on it a heat exchanger connected in a heating medium to the boiler flue after the hot stage of the air heater. Such a power unit can be equipped with an additional heat exchanger connected via a heated medium to the bypass pipe after the main heat exchanger, and via a heating air recirculation line (1).

В этом энергоблоке обеспечено существенное снижение температуры уходящих дымовых газов котла, что при наличии системы частичной или комплексной очистки дымовых газов котла может исключить необходимость охлаждения их перед фильтром-золоуловителем без снижения эффективности его работы, при одновременном повышении мощности энергоблока за счет уменьшения отборов пара на регенеративный подогреватель высокого давления. Однако избыточное тепло или часть тепла, полученного байпассируемым потоком питательной воды, может быть использовано более эффективно и дополнительно повысить эффективность работы энергоблока с частичной или комплексной очисткой дымовых газов котла. In this power unit, a substantial decrease in the temperature of the boiler flue gas is ensured, which, if there is a system for partial or complex cleaning of the boiler flue gas, can eliminate the need for cooling them in front of the ash filter without reducing its efficiency, while increasing the power of the power unit by reducing the steam recovery high pressure heater. However, the excess heat or part of the heat received by the bypassed feed water stream can be used more efficiently and further increase the efficiency of the power unit with partial or complex cleaning of the boiler flue gases.

Задача изобретения повышение эффективности работы энергоблока с частичной или комплексной очисткой дымовых газов котла. The objective of the invention is to increase the efficiency of a power unit with partial or complex purification of the flue gases of the boiler.

Это достигается тем, что в энергоблоке тепловой электростанции с системой очистки дымовых газов, по крайней мере, от оксидов серы, содержащем котел, газоходы которого размещены горячая и холодная ступени воздухоподогревателя, паротурбинную установку и систему регенеративного подогрева питательной воды с подогревателями высокого и низкого давления, первый из которых снабжен байпасным трубопроводом с установленным на нем по нагреваемой среде теплообменником, включенным по греющей среде газоход котла, и дополнительным теплообменником, включенным в байпасный трубопровод после основного теплообменника, в соответствии с данным изобретением дополнительный теплообменник вторым контуром включен в газоход котла после системы очистки дымовых газов от оксидов серы. This is achieved by the fact that in a power unit of a thermal power plant with a flue gas purification system, at least from sulfur oxides, containing a boiler, the gas ducts of which are equipped with hot and cold air heater stages, a steam turbine unit and a regenerative feed water heating system with high and low pressure heaters, the first of which is equipped with a bypass pipeline with a heat exchanger installed on it through a heated medium, a boiler gas duct connected through a heating medium, and an additional heat exchanger, included in the bypass pipe after the main heat exchanger, in accordance with this invention, an additional heat exchanger with a second circuit is included in the boiler duct after the flue gas purification system from sulfur oxides.

Действительно, включение дополнительного теплообменника вторым контуром в газоход котла после системы очистки дымовых газов от оксидов серы позволит обеспечить необходимый подъем температуры дымовых газов перед сбросом их в дымовую трубу без установки специального подогревателя дымовых газов, а значит, без дополнительных энергетических и капитальных затрат. Компенсация потери части тепла байпасируемой частью питательной воды на подогрев дымовых газов после системы их очистки от оксидов серы обеспечивается при необходимости установкой основного теплообменника на байпасном трубопроводе питательной воды в газоходе котла перед горячей ступенью воздухоподогревателя. При этом одновременно обеспечивается упрощение энергоблока, повышение надежности и упрощение обслуживания. Indeed, the inclusion of an additional heat exchanger by the second circuit in the boiler flue after the flue gas purification system from sulfur oxides will ensure the necessary temperature rise of the flue gases before dumping them into the chimney without installing a special flue gas heater, and therefore, without additional energy and capital costs. Compensation for the loss of part of the heat by the bypassed part of the feed water for heating the flue gases after the sulfur oxide purification system is provided, if necessary, by installing a main heat exchanger on the bypass feed water pipe in the boiler duct before the hot stage of the air heater. At the same time, the simplification of the power unit, increased reliability and simplified maintenance are provided.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого энергоблока тепловой электростанции. The drawing shows a schematic diagram of the proposed unit of a thermal power plant.

Энергоблок (см.чертеж) включает котел 1 с последовательно размещенными в газоходе котельным экономайзером 2, многоходовым трубчатым воздухоподогревателем 3, электрофильтром-золоуловителем 4, скруббером 5 мокрой очистки дымовых газов от оксидов серы, подогревателем дымовых газов - рекуперативным теплообменником 6, дымососом 7 и дымовой трубой 8, а также турбину 9 с конденсатором 10 отработавшего пара, регенеративными подогревателями 11 и 12 соответственно низкого и высокого давления, деаэратор 13, конденсатный и питательный насосы 14 и 15. Подогреватели 12 высокого давления трубопроводом 16 питательной воды соединены с котельным экономайзером 2 и снабжены байпасным трубопроводом 17, на котором по нагреваемой среде установлен теплообменник 18, включенный по греющей среде в газоход котла 1 перед воздухоподогревателем 3. Выход теплообменника 18 по нагреваемой среде к трубопроводу 16 питательной воды подключен через греющий тракт подогревателя дымовых газов рекуперативного теплообменника 6 трубопроводами 19 и 20. Для регулировки температуры нагрева дымовых газов выход теплообменника 18 через запорно-регулирующий орган 21 дополнительно соединен с трубопроводом 16, образуя байпасную линию греющего тракта рекуперативного теплообменника 6. При установке теплообменника 18 перед воздухоподогревателем 3 в качестве последнего может быть использован и регенеративный воздухоподогреватель. При использовании трубчатого воздухоподогревателя место установки теплообменника 18 определяется технико-экономическим расчетом по требуемым параметрам питательной воды на входе в котельный экономайзер 2 и по условиям необходимого понижения температуры уходящих газов. Он может быть установлен и между секциями (ступенями) трубчатого воздухоподогревателя. При необходимости энергоблок может быть оборудован и одной из известных систем очистки дымовых газов от окислов азота, включенной в газоход, например, между подогревателем дымовых газов теплообменником 6 и дымовой трубой 8. Однако это не изменит существа изобретения и потому в данном примере не рассматривается. The power unit (see drawing) includes a boiler 1 with a boiler economizer 2 sequentially placed in the gas duct, a multi-way tubular air heater 3, an electrostatic precipitator 4, a scrubber 5 for wet cleaning of flue gases from sulfur oxides, a flue gas heater - a regenerative heat exchanger 6, a smoke exhauster 7 and a smoke exhauster 7 pipe 8, as well as a turbine 9 with an exhaust steam condenser 10, regenerative heaters 11 and 12, respectively, low and high pressure, a deaerator 13, condensate and feed pumps 14 and 15. Heated Ateliers 12 of high pressure are connected by a feedwater pipe 16 to a boiler economizer 2 and equipped with a bypass pipe 17, on which a heat exchanger 18 is installed along a heated medium and is connected through a heating medium to the gas duct of the boiler 1 in front of the air heater 3. The heat exchanger 18 exits through a heated medium to a feed 16 water is connected through the heating path of the flue gas heater of the regenerative heat exchanger with 6 pipelines 19 and 20. To adjust the temperature of the heating of the flue gases, the heat exchanger output is 18 black Without the locking and regulating body 21, it is additionally connected to the pipeline 16, forming a bypass line of the heating path of the regenerative heat exchanger 6. When installing the heat exchanger 18 in front of the air heater 3, a regenerative air heater can also be used as the latter. When using a tubular air heater, the installation location of the heat exchanger 18 is determined by the feasibility study for the required parameters of the feed water at the inlet to the boiler economizer 2 and for the conditions for the necessary reduction of the temperature of the exhaust gases. It can also be installed between sections (steps) of a tubular air heater. If necessary, the power unit can be equipped with one of the known systems for cleaning flue gases from nitrogen oxides, included in the duct, for example, between the flue gas heater heat exchanger 6 and the chimney 8. However, this will not change the essence of the invention and therefore is not considered in this example.

Энергоблок работает следующим образом. The power unit operates as follows.

Котел 1 питает паром турбину 9. Часть пара по ходу движения в турбине 9 отбирается на регенеративный подогрев питательной воды в ПВД 12 и ПНД 11, за счет чего мощность турбины ограничивается расходом пара, проходящим до конденсатора 10. Конденсат отработавшего в турбине 9 пара с конденсатом дренажей конденсатным насосом 14 подается через ПНД 11 в деаэратор 13, из которого питательная вода питательным насосом 15 подается в основном через ПВД 12 и далее по трубопроводу 16 в котельный экономайзер 2, а частично по байпасному трубопроводу 17 в теплообменник 18, из которого нагретая питательная вода по трубопроводу 19 поступает в греющий тракт рекуперативного теплообменника 6, отдавая часть тепла отводимым в дымовую трубу 8 дымовым газам, и по трубопроводу 20 поступает в питательный трубопровод 16 и далее с основным потоком питательной воды в котельный экономайзер 2. Регулировка подачи воды из теплообменника 18 в греющий тракт теплообменника 6 осуществляется запорно-регулирующим органом 21, байпасирующим греющий тракт теплообменника 6. Байпасирование части потока питательной воды уменьшает отбор пара достаточно высоких параметров на работу ПВД 12 и увеличивает мощность турбины. Повышается и надежность работы ПВД 12, разгруженных как по расходу через них питательной воды, так и по расходу пара. Уходящие из котла 1 дымовые газы охлаждаются в котельном экономайзере 2 и в теплообменнике 18, после которых они дополнительно глубоко охлаждаются в воздухоподогревателе 3. При рациональном выборе тепловосприятия теплообменника 18 и оптимальном его размещении дополнительное понижение температуры уходящих газов компенсирует потерю экономичности турбины от некоторого подавления регенерации. Благодаря глубокому охлаждению дымовых газов существенно повышается эффективность улавливания золы в электрофильтрах-золоуловителях 4 и очищенные от золы газы поступают далее в скрубберы 5, где происходит их очистка от окислов серы, охлаждение примерно до уровня 50-60^oC и насыщение парами воды. После этого дымовые газы могут быть слегка подсушены и нагреты избыточным воздухом, подаваемым в газоход с выхода воздухоподогревателя 3 по воздухопроводу 22. Окончательный нагрев дымовых газов перед их сбросом в дымовую трубу 8 (примерно до принятого уровня 80-90^oС) происходит в рекуперативном теплообменнике 6, обогреваемом теплом, отбираемым у питательной воды, подаваемой в этот теплообменник из теплообменника 18.The boiler 1 feeds the turbine 9 with steam. Part of the steam in the turbine 9 is selected for regenerative heating of the feed water in the LDPE 12 and HDPE 11, due to which the turbine power is limited by the steam flow through the condenser 10. The condensate of the steam that has been exhausted in the turbine 9 with condensate drainage with a condensate pump 14 is fed through the PND 11 to the deaerator 13, from which feed water is fed by the feed pump 15 mainly through the LDPE 12 and then through the pipe 16 to the boiler economizer 2, and partially through the bypass pipe 17 to the heat exchanger 18, from which heated feed water through a pipe 19 enters the heating path of the recuperative heat exchanger 6, transferring part of the heat to the flue gases removed into the chimney 8, and through the pipe 20 enters the feed pipe 16 and then with the main feed water stream to the boiler economizer 2. The adjustment of the water supply from the heat exchanger 18 to the heating path of the heat exchanger 6 is carried out by a shut-off and regulating body 21, bypassing the heating path of the heat exchanger 6. Bypassing a part of the feed water stream reduces the selection ara sufficiently high parameters on LDPE 12 and increases the power turbine. The reliability of the LDPE 12, which is unloaded both by the flow rate of feed water through them and by the flow rate of steam, is also increased. The flue gases leaving the boiler 1 are cooled in the boiler economizer 2 and in the heat exchanger 18, after which they are additionally deeply cooled in the air heater 3. With a rational choice of the heat perception of the heat exchanger 18 and its optimal placement, an additional decrease in the temperature of the exhaust gases compensates for the loss of turbine efficiency from some suppression of regeneration. Thanks to the deep cooling of the flue gases, the efficiency of ash collection in the electrostatic precipitators 4 increases significantly and the gases purified from the ash go further to the scrubbers 5, where they are purified from sulfur oxides, cooled to about 50-60 ^o C and saturated with water vapor. After that, the flue gases can be slightly dried and heated with excess air supplied to the gas duct from the outlet of the air heater 3 through the air duct 22. The final heating of the flue gases before they are discharged into the chimney 8 (approximately to the accepted level of 80-90 ^o C) takes place in a regenerative heat exchanger 6, heated by heat taken from the feed water supplied to this heat exchanger from the heat exchanger 18.

При больших отборах тепла в теплообменнике 18 рост экономичности котла за счет глубокого охлаждения дымовых газов может превысить падение экономичности турбины за счет приращения отборов пара, так что энергоблок может не только вырабатывать дополнительную мощность, но и обеспечить снижение удельных расходов топлива. При этом следует принять во внимание, что расход тепла в рекуперативном теплообменнике 6 на необходимый подогрев дымовых газов до установленного уровня перед их сбросом в дымовую трубу это безвозвратная потеря тепла. И ключевой вопрос экономичности подобных энергоблоков это источник такого тепла: острый пар, дополнительный расход топлива на работу автономного источника для получения необходимого тепла и т.п. или предложенный данным изобретением эффективный отбор тепла из теплообменника 18, который частично утилизирует тепло уходящих дымовых газов. With large heat withdrawals in the heat exchanger 18, an increase in boiler efficiency due to deep cooling of flue gases can exceed a decrease in turbine efficiency due to an increase in steam withdrawals, so that the power unit can not only generate additional power, but also reduce specific fuel consumption. It should be borne in mind that the heat consumption in the recuperative heat exchanger 6 for the necessary heating of the flue gases to a predetermined level before they are discharged into the chimney is an irrevocable heat loss. And the key question of the cost-effectiveness of such power units is the source of such heat: sharp steam, additional fuel consumption for the operation of an autonomous source to obtain the necessary heat, etc. or proposed by this invention, effective heat removal from the heat exchanger 18, which partially utilizes the heat of the exhaust flue gases.

Claims

A power unit of a thermal power plant with a flue gas cleaning system for sulfur oxides, containing a boiler in the gas duct of which hot and cold stages of an air heater are installed, a steam turbine installation and a system of regenerative heating of feed water with high and low pressure heaters, the first of which is equipped with a bypass pipe installed on it on the heated medium by a heat exchanger included in the boiler gas duct through the heating medium, and an additional heat exchanger included in the bypass pipe after main heat exchanger, characterized in that the additional heat exchanger by a second circuit is included in the boiler flue after the flue gas purification system from sulfur oxides.