RU2607118C2 - Method and system for deep heat recovery of boiler combustion products of thermal power plants - Google Patents

Method and system for deep heat recovery of boiler combustion products of thermal power plants Download PDF

Info

Publication number
RU2607118C2
RU2607118C2 RU2015105043A RU2015105043A RU2607118C2 RU 2607118 C2 RU2607118 C2 RU 2607118C2 RU 2015105043 A RU2015105043 A RU 2015105043A RU 2015105043 A RU2015105043 A RU 2015105043A RU 2607118 C2 RU2607118 C2 RU 2607118C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
condensate
boiler
heat exchanger
water
gas
Prior art date
Application number
RU2015105043A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015105043A (en
Inventor
Евгений Глебович Шадек
Original Assignee
Евгений Глебович Шадек
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Глебович Шадек filed Critical Евгений Глебович Шадек
Priority to RU2015105043A priority Critical patent/RU2607118C2/en
Publication of RU2015105043A publication Critical patent/RU2015105043A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2607118C2 publication Critical patent/RU2607118C2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B33/00Steam-generation plants, e.g. comprising steam boilers of different types in mutual association
    • F22B33/18Combinations of steam boilers with other apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/04Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for specific purposes other than heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/02Hot gas positive-displacement engine plants of open-cycle type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22GSUPERHEATING OF STEAM
    • F22G1/00Steam superheating characterised by heating method
    • F22G1/02Steam superheating characterised by heating method with heat supply by hot flue gases from the furnace of the steam boiler

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: energy.
SUBSTANCE: invention relates to station power, particularly, to energy saving during operation of boilers power stations, comprising steam-turbine plants (STP). Method for deep recovery comprises feeding STP condensate into water-gas heat exchanger (WGH) at boiler outlet and heating condensate using heat of combustion products (CP), combustion products (WGH) are cooled to temperature below dew point by (5–10) °C, obtained condensate (OC) is collected, purified according to a known technology and fed into a condensate line and then successively into condensate heater, deaerator and boiler. In order to implement method, deep recycling system (DR) includes arranged under water-gas heat exchanger (WGH) condensate drain tank (OC), condensate collection and storage tanks, drain and condensate pumps, as well as condensate treatment sections, connected to condensate line of station.
EFFECT: besides saving heat (fuel) present solution reduces emission of toxic oxides NOx and CO2 due to suppression with water vapour, reducing fuel consumption, obtaining additional water, which can be used for boiler makeup and other needs, eliminates or minimises condensation in gas path and stack, improving maintenance conditions, avoiding need for flue gas recirculation for preventing condensation.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к станционной энергетике, конкретнее к технологии глубокой утилизации тепла продуктов сгорания (ПС) газовых котлов паротурбинных электростанций.The invention relates to station power, and more particularly to technology for the deep utilization of heat of combustion products (PS) of gas boilers of steam turbine power plants.

Известны способы и системы глубокой утилизации, ГУ, тепла ПС котлов, предусматривающие глубокое охлаждение ПС в водогазовых теплообменниках (ВГТ) до температуры ниже точки росы ТР и конденсацию водяных паров, образовавшихся в ПС в результате сжигания топлива (водорода, углеводородов) и содержавшихся в воздухе [1, 2]. В качестве охладителя используют холодную воду - например, водопроводную, идущую на ГВС, подпиточную котлов и т.п. (А.А. Кудинов. Энергосбережение в теплогенерирующих установках. М., Машиностроение, 2012 г.) [1]. Такой водогазовый теплообменник является по существу поверхностным утилизационным конденсационным теплообменным аппаратом. Теплообменник устанавливают на выходе котла - в хвостовых поверхностях либо в газоходе, на стыке с котлом. Описанная в [2] (Е. Шадек, Б. Маршак, И. Крыкин, В. Горшков. Конденсационный теплообменник-утилизатор - модернизация котельных установок. «Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ», 5(26) 2014 г.) установка (с ВГТ в газоходе котла) может рассматриваться как аналог.Known methods and systems for the deep utilization, GU, heat of substation boilers, providing for deep cooling of substation in water-gas heat exchangers (VGT) to a temperature below the dew point Т Р and condensation of water vapor generated in substation as a result of burning fuel (hydrogen, hydrocarbons) and contained in air [1, 2]. Cold water is used as a cooler - for example, tap water going to the hot water supply, boiler feed water, etc. (AA Kudinov. Energy conservation in heat generating installations. M., Mechanical Engineering, 2012) [1]. Such a water-gas heat exchanger is essentially a surface utilization condensing heat exchanger. The heat exchanger is installed at the outlet of the boiler - in the tail surfaces or in the duct, at the junction with the boiler. Described in [2] (E. Shadek, B. Marshak, I. Krykin, V. Gorshkov. Condensing heat exchanger-heat exchanger - modernization of boiler plants. “Industrial and heating boiler houses and mini-TPPs”, 5 (26) 2014) installation (with AHT in the boiler flue) can be considered as an analog.

Известны системы ГУ на базе теплонасосных технологий, а именно - абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин (АБХМ) или тепловых насосов, АБТН (Е. Шадек, Б. Маршак, А. Анохин, В. Горшков. Глубокая утилизация тепла отходящих газов теплогенераторов. Там же, 2(23) 2014 г.) [3]. В таких системах теплообменник включают в замкнутый холодильный контур испарителя АБХМ или АБТН, в котором циркулирует охлаждающая вода с температурой меньше точки росы. Практических перспектив такие системы не имеют ввиду больших капзатрат, необходимости градирни и больших площадей.GI systems based on heat pump technologies are known, namely absorption bromide lithium refrigerating machines (ABHM) or heat pumps, ABTN (E. Shadek, B. Marshak, A. Anokhin, V. Gorshkov. Deep heat recovery of waste gases from heat generators. 2 (23) 2014) [3]. In such systems, the heat exchanger is included in the closed refrigeration circuit of the ABHM or ABTN evaporator, in which cooling water circulates with a temperature below the dew point. Such systems do not have practical prospects in view of the large capex, the need for a cooling tower and large areas.

Температура точки росы для ПС природного газа 50-55°C. Для надежной конденсации требуется охлаждение ПС до температуры порядка 40°C.The dew point temperature for PS natural gas is 50-55 ° C. Reliable condensation requires cooling of the PS to a temperature of about 40 ° C.

Температура конденсата паровой турбины составляет, как правило, пределы 20-35°C, что, при подаче его в ВГТ, позволяет охладить ПС до требуемых 40°C, обеспечить конденсацию содержащихся в них водяных паров, т.е. глубокую утилизациюThe condensate temperature of a steam turbine is, as a rule, within the range of 20-35 ° C, which, when supplied to the high-temperature cylinder, allows the substrates to be cooled to the required 40 ° C, to provide condensation of the water vapor contained in them, i.e. deep disposal

В качестве прототипа принят способ утилизации тепла ПС котлов паротурбинных электростанций путем нагрева конденсата за счет тепла продуктов сгорания, содержащий подачу конденсата из конденсатора паровой турбины в водогазовый теплообменник (ВГТ), размещенный на выходе из котла, нагрев конденсата и охлаждение продуктов сгорания в этом теплообменнике, подачу нагретого конденсата в конденсатную линию и далее последовательно в деаэратор и котел (П.А. Березинец, Г.Г. Ольховский. Перспективные технологии и энергоустановки для производства тепловой и электрической энергии. Раздел шестой. 6,2 газотурбинные и парогазовые установки. 6.2.2. Парогазовые установки. ОАО «ВТИ». «Современные природоохранные технологии в энергетике». Информационный сборник под ред В.Я. Путилова. Издательский Дом МЭИ. 2007 г. (прототип) [4].As a prototype, a method has been adopted to utilize the heat of substation boilers of steam turbine power plants by heating the condensate due to the heat of combustion products, comprising supplying condensate from a steam turbine condenser to a water-gas heat exchanger (VGT) located at the boiler outlet, heating the condensate and cooling the combustion products in this heat exchanger, supply of heated condensate to the condensate line and then sequentially to the deaerator and boiler (PA Berezinets, GG Olkhovsky. Promising technologies and power plants for the production of heating and electric energy. Section six. 6.2 gas-turbine and combined-cycle plants. 6.2.2. Combined-cycle plants. VTI. Modern environmental technologies in the energy sector. Information collection edited by V. Ya. Putilov. MPEI Publishing House. 2007 (prototype) [4].

Водогазовый теплообменник (ВГТ) размещается на выходе станционного котла, в хвостовых конвективных поверхностях нагрева, это так называемый газовый подогреватель конденсата (ГПК).The water-gas heat exchanger (VGT) is located at the outlet of the station boiler, in the convective tail heating surfaces, this is the so-called gas condensate heater (GPC).

Из конденсатосборника конденсатора турбины конденсат направляют (иногда через блочную обессоливающую установку, БОУ) в водогазовый теплообменник, а из него последовательно в подогреватели конденсата и деаэратор. При нормативном качестве конденсата БОУ может байпасироваться.From the condensate collector of the turbine’s condenser, the condensate is sent (sometimes through a block desalting plant, BOW) to the water-gas heat exchanger, and from it to the condensate heaters and deaerator in series. With standard quality condensate, the BOW can be bypassed.

Для предотвращения конденсации водяных паров из ПС на последних трубах ВГТ температуру конденсата перед ним поддерживают не ниже 60°C посредством рециркуляции на вход в него подогретого конденсата,To prevent condensation of water vapor from the PS at the last pipes of the VGT, the temperature of the condensate in front of it is maintained at least 60 ° C by means of recirculation of heated condensate to the inlet,

В известном способе температура ПС на выходе из теплообменника выше точки росы, а именно: при нагреве конденсата до 60°C температура ПС за ВГТ находится в пределах не ниже 70-80°C.In the known method, the temperature of the PS at the outlet of the heat exchanger is above the dew point, namely, when the condensate is heated to 60 ° C, the temperature of the PS behind the condensate heat exchanger is in the range not lower than 70-80 ° C.

Таким образом, в решении-прототипе ПС охлаждают в теплообменнике до температуры выше температуры точки росы на интервале 15-30°C.Thus, in the solution prototype PS is cooled in a heat exchanger to a temperature above the dew point temperature in the range of 15-30 ° C.

Для дополнительного снижения температуры ПС в линию рециркуляции конденсата включен водо-водяной теплообменник (ВВТО), охлаждаемый подпиточной водой теплосети. Сетевую воду подогревают в ГПК конденсатом. Использование ВВТО позволяет более глубоко охладить ПС. При дополнительном охлаждении газов на 10°C в каждом котле можно получить около 3,5 Гакл/ч теплофикационной нагрузки.To further reduce the PS temperature, a water-to-water heat exchanger (VVTO), cooled by make-up water of the heating system, is included in the condensate recirculation line. Mains water is heated in the gas-condensate condensate. Using VVTO allows more deep cooling of PS. With additional gas cooling of 10 ° C in each boiler, you can get about 3.5 Gacl / h of heating load.

Цель изобретения - повышение тепловой экономичности (экономия топлива, увеличение КПД), снижение токсичных выбросов с ПС, получение избыточной воды для подпитки и других нужд, улучшение условий службы и долговечности газового тракта.The purpose of the invention is improving thermal efficiency (fuel economy, increasing efficiency), reducing toxic emissions from substations, obtaining excess water for recharge and other needs, improving the service conditions and durability of the gas path.

Эта цель достигается тем, что в предложенном способе продукты сгорания (ПС) в водогазовом теплообменнике (ВГТ) охлаждают до температуры ниже точки росы на (5-10)°C, полученный конденсат из продуктов сгорания собирают, подвергают очистке по известной технологии и направляют последовательно в подогреватель конденсата, деаэратор и котел.This goal is achieved by the fact that in the proposed method, the products of combustion (PS) in a water-gas heat exchanger (CGT) are cooled to a temperature below the dew point by (5-10) ° C, the condensate obtained from the products of combustion is collected, subjected to purification by known technology and sent sequentially condensate heater, deaerator and boiler.

Для реализации заявляемого способа предлагается система глубокой утилизации тепла, содержащая размещенный под водогазовым теплообменником резервуар для слива конденсата продуктов сгорания, баки сбора и запаса конденсата, дренажный и конденсатный насосы, а также участок обработки конденсата, соединенный с конденсатной линией.To implement the proposed method, a system for deep heat recovery is proposed, comprising a condensate discharge tank under the gas-water heat exchanger, condensate collection and storage tanks, drainage and condensate pumps, as well as a condensate treatment section connected to the condensate line.

Возможны варианты размещения ВГТ за котлом, при сохранении существа и формулы изобретения:Possible options for placing the AHT behind the boiler, while maintaining the essence and claims:

- в обмуровке самого котла - в составе хвостовых поверхностей как последняя по ходу ПС секция в конвективной шахте, в качестве конденсационного экономайзера;- in the lining of the boiler itself - in the composition of the tail surfaces as the last section along the PS in the convection shaft, as a condensation economizer;

- в газоходе, на стыке с котлом.- in the flue, at the junction with the boiler.

Предлагаемое решение иллюстрируется на примере системы с установкой водогазового теплообменника в газоходе котла.The proposed solution is illustrated by the example of a system with the installation of a water-gas heat exchanger in the boiler flue.

На фиг. 1 представлена технологическая схема станции на базе теплофикационной турбины с отборами пара и системой регенеративного подогрева конденсата; на фиг. 2-4 - узел глубокой утилизации - водогазовый теплообменник в газоходе котла с байпасным каналом: фиг. 2 - продольный разрез с фрагментом котла, фиг. 3 - поперечный разрез камеры с ВГТ, фиг. 4 - сечение в плане.In FIG. 1 is a flow diagram of a station based on a cogeneration turbine with steam extraction and a condensate regenerative heating system; in FIG. 2-4 - a deep utilization unit — a water-gas heat exchanger in a gas duct of a boiler with a bypass channel: FIG. 2 is a longitudinal section with a fragment of the boiler, FIG. 3 is a cross-sectional view of a chamber with AHT; FIG. 4 - section in plan.

На чертежах обозначены:In the drawings are indicated:

- на фиг. 1: 1 - станционный паровой котел, 2 - горелка, 3 - камера для теплообменника, 4 -водогазовый теплообменник, ВГТ, 5 - каплеуловитель, 6 - поддон и резервуар для слива конденсата продуктов сгорания, 7 - газовый тракт, 8 - бак загрязненного конденсата, 9 - дренажный насос, 10 - бак запаса конденсата, 11 - конденсатный насос, 12 - регулятор расхода конденсата, 13 - участок очистки конденсата продуктов сгорания (химводоподготовки), 14 - паровая турбина с отборами пара, 15 - редукционная охладительная установка, РОУ, 16 - конденсатор, 17 - сборник конденсата, 18 - деаэратор, 19 - питательный насос, 20 - сборный бак конденсата пара, 21 - коллектор, 22 - подогреватель конденсата высокого давления, ПВД, 23 - блочная обессоливающая установка, БОУ, 24 - подогреватель конденсата низкого давления, ПНД, 25 - дренажный насос, 26 - бойлерный насос.- in FIG. 1: 1 - a station steam boiler, 2 - a burner, 3 - a chamber for a heat exchanger, 4 - a water-gas heat exchanger, VGT, 5 - a droplet eliminator, 6 - a tray and a tank for draining condensate of combustion products, 7 - a gas path, 8 - a tank of contaminated condensate 9 - a drainage pump, 10 - a condensate reserve tank, 11 - a condensate pump, 12 - a condensate flow regulator, 13 - a condensate purification section of combustion products (chemical water treatment), 14 - a steam turbine with steam extraction, 15 - a reduction cooling unit, ROW, 16 - condenser, 17 - condensate collector, 18 - deaerator, 19 - itatelny pump, 20 - collecting condensate tank vapor 21 - manifold 22 - heater high pressure condensate LDPE, 23 - block demineralizer, BOU, 24 - heater Low pressure condensation of IPA, 25 - a drain pump, 26 - boiler pump.

На фиг. 2-4: 27 - хвостовая часть котла, 28 - перекрытие камеры теплообменника, съемная крышка, 29 - предохранительный клапан, 30 - запорный вентиль, 31, 32 - обратная и прямая линии ВГТ, 33 - обратный клапан, 34 - дымосос, 35 - камера для размещения узла глубокой утилизации, 36 - регулировочный дроссель-клапан (шибер, заслонка) с приводом, 37 - байпасный канал.In FIG. 2-4: 27 - the tail of the boiler, 28 - the overlap of the heat exchanger chamber, a removable cover, 29 - the safety valve, 30 - the shutoff valve, 31, 32 - the return and direct lines of the VGT, 33 - the check valve, 34 - the smoke exhaust, 35 - a chamber for placement of a deep utilization unit, 36 - an adjustment throttle valve (gate, damper) with an actuator, 37 - a bypass channel.

Байпасный канал отделен от рабочего пространства камеры разделительной стенкой, что делает конструкцию максимально компактной.The bypass channel is separated from the working space of the chamber by a dividing wall, which makes the design as compact as possible.

Установка каплеуловителя необязательна (по условиям работы узла).Installation of a droplet eliminator is optional (according to the operating conditions of the unit).

Как видно из схемы фиг. 1, конденсат пара из конденсатосборника 17 под напором конденсатного насоса 11 подают в сборный бак 20 и в коллектор конденсата 21. Оттуда конденсат направляют на блочную обессоливающую установку (БОУ) 23. Из БОУ часть входящего конденсата подают на вход в ВГТ, другую часть - в конденсатную линию станции, в данной схеме - на ПНД 24, а оттуда с помощью дренажного насоса 25 в деаэратор 18. Возможен режим, когда весь конденсат из БОУ 23 направляется в ВГТ 4 и, пройдя узел ГУ - 4, 6, 8, 13 - подается на ПНД 24 и в деаэратор 18.As can be seen from the diagram of FIG. 1, steam condensate from the condensate collector 17 under the pressure of the condensate pump 11 is fed into the collection tank 20 and into the condensate collector 21. From there, the condensate is sent to the block desalination plant (BOW) 23. From the BOW, part of the incoming condensate is fed to the inlet of the high-pressure tank, and the other part the condensate line of the station, in this scheme - to the PND 24, and from there using the drain pump 25 to the deaerator 18. A mode is possible when all the condensate from the BOU 23 is sent to the VGT 4 and, after passing through the GU unit - 4, 6, 8, 13 - served on PND 24 and in the deaerator 18.

Нагретый конденсат из ВГТ 4 подают в конденсатную линию и последовательно в деаэратор 18, из него - на котел, через ПВД 22. Полученный в ВГТ 4 конденсат продуктов сгорания ПС сливают в поддон и резервуар 6, оттуда - в бак загрязненного конденсата 8 и перекачивают дренажным насосом 9 в бак запаса конденсата 10, а из него конденсатным насосом 11 через регулятор расхода 12 подают на участок очистки конденсата 13, где производят обработку (очистку) конденсата ПС по известной технологии. Очищенный конденсат ПС подают в ПНД 24 и далее - в деаэратор 18.Heated condensate from VGT 4 is fed into the condensate line and sequentially to deaerator 18, from it to the boiler, through LDPE 22. The condensate of the combustion products obtained in VGT 4 is poured into the sump and reservoir 6, and from there into the contaminated condensate tank 8 and pumped by drainage pump 9 into the condensate storage tank 10, and from it the condensate pump 11 through the flow regulator 12 is fed to the condensate cleaning section 13, where the PS condensate is processed (cleaned) by a known technology. The purified condensate PS is fed to the PND 24 and then to the deaerator 18.

Конденсат ПС природного газа - высокого качества и нуждается в простой и недорогой обработке - декарбонизации (не всегда) и дегазации. Расход конденсата регулируют регулятором 12. Из деаэратора 18 чистый конденсат подают питательным насосом 19 в ПВД 22 и далее - в котел.Condensate PS of natural gas is of high quality and needs simple and inexpensive processing - decarbonization (not always) and degassing. Condensate flow is regulated by regulator 12. From deaerator 18, pure condensate is fed by feed pump 19 to LDPE 22 and then to the boiler.

Для нейтрализации (химобработки) конденсата в небольших объемах рекомендуется использовать сменные доломитовые наполнители (блоки с гранулятом), а больших - контейнеры с дозирующими устройствами для каустической соды (устройства жидкой нейтрализации) (фирма «БОШ Термотехника»For neutralization (chemical treatment) of condensate in small volumes, it is recommended to use replaceable dolomite fillers (blocks with granulate), and for large ones, containers with dosing devices for caustic soda (liquid neutralization devices) (BOSCH Thermotechnics company)

ВГТ устанавливают в камере 35 на стыке котла 27 с газоходом (фиг. 2-4).AHT is installed in the chamber 35 at the junction of the boiler 27 with the gas duct (Fig. 2-4).

С целью исключить конденсацию паров в газовом тракте и дымовой трубе применяют байпасирование, т.е. перепуск части горячих газов помимо ВГТ через байпасный канал (37) с регулировочным дроссель-клапаном (36). Температура смеси газов за ВГТ при байпасировании поддерживают обычно в пределах 70 (летом) - 90°C (зимой). Летом, если опасности конденсации нет, работают без байпасирования.In order to prevent vapor condensation in the gas path and chimney, bypassing is used, i.e. the bypass of part of the hot gases in addition to the VGT through the bypass channel (37) with the control throttle valve (36). The temperature of the gas mixture behind the VGT during bypassing is usually maintained within the range of 70 (in summer) - 90 ° C (in winter). In summer, if there is no danger of condensation, they work without bypass.

В качестве ВГТ применимы различные типы теплообменников - кожухотрубные, прямотрубные, с накатанными ребрами, пластинчатые или наиболее эффективная конструкция с новой формой теплообменной поверхности с малым радиусом гиба (регенератор РГ-10 НПЦ «Анод») и др. Рассматриваются и другие конструкции: 1. теплообменные блоки-секции на базе биметаллического калорифера марки ВНВ123-412-50АТЗ (ОАО «Калориферный завод», Кострома) 2. разборные аппараты компании «ГЕА Машимпэкс» или цельносварные типа GEABloc пластинчатые теплообменники из нержавеющей стали, отличающиеся высокой эффективностью и компактностью.Various types of heat exchangers are applicable as heat exchangers — shell and tube, straight pipe, with knurled fins, plate or the most efficient design with a new form of heat transfer surface with a small bending radius (RG-10 regenerator SPC “Anode”), etc. Other designs are considered: 1. heat-exchange block sections based on a bimetallic air heater of the VNV123-412-50ATZ brand (OJSC “Calorifer Plant”, Kostroma) 2. collapsible apparatus of the GEA Mashimpeks company or all-welded GEABloc type stainless steel plate heat exchangers characterized by high efficiency and compactness.

Материал теплообменника - коррозионностойкие стали и сплавы, алюминиевые трубы, ребра, полимерные покрытия и пр. Газоход, камера, газовый тракт выполняют из коррозионностойких материалов, покрытий, в частности нержавеющих сталей, пластиков - это общепринятая практика.The material of the heat exchanger - corrosion-resistant steels and alloys, aluminum pipes, fins, polymer coatings, etc. The flue, chamber, gas path is made of corrosion-resistant materials, coatings, in particular stainless steels, plastics - this is a common practice.

Количество конденсата, подаваемое из коллектора 21 в ВГТ, и соответственно его тепловую нагрузку определяют по технико-экономическим, конструктивным соображениям, с учетом режимных параметров котла, возможностей и условий технологической схемы станции.The amount of condensate supplied from the collector 21 to the VGT, and accordingly its heat load is determined by technical, economic, design considerations, taking into account the operational parameters of the boiler, the capabilities and conditions of the technological scheme of the station.

Температура уходящих газов котлов обычно в пределах 110-130°C позволяет нагревать конденсат в ВГТ перед деаэратором до требуемых 90-100°C. Таким образом, удовлетворяются требования технологии по температурам: и нагрева конденсата (порядка 90°C) и охлаждения ПС до конденсации (до 40°C).The temperature of the flue gases of the boilers usually in the range of 110-130 ° C allows heating the condensate in the VGT before the deaerator to the required 90-100 ° C. Thus, the technology’s temperature requirements are satisfied: both condensate heating (about 90 ° C) and PS cooling to condensation (up to 40 ° C).

Повышение аэродинамического сопротивления газового тракта компенсируется снижением объемов ПС благодаря удалению паров воды и высадке конденсата, а также уменьшению расхода топлива.The increase in aerodynamic drag of the gas path is compensated by a decrease in PS volumes due to the removal of water vapor and condensate discharge, as well as a decrease in fuel consumption.

При ГУ утилизируется физическое тепло и тепло парообразования, КПД котла в конденсационном режиме порядка 105% по низшей теплоте сгорания, QP H [2, 3].In GI, physical heat and heat of vaporization are utilized, the boiler efficiency in the condensation mode is about 105% in terms of lower heat of combustion, Q P H [2, 3].

Эффективность данного решения выявляют в сравнении с существующей системой с ГПК как ближайшим аналогом и конкурентом.The effectiveness of this solution is revealed in comparison with the existing system with GPC as the closest analogue and competitor.

Принимая для расчетного примера котла с NК=10 МВт/8,6 Гкал/ч исходные данные: α=1,25, температуры: за котлом, перед ГПК ТУХ=130°C, за ГПК Т2=80°C, КПД котла ηК2=0,92, QP H=8000 ккал/м3, расход газа ВГ=8,6×106/8000×0,92=1168 м3/ч, удельный v и общий W объемы ПС: v=13,1 м33, W=ВГ×v=1168×13,1=15300 м3/ч. Количество тепла, утилизируемое в ГПК: qГПК=C×W×ΔT, где С - теплоемкость ПС, ккал/м3∙град. Получим: qГПК=0.33×15300×(130-80)=0,252 Гкал/ч / 294 кВт. Далее, принимая, по многочисленным расчетам и опытным данным, количество тепла, утилизируемое при ГУ, т.е в ВГТ, QГУТ, равным 11% от NК, получим QВГТ=0,11 NК=0,11×8,6=0,946 Гкал/ч / 1100 кВт.Taking for a calculation example a boiler with N К = 10 MW / 8.6 Gcal / h the initial data: α = 1.25, temperature: behind the boiler, before the HPP T УХ = 130 ° C, for the HPP T 2 = 80 ° C, boiler efficiency η K2 = 0,92, Q P H = 8000 kcal / m 3, the gas flow rate C = 8,6 × 10 June / 8000 × 0,92 = 1,168 m 3 / h, the proportion W v and the total volume of PS : v = 13.1 m 3 / m 3 , W = V Г × v = 1168 × 13.1 = 15300 m 3 / h. The amount of heat utilized in the CCP: q CCP = C × W × ΔT, where C is the heat capacity of the PS, kcal / m 3 д deg. We get: q HPA = 0.33 × 15300 × (130-80) = 0.252 Gcal / h / 294 kW. Next, assuming the numerous calculations and experimental data, the amount of heat to disposal at SU, ie a VGT, Q GUT equal to 11% of N K, Q obtain VGT = 0.11 N K = 0,11 × 8, 6 = 0.946 Gcal / h / 1100 kW.

Выигрыш в экономии тепла от замены ГПК на предложенный узел ГУ (0,946-0,252)=0,694 Гкал/ч / 807 кВт. При коэффициенте использования мощности для станционного котла ЭС, равном КИМ=0,7, это даст экономию 532000 м3 газа в год, или около 2,7 млн руб. при цене 5 руб/м3. Экономия растет пропорционально величине QГУТ (и мощности котла).The gain in heat savings from replacing the CCP on the proposed unit GU (0.946-0.252) = 0.694 Gcal / h / 807 kW. With a power utilization factor for a power plant boiler equal to KIM = 0.7, this will save 532,000 m 3 of gas per year, or about 2.7 million rubles. at a price of 5 rubles / m 3 . Savings increase in proportion to the value of Q GUT (and boiler capacity).

При нагреве конденсата на ΔТ=90-30=60°С его расход в теплообменнике с тепловой мощностью 4 МВт составит около 57 т/ч (для данной расчетной модели).When condensate is heated by ΔТ = 90-30 = 60 ° С, its consumption in a heat exchanger with a thermal power of 4 MW will be about 57 t / h (for this calculation model).

В предлагаемой системе отпадает необходимость ВВТО для дополнительного снижения температуры уходящих газов. Охлаждение как минимум на 30°С даст дополнительно 3,5 Гкал/ч × 3=10,5 Гкал/ч теплофикационной нагрузки (или сэкономит это количество тепла).In the proposed system, there is no need for VVTO to further reduce the temperature of the flue gases. Cooling at least 30 ° C will give an additional 3.5 Gcal / h × 3 = 10.5 Gcal / h of heating load (or save this amount of heat).

Работа системы ГУ, заменяющей ГПК в известной схеме, не уменьшает доли электроэнергии в общей комбинированной выработке тепловой и электрической энергии на ТЭЦ и не отражается на общем КПД станции.The operation of the GU system, replacing the CCP in the known scheme, does not reduce the share of electricity in the total combined generation of heat and electric energy at the CHPP and does not affect the overall efficiency of the station.

Решение обеспечивает многократный эффект. Кроме энергосбережения, при глубокой утилизации:The solution provides multiple effects. In addition to energy conservation, with deep disposal:

- снижаются вредные выбросы окислов COX и NOX благодаря снижению расхода топлива, но главным образом, подавлению токсичности в присутствии воды, орошению ПС капельной влагой;- harmful emissions of oxides of CO X and NO X are reduced due to reduced fuel consumption, but mainly, suppression of toxicity in the presence of water, irrigation of PS with drop moisture;

- получение дополнительной, избыточной воды, которая после очистки может использоваться для подпитки котла и других нужд станции;- obtaining additional, excess water, which after treatment can be used to feed the boiler and other needs of the station;

- конденсация локализуется в одном месте - в ВГТ. Не считая незначительного брызгоуноса после каплеуловителя исключаются выпадение конденсата в газовом тракте и связанные с этим коррозионные воздействия влаги, образование наледи в тракте и особенно в дымовой трубе;- condensation is localized in one place - in the VGT. In addition to insignificant mudguard after the droplet eliminator, condensation in the gas path and the associated corrosive effects of moisture, the formation of ice in the duct and especially in the chimney are excluded;

- отпадает необходимость в рециркуляции - подмешивании части горячих газов к охлажденным или нагретого конденсата к холодному в целях повышения температуры уходящих ПС для предотвращения конденсации в газовом тракте и дымовой трубе (экономия энергии, средств).- there is no need for recirculation - mixing part of the hot gases to the cooled or heated condensate to the cold in order to increase the temperature of the outgoing substations to prevent condensation in the gas path and chimney (saving energy, money).

Claims (2)

1. Способ глубокой утилизации тепла продуктов сгорания котлов электростанций, содержащий подачу конденсата из конденсатора паровой турбины в водогазовый теплообменник (ВГТ), размещенный на выходе из котла, нагрев конденсата и охлаждение продуктов сгорания в этом теплообменнике, подачу нагретого конденсата в конденсатную линию и последовательно в деаэратор и котел, отличающийся тем, что с целью повышения тепловой экономичности технологической схемы станции и экономии топлива, увеличения КПД, снижения эмиссии токсичных оксидов NOX и СО2, получения дополнительной воды за счет конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания, улучшения условий службы и долговечности газового тракта, продукты сгорания (ПС) в водогазовом теплообменнике охлаждают до температуры ниже точки росы на (5-10)°C, а полученный в этом теплообменнике конденсат из продуктов сгорания собирают, подвергают очистке по известной технологии и направляют последовательно в подогреватель конденсата, деаэратор и котел.1. A method for the deep utilization of heat of products of combustion of boilers of power plants, comprising supplying condensate from a steam turbine condenser to a water-gas heat exchanger (VGT) located at the outlet of the boiler, heating the condensate and cooling the products of combustion in this heat exchanger, supplying heated condensate to the condensate line and sequentially to a deaerator and a boiler, characterized in that in order to increase the thermal efficiency of the technological scheme of the station and save fuel, increase efficiency, reduce the emission of toxic oxides NO X and CO 2 , obtaining additional water due to condensation of water vapor contained in the combustion products, improving the service conditions and durability of the gas path, the combustion products (PS) in a water-gas heat exchanger are cooled to a temperature below the dew point by (5-10) ° C, and the resulting in this heat exchanger condensate from the combustion products is collected, subjected to purification by known technology and sent sequentially to the condensate heater, deaerator and boiler. 2. Система глубокой утилизации тепла для реализации способа по п. 1, отличающаяся тем, что содержит размещенный под водогазовым теплообменником резервуар для слива конденсата продуктов сгорания, баки сбора и запаса конденсата, дренажный и конденсатный насосы, а также участок обработки конденсата, соединенный с конденсатной линией.2. The deep heat recovery system for implementing the method according to claim 1, characterized in that it contains a condensate discharge tank under the water-gas heat exchanger, condensate collection and storage tanks, drainage and condensate pumps, as well as a condensate treatment section connected to the condensate line.
RU2015105043A 2015-02-16 2015-02-16 Method and system for deep heat recovery of boiler combustion products of thermal power plants RU2607118C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015105043A RU2607118C2 (en) 2015-02-16 2015-02-16 Method and system for deep heat recovery of boiler combustion products of thermal power plants

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015105043A RU2607118C2 (en) 2015-02-16 2015-02-16 Method and system for deep heat recovery of boiler combustion products of thermal power plants

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015105043A RU2015105043A (en) 2016-09-10
RU2607118C2 true RU2607118C2 (en) 2017-01-10

Family

ID=56889311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015105043A RU2607118C2 (en) 2015-02-16 2015-02-16 Method and system for deep heat recovery of boiler combustion products of thermal power plants

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2607118C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU185511U1 (en) * 2018-07-02 2018-12-07 Закрытое акционерное общество Научно-производственное внедренческое предприятие "Турбокон" SECTIONAL CONDENSATION UNIT
RU2747899C1 (en) * 2020-11-11 2021-05-17 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Flue gas heat recovery unit
RU2798634C1 (en) * 2023-02-20 2023-06-23 Мусса Фуадович Малхозов Boiler house
US11859811B2 (en) 2021-03-09 2024-01-02 The Cleaver-Brooks Company, Inc. Auxiliary boiler systems and methods of operating and implementing same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1765611A1 (en) * 1990-05-28 1992-09-30 Украинское Отделение Всесоюзного Государственного Научно-Исследовательского И Проектно-Конструкторского Института "Внипиэнергопром" Boiler plant
RU2211343C1 (en) * 2002-10-04 2003-08-27 Шадек Евгений Глебович Method of and plant for recovery of heat in contact-type steam-gas plant
EP1010864B1 (en) * 1998-12-17 2006-06-21 General Electric Company Apparatus and methods for supplying auxiliary steam in a combined cycle system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1765611A1 (en) * 1990-05-28 1992-09-30 Украинское Отделение Всесоюзного Государственного Научно-Исследовательского И Проектно-Конструкторского Института "Внипиэнергопром" Boiler plant
EP1010864B1 (en) * 1998-12-17 2006-06-21 General Electric Company Apparatus and methods for supplying auxiliary steam in a combined cycle system
RU2211343C1 (en) * 2002-10-04 2003-08-27 Шадек Евгений Глебович Method of and plant for recovery of heat in contact-type steam-gas plant

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
П.А.Березинец Г.Г.Ольховский Газотурбинные и парогазовые установки.Раздел 6.2,Парогазовые установки. ОАО "ВТИ" Раздел 6.2.2. СОВРЕМЕННЫЕ ПРИРОДООХРАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЭНЕРГЕТИКЕ. ИНФОРМАЦИОННЫЙ СБОРНИК п/р В.Я.Путилова, Издательский дом МЭИ. 2007г. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU185511U1 (en) * 2018-07-02 2018-12-07 Закрытое акционерное общество Научно-производственное внедренческое предприятие "Турбокон" SECTIONAL CONDENSATION UNIT
RU2747899C1 (en) * 2020-11-11 2021-05-17 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Flue gas heat recovery unit
US11859811B2 (en) 2021-03-09 2024-01-02 The Cleaver-Brooks Company, Inc. Auxiliary boiler systems and methods of operating and implementing same
RU2798634C1 (en) * 2023-02-20 2023-06-23 Мусса Фуадович Малхозов Boiler house

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015105043A (en) 2016-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11821637B2 (en) Energy-saving system using electric heat pump to deeply recover flue gas waste heat from heat power plant for district heating
CN100402814C (en) Smoke low-temperature residual heat utilization system with natural gas cooling-heating combined power device and operating method thereof
CN107120714A (en) A kind of thermal power plant boiler fume afterheat is used for the whole yearization comprehensive utilization energy conserving system of central heating or heating boiler feed water
US6981651B2 (en) Heating system
CN106918050B (en) Boiler flue gas waste heat degree of depth recovery unit
CN109945277A (en) A kind of energy conserving system being used for central heating using electric heat pump depth recycling remaining heat of flue gas from steam power plant
CN109780566A (en) Steam power plant
RU2607118C2 (en) Method and system for deep heat recovery of boiler combustion products of thermal power plants
RU2489643C1 (en) Condensation boiler plant (versions)
CN109339877A (en) A kind of coal base distributing-supplying-energy system
CN204421043U (en) Off-gas recovery deep condensation device
CN104501608B (en) The device and method of the overheated heating furnace saturated vapor of a kind of sintering large flue waste heat
CN107128993B (en) Power plant flue gas waste heat direct evaporation type desalination system with flue gas reheating function
RU2463460C1 (en) Condensation steam power plant
RU2700843C1 (en) Combined-cycle plant with deep waste gas heat recovery
CN105508055B (en) The system and method for distributed busbar protection cooling circulating water
CN106587238A (en) Sea water desalination system and method with low temperature exhaust heat utilization function
RU2662259C2 (en) Thermal power station with orc-module circuit and with heat pump and method of its work
Ionkin et al. Application of condensing heat utilizers at heat-power engineering objects
RU2555919C1 (en) Surface-mounted heat recovery unit for deep heat recovery of flue gases, and its operation method
CN204063684U (en) A kind of fume afterheat segmented utilizes device
US20170175589A1 (en) Condensing heat recovery steam generator
RU2083919C1 (en) Plant for recovery of heat in heat generator with gas cleaning system
CN104048452A (en) Sectional type utilizing device for flue gas waste heat
CN204569809U (en) Flue gases of cock oven residual heat using device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170218