專利名稱:全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及發(fā)電技術領域,尤其涉及一種適用于發(fā)電廠的全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)。
背景技術:
在發(fā)電廠中,回熱系統(tǒng)是ー種利用蒸汽加熱凝結水和給水的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以將蒸汽的熱量全部回收到エ質水中,以提高熱カ循環(huán)效率?;責嵯到y(tǒng)的加熱器主要包括凝結水加熱器、除氧器和給水加熱器。應用中,通常配置的回熱系統(tǒng)用汽輪機多級抽汽的熱量通過多級加熱器來加熱凝結水和給水,從而將蒸汽的熱量全部回收到エ質水中,提高給水溫度。目前的發(fā)電廠的系統(tǒng)設計注重于發(fā)電機組滿負荷時的效率,然而發(fā)電機組通常都是在部分負荷下運行,在部分負荷下發(fā)電機組的效率低于滿負荷的效率。因此提高發(fā)電機組在部分負荷下的熱效率有很強的現(xiàn)實意義。在市場經(jīng)濟條件下,發(fā)電廠采購的燃煤的品質很可能和設計的媒質不同,比如采購的燃煤含水量大于設計含水量。另外,當連續(xù)多日下雨后,發(fā)電廠露天煤場的燃煤水分也大大增加。燃煤水分的増加使得磨煤機干燥水分的能力不足,將導致鍋爐燃燒不穩(wěn)定,鍋爐效率下降。因此,提高磨煤機的煤粉干燥能力,對組織良好的爐內燃燒,不便鍋爐效率下降是非常重要的。鍋爐給水溫度越高,發(fā)電機組的熱力效率越高,理論上存在最佳給水溫度。然而,受汽輪機設備結構等條件限制,鍋爐給水溫度一般都明顯低于最佳回熱溫度。并且,受鍋爐省煤器限制,鍋爐給水溫度也不允許達到最佳回熱給水溫度。與本發(fā)明相近的方案有常規(guī)回熱方案、全負荷高效回熱方案、通過空氣預熱器加熱磨煤機進ロ風的方案。例如,在如圖I所示的常規(guī)回熱方案中,用汽輪機多級抽汽的熱量通過多級加熱器來加熱給水,提高給水溫度。給水溫度與抽汽的壓カ成正比,抽汽壓力越高,給水溫度越高。各級加熱器與汽輪機各級抽汽一一對應。對于滑壓運行汽輪機,隨著機組負荷的下降,汽輪機抽汽壓力下降,回熱系統(tǒng)的給水溫度也隨之降低。因此發(fā)電機組在部分負荷下熱效率將降低。此外,在如圖2所示的全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)中,加熱器配置多路壓カ不同的汽源,在機組負荷高的時候利用高負荷對應汽源,在機組負荷低的時候,將壓カ隨負荷變低的正常抽汽切換到壓カ較高的汽源,充分利用回熱系統(tǒng)設備,從而可以提高回熱系統(tǒng)在部分負荷エ況的給水回熱溫度,從而提高機組在低負荷エ況的熱力循環(huán)效率。一般而言,發(fā)電機組負荷不低于85%滿負荷可稱為高負荷エ況,低于85%滿負荷可稱為部分負荷或低負荷エ況。另ー方面,發(fā)電廠的磨煤機一般對磨煤機進ロ的風進行加熱,以提高磨煤機干燥煤粉的能力。常規(guī)加熱磨煤機進風的方案是通過空氣預熱器將煙氣的熱量傳遞給一次風。通過空預器加熱的熱一次風和沒有加熱的冷一次風混和后進入磨煤機。進入磨煤機的熱風溫度溫度由熱風份額和冷風份額的多少調整,進風溫度的上限是熱一次風溫度,即全部熱一次風無冷一次風的情況。根據(jù)圖I所示的常規(guī)發(fā)電廠回熱系統(tǒng)中,回熱系統(tǒng)各級加熱器101-103與汽輪機各級抽汽一一對應?;責嵯到y(tǒng)的回熱效率與給水溫度有關,而給水溫度與抽汽的壓カ成正比,抽汽壓力越高,給水溫度越高。受設備結構等條件限制,目前機組在最大負荷エ況,機組的給水溫度一般都明顯低于最佳回熱溫度,熱カ系統(tǒng)沒有達到最佳效率。在部分負荷下,汽輪機抽汽壓カ隨之下降,回熱系統(tǒng)的給水溫度也隨之降低。從而降低了機組整體熱カ循環(huán)效率。根據(jù)圖2所示的全負荷高效回熱系統(tǒng)對回熱系統(tǒng)的加熱器101-103配置多路壓カ不同的汽源204-205,在機組負荷高的時候利用高負荷對應汽源204(例如現(xiàn)有技術的正常抽汽),在機組負荷低的時候,將壓カ隨負荷變低的正常抽汽切換到壓カ較高的汽源205,充分利用回熱系統(tǒng)設備,從而可以提高回熱系統(tǒng)在低負荷エ況的給水回熱溫度,提高了機組部分負荷下的效率。因此,全負荷高效回熱系統(tǒng)比常規(guī)回熱系統(tǒng)提高了機組的綜合熱效率。
但是,單純全負荷高效回熱系統(tǒng)還存在如下的不足(I)由于在部分負荷在機組滑壓運行,降低了抽汽壓力,但是抽汽溫度并不下降或下降很少,因此在部分負荷下加熱器的抽汽切換到高壓カ的汽源可能導致抽汽溫度提高,因此需要提高加熱器的材料等級以滿足抽汽溫度提高的要求,増加了加熱器的成本;或者采取措施降低抽汽的溫度(如噴水減溫),浪費了抽汽的熱量;(2)由于受鍋爐結構和水動カ的條件限制,給水溫度的提高有一個上限。因此當采用全負荷高效回熱系統(tǒng)把給水溫度提高到鍋爐側要求的上限時,抽汽的熱量不能進ー步傳遞給給水,這種情況在現(xiàn)有機組的改造中會出現(xiàn)。另ー方面,現(xiàn)有的磨煤機進風加熱系統(tǒng)是通過空氣預熱器將煙氣的熱量傳遞給ー次風。通過空預器加熱的熱一次風和沒有加熱的冷一次風混和后進入磨煤機。進入磨煤機的混合風溫度溫度由熱風份額和冷風份額的多少調整,但是進風溫度的上限是熱一次風溫度,即全部熱一次風無冷一次風的情況??疹A器出口的熱一次風溫度受到煙氣進ロ溫度和空氣預熱器結構的限制,不能無限制提高。當燃煤的水分較大幅度高于設計煤種時,會發(fā)生即使磨煤機進風溫度達到上限也無法完全干燥煤粉,即磨煤機出ロ煤粉溫度達不到設計值。這種情況將導致鍋爐燃燒不良,鍋爐效率下降。
發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術的上述不足,本發(fā)明g在對現(xiàn)有的發(fā)電廠的回熱系統(tǒng)進行改迸,以期提高發(fā)電機組在部分負荷下的鍋爐給水溫度,提高發(fā)電機組部分負荷下的效率,且同時不降低發(fā)電機組在滿負荷下的效率。此外,本發(fā)明還期望能利用汽輪機抽汽的熱量提高磨煤機進ロ風溫,以增加磨煤機的煤粉干燥能力,改善鍋爐燃燒エ況。因此,本發(fā)明提出了一種全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng),包括級聯(lián)的多個加熱器;至少ー個高負荷汽源,每一高負荷汽源選擇性地與所述多個加熱器之ー連通;至少ー個低負荷汽源,每ー低負荷汽源選擇性地與所述多個加熱器之ー連通;燃煤干燥設備,設置于所述每ー低負荷汽源和與該低負荷汽源相連的加熱器之間或者所述每一高負荷汽源和與該高負荷汽源相連的加熱器之間,其中,所述低負荷汽源的壓カ高于所述高負荷汽源的壓力。
根據(jù)本發(fā)明的ー個優(yōu)選實施例,在上述全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)中,所述加熱器是凝結水加熱器、除氧器或者給水加熱器。根據(jù)本發(fā)明的ー個優(yōu)選實施例,在上述全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)中,在滿負荷或高負荷エ況下,所述加熱器被切換到與所述高負荷汽源連通;且在低負荷エ況下,所述加熱器被切換到與所述低負荷汽源連通。根據(jù)本發(fā)明的ー個優(yōu)選實施例,在上述全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)中,所述燃煤干燥設備進一歩包括磨煤機;熱一次風管;冷一次風管;以及混合風管,其中,所述熱一次風管與所述冷一次風管合并成所述混合風管,然后接入所述磨煤機。根據(jù)本發(fā)明的ー個優(yōu)選實施例,在上述全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)中,所述燃煤干燥設備還包括進風暖風機,連接所述低負荷汽源或者所述高負荷汽源并設置于所述熱一次風管的管道中。根據(jù)本發(fā)明的ー個優(yōu)選實施例,在上述全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)中,所述 燃煤干燥設備還包括進風暖風機,連接所述低負荷汽源或者所述高負荷汽源并設置于所述混合風管的管道中。根據(jù)本發(fā)明的ー個優(yōu)選實施例,在上述全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)中,所述進風暖風機進一步連接到所述加熱器。根據(jù)本發(fā)明的ー個優(yōu)選實施例,在上述全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)中,來自所述低負荷汽源或者高負荷汽源的蒸汽通過所述進風暖風機對所述磨煤機的進ロ進行風加熱,再進入所述加熱器進行加熱。根據(jù)本發(fā)明的ー個優(yōu)選實施例,在上述全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)中,所述加熱器是單列或雙列。綜上,本發(fā)明在全負荷高效回熱系統(tǒng)的基礎上增加燃煤干燥系統(tǒng),創(chuàng)造性地將這兩者結合為一體,將抽汽的能量中的一部分通過全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)加熱給水,另一部分通過燃煤干燥設備加熱磨煤機的進風。通過燃煤干燥設備先將一部分抽汽熱量加熱磨煤機進風,然后再回到回熱系統(tǒng)中加熱給水。這樣,進入回熱系統(tǒng)的抽汽溫度降低,回熱系統(tǒng)加熱器不需要采用等級更高的材料或進行噴水降低抽汽溫度。而且當受鍋爐限制不能將全部抽汽熱量加熱給水時,也可利用剰余的抽汽熱量,即提高了發(fā)電機組的整體效率又使得在燃煤水分較大的情況下改善了鍋爐燃燒。應當理解,本發(fā)明以上的一般性描述和以下的詳細描述都是示例性和說明性的,并且g在為如權利要求所述的本發(fā)明提供進ー步的解釋。
包括附圖是為提供對本發(fā)明進ー步的理解,它們被收錄并構成本申請的一部分,附圖示出了本發(fā)明的實施例,并與本說明書一起起到解釋本發(fā)明原理的作用。附圖中圖I示出了現(xiàn)有技術的加熱蒸汽與加熱器--對應的回熱系統(tǒng)。圖2示出了現(xiàn)有技術的多路汽源的全負荷高效回熱系統(tǒng)。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)的示意性框架。圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的燃煤干燥設備的結構。圖4B示出了根據(jù)本發(fā)明的另ー優(yōu)選實施例的燃煤干燥設備的結構。
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細參考附圖描述本發(fā)明的實施例。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)的示意性框架。如圖3所示,本發(fā)明的全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)主要包括級聯(lián)的多個加熱器301-303、至少ー個高負荷汽源304、至少ー個低負荷汽源305以及燃煤干燥設備306。特別是,在圖3中,上述多個加熱器依次為凝結水加熱器301、除氧器302和給水加熱器303,且相應地具有三個可選的高負荷汽源304、三個可選的低負荷305和三套對應的燃煤干燥設備306。當然,本發(fā)明并不限于此。根據(jù)不同的應用條件,可以對ー個或多個回熱系統(tǒng)的加熱器配備多路汽源,且加熱器的數(shù)量也不受限制。此外,本發(fā)明的回熱系統(tǒng)的加熱器可以是常規(guī)3 9級,但該級數(shù)并不受限制。此外,加熱器還可以是單列,也可以是雙列,列數(shù)也同樣不受限制。在運行時,來自凝汽器的エ質水(如圖3中的右上方)沿凝結水及給水管系依次流經(jīng)回熱系統(tǒng)加熱器,即凝結水加熱器301、除氧器302、給水加熱器303,通過蒸汽的加熱,將蒸汽的熱量回收到水中,致使水溫逐級升高,最后進入鍋爐,滿足鍋爐給水要求。 對回熱系統(tǒng)的加熱器301-303,除滿負荷或高負荷對應汽源(例如現(xiàn)有技術的一一對應配置的汽輪機各級抽汽)——高負荷汽源304タト,還配置更高壓力的汽源——低負荷汽源305,該低負荷汽源305可用于在部分負荷(低負荷)下向回熱系統(tǒng)的加熱器301-303或其中的某ー個或若干個加熱器提供加熱汽源。該低負荷汽源305可以是上一級抽汽,也可以是其它來源的蒸汽。也就是說,上述全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)的每一加熱器都可以按照實際的エ況來選擇性地連通高負荷汽源304或低負荷汽源305。具體地,在滿負荷或高負荷エ況下,加熱器301-303可以被切換到與高負荷汽源304連通,而在低負荷エ況下,加熱器301-303可以被切換到與低負荷汽源305連通。如上所述,低負荷汽源305的壓カ高于高負荷汽源304的壓力。此外,也可以根據(jù)實際エ況為多個加熱器選擇不同的汽源。例如,由于通常鍋爐進ロ的最終給水溫度由最后ー級(即給水流程上離鍋爐最近的ー級)給水加熱器的抽汽壓力決定,因此最后一級加熱器的汽源可能會優(yōu)先切換至壓カ更高的汽源。重要的是,在本發(fā)明的各實施例中,將燃煤干燥設備306設置于每ー低負荷汽源305和與該低負荷汽源相連的加熱器之間。此外,雖然圖3中未示出,但本發(fā)明也可以類似的方式將燃煤干燥設備306設置于每一高負荷汽源304和與該高負荷汽源相連的加熱器之間。如圖4A和圖4B根詳細地示出的,該燃煤干燥設備306至少由以下組件構成磨煤機401、熱一次風管402、冷一次風管403、混合風管404以及進風暖風機405。其中,上述熱ー次風管402與上述冷一次風管403合并后成為上述的混合風管404,該混合風管404隨后將接入磨煤機401。在圖4A所示的實施例中,進風暖風機405連接低負荷汽源并設置于熱一次風管的管道402中。此外,雖然未圖示,但本發(fā)明中,進風暖風機405也可以連接高負荷汽源并設置于熱一次風管的管道中。在圖4B所示的實施例中,進風暖風機405連接低負荷汽源并設置于混合風管404的管道中。此外,雖然未圖示,但本發(fā)明中,進風暖風機405也可以連接高負荷汽源并設置于混合風管的管道中。此外,進風暖風機405的另一端還連接到上述回熱系統(tǒng)的加熱器(圖3中的加熱器301-303)。當然,也可以在上述圖4A和圖4B所示的多個進風暖風機405的位置處同時布置進風暖風機405或者選取ー個或若干位置布置進風暖風機405。
根據(jù)本發(fā)明,在機組部分負荷的エ況下,更高壓力的汽源(即低負荷汽源)305先通過燃煤干燥設備306的進風暖風器405對磨煤機進ロ的混和風和/或空預器出ロ的熱ー次風進行加熱,然后再對回熱系統(tǒng)的加熱器301-303對給水或凝結水加熱。從抽汽的流程上看,燃煤干燥設備306的進風暖風器405和回熱系統(tǒng)的加熱器301-303是串聯(lián)的。而在機組全負荷或高負荷的エ況下,雖然不需要將回熱系統(tǒng)的加熱器301-303的抽汽汽源切換到更高壓カ的汽源,但也可以將正常的回熱系統(tǒng)的加熱器的抽汽汽源(即高負荷汽源)304通過燃煤干燥設備306的進風暖風器405對磨煤機401進ロ的混和風和/或空預器出ロ的熱一次風進行加熱,然后再對回熱系統(tǒng)的加熱器301-303對給水或凝結水進行加熱。從抽汽流程上看,燃煤干燥設備306的進風暖風器405和回熱系統(tǒng)的加熱器301-303是串聯(lián)的。可以理解,本發(fā)明主要是基于火力發(fā)電廠熱カ循環(huán)的回熱原理和磨煤機熱平衡計算原理。在火力發(fā)電廠中,通常配置汽輪機回熱系統(tǒng),用汽輪機多級抽汽的熱量通過多級加熱器來加熱凝結水和給水,以提高熱カ系統(tǒng)效率?,F(xiàn)有配置中,各級加熱器與汽輪機的各級抽汽通常是一一對應。回熱系統(tǒng)的回熱效率與最佳回熱給水溫度有關,而給水溫度與抽汽的壓カ成正比,抽汽壓力越高,給水溫度越高。此外,受設備結構等條件限制,目前機組在最大負荷エ況,機組的給水溫度一般都明顯低于最佳回熱溫度。另ー方面,發(fā)電機組在部分負荷下滑壓運行,抽汽壓力降低,但是抽汽溫度并不下降或下降很少,這就為全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)在部分負荷下提高機組熱效率創(chuàng)造了條件。本發(fā)明的全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)的加熱器配置多路壓カ不同的汽源,在機組負荷高的時候利用高負荷對應汽源(例如現(xiàn)有技術的正常抽汽),在機組負荷低的時候,將壓カ隨負荷變低的正常抽汽切換到壓カ較高的汽源,提高回熱系統(tǒng)在低負荷エ況的給水回熱溫度,提高了機組部分負荷下的效率。與此同時,當機組燃燒的煤的含水量較大時,在部分負荷下,切換的汽源首先通過磨煤機進風暖風器提高磨煤機進風溫度,在滿負荷或高負荷下,也可通過抽汽汽源先加熱磨煤機進風,然后再進入回熱系統(tǒng)加熱器,故而提高了磨煤機的干燥能力,改善了鍋爐的燃燒。磨煤機進風暖風器設置在回熱系統(tǒng)加熱器的上游,可降低回熱系統(tǒng)加熱器的進ロ蒸汽溫度,避免了更換回熱系統(tǒng)加熱器的材料,降低了設備成本。本領域技術人員可顯見,可對本發(fā)明的上述示例性實施例進行各種修改和變型而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此,_在使本發(fā)明覆蓋落在所附權利要求書及其等效技術方案范圍內的對本發(fā)明的修改和變型。
權利要求
1.一種全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng),包括 級聯(lián)的多個加熱器; 至少一個高負荷汽源,每一高負荷汽源選擇性地與所述多個加熱器之一連通; 至少一個低負荷汽源,每一低負荷汽源選擇性地與所述多個加熱器之一連通; 燃煤干燥設備,設置于所述每一低負荷汽源和與該低負荷汽源相連的加熱器之間或者所述每一高負荷汽源和與該高負荷汽源相連的加熱器之間, 其中,所述低負荷汽源的壓力高于所述高負荷汽源的壓力。
2.如權利要求I所述的全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng),其特征在于,所述加熱器是凝結水加熱器、除氧器或者給水加熱器。
3.如權利要求I所述的全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng),其特征在于, 在滿負荷或高負荷工況下,所述加熱器被切換到與所述高負荷汽源連通;且 在低負荷工況下,所述加熱器被切換到與所述低負荷汽源連通。
4.如權利要求I所述的全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng),其特征在于,所述燃煤干燥設備進一步包括 磨煤機; 熱一次風管; 冷一次風管;以及 混合風管, 其中,所述熱一次風管與所述冷一次風管合并成所述混合風管,然后接入所述磨煤機。
5.如權利要求4所述的全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng),其特征在于,所述燃煤干燥設備還包括 進風暖風機,連接所述低負荷汽源或者所述高負荷汽源并設置于所述熱一次風管的管道中。
6.如權利要求4所述的全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng),其特征在于,所述燃煤干燥設備還包括 進風暖風機,連接所述低負荷汽源或者所述高負荷汽源并設置于所述混合風管的管道中。
7.如權利要求5或6所述的全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng),其特征在于,所述進風暖風機進一步連接到所述加熱器。
8.如權利要求5或6所述的全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng),其特征在于,來自所述低負荷汽源或者高負荷汽源的蒸汽通過所述進風暖風機對所述磨煤機的進口進行風加熱,再進入所述加熱器進行加熱。
9.如權利要求I所述的全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng),其特征在于,所述加熱器是單列或雙列。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng),包括級聯(lián)的多個加熱器;至少一個高負荷汽源,每一高負荷汽源選擇性地與所述多個加熱器之一連通;至少一個低負荷汽源,每一低負荷汽源選擇性地與所述多個加熱器之一連通;燃煤干燥設備,設置于所述每一低負荷汽源和與該低負荷汽源相連的加熱器之間或者所述每一高負荷汽源和與該高負荷汽源相連的加熱器之間,其中,所述低負荷汽源的壓力高于所述高負荷汽源的壓力。該全負荷高效回熱及燃煤干燥系統(tǒng)可以提高發(fā)電機組在部分負荷下的效率,同時提高磨煤機進口風溫,以增加磨煤機的煤粉干燥能力。
文檔編號F26B21/00GK102679319SQ20111006696
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權日2011年3月18日
發(fā)明者葉勇健, 施剛夜, 林磊, 申松林 申請人:中國電力工程顧問集團華東電力設計院