CN111457344A - 一种燃烧锅炉与余热锅炉联合再热发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种燃烧锅炉与余热锅炉联合再热发电系统，包括汽轮机和燃烧锅炉，汽轮机连接有发电机，汽轮机包括汽轮机高压缸和汽轮机低压缸，燃烧锅炉内依次设置有蒸发水冷壁、汽包、高温过热器、低温过热器、再热器、省煤器、空气预热器，空气预热器与一次风机和二次风机相连接，燃烧锅炉的尾部烟道出口依次连接有除尘器、引风机和烟囱，省煤器的出水口与汽包的进水口连接，汽包的出水口与燃烧锅炉内的蒸发水冷壁的进口连接，蒸发水冷壁的出口与汽包的蒸汽进口连接，汽包的蒸汽出口与低温过热器的进口连接。本发明大幅度降低燃烧电站的运行燃料消耗量；并且余热锅炉不需要再单独配置专用的汽轮机发电机组及其配套的电气和自动化仪表系统。
Description
技术领域
本发明属于热力发电技术领域，更具体地，涉及一种燃烧锅炉与余热锅炉联合再热发电系统。
背景技术
余热发电技术是依据余热梯级利用的原则，将工业生产中排出的大量废气通过余热锅炉将废热进行热交换回收，产生过热蒸汽推动汽轮机实现热能向机械能的转换，从而带动发电机发电。以水泥工厂余热发电为例，水泥窑余热发电技术就是对新型干法水泥熟料烧成系统中生产工艺不用的废气的余热回收。
然而，由于纯低温余热电站的发电量不足以满足企业生产所需电力，还需要同时再建设一座燃烧型火力发电自备电站，这样企业中将建设两座电站，设置两套汽轮发电机组，两套电气系统等，不论是从项目投资、厂区占地、施工周期都给企业带来巨大的压力，造成企业经济效益的降低。
因此，现有技术中亟需一种能够提高电站整体热效率，降低燃料消耗、投资和运行费用的技术方案。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种将工业生产线余热锅炉与自备电站燃烧锅炉再热机组相结合，有效降低火力发电厂煤耗的燃烧锅炉与余热锅炉联合再热发电系统。
为实现上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：
一种燃烧锅炉与余热锅炉联合再热发电系统，包括汽轮机和燃烧锅炉，所述汽轮机连接有发电机，所述汽轮机包括汽轮机高压缸和汽轮机低压缸。
所述燃烧锅炉内依次设置有蒸发水冷壁、汽包、高温过热器、低温过热器、再热器、省煤器、空气预热器，所述空气预热器与一次风机和二次风机相连接，所述燃烧锅炉的尾部烟道出口依次连接有除尘器、引风机和烟囱，所述省煤器的出水口与汽包的进水口连接，汽包的出水口与所述燃烧锅炉内的蒸发水冷壁的进口连接，所述蒸发水冷壁的出口与所述汽包的蒸汽进口连接，所述汽包的蒸汽出口与低温过热器的进口连接。
所述汽轮机高压缸的蒸汽进口与所述高温过热器的蒸汽出口连接，所述汽轮机高压缸的蒸汽出口与所述再热器和高压加热器的蒸汽进口连接，所述再热器的蒸汽出口与所述汽轮机低压缸的蒸汽进口连接。所述汽轮机低压缸的蒸汽出口分别与冷凝设备、低压加热器和热力除氧器的蒸汽进口连接，所述冷凝设备的出水口与凝结水泵的进水口连接。
所述凝结水泵的出水口分为两路，一路与真空除氧器的进水口连接，所述真空除氧器的出水口与所述余热锅炉给水泵的进水口连接，所述余热锅炉给水泵出水口与余热锅炉的省煤器进口连接，所述余热锅炉的过热器出口还与所述再热器的进水口连接。
另一路与所述低压加热器连接，所述低压加热器的出水口与所述热力除氧器的进水口连接，所述热力除氧器的出水口与燃烧锅炉给水泵的进水口连接，所述燃烧锅炉给水泵的出水口与高压加热器的进水口连接，所述高压加热器的出水口与省煤器的进水口连接。
所述高压加热器包括一级高压加热器和二级高压加热器，所述汽轮机高压缸的蒸汽出口包括高压抽汽口和低压排汽口，所述一级高压加热器的蒸汽进口与所述汽轮机高压缸的低压排汽口连接，所述二级高压加热器的蒸汽出口与所述汽轮机高压缸的高压抽汽口相连。
所述低压加热器包括一级低压加热器、二级低压加热器和三级低压加热器，所述汽轮机低压缸的蒸汽出口包括第一抽汽口、第二抽汽口、第三抽汽口、第四抽汽口和低压排汽口，第一抽汽口、第二抽汽口、第三抽汽口、第四抽汽口和低压排汽口依次分别与所述热力除氧器、一级低压加热器、二级低压加热器、三级低压加热器和冷凝设备的蒸汽进口连接，一级低压加热器的进水口与所述凝结水泵的出水口连接，三级低压加热器的出水口与热力除氧器的进水口连接。
所述燃烧锅炉的底部依次设置有冷渣器、输渣设备和渣仓。
本发明与现有技术相比的有益效果是：将燃烧锅炉与余热锅炉结合，将余热锅炉的低压蒸汽连同汽轮机高压缸的排汽引入燃烧锅炉中的再热器中，进而提高蒸汽温度，提高蒸汽品质，再使其进入汽轮机低压气缸，在回收了低温余热的同时，利用燃烧锅炉的再热器功能，将余热锅炉的过热蒸汽进一步提高温度，进而提高蒸汽品质，降低汽轮机发电汽耗，提高电站的整体效率，大幅度降低燃烧电站的运行燃料消耗量；并且余热锅炉不需要再单独配置专用的汽轮机发电机组及其配套的电气系统，省去了一台汽轮机发电机组，节省了厂房占地和施工建设成本，降低项目投资，缩短项目施工工期。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图标记：1-燃烧锅炉，2-高温过热器，3-低温过热器，4-再热器，5-省煤器，6-空气预热器，7-一次风机，8-二次风机，9-除尘器，10-引风机，11-烟囱， 12-余热锅炉，13-余热锅炉给水泵，14-燃烧锅炉给水泵，15-真空除氧器，16-凝结水泵，17-冷凝设备，18-低压加热器，19-二级高压加热器，20-热力除氧器， 21-汽轮机高压缸，22-汽轮机低压缸，23-发电机，24-渣仓，25-输渣设备，26- 冷渣器，27-一级高压加热器，28-蒸发水冷壁，29-汽包，30-高压加热器，31-一级低压加热器，32-二级低压加热器，33-三级低压加热器。
具体实施方式
如图1所示燃烧锅炉与余热锅炉联合再热发电系统，包括汽轮机和燃烧锅炉 1，汽轮机连接有发电机23，汽轮机包括彼此汽轮机高压缸21和汽轮机低压缸 22，汽轮机高压缸21和汽轮机低压缸22中的蒸汽都推动汽轮机做功，驱动发电机23发电。
燃烧锅炉1可采用煤粉炉、循环流化床锅炉、炉排炉等各种形式燃烧形式锅炉，在本实施例中，燃烧锅炉1采用煤粉炉，燃烧锅炉1内依次设置有高温过热器2、低温过热器3、再热器4、省煤器5、空气预热器6，空气预热器6与一次风机7和二次风机8相连接，燃烧锅炉1的底部烟道依次连接有除尘器9、引风机10和烟囱11，省煤器5的出水口与汽包29的进水口连接，汽包29的出水口与燃烧锅炉1内的蒸发水冷壁28的进口连接，蒸发水冷壁28的出口与汽包29 的蒸汽进口连接，汽包29的蒸汽出口与低温过热器3的进口连接。
汽轮机高压缸21的蒸汽进口与高温过热器2的蒸汽出口连接，汽轮机高压缸21的蒸汽出口与再热器4和高压加热器30的蒸汽进口连接，再热器4的蒸汽出口口与汽轮机低压缸22的蒸汽进口连接。
高压加热器30的作用是加热锅炉给水，来自汽轮机高压缸21的高温高压抽汽和排汽进入高压加热器30中加热来自热力除氧器20的锅炉给水。在本实施例中，高压加热器30为两级加热器，包括一级高压加热器27和二级高压加热器 19，一级高压加热器27与二级高压加热器19首尾相连，一级高压加热器27的出水口连接二级高压加热器19的进水口，一级高压加热器27的蒸汽进口与汽轮机高压缸21的低压排汽口连接，二级高压加热器19的蒸汽进口与汽轮机高压缸 21的高压抽汽口相连。汽轮机高压缸21中做过功的高温高压抽汽分别进入两级加热器中，加热燃烧锅炉1的锅炉给水，锅炉给水依次通过一级高压加热器27和二级高压加热器19，被高温排汽进一步加热，最后进入燃烧锅炉1的省煤器5 中。
汽轮机高压缸21的蒸汽进口与高温过热器2的蒸汽出口连接，汽轮机高压缸21的蒸汽出口与再热器4和高压加热器30的蒸汽进口连接，再热器4的蒸汽出口与汽轮机低压缸22的蒸汽进口连接。汽轮机低压缸22的蒸汽出口分别与冷凝设备17、低压加热器18和热力除氧器20的蒸汽进口连接，冷凝设备17的出水口与凝结水泵16的进水口连接。
低压加热器18的作用是对冷凝水进行预热，来自汽轮机低压缸22的高温低压抽汽进入低压加热器18中加热冷凝水。在本实施例中，低压加热器18为三级加热，即包括首尾相连的一级低压加热器31、二级低压加热器32和三级低压加热器33，汽轮机低压缸22的蒸汽出口为依次设置的第一抽汽口、第二抽汽口、第三抽汽口、第四抽汽口和低压排汽口，第一抽汽口、第二抽汽口、第三抽汽口、第四抽汽口和低压排汽口依次分别与热力除氧器20、一级低压加热器31、二级低压加热器32、三级低压加热器33和冷凝设备17的蒸汽进口连接，一级低压加热器31的进水口与凝结水泵16的出水口连接，三级低压加热器33的出水口与热力除氧器20的进水口连接，汽轮机低压缸22中做过功的高温低压抽汽分别进入每一级加热器中，加热其冷凝水管路中的冷凝水。冷凝水被逐级加热后，进入热力除氧器20，作为燃烧锅炉1的锅炉给水。
在热力除氧器20中，溶解于水中的气体量是与水面上气体的分压成正比。热力除氧即用蒸汽来加热给水，提高水的温度，使水面上蒸汽的分压力逐步增加，而溶解气体的分压力则渐渐降低，溶解于水中的气体就不断逸出，当水被加热至相应压力下的沸腾温度时，水面上全都是水蒸汽，溶解气体的分压力为零，水不再具有溶解气体的能力，亦即溶解于水中的气体，包括氧气均可被除去。
真空除氧器15，是一种使水在真空下低温沸腾，脱除水中含有的氧气、氮气、二氧化碳等气体的设备，由除氧水箱除氧塔和真空机组两大部分组成，真空泵机组采用以循环水为工作介质的水喷射泵。真空除氧的工作原理是应用亨利定律和道尔顿定律，根据亨利定律可知，在封闭容器中，任何气体同时存在于水面上，则气体的溶解度与其自己的分压力成正比，而且气体的溶解度仅与其本身的分压力有关。在一定压力下，随着水温升高，水蒸汽的分压力增大，而空气和氧气的分压力越来越小，水中氧气就不断地逸出，达到除氧的效果。这种除氧方法在30℃～60℃温度下进行，可实现水面低温状态下除氧。
凝结水泵17的出水口分为两路，一路与真空除氧器15的进水口连接，真空除氧器15的出水口与余热锅炉给水泵13的进水口连接，余热锅炉给水泵13出水口与余热锅炉12的省煤器进口连接，余热锅炉12的过热器出口还与再热器4 的蒸汽进口连接；另一路与低压加热器18连接，低压加热器18的蒸汽出口与热力除氧器20的进水口连接，热力除氧器20的出水口与燃烧锅炉给水泵14的进水口连接，燃烧锅炉给水泵14的出水口与高压加热器30的进水口连接，高压加热器30的出水口与省煤器5的进水口连接，在本实施例中，燃烧锅炉给水泵14 的出水口连接一级高压加热器27的进水口，一级高压加热器27的出水口连接二级高压加热器19的进水口，二级高压加热器19的出水口连接省煤器5的进水口。
在本实施例中，采用空冷的方式冷凝，冷凝设备17为空冷岛。在本发明的其他实施例中，也可以采用水冷方式冷凝，冷凝设备17为凝汽器。
该发电系统在工作时，燃烧锅炉1中燃料燃烧产生高温烟气和炉渣，炉渣落入燃烧锅炉1底部的渣仓中，经过冷渣器26冷却后，落入到输渣设备25上，送至渣仓24中进行存储，燃烧锅炉1炉膛中燃料与空气燃烧后产生的高温烟气在引风机10的作用下，依次经过高温过热器2、低温过热器3、再热器4、省煤器 5、空气预热器6放热后，再经除尘器9和引风机10，最后通过烟囱11排向大气中。空气预热器6包括一次风空预器和二次风空预器，一次风机7连接一次风空预器并提供一次热风，二次风机8连接二次风空预器并提供二热次风，一次热风和二次热风经过空气预热器6时被高温烟气预热，然后进入炉膛供燃料燃烧使用。
锅炉给水在省煤器5中被加热，再进入到汽包29中，汽包29中的下半部分热水进入到蒸发水冷壁28进口，在蒸发水冷壁28中被加热后的汽水混合物进入到汽包29中，汽包29上半部分的饱和蒸汽进入到低温过热器3进口，加热后的蒸汽再进入到高温过热器2进口，经高温过热器2加热后的过热蒸汽进入汽轮机高压缸21。汽轮机高压缸21中做功膨胀后的蒸汽压力降低，一部分进入二级高压加热器19，其余的排汽进入再热器4。
在汽轮机低压缸22做功膨胀后的蒸汽进入冷凝设备17，冷凝设备17排出的冷凝水在凝结水泵16的作用下，分为两路，分别送入低压加热器18和真空除氧器15，进入低压加热器18的冷凝水被加热后进入热力除氧器20。
经热力除氧器20的冷凝水作为锅炉给水，在燃烧锅炉给水泵14的作用下，被送入一级高压加热器27，再从一级高压加热器27进入二级高压加热器19，最后进入燃烧锅炉1的省煤器5中。
经真空除氧器15除氧后的冷凝水在余热锅炉给水泵13的作用下，进入余热锅炉12，吸收余热锅炉12中高温废气的余热，余热锅炉12的过热器出口的过热蒸汽与汽轮机高压缸21的高压抽汽口排出的高温蒸汽在再热器4的进口汇合，进入再热器4进行过热吸热，加热后的过热蒸汽从再热器4出口送至汽轮机低压缸22，继续推动汽轮机转动，推动发电机23发电。
本发明巧妙地利用燃烧锅炉1的再热供能，将余热锅炉12和燃烧锅炉1相结合，冷凝水将余热锅炉12的余热吸收后，连同汽轮机高压缸21的排汽一同进入再热器4，进一步提高蒸汽温度，提高蒸汽品质，再进入汽轮机低压缸22做功。本发明不仅回收了低温余热的同时，同时利用燃烧锅炉的再热器功能，将余热锅炉的过热蒸汽进一步提高温度，进而提高蒸汽品质，降低汽轮机发电汽耗，提高电站的整体效率，大幅度降低燃烧电站的运行燃料消耗量。同时，本发明还省去了一台汽轮机发电机组，余热锅炉不再配置专用的汽轮机发电机组及其配套的电气系统，可以极大地节省厂房占地和施工建设成本，缩短工程施工工期。
以上的仅是本发明的优选实施方式，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种燃烧锅炉与余热锅炉联合再热发电系统，包括汽轮机和燃烧锅炉(1)，所述汽轮机连接有发电机(23)，所述汽轮机包括汽轮机高压缸(21)和汽轮机低压缸(22)，其特征是，
所述燃烧锅炉(1)内依次设置有蒸发水冷壁(28)、汽包(29)、高温过热器(2)、低温过热器(3)、再热器(4)、省煤器(5)、空气预热器(6)，所述空气预热器(6)与一次风机(7)和二次风机(8)相连接，所述燃烧锅炉(1)的尾部烟道出口依次连接有除尘器(9)、引风机(10)和烟囱(11)，所述省煤器(5)的出水口与所述汽包(29)的进水口连接，汽包(29)的出水口与所述蒸发水冷壁(28)的进口连接，所述蒸发水冷壁(28)的出口与所述汽包(29)的蒸汽进口连接，所述汽包(29)的蒸汽出口与低温过热器(3)的进口连接；
所述汽轮机高压缸(21)的蒸汽进口与所述高温过热器(2)的蒸汽出口连接，所述汽轮机高压缸(21)的蒸汽出口分别与所述再热器(4)和高压加热器(30)的蒸汽进口连接，所述再热器(4)的蒸汽出口与所述汽轮机低压缸(22)的蒸汽进口连接；所述汽轮机低压缸(22)的蒸汽出口分别与冷凝设备(17)、低压加热器(18)和热力除氧器(20)的蒸汽进口连接，所述冷凝设备(17)的出水口与凝结水泵(16)的进水口连接；
所述凝结水泵(17)的出水口分为两路，一路与真空除氧器(15)的进水口连接，所述真空除氧器(15)的出水口与所述余热锅炉给水泵(13)的进水口连接，所述余热锅炉给水泵(13)出水口与余热锅炉(12)的省煤器进口连接，所述余热锅炉(12)的过热器出口还与所述再热器(4)的蒸汽进口连接；另一路与所述低压加热器(18)连接，所述低压加热器(18)的出水口与所述热力除氧器(20)的进水口连接，所述热力除氧器(20)的出水口与燃烧锅炉给水泵(14)的进水口连接，所述燃烧锅炉给水泵(14)的出水口与高压加热器(30)的进水口连接，所述高压加热器(30)的出水口与省煤器(5)的进水口连接。
2.根据权利要求1所述的燃烧锅炉与余热锅炉联合再热发电系统，其特征是，所述高压加热器(30)包括一级高压加热器(27)和二级高压加热器(19)，所述汽轮机高压缸(21)的蒸汽出口包括高压抽汽口和低压排汽口，所述一级高压加热器(27)的蒸汽进口与所述汽轮机高压缸(21)的低压排汽口连接，所述所述二级高压加热器(19)的蒸汽进口与所述汽轮机高压缸(21)的高压抽汽口相连。
3.根据权利要求1所述的燃烧锅炉与余热锅炉联合再热发电系统，其特征是，所述低压加热器(18)包括一级低压加热器(31)、二级低压加热器(32)和三级低压加热器(33)，所述汽轮机低压缸(22)的蒸汽出口包括第一抽汽口、第二抽汽口、第三抽汽口、第四抽汽口和低压排汽口，第一抽汽口、第二抽汽口、第三抽汽口、第四抽汽口和低压排汽口依次分别与所述热力除氧器(20)、一级低压加热器(31)、二级低压加热器(32)、三级低压加热器(33)和冷凝设备(17)的蒸汽进口连接，一级低压加热器(31)的进水口与所述凝结水泵(16)的出水口连接，三级低压加热器(33)的出水口与热力除氧器(20)的进水口连接。
4.根据权利要求1所述的燃烧锅炉与余热锅炉联合再热发电系统，其特征是，所述燃烧锅炉(1)的底部依次设置有冷渣器(26)、输渣设备(25)和渣仓(24)。
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