高溫蒸汽餘熱發電節能系統的製作方法

2023-09-22 13:59:45 1

專利名稱：高溫蒸汽餘熱發電節能系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及高溫蒸汽餘熱的回收利用領域，尤其涉及一種高溫蒸汽餘熱發電節能系統。
背景技術：
餘熱發電技術是指利用生產過程中多餘的熱能轉換為電能的技術，具體而言，是指利用廢氣、廢液等工質中的熱或可燃質作熱源，生產蒸汽用於發電。隨著餘熱發電的技術日益成熟，國家對能源的重視，對節能減排的扶持，越來越多的可利用餘熱的企業都意識到了餘熱發電所帶來的效益。餘熱發電既可減輕對環境的熱汙染，又具有顯著的節能效果及良好的經濟效益和社會效益。用於發電的餘熱主要有:高溫煙氣餘熱，化學反應餘熱，廢氣、廢液餘熱，低溫餘熱(低於200°C )等。近幾年，隨著餘熱回收技術突飛猛進，餘熱發電技術的應用得到積極推廣，同時餘熱回收效率大幅提高。但是，不可否認，仍有一部分餘熱未得到有效回收，尤其是在利用高溫進行蒸汽發電過程中產生的餘熱。中國實用新型專利(CN 201502411U)公開了一種轉爐煤氣餘熱蒸汽發電系統，它包括轉爐和設置在轉爐正上方的轉爐煤氣餘熱鍋爐，轉爐煤氣餘熱鍋爐的進水口與出汽口分別通過管道與汽包連接，所述汽包的蒸汽出口通過蒸汽輸送管道並聯設置有蓄熱器後與低壓蒸汽管網和蒸汽輪機連接，蒸汽輪機與發電機連接，蒸汽輪機的蒸汽出口通過管道和冷凝器連接，冷凝器的出水口通過除氧器、給水泵與汽包連接。該系統利用餘熱進行蒸汽發電，將電呈供給煉鋼使用，節約了煉鋼過程中的用電成本。中國實用新型專利(CN 202431309U)公開了一種節能發電系統，其包括:高溫熱源單元，包括鍋爐，該鍋爐輸出高溫高壓蒸汽，並將底渣輸出到鍋爐冷渣器中；發電單元，包括汽輪機和發電機，其中，鍋爐輸出的聞溫聞壓蒸汽進入汽輪機，汽輪機帶動發電機發電；低溫熱源單元，包括冷凝器和鍋爐補水系統，其中，汽輪機的排汽進入冷凝器並凝結成水，該凝結水與鍋爐補水系統的補水從低溫熱源單元輸出；加熱除氧單元，包括低壓加熱器、鍋爐冷渣器和除氧器，其中，低溫熱源單元輸出的冷水一部分經過低壓加熱器被加熱後進入除氧器，另一部分經過鍋爐冷渣器的水冷系統被加熱後進入除氧器，除氧器輸出的水提供給鍋爐。該系統利用鍋爐底渣的顯熱並能提高發電效率。中國實用新型專利(CN 2549417Y)公開了一種玻璃窯餘熱發電系統，包括餘熱鍋爐、汽輪發電機組、冷凝裝罝及循環水泵組成的玻璃窯餘熱發電系統，所述的餘熱鍋爐為過熱蒸汽餘熱鍋爐，其出氣口通過帶有閥門的管道直接與汽輪發電機組連接，汽輪發電機組分別通過冷凝裝罝、除氧器及循環水泵與餘熱鍋爐形成循環迴路。本實用新型的發電系統可充分利用玻璃窯餘熱，經汽輪機將熱能轉化成電能，可有效降低能耗及電耗，降低玻璃生產成本，改善玻璃窯餘熱放空所造成的環境熱汙染等問題。在上述利用高溫進行蒸汽發電的工藝流程中，通過發電機組發電後的餘熱蒸汽大部分需通過冷卻後利用或另作他用，其缺點為:一、通過發電機組發電後的餘熱並未得到很好的利用；二、必須設置冷凝裝置將高溫餘熱蒸汽降溫後使用，這無疑將增加企業使用餘熱發電系統的成本。因此，本領域的技術人員致力於開發使高溫蒸汽餘熱更好地回收利用、節能並提高資源利用率的高溫蒸汽餘熱發電節能系統。

實用新型內容有鑑於現有技術的上述缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供了使餘熱蒸汽得到更好的循環再利用的高溫蒸汽餘熱發電節能系統。為實現上述目的，本實用新型提供了高溫蒸汽餘熱發電節能系統，包括蒸汽包、鍋爐、汽輪發電機組，所述鍋爐的出汽口通過管道與所述汽輪發電機組連接，其特徵在於，還包括蒸汽泵，所述蒸汽包和鍋爐之間形成加熱循環系統，所述汽輪發電機組的出汽口通過所述蒸汽泵與所述蒸汽包或所述加熱循環系統連接。應用上述技術方案後，使汽輪發電機組發電後的餘熱蒸汽不需要利用冷凝器降溫系統降溫後再利用，而是將發電後的餘熱蒸汽通過蒸汽泵直接泵回蒸汽包或加熱循環系統，既省略了現有技術中的冷凝器降溫系統，又充分利用了餘熱蒸汽，達到了節能並提高資源利用率的作用。優選的，所述的高溫蒸汽餘熱發電節能系統還包括循環泵，所述蒸汽包和鍋爐之間通過所述循環泵形成所述加熱循環系統。優選的，所述的高溫蒸汽餘熱發電節能系統還包括設於所述蒸汽泵與所述蒸汽包或所述加熱循環系統連接的管道上的閥門。優選的，所述汽輪發電機組的出汽口通過所述蒸汽泵與所述蒸汽包或所述加熱循環系統連接的管道上設有旁路管道，用於連接其他用戶。優選的，所述的高溫蒸汽餘熱發電節能系統還包括除氧水箱和給水泵，所述除氧水箱與所述汽輪發電機組的出汽口連接並通過所述給水泵與所述蒸汽包連接，所述除氧水箱與所述汽輪發電機組的出汽口連接的管道上設有閥門。優選的，所述的高溫蒸汽餘熱發電節能系統還包括脫鹽水箱，所述脫鹽水箱設於所述除氧水箱與所述給水泵連接的管道上。優選的，所述鍋爐的出汽口輸出的蒸汽為360_480°C，所述汽輪發電機組的出汽口輸出的餘熱蒸汽為230-320°C。優選的，所述的高溫蒸汽餘熱發電節能系統還包括低壓安全放空閥，所述低壓安全放空閥設於所述汽輪發電機組的出汽口與所述蒸汽泵連接的管道上。更優選的，所述的汽輪發電機組可設置為多組，以3組為例，還設有與所述3組汽輪發電機組的出汽口相對應連接的低壓安全放空閥和蒸汽泵；所述鍋爐出汽口設有閥門，所述3組汽輪發電機組進汽口各設有閥門；所述汽輪發電機組的出汽口通過所述蒸汽泵與所述蒸汽包或所述加熱循環系統連接的管道上設有與所述鍋爐出汽口的閥門和所述汽輪發電機組進汽口的各閥門之間的管道上相連通的由閥門控制流量的連接管道；所述鍋爐設有過熱器。優選的，所述鍋爐的出汽口輸出的蒸汽經過過熱器加熱後溫度提高至480-550 V，所述汽輪發電機組的出汽口輸出的餘熱蒸汽為230-320°C，所述餘熱蒸汽通過所述連接管道與經過熱後的480-550°C蒸汽混合，混合後的蒸汽為360-480°C。[0020]所述的汽輪發電機組包括汽輪機和發電機。以下將結合附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本實用新型的目的、特徵和效果。

圖1是現有技術的示意圖；圖2是本實用新型的實施例一的示意圖；圖3是本實用新型的實施例二的示意圖。其中，I為蒸汽包、2為鍋爐、3，31，32，33為汽輪機發電機組、4為除氧水箱、5為脫鹽水箱、6為給水泵、7為循環泵、81，82，83，84，85，86，87為閥門、9，91，92，93為蒸汽泵、10，101，102，103為低壓安全放空閥、11為冷凝器降溫系統、12為連接管道。
具體實施方式
如圖1所示，現有技術中，高溫蒸汽餘熱發電系統包括蒸汽包1、鍋爐2、汽輪機發電機組3、除氧水箱4、脫鹽水箱5、給水泵6、循環泵7、冷凝器降溫系統11 ;蒸汽包I的出水口與鍋爐2的進水口通過循環泵7連接形成加熱循環系統；蒸汽包I的出汽口與鍋爐2的進汽口通過管道連接，經加熱循環系統加熱後的蒸汽在蒸汽包I中進行汽水分離，分離後的水通過循環泵7泵回鍋爐2，並在鍋爐2中被加熱成蒸汽，加熱後的蒸汽一部分回收入蒸汽包I，一部分蒸汽經管道進入汽輪發電機組3，汽輪發電機組3包括汽輪機和發電機，由於蒸汽不斷膨脹，高速流動的蒸汽推動汽輪機的葉片轉動從而帶動發電機。在蒸汽不斷作功的過程中，蒸汽壓力和溫度不斷降低，最後排入冷凝器降溫系統11並被冷卻水冷卻，凝結成水。凝結水集中在凝汽器下部由凝結水泵打至加熱器再經過除氧水箱4除氧，在汽水系統中的蒸汽和凝結水，由於管道很多並且還要經過許多的閥門設備，這樣就難免產生跑、冒、滴、漏等現象，這些現象都會或多或少地造成水的損失，因此需脫鹽水制水補充水分，隨後經脫鹽水箱5及給水泵6將預加熱除氧後的水泵回蒸汽包1，再經過鍋爐2把水加熱成過熱的蒸汽，送至汽輪發電機組3作功，這樣周而復始不斷地作功。現有技術中，鍋爐2輸出例如360_480°C的蒸汽進入汽輪發電機組3，汽輪發電機組3發電後的餘熱蒸汽大約為230-320°C，這部分蒸汽一部分進入冷凝器降溫系統11，一部分通過閥門81控制可直接進入除氧水箱，經冷凝器降溫系統11冷卻後的餘熱蒸汽約為70-90°C進入除氧水箱4，同時脫鹽水制水補充常溫水進入除氧水箱4，經加熱後的蒸汽約為100-110°C通過給水泵6泵回蒸汽包。從汽輪發電機組3發電後的餘熱蒸汽必須經過冷凝器降溫系統11冷卻後再進行除氧，除氧過程中再經過加熱器加熱後輸出。其中的200°C左右餘熱蒸汽未得到有效回收。圖2是本實用新型的實施例一，如圖2所示，高溫蒸汽餘熱發電節能系統包括蒸汽包1、鍋爐2、汽輪機發電機組3、除氧水箱4、脫鹽水箱5、給水泵6、循環泵7、蒸汽泵9 ;所述鍋爐2的出汽口通過管道與所述汽輪發電機組3連接，所述蒸汽包I和鍋爐2之間形成加熱循環系統，所述汽輪發電機組3的出汽口通過所述蒸汽泵9與所述蒸汽包I或所述加熱循環系統連接。具體為:蒸汽包I的出水口與鍋爐2的進水口通過循環泵7連接形成加熱循環系統；蒸汽包I的出汽口與鍋爐2的進汽口通過管道連接，經加熱循環系統加熱後的蒸汽在蒸汽包I中進行汽水分離，分離後的水通過循環泵7泵回鍋爐2，並在鍋爐2中被加熱成蒸汽，加熱後的蒸汽一部分回收入蒸汽包1，一部分蒸汽經管道進入汽輪發電機組3，汽輪發電機組3包括汽輪機和發電機，由於蒸汽不斷膨脹，高速流動的蒸汽推動汽輪機的葉片轉動從而帶動發電機發電，發電後的餘熱蒸汽大部分通過蒸汽泵9直接泵回蒸汽包I，一部分蒸汽視需要可通過閥門82控制通過蒸汽泵9泵回蒸汽包I或者加熱循環系統中。由於蒸汽包屬於高溫高壓容器，出廠後一般情況下不允許進行過大的變更，否則容易造成安全隱患。故舊工藝中是建議泵回加熱循環系統，避免對蒸汽包進行過大的更改；而新工廠的蒸汽包則可以根據新工藝的需要直接定製，故可以直接泵回蒸汽包。一部分蒸汽通過閥門81控制輸出至除氧水箱4中除氧。除氧水箱4與汽輪發電機組3的出汽口連接並通過給水泵6與蒸汽包I連接。由於管道很多並且還要經過許多的閥門設備，這樣就難免產生跑、冒、滴、漏等現象，這些現象都會或多或少地造成水的損失，因此需脫鹽水制水補充水分，且脫鹽水可防止水中過多的化合物造成管道和設備結垢堵塞，防止腐蝕管道和設備。脫鹽水箱5設於除氧水箱4與蒸汽包I連接的管道上。經脫鹽水箱5及給水泵6將預加熱除氧後的水泵回蒸汽包1，再經過鍋爐2把水加熱成過熱的蒸汽，送至汽輪發電機組3作功。汽輪發電機組3出汽口，為防止後置的蒸汽泵發生故障時，出口壓力突然升高對發電機組造成危害而損壞發電機組，故需在汽輪發電機組3的出汽口設置低壓安全放空閥10。如需要，可在汽輪發電機組3的出汽口與蒸汽包I或加熱循環系統連接的管道上設置旁路管道，通過閥門控制將一部分蒸汽供應至其他用戶。與現有技術相比，本實用新型省略了冷凝器降溫系統，汽輪發電機組3輸出的餘熱蒸汽不需要冷卻後再回收利用，而是直接通過蒸汽泵9泵回蒸汽包I或者加熱循環系統中再利用，達到了最大程度有效回收利用餘熱蒸汽的技術效果，同時降低了成本。實踐中，鍋爐2輸出例如360_480°C的蒸汽進入汽輪發電機組3，汽輪發電機組3發電後的餘熱蒸汽大約為230-320°C，這部分蒸汽大部分通過蒸汽泵9泵回蒸汽包I或者加熱循環系統中，其中的200°C左右餘熱蒸汽得到充分回收；另一部分通過閥門81控制可直接進入除氧水箱，同時脫鹽水制水補充常溫水進入除氧水箱4，經加熱後的蒸汽約為100-11 (TC通過給水泵6泵回蒸汽包。圖3是本實用新型的實施例二，如圖3所示，所述的汽輪發電機組3不僅限於一組，可根據需要設置為多組，以3組為例，還設有與所述3組汽輪發電機組31，32，33的出汽口相應連接的蒸汽泵91，92，93和低壓安全放空閥101，102，103 ;所述鍋爐2出汽口設有閥門83，所述各汽輪發電機組31，32，33進汽口各設有閥門85，86，87 ;所述汽輪發電機組31，32，33的出汽口通過所述蒸汽泵91，92，93與所述蒸汽包I或所述加熱循環系統連接的管道上設有與所述鍋爐I出汽口的閥門83和各汽輪發電機組31，32，33進汽口的閥門85，86，87之間的管道上相連通的由閥門84控制流量的連接管道12 ;所述鍋爐I設有過熱器。當原有發電機組已達到額定功率時，可通過連接管道12及在該連接管道12上設置的閥門84控制流量，將汽輪發電機組31，32，33出汽口輸出的餘熱蒸汽通過蒸汽泵91，92，93泵入汽輪發電機組前的管道裡，同時將鍋爐2出汽口輸出的蒸汽經過過熱器加熱，使用閥門83控制蒸汽流量，使汽輪發電機組31，32，33泵回的餘熱蒸汽和經過熱器加熱後的過熱蒸汽混合後，得到發電機組所需要的蒸汽溫度。再將蒸汽分別輸送至原有汽輪發電機組以維持原發電功率和新增加的汽輪發電機組，所需的功率和數量視餘熱蒸汽的流量而定，如此回收的餘熱蒸汽將得到最大程度的再利用。實踐中，鍋爐2輸出例如360-480°C的蒸汽，經過過熱器加熱後的過熱蒸汽提高至480-550°C，過熱蒸汽與汽輪發電機組泵回的大約為230-320°C的餘熱蒸汽通過閥門控制進行混合，混合後得到360-480°C的蒸汽，隨後通過各汽輪發電機組31，32，33前的閥門85，86，87可選擇地控制蒸汽進入汽輪發電機組31，32，33做功，汽輪發電機組31，32，33發電後的餘熱蒸汽大部分通過蒸汽泵91，92，93泵回蒸汽包I或者加熱循環系統中，一部分餘熱蒸汽泵回汽輪發電機組31，32，33前的管道裡繼續循環，另一部分通過閥門81控制可直接進入除氧水箱，同時脫鹽水制水補充常溫水進入除氧水箱4，經加熱後的蒸汽約為100-110°C通過給水泵6泵回蒸汽包，根據蒸汽包的液位控制補水量。以上詳細描述了本實用新型的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創造性勞動就可以根據本實用新型的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本實用新型的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。
權利要求1.高溫蒸汽餘熱發電節能系統，包括蒸汽包(I)、鍋爐(2)、汽輪發電機組(3)，所述鍋爐(2 )的出汽口通過管道與所述汽輪發電機組(3 )連接，其特徵在於，所述高溫蒸汽餘熱發電節能系統還包括蒸汽泵(9)，所述蒸汽包(I)和鍋爐(2)之間形成加熱循環系統，所述汽輪發電機組(3 )的出汽口通過所述蒸汽泵(9 )與所述蒸汽包(I)或所述加熱循環系統連接。
2.如權利要求1所述的高溫蒸汽餘熱發電節能系統，其特徵在於，所述高溫蒸汽餘熱發電節能系統還包括循環泵(7 )，所述蒸汽包(I)和鍋爐(2 )之間通過所述蒸汽泵(9 )和所述循環泵(7)形成所述加熱循環系統。
3.如權利要求1所述的高溫蒸汽餘熱發電節能系統，其特徵在於，所述高溫蒸汽餘熱發電節能系統還包括閥門(82 )，所述閥門(82 )設於所述蒸汽泵(9 )與所述蒸汽包(I)或所述加熱循環系統連接的管道上。
4.如權利要求1所述的高溫蒸汽餘熱發電節能系統，其特徵在於，所述汽輪發電機組(3)的出汽口通過所述蒸汽泵(9)與所述蒸汽包(I)或所述加熱循環系統連接的管道上設有旁路管道，用於連接其他用戶。
5.如權利要求1所述的高溫蒸汽餘熱發電節能系統，其特徵在於，所述高溫蒸汽餘熱發電節能系統還包括除氧水箱(4)和給水泵(6)，所述除氧水箱(4)與所述汽輪發電機組(3 )的出汽口連接並通過所述給水泵(6 )與所述蒸汽包(I)連接，所述除氧水箱(4 )與所述汽輪發電機組(3 )的出汽口連接的管道上設有閥門(81)。
6.如權利要求5所述的高溫蒸汽餘熱發電節能系統,其特徵在於,所述高溫蒸汽餘熱發電節能系統還包括脫鹽水箱(5)，所述脫鹽水箱(5)設於所述除氧水箱(4)與所述給水泵(6)連接的管道上。
7.如權利要求1所述的高溫蒸汽餘熱發電節能系統，其特徵在於，所述鍋爐(2)的出汽口輸出的蒸汽為360-480°C，所述汽輪發電機組(3)的出汽口輸出的餘熱蒸汽為230-320 O。
8.如權利要求1所述的高溫蒸汽餘熱發電節能系統，其特徵在於，所述高溫蒸汽餘熱發電節能系統還包括低壓安全放空閥(10)，所述低壓安全放空閥(10)設於所述汽輪發電機組(3 )的出汽口與所述蒸汽泵(9 )連接的管道上。
9.如權利要求8所述的高溫蒸汽餘熱發電節能系統，其特徵在於，所述汽輪發電機組為3組(31，32，33)，還包括與所述3組汽輪發電機組的出汽口相對應連接的低壓安全放空閥(101，102，103)和蒸汽泵(91，92，93);所述鍋爐(2)出汽口設有閥門(83)，所述3組汽輪發電機組(31，32，33)進汽口各設有閥門(85，86，87);所述汽輪發電機組(31，32，33)的出汽口通過所述蒸汽泵(91，92，93)與所述蒸汽包(I)或所述加熱循環系統連接的管道上設有與所述鍋爐(2)出汽口的閥門(83)和所述汽輪發電機組(31，32，33)進汽口的閥門(85，86，87)之間的管道上相連通的由閥門(84)控制流量的連接管道(12);所述鍋爐(2)設有過熱器。
10.如權利要求9所述的高溫蒸汽餘熱發電節能系統，所述鍋爐(2)的出汽口輸出的蒸汽經過過熱器加熱後溫度提高至480-550°C，所述汽輪發電機組(31，32，33)的出汽口輸出的餘熱蒸汽為230-320°C，所述餘熱蒸汽通過所述連接管道(12)與經過熱後的480-550°C蒸汽混合，混合後的蒸汽為360-480°C。
專利摘要本實用新型提供了一種高溫蒸汽餘熱發電節能系統，包括蒸汽包、鍋爐、汽輪發電機組，所述鍋爐的出汽口通過管道與所述汽輪發電機組連接，還包括蒸汽泵,所述蒸汽包和鍋爐之間形成加熱循環系統，所述汽輪發電機組的出汽口通過所述蒸汽泵與所述蒸汽包或所述加熱循環系統連接，並將汽輪發電機組發電後的餘熱蒸汽直接泵回蒸汽包或加熱循環系統。本實用新型使汽輪發電機組發電後的餘熱蒸汽不需要利用冷凝器降溫系統降溫後再利用，而是將發電後的餘熱蒸汽通過蒸汽泵直接泵回蒸汽包或加熱循環系統，既省略了現有技術中的冷凝器降溫系統，又充分利用了餘熱蒸汽，達到了節能並提高資源利用率的作用。
文檔編號F01K11/02GK202970814SQ20122070044
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月17日 優先權日2012年12月17日
發明者嚴利 申請人:嚴利