超臨界直流鍋爐熱電廠熱網加熱器全回熱疏水系統的製作方法

2023-04-28 00:20:11

專利名稱：超臨界直流鍋爐熱電廠熱網加熱器全回熱疏水系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及熱電廠超臨界(直流鍋爐)汽輪發電機組熱網加熱器疏水系統，本發 明解決了超臨界(直流鍋爐)機組大型熱網加熱器疏水進入除氧器對鍋爐運行安全的危 害，疏水進入凝汽器對機組效率的影響，維持機組效率基本不降低。
背景技術：
目前採暖供熱機組均為亞臨界及以下參數機組為主，以300MW等級抽凝機組裝機 數量最多，現在汽輪發電機組參數逐步提高，超臨界供熱機組逐步進入電力系統。目前國內300MW及以上機組一般均設置有凝結水精處理設備，對凝結水進行深度 除鹽，保證凝結水品質。300MW採暖供熱機組鍋爐蒸發量約為1000t/h，額定採暖供熱工況 抽汽量可達550t/h或更高，額定採暖供熱工況凝結水量僅有約150 200t/h，系統總循環 水量只有約六分之一到五分之一通過精處理設備，大部分沒有進行精處理除鹽直接再次進 入熱力系統循環。亞臨界機組由於汽包設有排汙，在冬季採暖供熱工況大部分凝結水未經過精處理 的情況下，最終鍋爐汽包可以通過加大排汙水量，保證爐水質量，滿足機爐系統對蒸汽品質 的要求。對於超臨界機組的直流鍋爐由於排汙只能在啟動初期由啟動分離器部分排出，直 接排放或進入凝結水系統進行再次除鹽處理後進入系統，機組正常運行以後鍋爐不再排 汙，因此對給水品質有嚴格要求。超臨界凝汽式機組正常運行時汽水系統循環總量約有 80%是通過精處理設備的，系統設計一般僅是高加疏水直接進入除氧器，不經過化學精處 理處理直接進入鍋爐再次循環。目前已有部分電廠採用350MW超臨界採暖抽汽機組，額定採暖抽汽量500t/h，最 大採暖抽汽量550t/h。作為超臨界供熱機組如仍按亞臨界機組方式，熱網加熱器疏水直接 進入除氧器，機組汽水系統循環將有不足20%經過凝結水精處理系統，80%以上工質汽水 是不經過化學水除鹽的，難於保證鍋爐給水品質，對鍋爐的安全會產生嚴重影響，應嚴格禁 止。由於凝結水精處理樹脂不能承受過高的溫度，熱網加熱器疏水不能直接排入機組凝結 水精處理前。對於以上的問題，目前超臨界(直流鍋爐)供熱機組一般是將熱網加熱器疏水經 過和熱網循環水回水換熱後排放至凝汽器，部分回收熱量，還有部分熱量隨循環水排放。但 此方式由於熱網疏水量較大，排放熱量對機組效率的影響較大。圖1即為常規亞臨界供熱機組熱網加熱器疏水系統，熱網加熱器1和5號低壓加 熱器使用同一段抽汽，熱網加熱器1疏水溫度和5號低壓加熱器疏水溫度相近，因此熱網加 熱器疏水同5號低壓加熱器疏水直接進入除氧器2，由除氧器2加熱後凝結水經鍋爐給水泵 升壓供給鍋爐省煤器。目前，300MW級超臨界採暖供熱機剛剛開始進入電力系統，已知有一些項目規劃及 初步設計採用和亞臨界機組相同的疏水方式，疏水直接進入除氧器。如前面所述，超臨界 機組如採用上面的系統方式，由於大部分凝結水不通過化學精處理除鹽，將嚴重影響鍋爐的給水品質。為保證採用直流鍋爐採暖供熱汽輪發電機組的給水品質，鍋爐嚴格要求凝結 水需要經過化學精處理除鹽處理，為此，較早採用直流鍋爐的採暖電廠曾採用如圖2的系 統方式，熱網加熱器疏水和熱網循環水進行換熱，部分回收熱量，然後疏水排入凝汽器3，由 於熱網加熱器疏水溫度在145°C左右，一般大型熱網系統熱網循環水回水溫度均在60 70°C，因此熱網加熱器的最終疏水溫度仍比較高，進入凝汽器後有較大熱量損失，隨循環水 排放，成為冷端熱損失，對系統效率影響很大。目前部分類似工程項目為進一步降低熱網加熱器疏水的熱損失，提出了如圖3的 系統，即在上面一個疏水方案的基礎上，增加了一級疏水冷卻器5，和機組凝結水系統進行 一次熱交換，再次降低疏水溫度後，再排放至凝汽器3。但此方式仍有一定熱網加熱器疏水 的熱損失，系統效率和疏水直接返回除氧器存在較大的效率差。
發明內容有鑑於此，本發明的目的提出一種能夠完全回收熱網疏水熱量的系統，降低冷端 熱損失，使得整個系統熱效率進一步提高。為達上述目的，本發明採用的技術方案為超臨界直流鍋爐熱電廠熱網加熱器全 回熱疏水系統，包含熱網加熱器和凝汽器，其中凝汽器與凝結水系統軸封冷卻器相連，凝 結水系統軸封冷卻器的出水端與凝結水精處理設備的進水端相連，熱網加熱器與疏水冷卻 器的進水端相連，疏水冷卻器的出水端與凝結水系統軸封冷卻器的出水端相連，疏水冷卻 器的換熱入口端與凝結水精處理設備的出水端相連，疏水冷卻器的換熱出口端與系統內低 溫加熱器相連接，凝汽器內的凝結水經過凝結水系統軸封冷卻器後進入凝結水精處理設 備，熱網加熱器內設置疏水冷卻段，疏水冷卻段對熱網加熱器內的疏水降溫，降溫後的疏水 由疏水泵升壓後，通過疏水冷卻器，在疏水冷卻器內與凝結水精處理設備出來的凝結水換 熱，換熱後的疏水和凝結水系統軸封冷卻器出來的凝結水混合以適宜溫度進入凝結水精處 理設備，凝結水精處理設備出來的凝結水經換熱升溫後返回系統。本發明的有益效果是保證了機組汽水系統的80%以上通過化學經處理系統除 鹽，保證了鍋爐給水品質，保證了超臨界直流鍋爐的長期安全運行；和熱網加熱器疏水和熱 網回水換熱，部分回收熱量然後排放凝汽器的方案相比，效率有了較大幅度的提高。以某工程為例，350MW超臨界採暖供熱機組，相同進汽量條件下，以本發明的系統， 機組供熱量為330麗，額定採暖工況計算發電標煤耗為221g/kWh，如以熱網加熱器疏水和 熱網回水換熱後疏水至凝汽器，由於疏水帶走熱量較大，採暖供熱量降低至310MW，同時發 電標煤耗為227. 6g/kffh,相差6. 6g/kWh。以冬季採暖120天計算，平均熱負荷係數0. 72，採 暖供熱設備年利用小時數為2074h，供熱量相差149300GJ，以供熱標煤耗37. 8kg/GJ計算， 標煤耗相差5644t。額定採暖工況汽輪機發電量287MW，以供熱設備年利用小時數作為採暖 期發電設備年利用小時數，標煤耗相差3928t，採用本發明系統每臺汽輪發電機組合計一個 採暖期可節省標準煤9572t。採用本系統除節煤可以節省電廠的運行費用以外，同時降低了 燃燒帶來的汙染物及二氧化碳等氣體的排放量。

圖1為常規亞臨界供熱機組熱網加熱器疏水系統；[0015]圖2為目前超臨界採暖供熱機組熱網加熱器疏水系統的一種實施方式；圖3為目前超臨界採暖供熱機組熱網加熱器疏水系統的另一種實施方式；圖4為本發明超臨界熱電廠熱網加熱器全回熱疏水系統的系統原理圖。圖5為本發明超臨界熱電廠熱網加熱器全回熱疏水系統的系統實施圖。圖號說明I-熱網加熱器2-除氧器3-凝汽器4-疏水冷卻段5-疏水冷卻器6-凝結水精處理設備7-凝結水系統軸封冷卻器
具體實施方式
為能使審查員清楚本發明的系統組成，以及實施方式，茲配合圖式說明如下本發明的熱網加熱器疏水方式如圖4和圖5所示，凝汽器3與凝結水系統軸封冷 卻器7相連，凝結水系統軸封冷卻器7的出水端與凝結水精處理設備6的進水端相連，熱網 加熱器1與疏水冷卻器5的進水端A相連，疏水冷卻器5的出水端B與凝結水系統軸封冷卻 器的出水端E相連，疏水冷卻器5的換熱入口端C與凝結水精處理設備的出水端F相連，疏 水冷卻器5的換熱出口端D與系統內低溫加熱器相連接。熱網加熱器1內設置疏水冷卻段 4，疏水冷卻段4是具有若干換熱管道的疏水換熱冷卻設備，與系統內的熱網循環水進行換 熱。疏水冷卻段4疏水端差在10 15°C左右，例如熱網加熱器1內形成的145°C左右的 疏水經過輸水冷卻段4的換熱後，溫度降至130 135°C。該疏水冷卻段的設置可降低疏水 溫度，減小熱網加熱器疏水冷卻器的換熱量，除可以減小冷卻器換熱面積外，還可以降低換 熱後凝結水溫度，保證6號低壓加熱器仍有一定的回熱抽汽量，對汽輪機的效率有所提高， 同時在相同採暖供熱量條件下，降低了採暖抽汽的蒸汽量。熱網加熱器疏水由疏水泵升壓後，通過熱網加熱器疏水冷卻器5，在疏水冷卻器5 內與凝結水精處理設備6出來的凝結水換熱，換熱後疏水在凝結水系統軸封冷卻器7之後 和凝結水系統軸封冷卻器7出來的凝結水混合進入凝結水精處理設備。經計算在最大供熱 量條件下，換熱後疏水和凝結水系統軸封冷卻器7出來的凝結水混合，混合後溫度可以滿 足精處理系統樹脂對水溫的要求。混合後凝結水以適宜溫度進入凝結水精處理設備6，對凝 結水進行除鹽處理，保證水質滿足鍋爐對給水品質的要求。精處理後凝結水進入熱網加熱器疏水冷卻器5，對熱網疏水進行冷卻，同時自身被 加熱，保證了疏水熱量的回收。根據熱網供熱量不同，熱網加熱器疏水回熱量不同，經過換 熱器後水溫是不同的，根據水溫不同凝結水返回凝結水系統的不同位置，經對300MW等級 機組的最大供熱量計算，如果凝結水水溫低於6號低壓加熱器前凝結水溫度，換熱後的凝 結水可以回水至6號低壓加熱器前，保證6號低壓加熱器仍有一定的回熱量。如果機組供 熱量很小，熱網加熱器疏水冷卻器後水溫較低也可以考慮回水至7號低壓加熱器前。上述系統在汽輪發電機組採暖供熱期間運行時，可根據採暖供熱量和熱網加熱器疏水對凝結水換熱加熱溫度調整運行方式，如供熱量較小時，可考慮凝結水部分通過7、8 號低壓加熱器，保證低壓加熱器的回熱量，提高機組熱效率，同時部分凝結水經過熱網加熱 器疏水冷卻器，保證熱網加熱器疏水和凝結水混合後水溫不超過凝結水精處理樹脂對水溫 的要求，這樣可以更高的保證汽輪發電機組的效率。在採暖供熱量很大時可考慮停止凝結 水全部通過熱網加熱器疏水冷卻器，以保證熱網加熱器疏水和凝結水混合後，水溫不超過 化學精處理對水溫的要求。
權利要求超臨界直流鍋爐熱電廠熱網加熱器全回熱疏水系統，包含熱網加熱器和凝汽器，其特徵在於凝汽器與凝結水系統軸封冷卻器相連，凝結水系統軸封冷卻器的出水端與凝結水精處理設備的進水端相連，熱網加熱器與疏水冷卻器的進水端相連，疏水冷卻器的出水端與凝結水系統軸封冷卻器的出水端相連，疏水冷卻器的換熱入口端與凝結水精處理設備的出水端相連，疏水冷卻器的換熱出口端與系統內低溫加熱器相連接，凝汽器內的凝結水經過凝結水系統軸封冷卻器後進入凝結水精處理設備，熱網加熱器內設置疏水冷卻段，疏水冷卻段對熱網加熱器內的疏水降溫，降溫後的疏水由疏水泵升壓後，通過疏水冷卻器，在疏水冷卻器內與凝結水精處理設備出來的凝結水換熱，換熱後的疏水和凝結水系統軸封冷卻器出來的凝結水混合以適宜溫度進入凝結水精處理設備，凝結水精處理設備出來的凝結水經換熱升溫後返回系統。
2.如權利要求1所述的超臨界直流鍋爐熱電廠熱網加熱器全回熱疏水系統，其特徵在 於該疏水冷卻段是具有若干換熱管道的疏水換熱冷卻設備。
專利摘要本實用新型超臨界直流鍋爐熱電廠熱網加熱器全回熱疏水系統，凝汽器內的凝結水經過凝結水系統軸封冷卻器後進入凝結水精處理設備，熱網加熱器內設置疏水冷卻段，疏水冷卻段對熱網加熱器內的疏水降溫，降溫後的疏水由疏水泵升壓後，通過疏水冷卻器，在疏水冷卻器內與凝結水精處理設備出來的凝結水換熱，換熱後的疏水和凝結水系統軸封冷卻器出來的凝結水混合進入凝結水精處理設備，凝結水精處理設備出來的凝結水經換熱後返回系統內，保證了機組汽水系統的80％以上通過化學經處理系統除鹽，保證了鍋爐給水品質，保證了超臨界直流鍋爐的長期安全運行，和熱網加熱器疏水和熱網回水換熱，部分回收熱量然後排放凝汽器的方案相比，效率有了較大幅度的提高。
文檔編號F22D11/06GK201748408SQ20102021427
公開日2011年2月16日 申請日期2010年5月26日 優先權日2010年5月26日
發明者劉利, 彭紅文, 李丁, 湯曉舒, 王德義 申請人:中國電力工程顧問集團華北電力設計院工程有限公司