專利名稱：已建火電站的節(jié)能化改造的制作方法
已建火電站的節(jié)能化改造我國(guó)自上世紀(jì)五十年代初產(chǎn)出首臺(tái)火電站成套設(shè)備以來(lái)，在黨的正確領(lǐng)導(dǎo)下， 經(jīng)過(guò)廣大干部、工人群眾艱苦奮斗的漫長(zhǎng)道路，由中壓、高壓、超高壓和亞臨界等 階段， 一步一個(gè)腳印，從無(wú)到有，做到了改國(guó)產(chǎn)成套設(shè)備裝備了數(shù)以百計(jì)、千計(jì)的. 大、中、小型火電站，遍及全國(guó)各地，基本上滿足了國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的用電需要，還 以質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的先進(jìn)技術(shù)裝備遠(yuǎn)銷世界各地，成就顯著?；痣娬緹嵝什桓呤莻€(gè)世界性頑疾，我國(guó)未能例外，始終郁結(jié)于我國(guó)火電站科 技工作者心中，揮之不去。近年來(lái)，有人嘗試采用超臨界參數(shù)的火電站熱工系統(tǒng)。 據(jù)消息報(bào)導(dǎo)，某地1000兆瓦超臨界參數(shù)火電站己建成，并進(jìn)行了全負(fù)荷運(yùn)行測(cè)試， 熱效卓達(dá)到45%。這項(xiàng)成績(jī)比之于國(guó)內(nèi)現(xiàn)代化髙壓參數(shù)火電站的40%煞效率，有5% 的提升。雖然5%的提升看起來(lái)不太可觀，但這已經(jīng)意味著成年累月降低約10%燃 料消耗量，可以說(shuō)是十分可貴的。但是建設(shè)超臨界參數(shù)火電站，如果沿用引進(jìn)技術(shù)， 新電站建設(shè)成本十分高昂，長(zhǎng)期運(yùn)行的安全性和日常維護(hù)開(kāi)支也是一個(gè)未知數(shù)，為 茲國(guó)國(guó)情所難以承受。本專利申請(qǐng)?zhí)岢鲆呀ǜ邏簠?shù)(100、 140、 185公斤力/厘米2)火電站用"蓋帽" 的方式改造成為超臨界參數(shù)火電站的技術(shù)與方法，用較少設(shè)備投資和較快速度蔣我 國(guó)為數(shù)眾多的己建火電站改造成超臨界參數(shù)火電站，以普遍提高我國(guó)火電站的熱效 率，對(duì)節(jié)能減排有重大意義。所謂"蓋帽"就是將原鍋爐的蒸發(fā)器和省煤器拆除， 換上超臨界參數(shù)的蒸發(fā)器、過(guò)熱器和省煤器。原鍋爐的其他部份則基本不動(dòng)。在汽 輪機(jī)方面增設(shè)一臺(tái)小巧的超臨界汽輪機(jī)。按我國(guó)目前技術(shù)水平，這項(xiàng)"蓋帽"式改 造的實(shí)現(xiàn)并不存在不能克服的困難。為說(shuō)明已建火電站改造前、后的設(shè)備配置差別，請(qǐng)閱以下示意圖和簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1為火電站熱工系統(tǒng)(鍋爐+汽輪發(fā)電機(jī)組)在超臨界改造前的設(shè)備布置示意 .圖。圖中高壓蒸發(fā)器SG1接受鍋爐給水系統(tǒng)經(jīng)由省煤器的給水，產(chǎn)生飽和蒸汽導(dǎo)入 高壓過(guò)熱器SH1。 SH1.產(chǎn)生的高壓過(guò)熱蒸汽引入汽輪機(jī)高壓缸ST1。 ST1的尾汽導(dǎo) 向低壓再熱器RH1。經(jīng)過(guò)再熱的ST1尾汽引向汽輪機(jī)低壓缸ST2。 ST1和ST2以及 其驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)EG1以同心軸串聯(lián)，產(chǎn)生電能。ST2尾汽引入冷凝器SC，在循環(huán) 水(CW —CW')的作用下,.生成冷凝水，引入鍋爐給水系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)省煤器EC1導(dǎo) 向SG1，完成水、汽的一個(gè)循環(huán)。空氣預(yù)熱器AH的作用是預(yù)熱燃燒冷空氣，使它 達(dá)到一個(gè)適合的燃燒溫度，同時(shí)也為了降低排煙FS溫度，減少排煙熱損失。圖2為上述火電站熱工系統(tǒng)在超臨界改造后的設(shè)備配置示意圖。超臨界蒸發(fā)器 SG2和超臨界過(guò)熱器SH2同時(shí)布置在原鍋爐的燃燒室內(nèi)，取代了原鍋爐改造前的 SG1地位，接受燃料燃燒產(chǎn)物的對(duì)流和輻射傳熱，產(chǎn)生超臨界的過(guò)熱蒸汽。超臨界 過(guò)熱蒸汽導(dǎo)向一臺(tái)單獨(dú)的超臨界汽輪機(jī)ST3，拖動(dòng)一臺(tái)單獨(dú)的發(fā)電機(jī)EG2，產(chǎn)生電 能。ST3的尾汽控制在原鍋爐的高壓過(guò)熱器SH1汽壓左右，引入高壓再熱器RH2(即 原鍋爐的高壓過(guò)熱器SHl,此時(shí)改稱高壓再熱器RH2，估計(jì)其受熱面積將有所減少， 由具體熱工計(jì)算加以確定)。RH2出口蒸汽引向原鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)的汽輪機(jī)高壓缸 ST1。 ST1尾汽再經(jīng)過(guò)RH1的加熱，引入汽輪機(jī)低壓缸ST2，完成最后階段的熱能 —機(jī)械能的轉(zhuǎn)換過(guò)程。ST2的尾汽引入冷凝器SC，產(chǎn)生冷凝水。這些熱工轉(zhuǎn)換過(guò)程 與改造前基本上保持不變。由圖l與圖2的對(duì)比，可見(jiàn)電站熱工系統(tǒng)在超臨界改造中，主要有以下各項(xiàng)改動(dòng)(1) 原鍋爐的蒸發(fā)器SG1讓位于超臨界的蒸發(fā)器SG2與超臨界的過(guò)熱器SH2。(事 實(shí)上在超臨界的物理?xiàng)l件下，蒸汽的蒸發(fā)與過(guò)熱之間不存在恒溫的汽化階段，其界 限已經(jīng)不太清晰，所謂的超臨界蒸發(fā)器SG2布置在爐瞠下部，作貼壁管形式，其下 部擔(dān)當(dāng)加熱省煤器來(lái)水，直至達(dá)到汽化溫度的任務(wù)，接著就是輻射受熱的超臨界過(guò) 熱器。超臨界過(guò)熱器SH2主要以蛇形管的形式布置在爐膛的上方。)(2) 原鍋爐的高壓過(guò)熱器SH1改稱高壓再'熱器RH2，其受熱面由具體熱工計(jì)算確 定。(3) 增設(shè)一臺(tái)超臨界參數(shù)汽輪機(jī)ST3，其尾汽控制在原鍋爐高壓蒸氣壓力左右。(4) 將原鍋爐的高壓過(guò)熱器SH1改為高壓再熱器RH2 (其受熱面的改變由熱工計(jì) 算確定之)。(5) 將原鍋爐的省煤器EC1改為超臨界的省煤器EC2 (其受熱面的結(jié)構(gòu)由熱工和 強(qiáng)度訐算確定之)。(6) 增加一臺(tái)超臨界的汽輪機(jī)ST3，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)EG2。 以上各項(xiàng)改動(dòng)是電站超臨界改造的最低限度主要改動(dòng)。原電站的其他部份基本上維持不變。在情況許可時(shí)，或是在采用"蓋帽"方式設(shè)計(jì)新電站時(shí)，可以采用ST1、 ST2、 ST3三臺(tái)汽輪機(jī)，以同心軸串聯(lián)的方式，共同驅(qū)動(dòng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)EG,見(jiàn)圖3 所示。此時(shí)可實(shí)現(xiàn)最大限度的簡(jiǎn)化。以上介紹的以"蓋帽"技術(shù)和方法改造已建火電站，其原則完全適用于以任何 較高壓力參數(shù)改造較低壓力火電站，例如以140公斤力/厘米2參數(shù)改造100公斤力/ 厘米2參數(shù)的已建火電站，或以185公斤力/厘米2參數(shù)改造100或140公斤力/厘米2 參數(shù)的已建火電站，同樣可以獲得不同程度的電站熱效率的提升，只是在某些具體 方面，例如在爐膛內(nèi)布置受熱的方面，有所有差別而已。因此本專利申請(qǐng)所提出的 以"蓋帽"技術(shù)和方法改造已建火電站有普遍適甩的意義。


圖1是火電站改造前熱工系統(tǒng)簡(jiǎn)要示意圖代碼對(duì)照表圖1SG1高壓蒸發(fā)器 SH1高壓過(guò)熱器 RH1低壓再熱器 EC1高壓省煤器 AH空氣預(yù)熱器 FS燃料供給 FG排煙 ST1高壓汽輪機(jī)ST2低壓汽輪機(jī) EG1發(fā)電機(jī).#1 SC冷凝器 CW循環(huán)水(冷). CW'循環(huán)水(熱) CA冷空氣 HA熱空氣 CS冷凝水圖2是火電站改造后熱工系統(tǒng)簡(jiǎn)要示意圖(I方案)代碼對(duì)照表圖2,3SG2超臨界蒸發(fā)器ST1高壓汽輪機(jī)SH2超臨界過(guò)熱器ST2低壓汽輪機(jī)RH2高壓再熱器EG發(fā)電機(jī)RH1低壓再熱器SC冷凝器EC2超臨界省煤器CS冷凝水AH空氣預(yù)熱器CA冷空氣FS燃料供給HA熱空氣FG排煙CW循環(huán)水(冷)ST3超臨界汽輪機(jī)CW'循環(huán)水(熱)EG2發(fā)電機(jī)弁2圖3是火電站改造后熱工系統(tǒng)簡(jiǎn)要示意圖(n方案)特別提示① 利用"蓋帽"的方法進(jìn)行已建火電站運(yùn)行參數(shù)的提升，無(wú)論其原先運(yùn)行參數(shù) 高低都是適用的。采用"蓋帽"的方式使這種改造成本較低，原裝置設(shè)備的大部分 仍可繼續(xù)使用，改動(dòng)較少，因而成本也就較低。"蓋帽"是本專利的核心技術(shù)與方法， 有普遍的意義。② 據(jù)國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)報(bào)導(dǎo)，已建成的超臨界參數(shù)火電站的熱效率可達(dá)45%，比之國(guó)內(nèi) 常用的高壓參數(shù)火電站其熱效率有5%的提升，其燃料消耗量約可降低10%,這是 一項(xiàng)可觀的節(jié)能減排成就。(1)但是5%的熱效率提升，絕非火電站科技人員的最終目標(biāo)，也不可能滿足國(guó)家 對(duì)節(jié)能減排的迫切需要。本專利申請(qǐng)人在這以前在火電站節(jié)能減排方面已經(jīng)申報(bào)了4宗發(fā)明專利申請(qǐng)，列舉如下1、 .申200610135889X火電站傳統(tǒng)熱工系統(tǒng)的節(jié)能化改造(熱能的綜合利用)。2、 申200710181824.3傳統(tǒng)火電站節(jié)能化改造及其派生的超級(jí)產(chǎn)業(yè)群。3、 申200610079626.1 (CN 101037950A)燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)電站燃?xì)廨啓C(jī)的 雙水內(nèi)冷系統(tǒng)。4、 申200610092958.3燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)電站的蒸汽發(fā)生裝置SG的塔式布 置系統(tǒng)。以上4宗己提交的發(fā)明專利申請(qǐng)，聯(lián)同本專利發(fā)明專利申請(qǐng)，共計(jì)5宗發(fā)明專 利申請(qǐng)，基本上復(fù)蓋了火電站節(jié)能減排問(wèn)題的方方面面，形成了一個(gè)完整的火電站 節(jié)能減排"系列"。以本專利申請(qǐng)為契機(jī)，希望有意于火電站節(jié)能減排的實(shí)施者，更 有望于國(guó)家有關(guān)主管部門，對(duì)以上專利申請(qǐng)系列，進(jìn)行綜合性的探討，使我國(guó)火電 站的節(jié)能減排能實(shí)現(xiàn)跨世紀(jì)、超國(guó)際水平的發(fā)展。綜合性探討，還可以有機(jī)地采用 多項(xiàng)專利的合適部份，滿足各種具體條件與要求，能夠使經(jīng)濟(jì)效果的最大化。這項(xiàng) 改造工作的啟動(dòng)，有可能陸續(xù)關(guān)停數(shù)百座年產(chǎn)百萬(wàn)噸級(jí)的中、小煤礦，其深遠(yuǎn)意義， 所需詳述。
權(quán)利要求
1. 本專利申請(qǐng)?zhí)岢鲆浴吧w帽”的形式以超臨界參數(shù)改造已建火電站的技術(shù)與方法，提出了原鍋爐本體和汽輪發(fā)電機(jī)的改變范圍和方法，可以提升已建火電站的熱效率。
2. 本專利申請(qǐng)?zhí)岢鲆?蓋帽"的形式，改造已建火電站的技術(shù)與方法，同樣適 用于任何較高壓力參數(shù)改造較低壓力參數(shù)已建火電站，以獲取火電站熱效率的提升。
全文摘要
火電站熱效率不高是一項(xiàng)世界性頑疾，至今未有完美的解決方案。本專利申請(qǐng)?zhí)岢鲆豁?xiàng)以“蓋帽”的技術(shù)和方法對(duì)已建中，高壓力參數(shù)火電站進(jìn)行超臨界化改造的技術(shù)與方法，以較少設(shè)備投資和較快的更新速度進(jìn)行已建火電站的節(jié)能化改造。所謂“蓋帽”，就是在已建火電站熱工系統(tǒng)上方設(shè)置一個(gè)超臨界參數(shù)的蒸發(fā)器和超臨界參數(shù)的過(guò)熱器，再增設(shè)一臺(tái)小巧的超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組(ST3+EG2)，就根本改變?cè)娬镜臒峁っ婷?，可以與新建的超臨界火電站相比美。本專利申請(qǐng)又提出超臨界汽輪機(jī)ST3與原電站的汽輪機(jī)ST1、ST2同心串聯(lián)，共同驅(qū)動(dòng)同一臺(tái)發(fā)電機(jī)的方案，更為簡(jiǎn)潔，為實(shí)施者提供選擇余地。本專利申請(qǐng)?jiān)敿?xì)介紹的“蓋帽”技術(shù)和方法，同樣適用于任何以較高壓力參數(shù)改造較低壓力參數(shù)的已建火電站，因此“蓋帽”技術(shù)和方法有普遍適用的意義。
文檔編號(hào)F01K11/02GK101265817SQ20081000842
公開(kāi)日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者戴克發(fā) 申請(qǐng)人:戴克發(fā)