以汽輪機乏汽作為電站鍋爐暖風器熱介質的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種以汽輪機乏汽作為電站鍋爐暖風器熱介質的系統(tǒng)及方法，包括汽輪機、凝汽器、進氣調節(jié)閥、暖風器和水泵，汽輪機與凝汽器之間通過管道連接，在凝汽器的喉部接出一路抽乏汽管道，在抽乏汽管道上設置有進氣調節(jié)閥，抽乏汽管道與暖風器的蒸汽側進口連接，暖風器的凝結水排出口與水泵連接。進入暖風器的乏汽量根據(jù)需要由抽乏汽管道上的進氣調節(jié)閥進行控制。該系統(tǒng)將部分汽輪機乏汽作為熱介質引入鍋爐暖風器，用來加熱空氣預熱器進口的冷空氣，有效利用了乏汽的熱量，提高了機組效率，同時由于進入凝汽器的乏汽量減少，降低了凝汽器的熱負荷，有利于降低汽輪機背壓，從而進一步了提高機組效率。
【專利說明】以汽輪機乏汽作為電站鍋爐暖風器熱介質的系統(tǒng)及方法
[0001]

【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及一種以汽輪機乏汽作為電站鍋爐暖風器熱介質的系統(tǒng)及方法，屬燃煤電廠余熱利用【技術領域】。

【背景技術】
[0003]電站暖風器的作用是提高空氣預熱器入口冷空氣的溫度，使得空氣預熱器冷段受熱面壁溫高于煙氣酸露點溫度，減輕低溫腐蝕。電站鍋爐暖風器為一個管式熱交換器，管外冷介質為空氣，管內熱介質為蒸汽，在暖風器中冷熱介質進行熱量交換，將熱量由蒸汽傳給空氣，達到提高空氣溫度的目的。常規(guī)燃煤電廠鍋爐暖風器的熱介質為汽輪機低壓抽汽，需要消耗一定流量的蒸汽，增加了機組熱耗率。
[0004]傳統(tǒng)的電站鍋爐暖風器的結構屬于現(xiàn)有技術，例如在文獻CN200979291Y中公開了一種電站鍋爐用暖風器，在框架內設置若干根螺旋翅片管，形成交叉排列的幾組螺旋翅片管束，在框架的上面安裝上聯(lián)箱，下面安裝下聯(lián)箱，螺旋翅片管的上、下兩端分別與上、下聯(lián)箱連通，在螺旋翅片管內形成蒸汽通道，在螺旋翅片管的外面、框架的內腔形成待加熱的空氣通道。在框架的兩側的表面設置側單片，在中間的表面設置中間單片。在上聯(lián)箱上設置蒸汽進口，在框架的底部設置疏水出口。在框架的上面設置吊環(huán)。螺旋翅片管由繞在管道上的螺旋翅片形成。工作時，蒸汽從蒸汽進口進入螺旋翅片管5內，待加熱的空氣從螺旋翅片管5間通過，熱量從管道13傳導至螺旋翅片12，螺旋翅片12通過輻射對流加熱空氣。使用時可根據(jù)風道尺寸，在框架的兩側設置側單片，在中間設置若干中間單片，這種布置方式具有傳熱效果好，阻力小，堅固耐用，安裝維修方便等特點。螺旋翅片管束可采用整體鍍鋅處理，框架內外可涂耐熱油漆，并聯(lián)單片之間及暖風器與風道聯(lián)接處均有密封墊，以提高暖風器的防銹防腐及密封性能。布置形式可根據(jù)電廠風道情況來進行選擇:風道水平布置時，可選用I型或III型暖風器，風道垂直于地平時，可選用II型暖風器。暖風器各片均有聯(lián)接用的螺栓孔，暖風器與風道聯(lián)接時，通過法蘭用螺栓聯(lián)接。換熱元件由高頻電阻焊接成螺旋翅片管，這種翅片管具有結構緊湊，阻力小，散熱面積大，焊接牢固，不易積灰等優(yōu)點。暖風器利用汽輪機低壓抽汽作為熱源來加熱空氣，電站鍋爐的空氣預熱器入口端采用暖風器后，可以避免在預熱器金屬表面造成的氧腐蝕和三氧化硫造成的硫酸腐蝕，使金屬壁的積灰大為減輕，不致因堵灰造成引風阻力的增加，從而大大延長空氣預熱器的使用壽命，確保機組的安全運行。
[0005]文獻CN201531899U公開了一種電站鍋爐動態(tài)暖風器，包括支撐框架以及位于支撐框架內的多組換熱元件，換熱元件兩端分別活動連接有進、出口聯(lián)箱，進口聯(lián)箱通過進汽空心支撐軸與進口管連接，出口聯(lián)箱通過疏水空心支撐軸與出口管連接；換熱元件的橫切面為平行四邊形結構，換熱元件短對角線必須與呈平行四邊形狀的換熱元件短邊垂直，并且相鄰換熱元件緊密排列。進汽空心支撐軸和疏水空心支撐軸通過法蘭分別與進、出口管連接，并在進汽空心支撐軸管的法蘭上安裝有與換熱元件連接的操作手柄。支撐框架主要由風道進出口連接法蘭、構成暖風器的外殼體、以及加強暖風器剛性的支撐件等構成，其中外殼體上開有進出口軸孔，為防止漏風，在軸孔處設置密封壓蓋，在支撐框架外壁焊接有暖風器支吊裝置，用于暖風器的現(xiàn)場支吊；整個支撐框架的主要作用是支撐轉動換熱元件組并構成風道壁。各組換熱元件組采用法蘭連接。換熱元件是暖風器進行熱交換的關鍵部件，其換熱面積根據(jù)實際由計算確定；進出口法蘭作用是連接進汽管和疏排水管，其中在進汽法蘭上焊接有操作手柄，以方便暖風器旋轉操作；進汽空心支撐軸是作為蒸汽導氣管和導向軸承軸頸，而疏排水空心支撐軸的作用是疏排水管和支撐軸承軸頸；進口聯(lián)箱作用是將蒸汽均勻分配至換熱元件管組，出口聯(lián)箱作用是收集疏水。換熱元件與進、出口聯(lián)箱焊接連接，換熱元件為可轉動組件，為便于轉動換熱元件組以及盡可能的減少冷風走廊截面積，暖風器換熱元件組呈平行四邊形布置，為確保換熱元件轉動可靠，換熱元件對角線必須與成平行四邊形的換熱元件短邊垂直。支撐框架外殼上安裝有位置指示牌和可拆卸的限位銷釘，支撐框架內設置有限位密封板。位置指示牌用于指示換熱元件的位置；在支撐框架外殼體設置有限位銷釘，以避免出現(xiàn)旋轉角度過度的畫面。運行操作時，暖風器在高溫季節(jié)處于退出運行狀態(tài)，換熱元件寬面和風向平行，在暖風器投用前，解開連接法蘭的螺栓，扳動連接法蘭的操作手柄，將暖風器換熱元件轉過90°，然后連接好法蘭，為避免法蘭漏汽，每次操作時法蘭的墊片應更換，各組暖風器旋轉方向應一致，為避免阻力大幅度降低對系統(tǒng)造成的沖擊，暖風器投退時應順序進行，不允許幾組換熱元件同時操作，操作時動作應緩慢，現(xiàn)場應有運行人員在場，并和中央控制室保持聯(lián)系，嚴格監(jiān)視系統(tǒng)風壓、風機電流的變化。暖風器可布置于風機風道出口或入口，根據(jù)風道布置形式，按照蒸汽進出口流向，暖風器換熱元件采用如下布置方式:(I)當暖風器布置于水平風道時，暖風器可采用垂直布置，蒸汽從上至下通過換熱元件，蒸汽進出口位置處于同一軸線上；(2)當暖風器布置于垂直風道時，暖風器可采用傾斜布置，蒸汽從左至右或從前至后通過換熱元件，蒸汽進出口位置處于同一軸線上，進口位置高于出口位置。
[0006]汽輪機排至凝汽器的乏汽熱量是熱電廠生產中較大的余熱損失之一。乏汽在凝汽器中與循環(huán)水或冷卻空氣換熱后冷凝成凝結水，乏汽冷凝過程中放出的熱量經冷卻塔或空冷風機排放至環(huán)境中，損失的熱量約占燃煤產生熱量的60%左右，成為制約機組效率提高的瓶頸。如何利用汽輪機乏汽熱量，一直是電廠余熱利用【技術領域】的研究重點和難點。
[0007]


【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明提出一種以汽輪機乏汽作為電站鍋爐暖風器熱介質的系統(tǒng)及方法。將部分汽輪機乏汽作為熱介質引入鍋爐暖風器，用來加熱空氣預熱器進口的冷空氣，有效利用了乏汽的熱量，提高了機組效率，同時由于進入凝汽器的乏汽量減少，降低了凝汽器的熱負荷，有利于降低汽輪機背壓，從而進一步提高了機組效率，同時由于進入凝汽器的乏汽量減少，降低了凝汽器的熱負荷，有利于降低汽輪機背壓，從而進一步了提高機組效率。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種以汽輪機乏汽作為電站鍋爐暖風器熱介質的系統(tǒng)，包括汽輪機、凝汽器、進氣調節(jié)閥、暖風器和水泵，汽輪機與凝汽器之間通過管道連接，在凝汽器的喉部接出一路抽乏汽管道，在抽乏汽管道上設置有進氣調節(jié)閥，抽乏汽管道與暖風器的蒸汽側進口連接，暖風器的凝結水排出口與水泵連接。
[0010]進入暖風器的乏汽量根據(jù)需要由抽乏汽管道上的進氣調節(jié)閥進行控制。
[0011 ] 水泵與汽輪機凝結水系統(tǒng)連通。
[0012]還包括凝結水泵，凝結水泵的入水口與在凝汽器的出水口連接，凝結水泵的出水口與汽輪機凝結水系統(tǒng)連通。
[0013]還包括風機和空氣預熱器，風機、暖風器和空氣預熱器之間通過空氣管道連接。
[0014]在汽輪機內做功后的一部分乏汽排入凝汽器；乏汽在凝汽器內與冷卻水進行熱交換，將熱量傳遞給冷卻水，使冷卻水的溫度升高，同時乏汽由于放熱發(fā)生相變，放熱后凝結成為凝結水，凝結水經凝結水泵升壓后進入凝結水系統(tǒng)。
[0015]在凝汽器的喉部接出一路抽乏汽管道連接至暖風器的蒸汽側進口 ；在抽乏汽管道上安裝進氣調節(jié)閥，用于調整乏汽的抽汽量；一部分乏汽被從凝汽器的喉部抽出，通過抽乏汽管道輸送到暖風器的蒸汽側進口，在暖風器中與冷空氣進行換熱，使冷空氣的溫度升高，同時乏汽由于放熱發(fā)生相變，放熱后凝結成為凝結水，經水泵升壓后進入凝結水系統(tǒng)，與來自凝汽器的凝結水匯集成一路排出。
[0016]冷空氣進入風機，經風機加壓后進入暖風器，在暖風器內與乏汽進行熱交換，換熱后冷空氣的溫度升高，也就是說冷空氣在暖風器內被乏汽預熱，吸收乏汽的熱量以后，乏汽由于放熱發(fā)生相變，放熱后凝結成為凝結水，經水泵升壓后進入凝結水系統(tǒng)，與來自凝汽器的凝結水匯集成一路排出；而冷空氣被乏汽加熱溫度升高后，進入空氣預熱器進一步加熱升溫。
[0017]抽乏汽管道上的進氣調節(jié)閥的作用是根據(jù)需要控制調節(jié)進入暖風器的乏汽量。當風機輸送的冷空氣流量變大或者需要的進入空氣預熱器的冷空氣的溫度高的時候，加大進氣調節(jié)閥的開度，使通過進氣調節(jié)閥的乏汽流量變大，使得更多的乏汽進入暖風器參與換熱，冷空氣吸收更多的乏汽的熱量，從而使冷空氣的溫度進一步升高；這時進入凝汽器的乏汽流量變小，乏汽冷凝過程中放出的熱量經冷卻塔或空冷風機排放至環(huán)境中損失的熱量也就相應變小。
[0018]當風機輸送的冷空氣流量變小或者進入暖風器的冷空氣的溫度本來就高的時候，可以減小進氣調節(jié)閥的開度，使通過進氣調節(jié)閥的乏汽流量變小，使得較少的乏汽進入暖風器參與換熱，冷空氣吸收較少的乏汽的熱量；這時進入凝汽器的乏汽流量大。
[0019]暖風器可以采用多種形式，典型的安裝在送風機前或送風機后的風道中，包括支撐框架以及位于支撐框架內的多組換熱元件，換熱元件兩端分別連接有進口聯(lián)箱和出口聯(lián)箱。
[0020]暖風器置于風機風中道會增加風道的阻力和風機電耗；同時由于吸入風機的空氣由于含有大量的雜質，這些雜質在進入風道后一般很難通過暖風器細密的換熱元件，它們大部分沉積附著在暖風器迎風面的換熱元件上，隨著時間的積累，雜質沉積越來越多，暖風器阻力也越來越大，風機電耗也進一步增加。因此在風道的設計中通常需要盡量降低暖風器對風道造成的阻力損失。
[0021]本發(fā)明還提供一種以汽輪機乏汽作為電站鍋爐暖風器熱介質的方法，包括汽輪機、凝汽器、進氣調節(jié)閥、暖風器和水泵，汽輪機與凝汽器之間通過管道連接，在凝汽器的喉部接出一路抽乏汽管道，在抽乏汽管道上設置有進氣調節(jié)閥，抽乏汽管道與暖風器的蒸汽側進口連接，暖風器的凝結水排出口與水泵連接；在汽輪機內做功后的乏汽排入凝汽器；一部分乏汽在凝汽器內凝結放熱后成為凝結水；另一部分乏汽通過抽乏汽管道和進氣調節(jié)閥進入暖風器，乏汽在暖風器中放熱后凝結為水，經水泵升壓后進入凝結水系統(tǒng)；冷空氣經風機加壓后進入暖風器，在暖風器內被乏汽加熱后進入空氣預熱器進一步加熱升溫。
[0022]進入暖風器的乏汽量根據(jù)需要由抽乏汽管道上的調節(jié)閥進行控制。
[0023]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本申請所述的以汽輪機乏汽作為電站鍋爐暖風器熱介質的系統(tǒng)的整體示意圖。

【具體實施方式】
[0025]如圖1所示，以汽輪機乏汽作為電站鍋爐暖風器熱介質的系統(tǒng)包括汽輪機1、進氣調節(jié)閥2、暖風器3、水泵4和凝汽器5，汽輪機I與凝汽器5之間通過管道連接，在凝汽器5的喉部接出一路抽乏汽管道，在抽乏汽管道上設置有進氣調節(jié)閥2，抽乏汽管道與暖風器3的蒸汽側進口連接，暖風器3的凝結水排出口與水泵4連接。水泵4與汽輪機凝結水系統(tǒng)連通。
[0026]該系統(tǒng)還包括凝結水泵6，凝結水泵6的入水口與在凝汽器5的出水口連接，凝結水泵6的出水口與汽輪機凝結水系統(tǒng)連通。
[0027]該系統(tǒng)還包括風機7和空氣預熱器8，風機7、暖風器3和空氣預熱器8之間通過空氣管道連接。
[0028]該系統(tǒng)的工作方法如下:
在汽輪機I內做功后的一部分乏汽排入凝汽器5，在凝汽器5內與冷卻水進行熱交換，將熱量傳遞給冷卻水，使冷卻水的溫度升高，同時乏汽在凝汽器5內凝結放熱后成為凝結水，凝結水經凝結水泵6升壓后進入凝結水系統(tǒng)。
[0029]在凝汽器5的喉部接出一路抽乏汽管道連接至暖風器3的蒸汽側進口 ；在抽乏汽管道上安裝進氣調節(jié)閥2，用于調整乏汽的抽汽量；一部分乏汽被從凝汽器的喉部抽出，通過抽乏汽管道輸送到暖風器的蒸汽側進口，在暖風器3中與冷空氣進行換熱，使冷空氣的溫度升高，同時乏汽由于放熱發(fā)生相變，放熱后凝結成為凝結水，經水泵4升壓后進入凝結水系統(tǒng)，與來自凝汽器的凝結水匯集成一路排出。
[0030]冷空氣進入風機7，經風機7加壓后進入暖風器3，在暖風器3內與乏汽進行熱交換，換熱后冷空氣的溫度升高，也就是說冷空氣在暖風器內被乏汽預熱，吸收乏汽的熱量以后，乏汽由于放熱發(fā)生相變，放熱后凝結成為凝結水，經水泵升壓后進入凝結水系統(tǒng)，與來自凝汽器的凝結水匯集成一路排出；而冷空氣被乏汽加熱溫度升高后，進入空氣預熱器進一步加熱升溫。
[0031]抽乏汽管道上的進氣調節(jié)閥的作用是根據(jù)需要控制調節(jié)進入暖風器的乏汽量。當風機輸送的冷空氣流量變大或者需要的進入空氣預熱器的冷空氣的溫度高的時候，加大進氣調節(jié)閥的開度，使通過進氣調節(jié)閥的乏汽流量變大，使得更多的乏汽進入暖風器參與換熱，冷空氣吸收更多的乏汽的熱量，從而使冷空氣的溫度進一步升高；這時進入凝汽器的乏汽流量變小，乏汽冷凝過程中放出的熱量經冷卻塔或空冷風機排放至環(huán)境中損失的熱量也就相應變小。
[0032]當風機輸送的冷空氣流量變小或者進入暖風器的冷空氣的溫度本來就高的時候，可以減小進氣調節(jié)閥的開度，使通過進氣調節(jié)閥的乏汽流量變小，使得較少的乏汽進入暖風器參與換熱，冷空氣吸收較少的乏汽的熱量；這時進入凝汽器的乏汽流量大。
[0033]暖風器可以采用多種形式，典型的安裝在送風機前或送風機后的風道中，包括支撐框架以及位于支撐框架內的多組換熱元件，換熱元件兩端分別連接有進口聯(lián)箱和出口聯(lián)箱。
[0034]暖風器置于風機風中道會增加風道的阻力和風機電耗；同時由于吸入風機的空氣由于含有大量的雜質，這些雜質在進入風道后一般很難通過暖風器細密的換熱元件，它們大部分沉積附著在暖風器迎風面的換熱元件上，隨著時間的積累，雜質沉積越來越多，暖風器阻力也越來越大，風機電耗也進一步增加。因此在風道的設計中通常需要盡量降低暖風器對風道造成的阻力損失。
[0035]本發(fā)明采用汽輪機乏汽熱量來加熱空氣預熱器進口冷空氣，將該部分乏汽的熱量回收利用，取消了現(xiàn)有暖風器系統(tǒng)中的汽輪機抽汽，提高了機組效率。
[0036]本發(fā)明具有系統(tǒng)簡單、乏汽余熱梯級利用、可提高機組效率等優(yōu)點。
[0037]本發(fā)明的系統(tǒng)方法已經參考示意性工藝圖進行了說明和解釋?；谏厦娴拿枋?，附加的變型和修改對本領域普通技術人員來說是顯而易見的，均落入本申請的保護范圍之內，并且本發(fā)明的保護范圍是由所附的權利要求來確定的。
【權利要求】
1.一種以汽輪機乏汽作為電站鍋爐暖風器熱介質的系統(tǒng)，包括汽輪機、凝汽器、進氣調節(jié)閥、暖風器和水泵，汽輪機與凝汽器之間通過管道連接，在凝汽器的喉部接出一路抽乏汽管道，在抽乏汽管道上設置有進氣調節(jié)閥，抽乏汽管道與暖風器的蒸汽側進口連接，暖風器的凝結水排出口與水泵連接。
2.如權利要求1所述的以汽輪機乏汽作為電站鍋爐暖風器熱介質的系統(tǒng)，其特征在于，進入暖風器的乏汽量根據(jù)需要由抽乏汽管道上的進氣調節(jié)閥進行控制。
3.如權利要求2所述的以汽輪機乏汽作為電站鍋爐暖風器熱介質的系統(tǒng)，其特征在于，水泵與汽輪機凝結水系統(tǒng)連通。
4.如權利要求1-3任一項所述的以汽輪機乏汽作為電站鍋爐暖風器熱介質的系統(tǒng)，其特征在于，還包括凝結水泵，凝結水泵的入水口與在凝汽器的出水口連接，凝結水泵的出水口與汽輪機凝結水系統(tǒng)連通。
5.如權利要求4所述的以汽輪機乏汽作為電站鍋爐暖風器熱介質的系統(tǒng)，其特征在于，還包括風機和空氣預熱器，風機、暖風器和空氣預熱器之間通過空氣管道連接。
6.一種以汽輪機乏汽作為電站鍋爐暖風器熱介質的方法，其特征在于，采用如權利要求1-5任一項所述的以汽輪機乏汽作為電站鍋爐暖風器熱介質的系統(tǒng),在汽輪機內做功后的乏汽排入凝汽器；一部分乏汽在凝汽器內凝結放熱后成為凝結水；另一部分乏汽通過抽乏汽管道和進氣調節(jié)閥進入暖風器，乏汽在暖風器中放熱后凝結為水，經水泵升壓后進入凝結水系統(tǒng)；冷空氣經風機加壓后進入暖風器，在暖風器內被乏汽加熱后進入空氣預熱器進一步加熱升溫。
7.如權利要求6所述的以汽輪機乏汽作為電站鍋爐暖風器熱介質的方法，其特征在于，進入暖風器的乏汽量根據(jù)需要由抽乏汽管道上的調節(jié)閥進行控制。
【文檔編號】F01K17/06GK104359223SQ201410701904
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權日:2014年11月28日
【發(fā)明者】胡式海 申請人:中國華能集團公司