一種采用注氫燃燒混合式加熱的超高溫蒸汽動力循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于蒸汽動力循環(huán)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種采用注氨燃燒混合式加熱 的超高溫蒸汽動力循環(huán)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前火電廠的常規(guī)火電機(jī)組大多采用基于朗肯循環(huán)基本原理的帶回?zé)岷驮贌岬?蒸汽動力循環(huán)系統(tǒng)，新蒸汽的初溫初壓不斷提高，超臨界機(jī)組的新蒸汽壓力已經(jīng)達(dá)到26MPa W上，溫度達(dá)到600°C，發(fā)電效率可達(dá)45%，而進(jìn)一步研發(fā)的超高參數(shù)機(jī)組則希望將蒸汽初 溫提高到700°CW上，實現(xiàn)高達(dá)50%的發(fā)電效率。然而將蒸汽初溫提高到700°C并非易事， 高溫高壓的蒸汽對管道金屬材料性能要求極其嚴(yán)苛，龐大的鍋爐系統(tǒng)需要耗費大量的高性 能高溫金屬材料，造價昂貴。另外，由于在常規(guī)鍋爐中蒸汽和高溫?zé)煔飧糁饘俦诿孢M(jìn)行換 熱，中間有很大的熱阻，超高溫蒸汽對金屬壁溫冷卻效果很差，受熱面管道金屬溫度很高， 尤其是煙氣側(cè)金屬壁溫更高，如此惡劣的工作環(huán)境致使管道壽命縮短，機(jī)組整體可靠性不 佳。為了實現(xiàn)進(jìn)一步提高蒸汽初參數(shù)的目標(biāo)，在改良高溫金屬材料性能的同時，創(chuàng)新蒸汽換 熱方式，改善換熱器金屬部件工作環(huán)境也是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個重要出路。
[0003] 與此同時，IGCC(整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)）發(fā)電因其零污染物排放的優(yōu)越環(huán)保性能 成為未來煤電技術(shù)發(fā)展的另一個重要方向，而適用于IGCC的燃燒前C02捕集技術(shù)在眾多 C02捕集技術(shù)中具有顯著的低能耗優(yōu)勢，是最有可能大規(guī)模實施的C02捕集方法。IGCC技 術(shù)首先通過氣化爐將煤氣化成合成氣，而合成氣的主要成分是C0和肥，燃燒前C02捕集技 術(shù)可通過水煤氣變換將C0與肥0反應(yīng)生成肥和C02,C02被分離捕集W后，剩余的合成氣 燃料中的主要成分就是H2,因此，燃燒前C02捕集W后將得到大量的H2燃料。我國在天津 已經(jīng)建成并投產(chǎn)了一座IGCC示范電廠，經(jīng)過調(diào)試運行，已經(jīng)取得了良好的效果，基于IGCC 的燃燒前C02捕集裝置也在該廠建成，即將投產(chǎn)。因此，一旦燃燒前C02捕集技術(shù)成熟，在 進(jìn)行C02捕集之后，將產(chǎn)生大量的氨氣資源。氨氣作為一種高熱量無污染的高品質(zhì)燃料，必 須采用最有效的利用手段才能發(fā)揮其價值。
[0004] 目前還沒有報道顯示將火力發(fā)電廠蒸汽動力循環(huán)和IGCC(整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)） 發(fā)電聯(lián)合起來。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種采用注氨燃燒混合式 加熱的超高溫蒸汽動力循環(huán)系統(tǒng)，適用于大型火力發(fā)電廠，可使蒸汽動力循環(huán)的蒸汽初溫 提高到700°cW上，機(jī)組發(fā)電效率提高到50%W上，可有效降低金屬壁面溫度，提升機(jī)組的 可靠性和穩(wěn)定性。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0007] 一種采用注氨燃燒混合式加熱的超高溫蒸汽動力循環(huán)系統(tǒng)，包括汽輪機(jī)高壓缸1， 汽輪機(jī)高壓缸1、汽輪機(jī)中壓缸2和汽輪機(jī)低壓缸3依次串聯(lián)共軸布置并與發(fā)電機(jī)4連接， 汽輪機(jī)高壓缸1出口與第二級注氨燃燒混合式加熱器18蒸汽入口連接，第二級注氨燃燒混 合式加熱器18蒸汽出口與汽輪機(jī)中壓缸2蒸汽入口連接，汽輪機(jī)中壓缸2蒸汽出口與汽輪 機(jī)低壓缸3蒸汽入口連接，汽輪機(jī)低壓缸3蒸汽出口與凝汽器5蒸汽入口連接，凝汽器5熱 井與凝結(jié)水累6入口相連，凝結(jié)水累6出口與8#低壓加熱器7凝結(jié)水入口相連，8#低壓加 熱器7加熱蒸汽入口與汽輪機(jī)低壓缸3最后一級抽汽口連接，8#低壓加熱器7凝結(jié)水出口 與7#低壓加熱器8凝結(jié)水入口連接，7#低壓加熱器8加熱蒸汽入口與汽輪機(jī)低壓缸3倒數(shù) 第二級抽汽口連接，7#低壓加熱器8凝結(jié)水出口與6#低壓加熱器9凝結(jié)水入口連接，6#低 壓加熱器9加熱蒸汽入口與汽輪機(jī)低壓缸3第一級抽汽口連接，6#低壓加熱器9凝結(jié)水出 口與5#低壓加熱器10凝結(jié)水入口連接，5#低壓加熱器10加熱蒸汽入口與汽輪機(jī)中壓缸2 最末級抽汽口連接，5#低壓加熱器10凝結(jié)水出口與除氧器11凝結(jié)水入口連接，除氧器11 加熱蒸汽入口與汽輪機(jī)中壓缸2第二級抽汽口連接，除氧器11出口與給水累12入口連接， 給水累12出口與3#高壓加熱器13給水入口連接，3#高壓加熱器13加熱蒸汽入口與汽輪 機(jī)中壓缸2第一級抽汽口連接，3#高壓加熱器13給水出口與2#高壓加熱器14給水入口 連接，2#高壓加熱器14加熱蒸汽入口與汽輪機(jī)高壓缸1第二級抽汽口連接，2#高壓加熱器 14給水出口與1#高壓加熱器15給水入口連接，1#高壓加熱器15加熱蒸汽入口與汽輪機(jī) 高壓缸1第一級抽汽口連接，1#高壓加熱器15給水出口與第一級注氨燃燒混合式加熱器 16給水入口連接，第一級注氨燃燒混合式加熱器16出口與汽水分離器17蒸汽入口連接，汽 水分離器17疏水出口與除氧器11的疏水入口連接，汽水分離器17蒸汽出口與汽輪機(jī)高壓 缸1蒸汽入口連接，汽水分離器17蒸汽出口設(shè)蒸汽旁路與凝汽器5的蒸汽入口連接，第一 級注氨燃燒混合式加熱器16、第二級注氨燃燒混合式加熱器18氨氣入口與氨氣系統(tǒng)19連 接，第一級注氨燃燒混合式加熱器16、第二級注氨燃燒混合式加熱器18氧氣入口與氧氣系 統(tǒng)20連接，1#高壓加熱器15疏水出口與2#高壓加熱器14疏水入口相連，2#高壓加熱器 14疏水出口與3#高壓加熱器13疏水入口相連，3#高壓加熱器13疏水出口與除氧器11疏 水入口相連，從汽輪機(jī)來的抽汽加熱給水后形成的疏水經(jīng)過逐級自流匯集至除氧器11 ;5# 低壓加熱器10疏水出口與6#低壓加熱器9疏水入口相連，6#低壓加熱器9疏水出口與7# 低壓加熱器8疏水入口相連，7#低壓加熱器8疏水出口與8#低壓加熱器7疏水入口相連， 8#低壓加熱器7疏水出口與凝汽器5疏水入口相連，從汽輪機(jī)來的抽汽加熱凝結(jié)水后形成 的疏水經(jīng)過逐級自流匯集至凝汽器5。
[0008] 所述的第一級注氨燃燒混合式加熱器16、第二級注氨燃燒混合式加熱器18氨氣 入口通過相應(yīng)調(diào)閥與氨氣系統(tǒng)19連接，第一級注氨燃燒混合式加熱器16、第二級注氨燃燒 混合式加熱器18氧氣入口通過相應(yīng)調(diào)閥與氧氣系統(tǒng)20連接。
[0009] 所述第一級注氨燃燒混合式加熱器16、第二級注氨燃燒混合式加熱器18包括加 熱器外殼29,加熱器外殼29內(nèi)部前段為燃燒區(qū)32,后段為混合區(qū)28,燃燒區(qū)32內(nèi)壁面設(shè)有 水膜/汽膜孔25,燃燒區(qū)32出口和混合區(qū)28連通，在燃燒區(qū)32內(nèi)發(fā)生氨氣和氧氣的燃燒 反應(yīng)同時有水/蒸汽注入燃燒區(qū)32參混燃燒，燃燒產(chǎn)物蒸汽從燃燒區(qū)32出來進(jìn)入混合區(qū) 28,與其余給水/蒸汽混合換熱，形成均質(zhì)高溫蒸汽。
[0010] 本發(fā)明有益的效果為：
[0011] 1、本發(fā)明省去了火力發(fā)電廠龐大的鍋爐裝置，取而代之的是兩級注氨燃燒混合式 加熱器，管路流程大大縮短，可使蒸汽動力系統(tǒng)布局更加緊湊，減少管道金屬耗量，減少汽 水流程阻力損失。
[0012] 2、通過注氨燃燒混合加熱，可W在不提高換熱器金屬壁溫的條件下使蒸汽動力循 環(huán)的新蒸汽溫度從目前的560~600°C提升至700°CW上，使蒸汽動力循環(huán)的效率由40~ 45%提局到50%W上，大大提局火電廠的發(fā)電效率。
[0013] 3、由于注氨燃燒混合式加熱器采用氨氧配比燃燒，生成的產(chǎn)物只有水，燃燒產(chǎn)物 直接與給水或蒸汽進(jìn)行混合加熱，運樣省去了分隔式換熱器的金屬壁面熱阻，換熱速率提 高。同時由于可W采用水膜或汽膜孔25冷卻，使燃燒器金屬避免在高溫惡劣環(huán)境下工作， 金屬壽命延長，因此可W節(jié)省昂貴的高性能高溫金屬材料，降低系統(tǒng)造價。
[0014] 4、第二級注氨燃燒混合式加熱器18作為蒸汽的再熱器，在機(jī)組啟動階段，當(dāng)沒有 冷再熱蒸汽流經(jīng)再熱器時，不注入氨氣和氧氣燃燒加熱。運樣就避免了常規(guī)鍋爐機(jī)組在鍋 爐啟動過程中出現(xiàn)的再熱器干燒問題，提高可靠性。
[0015] 5、采用氨、氧燃料，注氨燃燒混合式加熱器的啟停靈活簡單，汽水流程短，熱慣性 小，所W整體機(jī)組啟停靈活迅速，變負(fù)荷性能好。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2為注氨燃燒混合式加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做詳細(xì)敘述，本實施例為1000MW級的發(fā)電機(jī)組。
[0019] 參照圖1，一種采用注氨燃燒混合式加熱的超高溫蒸汽動力循環(huán)系統(tǒng)，包括汽輪機(jī) 高壓缸1，汽輪機(jī)高壓缸1、汽輪機(jī)中壓缸2和汽輪機(jī)低壓缸3依次串聯(lián)共軸布置并與發(fā)電 機(jī)4連接，帶動發(fā)電機(jī)4發(fā)電，汽輪機(jī)高壓缸1出口與第二級注氨燃燒混合式加熱器18蒸 汽入口連接，第二級注氨燃燒混合式加熱器18蒸汽出口與汽輪機(jī)中壓缸2蒸汽入口連接， 汽輪機(jī)中壓缸2蒸汽出口與汽輪機(jī)低壓缸3蒸汽入口連接，汽輪機(jī)低壓缸3蒸汽出口與凝 汽器5蒸汽入口連接，凝汽器5熱井與凝結(jié)水累6入口相連，凝結(jié)水累6出口與8#低壓加 熱器7凝結(jié)水入口相連，8#低壓加熱器7加熱蒸汽入口與汽輪機(jī)低壓缸3最后一級抽汽口 連接，8#低壓加熱器7凝結(jié)水出口與7#低壓加熱器8凝結(jié)水入口連接，7#低壓加熱器8加 熱蒸汽入口與汽輪機(jī)低壓缸3倒數(shù)第二級抽汽口連接，7#低壓加熱器8凝結(jié)水出口與6#低 壓加熱器9凝結(jié)水入口連接，6#低壓加熱器9加熱蒸汽入口與汽輪機(jī)低壓缸3第一級抽汽 口連接，6#低壓加熱器9凝結(jié)水出口與5#低壓加熱器10凝結(jié)水入口連接，5#低壓加熱器 10加熱蒸汽入口與汽輪機(jī)中壓缸最末級抽汽口連接，5#低壓加熱器10凝結(jié)水出口與除氧 器11凝結(jié)水入口連接，除氧器11加熱蒸汽入口與汽輪機(jī)中壓缸2第二級抽汽口連接，除氧 器11出口與給水累12入口連接，給水累12出口與3#高壓加熱器13給水入口連接，3#高 壓加熱器13加熱蒸汽入口與汽輪機(jī)中壓缸第一級抽汽口連接，3#高壓加熱器13給水出口 與2#高壓加熱器14給水入口連接，2#高壓加熱器14加熱蒸汽入口與汽輪機(jī)高壓缸第二 級抽汽口連接，2#高壓加熱器14給水出口與1#高壓加熱器15給水入口連接，1#高壓加熱 器15加熱蒸汽入口與汽輪機(jī)高壓缸第一級抽汽口連接，1#高壓加熱器15給水出口與第一 級注氨燃燒混合式加熱器16給水入口連接，第一級注氨燃燒混合式加熱器16出口與汽水 分離器17蒸汽入口連接，汽水分離器17疏水出口與除氧器11的疏水入口連接，汽水分離 器17蒸汽出口與汽輪機(jī)高壓缸1蒸汽入口連接，汽水分離器17蒸汽出口設(shè)蒸汽旁路與凝 汽器5的蒸汽入口連接，第一級注氨燃燒混合式加熱器16、第二級注氨燃燒混合式加熱器 18氨氣入口與氨氣系統(tǒng)19連接，第一級注氨燃燒混合式加熱器16、第二級注氨燃燒混合式 加熱器18氧氣入口與氧氣系統(tǒng)20連接，分別為第一級注氨燃燒混合式加熱器16和第二級 注氨燃燒混合式加熱器17提供純氨和純氧，圖1中帶箭頭的虛線所示為各級加熱器疏水流 向，1#高壓加熱器15疏水