專利名稱：全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及發(fā)電技術(shù)領域，尤其涉及一種適用于發(fā)電廠的全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在發(fā)電廠中，回熱系統(tǒng)是ー種利用蒸汽加熱凝結(jié)水和給水的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以將蒸汽的熱量全部回收到エ質(zhì)水中，以提高熱カ循環(huán)效率?；責嵯到y(tǒng)的加熱設備主要包括凝結(jié)水加熱器、除氧器和給水加熱器。提高發(fā)電廠的熱カ效率的方法有提高鍋爐給水溫度和提高鍋爐進風溫度。通常發(fā)電廠配置回熱系統(tǒng)，用汽輪機多級抽汽的熱量通過多級加熱設備來加熱給水，將蒸汽的熱量回收到エ質(zhì)水中，提高給水溫度。通常通過空氣預熱器將煙氣溫度傳遞給空氣，提高進入 鍋爐的風的溫度。目前，發(fā)電廠的系統(tǒng)設計注重于發(fā)電機組滿負荷時的效率，然而發(fā)電機組通常都是在部分負荷下運行，在部分負荷下發(fā)電機組的效率低于滿負荷的效率。目前，幾乎所有的發(fā)電廠的大部分時間都是在部分負荷下運行，因此提高發(fā)電機組在部分負荷下的熱效率有很強的現(xiàn)實意義。本發(fā)明對現(xiàn)有的發(fā)電廠的系統(tǒng)進行的改進，同時提高發(fā)電機組在部分負荷下的鍋爐給水和鍋爐進風溫度，從而可以提高發(fā)電機組部分負荷下的效率，而不降低發(fā)電機組在滿負荷下的效率。另ー方面，鍋爐進風溫度越高，發(fā)電機組的熱力效率越高，目前的發(fā)電廠技術(shù)是將煙氣加熱鍋爐進風。受到鍋爐排煙溫度不能過低的限制，鍋爐進風溫度的提高也受到限制。與本發(fā)明相近的方案有常規(guī)回熱方案、全負荷高效回熱方案、通過空氣預熱器加熱鍋爐進風的方案。例如，在如圖I所示的常規(guī)回熱方案中，用汽輪機多級抽汽的熱量通過多級回熱系統(tǒng)加熱設備來加熱給水，提高給水溫度。給水溫度與抽汽的壓カ成正比，抽汽壓力越高，給水溫度越高。各級回熱系統(tǒng)加熱設備與汽輪機各級抽汽一一對應。對于滑壓運行汽輪機，隨著機組負荷的下降，汽輪機抽汽壓力下降，回熱系統(tǒng)的給水溫度也隨之降低。因此發(fā)電機組在部分負荷下熱效率將降低。此外，在如圖2所示的全負荷高效回熱系統(tǒng)中，加熱設備配置多路壓カ不同的汽源，在機組負荷高的時候利用高負荷對應汽源，在機組負荷低的時候，將壓カ隨負荷變低的正常抽汽切換到壓カ較高的汽源，充分利用回熱系統(tǒng)設備，從而可以提高回熱系統(tǒng)在部分負荷エ況的給水回熱溫度，從而提高機組在低負荷エ況的熱力循環(huán)效率。一般而言，發(fā)電機組負荷不低于85%滿負荷可稱為高負荷エ況，低于85%滿負荷可稱為部分負荷或低負荷エ況。根據(jù)圖I所示的常規(guī)發(fā)電廠回熱系統(tǒng)中，回熱系統(tǒng)各級加熱設備101-103與汽輪機各級抽汽一一對應?；責嵯到y(tǒng)的回熱效率與給水溫度有關，而給水溫度與抽汽的壓カ成正比，抽汽壓力越高，給水溫度越高。受設備結(jié)構(gòu)等條件限制，目前機組在最大負荷エ況，機組的給水溫度一般都明顯低于最佳回熱溫度，熱カ系統(tǒng)沒有達到最佳效率。在部分負荷下，汽輪機抽汽壓カ隨之下降，回熱系統(tǒng)的給水溫度也隨之降低。從而降低了機組整體熱カ循環(huán)效率。根據(jù)圖2所示的全負荷高效回熱系統(tǒng)對回熱系統(tǒng)的加熱設備201-203配置多路壓カ不同的汽源204-205，在機組負荷高的時候利用高負荷對應汽源204(例如現(xiàn)有技術(shù)的正常抽汽)，在機組負荷低的時候，將壓カ隨負荷變低的正常抽汽切換到壓カ較高的汽源205，充分利用回熱系統(tǒng)設備，從而可以提高回熱系統(tǒng)在低負荷エ況的給水回熱溫度，提高了機組部分負荷下的效率。因此，全負荷高效回熱系統(tǒng)比常規(guī)回熱系統(tǒng)提高了機組的綜合熱效率。
但是，單純?nèi)摵筛咝Щ責嵯到y(tǒng)還存在如下的不足(I)由于在部分負荷在機組滑壓運行，降低了抽汽壓力，但是抽汽溫度并不下降或下降很少，因此在部分負荷下回熱系統(tǒng)加熱設備的抽汽切換到高壓カ的汽源可能導致抽汽溫度提高，因此需要提高加熱設備的材料等級以滿足抽汽溫度提高的要求，増加了加熱設備的成本；或者采取措施降低抽汽的溫度(如噴水減溫)，浪費了抽汽的熱量；(2)由于受鍋爐結(jié)構(gòu)和水動カ的條件限制，給水溫度的提高有ー個上限。因此當采用全負荷高效回熱系統(tǒng)把給水溫度提高到鍋爐側(cè)要求的上限時，抽汽的熱量不能進ー步傳遞給給水，這種情況在現(xiàn)有機組的改造中會出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明g在對現(xiàn)有的發(fā)電廠的回熱系統(tǒng)進行改進，以期提高發(fā)電機組在部分負荷下的鍋爐給水溫度，提高發(fā)電機組部分負荷下的效率，且同時不降低發(fā)電機組在滿負荷下的效率。此外，本發(fā)明還期望能改善鍋爐燃燒エ況。因此，本發(fā)明提出了一種全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)，包括串聯(lián)的多個回熱系統(tǒng)加熱設備；至少ー個高負荷汽源，每一高負荷汽源選擇性地與所述多個回熱系統(tǒng)加熱設備之ー連通；至少ー個低負荷汽源，每ー低負荷汽源選擇性地與所述多個回熱系統(tǒng)加熱設備之ー連通；鍋爐熱風加熱器，設置于所述每ー低負荷汽源和與該低負荷汽源相連的回熱系統(tǒng)加熱設備之間或者所述每一高負荷汽源和與該高負荷汽源相連的回熱系統(tǒng)加熱設備之間，其中，所述低負荷汽源的壓カ高于所述高負荷汽源的壓力。根據(jù)本發(fā)明的ー個優(yōu)選實施例，在上述全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)中，所述回熱系統(tǒng)加熱設備是凝結(jié)水加熱器、除氧器或者給水加熱器。根據(jù)本發(fā)明的ー個優(yōu)選實施例，在上述全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)中，在滿負荷或高負荷エ況下，所述回熱系統(tǒng)加熱設備被切換到與所述高負荷汽源連通；且在低負荷エ況下，所述回熱系統(tǒng)加熱設備被切換到與所述低負荷汽源連通。根據(jù)本發(fā)明的ー個優(yōu)選實施例，在上述全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)中，所述鍋爐進風加熱設備進ー步包括熱風加熱器，連接于所述每ー低負荷汽源和與該低負荷汽源相連的回熱系統(tǒng)加熱設備之間或者所述每一高負荷汽源和與該高負荷汽源相連的回熱系統(tǒng)加熱設備之間；空預器，連接ー用以輸入二次冷風的冷風管道，連接煙氣輸入管道和煙氣輸出管道以對從所述冷風管道輸入的次冷風進行一次加熱，并經(jīng)由一二次熱風輸出管道連接到所述熱風加熱器。根據(jù)本發(fā)明的ー個優(yōu)選實施例，在上述全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)中，從所述空預器輸出的經(jīng)一次加熱的熱風在所述熱風加熱器中進行二次加熱，所述經(jīng)二次加熱的熱風經(jīng)由二次熱風輸出管道輸出到鍋爐。。根據(jù)本發(fā)明的ー個優(yōu)選實施例，在上述全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)中，所述加熱設備是單列或雙列。綜上，加熱設備本發(fā)明在全負荷高效回熱系統(tǒng)的基礎上增加了鍋爐進風加熱系統(tǒng)，將這兩者結(jié)合為一體，將抽汽的能量中的一部分通過全負荷高效回熱系統(tǒng)加熱給水，另一部分通過鍋爐進風加熱系統(tǒng)加熱鍋爐進風。通過鍋爐進風加熱系統(tǒng)先將一部分抽汽熱量加熱進風，然后回到回熱系統(tǒng)中加熱給水。這樣，進入回熱系統(tǒng)的抽汽溫度降低，回熱系統(tǒng)的加熱器不需要采用等級更高的材料或進行噴水降低抽汽溫度。而且當受鍋爐限制不能將全部抽汽熱量加熱給水吋，也可利用剰余的抽汽熱量，進ー步提高了發(fā)電機組的整體效率。另外，本發(fā)明的鍋爐進風加熱系統(tǒng)設置在空預器出口熱風側(cè)，用抽汽加熱空預器 出ロ的熱二次風，因此加熱二次風的溫度能夠不受鍋爐排煙溫度和空預器換熱容量的限制。應當理解，本發(fā)明以上的一般性描述和以下的詳細描述都是示例性和說明性的，并且g在為如權(quán)利要求所述的本發(fā)明提供進ー步的解釋。


包括附圖是為提供對本發(fā)明進ー步的理解，它們被收錄并構(gòu)成本申請的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實施例，并與本說明書一起起到解釋本發(fā)明原理的作用。附圖中圖I示出了現(xiàn)有技術(shù)的加熱蒸汽與回熱系統(tǒng)加熱設備--對應的回熱系統(tǒng)。圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的多路汽源的全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)的示意性框架。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的鍋爐進風加熱設備的結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細參考附圖描述本發(fā)明的實施例。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)的示意性框架。如圖3所示，本發(fā)明的全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)主要包括串聯(lián)的多個回熱系統(tǒng)加熱設備301-303、至少ー個高負荷汽源304、至少ー個低負荷汽源305以及鍋爐熱風加熱器306。特別是，在圖3中，上述多個回熱系統(tǒng)加熱設備依次為凝結(jié)水加熱器301、除氧器302和給水加熱器303，且相應地具有三個可選的高負荷汽源304、三個可選的低負荷305和三套對應的鍋爐熱風加熱器306。當然，本發(fā)明并不限于此。根據(jù)不同的應用條件，可以對一個或多個回熱系統(tǒng)的加熱設備配備多路汽源，且加熱設備的數(shù)量也不受限制。此外，本發(fā)明的回熱系統(tǒng)的加熱設備可以是常規(guī)3 9級，但該級數(shù)并不受限制。此外，加熱設備還可以是單列，也可以是雙列，列數(shù)也同樣不受限制。在運行時，來自凝汽器的エ質(zhì)水(如圖3中的右上方)沿凝結(jié)水及給水管系依次流經(jīng)回熱系統(tǒng)加熱設備，即凝結(jié)水加熱器301、除氧器302、給水加熱器303，通過蒸汽的加熱，將蒸汽的熱量回收到水中，致使水溫逐級升高，最后進入鍋爐，滿足鍋爐給水要求。對回熱系統(tǒng)的加熱設備301-303，除滿負荷或高負荷對應汽源(例如現(xiàn)有技術(shù)的一一對應配置的汽輪機各級抽汽)——高負荷汽源304タト，還配置更高壓力的汽源——低負荷汽源305，該低負荷汽源305可用于在部分負荷(低負荷)下向回熱系統(tǒng)的加熱設備301-303或其中的某ー個或若干個加熱設備提供加熱汽源。該低負荷汽源305可以是上一級抽汽，也可以是其它來源的蒸汽。也就是說，上述全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)的每一加熱器都可以按照實際的エ況來選擇性地連通高負荷汽源304或低負荷汽源305。具 體地，在滿負荷或高負荷エ況下，回熱系統(tǒng)加熱設備301-303可以被切換到與高負荷汽源304連通，而在低負荷エ況下，回熱系統(tǒng)加熱設備301-303可以被切換到與低負荷汽源305連通。如上所述，低負荷汽源305的壓カ高于高負荷汽源304的壓力。此外，也可以根據(jù)實際エ況為多個加熱設備選擇不同的汽源。例如，由于通常鍋爐進ロ的最終給水溫度由最后ー級(即給水流程上離鍋爐最近的ー級)回熱系統(tǒng)加熱設備的抽汽壓カ決定，因此最后一級回熱系統(tǒng)加熱設備的汽源可能會優(yōu)先切換至壓カ更高的汽源。重要的是，在本發(fā)明的各實施例中，將熱風加熱器306設置于每ー低負荷汽源305和與該低負荷汽源305相連的回熱系統(tǒng)加熱設備之間。此外，雖然圖3中未示出，但本發(fā)明也可以類似的方式將鍋爐熱風加熱器306設置于每一高負荷汽源304和與該高負荷汽源304相連的回熱系統(tǒng)加熱設備之間。如圖4中更詳細地示出的，上述的鍋爐進風加熱設備至少由以下組件構(gòu)成熱風加熱器401和空預器402。其中，空預器402是對鍋爐空氣預熱器的簡稱，其通過鍋爐煙氣對二次風進行加熱。熱風加熱器401 —般采用汽輪機的抽汽對空預器402出ロ的熱二次風進行加熱。其中，該熱風加熱器401連接于上述每ー低負荷汽源和與該低負荷汽源相連的回熱系統(tǒng)加熱設備之間或者上述每一高負荷汽源和與該高負荷汽源相連的回熱系統(tǒng)加熱設備之間；且空預器402連接ー用以輸入冷風的冷風管道403，還連接煙氣輸入管道404和煙氣輸出管道405以對從冷風管道403輸入的冷風進行一次加熱。此外，該空預器402另經(jīng)由一二次熱風輸出管道406連接到熱風加熱器401。在運行時，從空預器402輸出的經(jīng)一次加熱的熱風在熱風加熱器401中進行二次加熱，該經(jīng)二次加熱的熱風則經(jīng)由二次熱風輸出管道407輸出到鍋爐(未圖示)。需要注意的是，在圖4所示的實施例中，熱風加熱器401連接到低負荷汽源。但，在本發(fā)明中，該熱風加熱器401也可以連接高負荷汽源。此外，該熱風加熱器401的另一端還連接到上述回熱系統(tǒng)的加熱設備(圖3中的加熱設備301-303)。這些更高壓カ的汽源先通過熱風加熱器401對空預器402出ロ的熱風進行加熱，然后經(jīng)回熱系統(tǒng)的加熱設備對給水或凝結(jié)水加熱。在機組部分負荷下，從汽源流程上看，熱風加熱器和回熱系統(tǒng)的加熱設備是串聯(lián)的。可以理解，本發(fā)明主要是基于熱カ循環(huán)的回熱原理和鍋爐原理。在汽輪機發(fā)電廠中，通常配置回熱系統(tǒng)，用汽輪機多級抽汽的熱量通過多級加熱設備來加熱凝結(jié)水和給水，以提聞熱カ系統(tǒng)效率。提聞鍋爐進風溫度越聞，可提聞發(fā)電機組的熱カ效率。加熱設備
現(xiàn)有配置中，各級加熱設備與汽輪機的各級抽汽通常是--對應?；責嵯到y(tǒng)的回
熱效率與最佳回熱給水溫度有關，而給水溫度與抽汽的壓カ成正比，抽汽壓力越高，給水溫度越高。此外，受設備結(jié)構(gòu)等條件限制，目前機組在最大負荷エ況，機組的給水溫度一般都明顯低于最佳回熱溫度。另外，受到鍋爐排煙溫度的限制，鍋爐進風溫度的提高也受到限制。發(fā)電機組在部分負荷下滑壓運行，抽汽壓力降低，但是抽汽溫度并不下降或下降很少，這就為全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)在部分負荷下提高機組熱效率創(chuàng)造了條件。全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)對回熱系統(tǒng)的加熱設備配置多路壓カ不同的汽源，在機組負荷高的時候利用高負荷對應汽源(例如現(xiàn)有技術(shù)的正常抽汽)，在機組負荷低的時候，將壓カ隨負荷變低的正常抽汽切換到壓カ較高的汽源，提高回熱系統(tǒng)在低負荷エ況的給水回熱溫度，提高了機組部分負荷下的效率。與此同時，在部分負荷下，切換的汽源首先通過熱風加熱器加熱空預器出口的熱二次風，提高了進入鍋爐爐膛的熱風溫度， 也提高了機組部分負荷下的效率。熱風加熱器設置在回熱系統(tǒng)的加熱設備的上游，可降低回熱系統(tǒng)加熱設備的進ロ蒸汽溫度，避免了更換回熱系統(tǒng)加熱設備的材料，降低了設備成本。本領域技術(shù)人員可顯見，可對本發(fā)明的上述示例性實施例進行各種修改和變型而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此，_在使本發(fā)明覆蓋落在所附權(quán)利要求書及其等效技術(shù)方案范圍內(nèi)的對本發(fā)明的修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)，包括 串聯(lián)的多個回熱系統(tǒng)加熱設備； 至少ー個高負荷汽源，每一高負荷汽源選擇性地與所述多個回熱系統(tǒng)加熱設備之ー連通； 至少ー個低負荷汽源，每ー低負荷汽源選擇性地與所述多個回熱系統(tǒng)加熱設備之ー連通； 鍋爐熱風加熱器，設置于所述每ー低負荷汽源和與該低負荷汽源相連的回熱系統(tǒng)加熱設備之間或者所述每一高負荷汽源和與該高負荷汽源相連的回熱系統(tǒng)加熱設備之間， 其中，所述低負荷汽源的壓カ高于所述高負荷汽源的壓力。
2.如權(quán)利要求I所述的全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述回熱系統(tǒng)加熱設備是凝結(jié)水加熱器、除氧器或者給水加熱器，鍋爐進風加熱設備是空預器或熱風加熱器。
3.如權(quán)利要求I所述的全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)，其特征在干， 在滿負荷或高負荷エ況下，所述回熱系統(tǒng)加熱設備被切換到與所述高負荷汽源連通；以及 在低負荷エ況下，所述回熱系統(tǒng)加熱設備被切換到與所述低負荷汽源連通。
4.如權(quán)利要求I所述的全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述鍋爐進風加熱設備進ー步包括 熱風加熱器，連接于所述每ー低負荷汽源和與該低負荷汽源相連的回熱系統(tǒng)加熱設備之間或者所述每一高負荷汽源和與該高負荷汽源相連的回熱系統(tǒng)加熱設備之間； 空預器，連接ー用以輸入二次冷風的冷風管道，連接煙氣輸入管道和煙氣輸出管道以對從所述冷風管道輸入的二次冷風進行一次加熱，并經(jīng)由一二次熱風輸出管道連接到所述熱風加熱器。
5.如權(quán)利要求4所述的全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)，其特征在干，從所述空預器輸出的經(jīng)一次加熱的熱風在所述熱風加熱器中進行二次加熱，所述經(jīng)二次加熱的熱風經(jīng)由二次熱風輸出管道輸出到鍋爐。
6.如權(quán)利要求I所述的全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱設備是單列或雙列。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)，包括串聯(lián)的多個回熱系統(tǒng)加熱設備；至少一個高負荷汽源，每一高負荷汽源選擇性地與所述多個回熱系統(tǒng)加熱設備之一連通；至少一個低負荷汽源，每一低負荷汽源選擇性地與所述多個回熱系統(tǒng)加熱設備之一連通；鍋爐熱風加熱器，設置于所述每一低負荷汽源和與該低負荷汽源相連的回熱系統(tǒng)加熱設備之間或者所述每一高負荷汽源和與該高負荷汽源相連的回熱系統(tǒng)加熱設備之間，其中，所述低負荷汽源的壓力高于所述高負荷汽源的壓力。該全負荷高效回熱及鍋爐進風加熱系統(tǒng)可以提高發(fā)電機組在部分負荷下的效率，同時改善鍋爐燃燒工況。
文檔編號F22D1/36GK102679318SQ201110066740
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者葉勇健, 施剛夜, 林磊, 申松林 申請人:中國電力工程顧問集團華東電力設計院