CN109028047A - 一种循环流化床供热机组冷渣器余热利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环流化床供热机组冷渣器余热利用系统，属于循环流化床锅炉技术领域，包括热网回水冷却系统和凝结水冷却系统，所述凝结水冷却系统的低压加热器和热网回水冷却系统的热网加热器均与冷渣器并联，所述低压加热器并联到冷渣器两端的凝结水回水支路管道和凝结水进水支路管道上分别设有阀门一和阀门二，所述热网加热器并联到冷渣器两端的热网回水支路管道和热网进水支路管道上分别设有阀门三和阀门四。本发明实现了在非采暖期将排渣热量回收到凝结水系统，采暖期将排渣热量直接用于供热，对排渣热量进行了灵活的运用。

Description

一种循环流化床供热机组冷渣器余热利用系统

技术领域

本发明涉及循环流化床锅炉技术领域，具体涉及一种循环流化床供热机组冷渣器余热利用系统。

背景技术

循环流化床机组由于其燃料适应性广、高效炉内脱硫、NOx排放低等优点，近年来发展非常迅速。但循环流化床机组排渣温度很高，往往达到850℃以上，排渣热损失很大，如果能将这部分热量回收利用，则可以大大提高电厂经济性。

目前通常采用的余热利用方式是将排渣热量回收到凝结水系统，具体做法是在排渣口设置冷渣器，从某级低压加热器的进口引一路凝结水进入冷渣器，吸收底渣热量，并将热量返回到凝结水系统，系统循环吸热量降低，从而提高机组的热经济性。

其实这种余热利用方式并不是很经济，一方面因为从某低压加热器入口引出一路凝结水去冷渣器，使得进入被旁路低加的主凝结水量减少，相应的回热抽汽量也减少，降低了回热效果；另一方面，如果冷渣器回水位置不当，回水温度低于汇入点的主凝结水温度，则会进一步降低余热利用的效果。

对此，申请号为201710385560.7的中国专利公开了一种循环流化床供热机组冷渣器余热利用装置，可以在采暖期将冷渣器余热直接用于供热。该装置结构如图1所示，包括热网加热器，所述热网加热器与主路热网回水管道连接，在主路热网回水管道上并联有热网回水支路管道，所述热网回水支路管道与冷渣器连接作为冷却水进入冷渣器的管道，经冷渣器吸热升温后的冷却水和主路热网回水汇合成一路作与热网加热器的进水口连接，所述热网加热器与四抽抽汽管道连接、通过供热抽汽使热网回水温度升高，热网加热器的出水口通过管道与热网进水管道连接，热网回水达到供热需要的温度并送给热用户。本发明将冷渣器余热直接用于供热，经济性好，机组可以多发电，提升了机组的调峰能力。

但是，该装置仅能在采暖期使用，上述现有技术不能实现循环流化床供热机组在采暖期与非采暖期对排渣热量的灵活利用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种循环流化床供热机组冷渣器余热利用系统，本发明可以实现在非采暖期将排渣热量回收到凝结水系统，采暖期将排渣热量直接用于供热，对排渣热量进行了灵活的运用。

本发明解决技术问题的技术方案为：

一种循环流化床供热机组冷渣器余热利用系统，包括热网回水冷却系统和凝结水冷却系统，所述凝结水冷却系统的低压加热器和热网回水冷却系统的热网加热器均与冷渣器并联，所述低压加热器并联到冷渣器两端的凝结水回水支路管道和凝结水进水支路管道上分别设有阀门一和阀门二，所述热网加热器并联到冷渣器两端的热网回水支路管道和热网进水支路管道上分别设有阀门三和阀门四。

进一步的，所述低压加热器进水口与凝结水回水主管道连接，所述凝结水回水主管道上并联有所述凝结水回水支路管道，凝结水回水支路管道与冷渣器进水口连接，所述冷渣器出水口与所述凝结水进水支路管道连接，凝结水进水支路管道回到低压加热器出水口。

进一步的，所述热网加热器进水口与热网回水主管道连接，热网回水主管道上并联有所述热网回水支路管道，热网回水支路管道与冷渣器进水口连接，冷渣器出水口通过所述热网进水支路管道与热网进水主管道连接。

进一步的，所述冷渣器进水口前设有冷渣水泵。

进一步的，所述热网加热器与抽汽管道连接，所述热网加热器出水口与所述热网进水主管道连接。

进一步的，所述凝结水回水支路管道上设有电动调阀一，所述热网回水支路管道上设有电动调阀二，所述抽汽管道上设有电动调阀三。

进一步的，所述阀门一、阀门二、阀门三和阀门四均采用闸阀。

本发明的有益效果：

1、在非采暖期时，打开阀门一和阀门二，关闭阀门三和阀门四，即关闭热网回水冷却系统，开启凝结水冷却系统，此时，凝结水作为冷却水，一部分凝结水从凝结水回水主管道进入低压加热器进水口换热，凝结水升温后进入凝结水系统；另一部分凝结水依次通过凝结水回水主管道和凝结水回水支路管道，并经过冷渣器进水口前的冷渣水泵升压后进入冷渣器冷却底渣，凝结水吸收了底渣的热量后温度升高，从冷渣器出水口进入凝结水系统。

在采暖期，关闭阀门一和阀门二，打开阀门三和阀门四，即关闭凝结水冷却系统，开启热网回水冷却系统，此时，热网回水作为冷却水，一部分热网回水通过热网回水主管道进入热网加热器，与热网加热器中的高温抽汽换热，热网回水吸收高温抽汽的热量后温度升高，进入热网进水主管道；另一部分热网回水依次通过热网回水主管道和热网回水支路管道，并经过冷渣器进水口前的冷渣水泵升压后进入冷渣器冷却底渣，热网回水吸收了底渣的热量后温度升高，从冷渣器出水口通过热网进水支路管道进入热网进水主管道。

采暖期将冷渣器余热直接用于供热跟将冷渣器余热回收至凝结水系统相比，一方面不会排挤低压加热器的抽汽量，回热效果更好；另一方面热网回水从冷渣器吸收热量，排挤了能效等级更高的供热抽汽，机组可以多发电，经济性更好，而机组供热抽汽量减少，在一定程度上实现了热电解耦，机组调峰能力也得到增强。

通过调节阀门一、阀门二、阀门三和阀门四，实现采暖期和非采暖期两路冷却系统的自由切换，在采暖期采用热网回水作为冷却水，在非采暖期采用凝结水作为冷却水，使得采暖期将冷渣器余热直接用于供热，非采暖期将冷渣器余热回收至凝结水系统。

2、凝结水冷却系统工作时，不仅能够通过低压加热器把凝结水升温，也能够通过冷渣器把凝结水升温，利用了冷渣器中的排渣余热，提高了加热效率，适用于非采暖期。

3、热网回水冷却系统工作时，能够将冷渣器中排渣的余热直接回收到热网回水冷却系统，降低了热网加热器的抽汽量，既有效利用了余热资源，也提高了加热效率，在采暖期，热网回水冷却系统格外适用。

4、在冷渣器进水口前设有冷渣水泵，冷渣水泵为进入冷渣机的冷却水提供输送动力。

5、通过热网加热器与抽汽管道连接，热网加热器出水口与所述热网进水主管道连接，能够将抽气管道中的高温抽汽与热网加热器中的热网回水进行热量交换，热网回水吸收高温抽汽的热量后升温进入热网进水主管道，用于供热。

6、通过在凝结水回水支路管道上设有电动调阀一，能够根据排渣热量的多少，通过电动调阀一调节进入冷渣器的凝结水的流量；在热网回水支路管道上还设有电动调阀二，根据排渣热量的多少，通过电动调阀二调节进入冷渣器的热网回水的流量；在抽汽管道上设有电动调阀三，来调节进入热网加热器的高温抽汽的流量。

7、所述阀门一、阀门二、阀门三和阀门四均采用闸阀，闸阀具有优秀的密封性能，开闭较省力，全开时密封面受介质冲蚀小，不受介质流向的限制，具有双流向，结构长度较小，价格便宜，适用范围广。

附图说明

图1为申请号为201710385560.7的循环流化床供热机组冷渣器余热利用装置结构示意图；

图2为本发明的一种循环流化床供热机组冷渣器余热利用系统图；

图3为方案一冷渣器余热利用系统的示意图；

图4为方案二冷渣器余热利用系统。

附图标记说明：101-凝结水回水主管道，102-凝结水回水支路管道，103-凝结水进水支路管道，201-闸阀一，202-闸阀二，203-闸阀三，204-闸阀四，301-电动调阀一，302-电动调阀二，303-电动调阀三，4-冷渣水泵，501-热网回水主管道，502-热网回水支路管道，503-热网进水支路管道，504-热网进水主管道，6-抽汽管道。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图对本发明做进一步的阐述：

如图2所示，本发明的一种循环流化床供热机组冷渣器余热利用系统，包含两路冷却水系统，一路是热网回水冷却系统，一路是凝结水冷却系统。

所述凝结水冷却系统包括低压加热器，所述低压加热器进水口与凝结水回水主管道101连接，所述凝结水回水主管道101上并联有凝结水回水支路管道102，所述凝结水回水支路管道102与冷渣器进水口连接，所述冷渣器出水口与凝结水进水支路管道103连接，所述凝结水进水支路管道103回到低压加热器出水口。

所述热网回水冷却系统包括热网加热器，所述热网加热器进水口与热网回水主管道501连接，所述热网回水主管道501上并联有热网回水支路管道502，所述热网回水支路管道502与冷渣器进水口连接，所述冷渣器出水口通过热网进水支路管道503与热网进水主管道504连接。

所述冷渣器进水口前设有冷渣水泵4，所述热网回水支路管道502在冷渣水泵4之前与凝结水回水支路102管道合成一路。

所述凝结水回水支路管道102、凝结水进水支路管道103、热网回水支路管道502和热网进水支路管道503上分别设有闸阀一201、闸阀二202、闸阀三203和闸阀四204。

进一步的，所述凝结水回水支路管道102上设有电动调阀一301，所述热网回水支路管道502上设有电动调阀二302。所述抽汽管道6上设有电动调阀三303。

进一步的，所述热网加热器与抽汽管道6连接，所述热网加热器出水口与所述热网进水主管道504连接。

工作原理：

在非采暖期时，打开闸阀一201和闸阀二202，关闭闸阀三203和闸阀四204，即关闭热网回水冷却系统，开启凝结水冷却系统，此时，凝结水作为冷却水，一部分凝结水从凝结水回水主管道101进入低压加热器进水口换热，凝结水升温后进入凝结水系统；另一部分凝结水依次通过凝结水回水主管道101和凝结水回水支路管道102，并经过冷渣器进水口前的冷渣水泵4升压后进入冷渣器冷却底渣，同时根据排渣量调整电动调阀一301开度去调节凝结水流量，使排渣温度降到150℃，凝结水吸收了底渣的热量后温度升高，从冷渣器出水口回到低压加热器出水口，进入凝结水系统。

在采暖期，关闭闸阀一201和闸阀二202，打开闸阀三203和闸阀四204，即关闭凝结水冷却系统，开启热网回水冷却系统，此时，热网回水作为冷却水，一部分热网回水通过热网回水主管道501进入热网加热器，与热网加热器中的高温抽汽换热，热网回水吸收高温抽汽的热量后温度升高，进入热网进水主管道504；另一部分热网回水依次通过热网回水主管道501和装有闸阀三203和电动调阀二302的热网回水支路管道502，并经过冷渣器进水口前的冷渣水泵4升压后进入冷渣器冷却底渣，同时根据排渣量调整电动调阀二302开度去调节热网回水流量，使得排渣温度降到150℃且热网回水温度升高到95℃，热网回水从冷渣器出水口通过装有闸阀四204的热网进水支路管道503进入热网进水主管道504，直接用于供热。

通过控制分别安装在凝结水回水支路管道102、凝结水进水支路管道103、热网回水支路管道502和热网进水支路管道503上的闸阀一201、闸阀二202、闸阀三203和闸阀四204，可以实现采暖期和非采暖期两路冷却系统的自由切换，能够在采暖期使用热网回水冷却系统，在非采暖期使用凝结水冷却系统。

对比例

某150MW循环流化床机组设备概况如下：锅炉是上海锅炉厂有限公司生产的超高压中间再热，单锅筒自然循环、循环流化床锅炉，锅炉型号SG-480/13.7-M569。汽机是上海汽轮机厂生产的超高压、一次中间再热、双缸双排汽、单轴、凝汽式汽轮机，机组型号N150-13.24/535/535。

该机组后期为对城区进行供热，对汽轮机进行供热改造，在汽轮机中低压连通管打孔抽汽，设计抽汽量为200t/h，并建设供热首站一座，利用来自汽机房的0.9MPa，352℃的过热蒸汽经汽水换热器和水水换热器将热网循环水加热成95/50℃的高温热水后，其凝结水通过凝结水泵送回至电厂热力系统。热网50℃的回水经除污器进入循环水泵，加压后进入换热器，被加热成95℃后，由热水管网送至各城区二级换热站。

该机组每台锅炉在设计煤种下的排渣量为9.2t/h，校核煤种下的排渣量为17.2t/h，每台锅炉炉膛有两个排渣口分别在炉膛的左右两侧，锅炉排渣温度为1000℃，炉膛的排渣通过锥型阀经排渣管道排出，排渣管排渣口的内径为Ф500mm。在每个排渣口分别安装两台水冷滚筒式冷渣排渣器，一共配备四台滚筒式冷渣器，滚筒式冷渣器的冷却能力有足够余量，保证在锅炉满负荷工况下，无论定期或连续排渣，均能保证排渣温度小于〈100℃并能长期安全可靠运行。冷渣器的冷却水量〈60t/h，进水温度为34.6—51.1℃，水源为电厂冷凝水，进口水压约为2.45MPa，出水水温小于90℃，冷渣器水阻力0.05MPa。

如图3所示，该150MW循环流化床供热机组现有的冷渣器余热利用方案是将冷渣器余热回收至凝结水系统(下文统称方案一)，具体为冷渣器与一号低压加热器并联，来自凝结水回水主管道101的凝结水在一号低压加热器前，分出两路，一路凝结水直接进入一号低压加热器；另一路凝结水通过凝结水回水支路管路102和凝结水回水支路管道102上的冷渣水泵4升压后进入冷渣器，该路凝结水在冷渣器吸收排渣热量后，通过凝结水进水支路管道103返回到一号低压加热器的进口，在凝结水回水支路管道102设有电动调门一301，可以根据排渣量调整冷却水流量。

实施例

利用本发明提出的技术方案对方案一的冷渣器余热利用系统进行了改造，作为方案二，如图4所示，方案二增加了一路热网回水冷却系统，即增加了一路冷渣器冷却水源。所述热网回水冷却系统用虚线表示，所述凝结水冷却系统用实线表示。具体是从热网回水主管道501引出一路热网回水作为冷渣器的冷却水，该路热网回水通过热网回水支路管道502，并经过冷渣水泵4升压后进入冷渣器冷却底渣，并在热网回水支路管道上安装电动调阀二302，可以根据机组排渣量调整热网回水的流量，使得排渣温度降到100℃且热网回水温度升高到95℃，升温后的冷却水通过热网进水支路管道503进入热网进水主管道504用于供热。

并且，方案二在凝结水回水支路管道102、凝结水进水支路管道103、热网回水支路管道502和热网进水支路管道503上分别设有闸阀一201、闸阀二202、闸阀三203和闸阀四204，实现在采暖期和非采暖期冷渣器冷却水源的切换。具体是，在非采暖期时，打开闸阀一201和闸阀二202，关闭闸阀三203和闸阀四204，即关闭热网回水冷却系统，开启凝结水冷却系统；在采暖期，关闭闸阀一201和闸阀二202，打开闸阀三203和闸阀四204，即关闭凝结水冷却系统，开启热网回水冷却系统。方案二最大限度的利用了原有系统及其设备，仅在外围增加了一路冷却水管道，系统简单投资少。

采用等效热降的方法，分别计算了机组在设计煤种和校核煤种下采取方案一和方案二两种余热利用方案引起的做功增量，并折合成发电煤耗，按设备年利用小时数5000个小时折算机组在4个月供暖期节约的标煤量，从而计算得到两种方案给机组带来的年收益，具体计算结果如表1所示。

表1方案一和方案二的经济性比较

从上表可以看出，在设计煤种下，机组采取方案二比方案一多收益12.11万元；在校核煤种下，机组采取方案二比方案一多收益20.7万元，节能收益增加；排渣量越大，机组采取方案二的节能收益越大。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种循环流化床供热机组冷渣器余热利用系统，包括凝结水冷却系统和热网回水冷却系统，其特征在于，所述凝结水冷却系统的低压加热器和热网回水冷却系统的热网加热器均与冷渣器并联，所述低压加热器并联到冷渣器两端的凝结水回水支路管道和凝结水进水支路管道上分别设有阀门一和阀门二，所述热网加热器并联到冷渣器两端的热网回水支路管道和热网进水支路管道上分别设有阀门三和阀门四。

2.根据权利要求1所述的一种循环流化床供热机组冷渣器余热利用系统，其特征在于，所述低压加热器进水口与凝结水回水主管道连接，凝结水回水主管道上并联有所述凝结水回水支路管道，凝结水回水支路管道与冷渣器进水口连接，冷渣器出水口与所述凝结水进水支路管道连接，凝结水进水支路管道回到低压加热器出水口。

3.根据权利要求1所述的一种循环流化床供热机组冷渣器余热利用系统，其特征在于，所述热网加热器进水口与热网回水主管道连接，热网回水主管道上并联有所述热网回水支路管道，热网回水支路管道与冷渣器进水口连接，冷渣器出水口通过所述热网进水支路管道与热网进水主管道连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种循环流化床供热机组冷渣器余热利用系统，其特征在于，所述冷渣器进水口前设有冷渣水泵。

5.根据权利要求3所述的一种循环流化床供热机组冷渣器余热利用系统，其特征在于，所述热网加热器与抽汽管道连接，所述热网加热器出水口与所述热网进水主管道连接。

6.根据权利要求5所述的一种循环流化床供热机组冷渣器余热利用系统，其特征在于，所述凝结水回水支路管道上设有电动调阀一，所述热网回水支路管道上设有电动调阀二，所述抽汽管道上设有电动调阀三。

7.根据权利要求1所述的一种循环流化床供热机组冷渣器余热利用系统，其特征在于，所述阀门一、阀门二、阀门三和阀门四均采用闸阀。