CN102705809A - 一种具有烟气给水加热器的火电机组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火电机组，包括锅炉和汽轮机回热系统，还包括烟气给水加热器，所述烟气给水加热器设置于所述锅炉尾部和所述汽轮机回热系统之间，以便加热所述汽轮机回热系统中的给水。与现有技术相比，本发明所提供的火电机组在锅炉尾部和汽轮机回热系统之间增设了烟气给水加热器，可以利用排烟的余热对部分低压给水或高压给水进行加热，减少汽轮机回热系统从汽轮机的抽汽量，增加汽轮机的做功量，从而增加火电机组发电量，提高机组效率，降低机组发电煤耗，减少二氧化碳排放。
Description
技术领域
本发明涉及火电机组领域，特别是涉及一种具有烟气给水加热器的火电机组。
背景技术
火力发电是利用化石燃料在锅炉中燃烧产生的热能，通过热能加热水，使水变成高温产生高压水蒸气，然后再由水蒸气推动发电机继而发电的一种发电方式，其发电效率可达40%。在能源日益消耗、环境压力日益增大的严峻形势下，加强研究解决火力发电机组节能、减排问题已成为保障我国经济可持续发展的关键问题之一。
火电厂中锅炉烟气离开最后一级传热面即空气预热器时，温度约为120~160°C，含有大量的热量，这部分热量未被利用而从烟囱排出，造成的热量损失占输入热量的百分数称为排烟热损失。排烟温度越高，空气预热器后的过量空气系数越大，排烟热损失也越大。目前，很多火电厂都存在排烟温度过高的问题，但是还没有解决该问题的有效措施，由于排烟热损失占锅炉热损失比重最大，所以降低排烟温度可明显提高锅炉效率。
因此，如何有效地降低火电机组中的排烟热损失，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种火电机组，该火电机组可以有效地利用排烟热量，降低排烟温度，从而降低排烟热损失，提高锅炉效率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种火电机组，包括锅炉和汽轮机回热系统，还包括烟气给水加热器，所述烟气给水加热器设置于所述锅炉尾部和所述汽轮机回热系统之间，以便加热所述汽轮机回热系统中的给水。
优选地，所述烟气给水加热器包括给水进口联箱、给水出口联箱、具有加热腔的腔体以及设置在所述加热腔内的换热管管束；所述给水进口联箱和所述给水出口联箱分别与所述换热管管束的两端联通。
优选地，所述给水进口联箱位于所述腔体的烟气出口端，所述给水出口联箱位于所述腔体的烟气进口端。
优选地，所述烟气给水加热器设置于所述火电机组的省煤器和所述汽轮机回热所述烟气给水加热器设置于所述锅炉尾部的省煤器和所述汽轮机回热系统之间，所述烟气给水加热器的烟气进口端和烟气出口端分别连接所述省煤器的烟气出口端和所述锅炉尾部的空气预热器的烟气出口端。
优选地，所述烟气给水加热器包括设置于所述省煤器和所述汽轮机回热系统的高压加热器之间的烟气高压给水加热器和设置于所述省煤器和所述汽轮机回热系统的低压加热器之间的烟气低压给水加热器；所述烟气高压给水加热器的烟气进口端和烟气出口端分别连接所述省煤器的烟气出口端和所述烟气低压给水加热器的烟气进口端，所述烟气低压给水加热器的烟气出口端连接所述空气预热器的烟气出口端。
优选地，所述火电机组进一步包括空气换热器和与所述空气换热器连接的烟气换热器，所述空气换热器的空气出口端与所述空气预热器的空气进口端连接，所述烟气换热器的烟气进口端与所述空气预热器的烟气出口管路连接；所述空气换热器和所述烟气换热器之间设置有循环管路。
优选地，所述烟气给水加热器为设置于所述锅炉尾部的空气预热器和所述汽轮机回热系统的低压加热器之间的烟气低压给水加热器，所述烟气低压给水加热器的的烟气进口端与所述空气预热器的烟气出口端连接。
优选地，所述换热管管束为碳钢或玻璃钢制成的换热管管束。
优选地，所述换热管管束为蛇形结构布置的换热管管束。
相对上述背景技术，本发明所提供的火电机组包括锅炉和汽轮机回热系统，还包括烟气给水加热器，所述烟气给水加热器设置于所述锅炉尾部和所述汽轮机回热系统之间，以便加热所述汽轮机回热系统中的部分给水。在火电机组的锅炉尾部和汽轮机回热系统之间设置有烟气给水加热器，可以将烟气给水加热器设置在锅炉尾部的省煤器和汽轮机回热系统之间，也可以将烟气给水加热器设置在锅炉尾部的空气预热器和汽轮机回热系统之间，两种设置方式均可以有效利用锅炉尾部烟气的热量加热汽轮机回热系统中的部分给水，从而减少汽轮机回热系统从汽轮机的抽汽需求，增加机组发电量，提高机组的运行效率，降低机组发电煤耗，减少二氧化碳排放。
附图说明
图1为本发明所提供火电机组的烟气给水加热器一种具体实施方式的正视图；
图2为图1所示烟气给水加热器的左视图；
图3为第一种具体实施方式中所述烟气给水加热器位于所述火电机组的省煤器和汽轮机回热系统之间时的工作示意图；
图4为第二种具体实施方式中所述烟气给水加热器位于所述火电机组的空气预热器和汽轮机回热系统之间时的工作示意图。
图1-图4中：
锅炉11、省煤器12、空气预热器13、除氧器14、高压加热器15、低压加热器16、送风机17、烟气高压给水加热器21、烟气低压给水加热器22、烟气低压给水加热器22’、腔体201、给水进口联箱202、给水出口联箱203、换热管管束204、烟气进口端A、烟气出口端B、水泵31、油泵32、空气换热器41、烟气换热器42、给水C1、蒸汽C2、烟气C3、空气C4。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种火电机组，该火电机组可以有效地利用排烟热量，降低排烟温度，从而降低排烟热损失，提高锅炉效率。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1、图2、图3和图4，图1为本发明所提供火电机组的烟气给水加热器一种具体实施方式的正视图；图2为图1所示烟气给水加热器的左视图；图3为第一种具体实施方式中所述烟气给水加热器位于所述火电机组的省煤器和汽轮机回热系统之间时的工作示意图；图4为第二种具体实施方式中所述烟气给水加热器位于所述火电机组的空气预热器和汽轮机回热系统之间时的工作示意图。
本发明所提供的火电机组包括烟气给水加热器，所述烟气给水加热器包括具有加热腔的腔体201、设置在腔体201内的换热管管束204，连接在换热管管束204两端的给水进口联箱202和给水出口联箱203。
给水进口联箱202与烟气出口端B位于同一侧，给水出口联箱203与烟气进口端A位于同一侧，使烟气和给水的流动方向相反，可以增强换热，提高给水的加热温度。
换热管管束204可以为碳钢或玻璃钢材料制成的管束，可以以蛇形结构均匀布置在腔体201内（示于图2中），当然也可以将换热管管束204设置为其他结构形式。
在工作时，从汽轮机回热系统引来的给水进入位于烟气出口端B的给水进口联箱202内，通过给水进口联箱202将给水均匀分配给换热管管束204；高温烟气从烟气进口端A进入腔体201内，对换热管管束204内的给水进行加热，释放热量的烟气从烟气出口端B排出；给水吸收烟气热量，温度升高，加热后的给水汇集到烟气进口端A的给水出口联箱203内，再被引回到汽轮机回热系统。
所述火电机组还包括锅炉11，锅炉11的尾部设置有省煤器12和空气预热器13；省煤器12是锅炉11尾部烟道中将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面；空气预热器13是锅炉11尾部烟道中的烟气通过内部散热片将进入锅炉11前的空气预热到一定温度的受热面。
所述火电机组的汽轮机回热系统利用在汽轮机作过部分功的蒸汽加热给水，提高给水温度。汽轮机回热系统主要包括低压加热器16和高压加热器15，冷凝器的低温低压凝结水进入低压加热器16中，被从汽轮机抽来的蒸汽加热，接着进入除氧器14去除给水中溶解气体并使给水加热到饱和温度，然后给水进入高压加热器15被继续加热。
为了降低火电机组的排烟热损失，可以将烟气给水加热器设置在锅炉11尾部，将其用作汽轮机回热系统中给水的加热器，以强化尾部烟气余热的利用。
在第一种具体实施方式中，所述烟气给水加热器设置于省煤器12和汽轮机回热系统之间，所述烟气给水加热器的烟气进口端和烟气出口端分别与省煤器12的烟气出口端和空气预热器13的烟气出口端连接；汽轮机回热系统的给水通过水泵31引入烟气给水加热器的给水进口联箱202，被烟气加热后汇集在给水出口联箱203，再引回到汽轮机回热系统，继续被后续的加热器加热。
参考图3，图中C 1表示给水，C2表示蒸汽、C3表示烟气、C4表示空气，箭头标明了上述各介质在工作过程中的流动方向。所述烟气给水加热器包括烟气高压给水加热器21和烟气低压给水加热器22；烟气高压给水加热器21设置在省煤器12和汽轮机回热系统的高压加热器15之间，用于加热汽轮机回热系统中的高压给水；烟气低压给水加热器22设置在省煤器12和汽轮机回热系统的低压加热器16之间，用于加热汽轮机回热系统中的低压给水。
具体地，省煤器12的烟气出口端连接烟气高压给水加热器21的烟气进口端，高压给水加热器21的烟气出口端连接低压给水加热器22的烟气进口端，低压给水加热器22的烟气出口端连接空气预热器13的出口端，即将省煤器12排出的烟气分流一部分给烟气给水加热器。在烟气高压给水加热器21中，利用除氧器14出口端的水泵31将除氧器14内的高压给水抽入烟气高压给水加热器21的给水进口联箱，通过给水进口联箱上的给水分布结构将高压给水均匀分配到换热管管束内，从省煤器12分流来的烟气对高压给水进行加热；在烟气低压给水加热器22中，利用凝结器（图中未示出）出口的水泵31将低压给水抽入烟气低压给水加热器22的给水进口联箱，通过给水进口联箱上的给水分布结构将低压给水均匀分配到换热管管束内，被从烟气高压给水加热器21吸入的烟气加热，加热后的高压给水和低压给水分别被引回到汽轮机回热系统中相应的后续加热器内，继续被来自汽轮机的蒸汽加热。
需要指出的是，上述相应的后续加热器是指加热后的高压给水和低压给水在引回汽轮机回热系统中，应当引入与其加热后温度相当的给水部位进行后续加热。
省煤器12中排出的另一部分烟气仍然进入空气预热器13加热一次风和二次风，烟气低压给水加热器22中排出的烟气汇入空气预热器13的烟气出口管路中，混合烟气从火电厂烟囱排出。
由于在省煤器12和汽轮机回热系统中设置了烟气高压给水加热器21和烟气低压给水加热器22，使得汽轮机中的部分高压给水和部分低压给水得到了加热，从而使汽轮机回热系统中高压给水部分的高压加热器15和低压给水部分的低压加热器16从汽轮机的抽汽需求减少，汽轮机做功量增加，可以增加机组发电量，使机组效率得到提高；同时使的排烟温度降低，排烟热损失减小。
这里需要说明的是，在具体实施过程中，根据实际需要，也可以只在省煤器12和汽轮机回热系统的高压部分之间设置烟气高压给水加热器加热高压给水，或只在省煤器12和汽轮机回热系统的低压部分之间设置烟气低压给水加热器加热低压给水。烟气给水加热器的设置只要能够有效利用排烟余热，降低排烟温度，提高锅炉效率即可。
还可以对该实施方案做出进一步的改进。
进一步地，可以在空气预热器13的烟气出口端即空气预热器13的一次风和二次风进口端设置空气换热器41和烟气换热器42，使从空气预热器13和烟气低压给水加热器22排出的混合烟气对一次风和二次风加热，可以进一步地利用烟气余热，降低排烟温度。
具体地，烟气换热器42中设有传热介质，该传热介质可以为导热油；来自空气预热器13和烟气低压给水加热器22的混合烟气进入烟气换热器42中，其传热介质导热油可以吸收混合烟气的余热而升温，经过导热油油泵32补充压力损失，加热后的导热油可以进入空气换热器41，对首先进入空气换热器41内的一次风和二次风进行加热，加热后的一次风和二次风再进入空气预热器13，传热介质导热油冷却降温后经循环管路再回到烟气换热器42内；烟气换热器42内的混合烟气从烟囱排出。
由于在空气预热器13的烟气出口端设置了空气换热器41和烟气换热器42，可以进一步地利用烟气的余热对进入空气预热器13的一次风和二次风加热，可以进一步地提高锅炉的热交换性能，降低能量消耗。
参考图4，图中C1表示给水，C2表示蒸汽、C3表示烟气、C4表示空气，箭头标明了上述各介质在工作过程中的流动方向。在第二种具体实施方式中，所述烟气给水加热器为烟气低压给水加热器22’，设置在空气预热器13和汽轮机回热系统的低压加热器16之间。具体地，空气预热器13的烟气出口端连接烟气低压给水加热器22’的烟气进口端；通过水泵31抽取凝汽器（图中未示出）出口的低温低压给水进入烟气低压给水加热器22’的给水进口联箱，通过给水进口联箱的给水分布结构，低压给水被均匀分配到换热管管束内。
工作时，省煤器12排出的烟气进入空气预热器13，将从送风机17送入的一次风和二次风加热，从空气预热器13排出的烟气进入烟气低压给水加热器22’内，加热来自汽轮机回热系统低压部分的低温低压给水，烟气释放热量后可以从烟气低压给水加热器22’排出，排出的烟气温度得到降低。烟气低压给水加热器22’内的低压给水在吸收烟气热量升温后，可以直接引入除氧器14，被后续加热器继续加热。如此，使得汽轮机回热系统中低压部分的低压加热器16对从汽轮机抽汽的需求量减少，从而使得机组发电量增加，机组效率得到提高。
这里需要说明的是，被加热的低压给水被引回汽轮机回热系统时，也可以引入其他与加热后的低压给水温度相当的位置进行后续加热，并不局限于除氧器14。
与现有技术相比，本发明所提供的火电机组在锅炉尾部和汽轮机回热系统之间增设了烟气给水加热器，可以利用排烟的余热对部分低压给水或高压给水进行加热，减少汽轮机回热系统从汽轮机的抽汽量，增加汽轮机的做功量，从而增加火电机组发电量，提高机组效率，降低机组发电煤耗，减少二氧化碳排放。
以上对本发明所提供的具有烟气给水加热器的火电机组进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种火电机组，包括锅炉和汽轮机回热系统，其特征在于，还包括烟气给水加热器，所述烟气给水加热器设置于所述锅炉尾部和所述汽轮机回热系统之间，以便加热所述汽轮机回热系统中的给水。
2.如权利要求1所述的火电机组，其特征在于，所述烟气给水加热器包括给水进口联箱、给水出口联箱、具有加热腔的腔体以及设置在所述加热腔内的换热管管束；所述给水进口联箱和所述给水出口联箱分别与所述换热管管束的两端联通。
3.如权利要求2所述的火电机组，其特征在于，所述给水进口联箱位于所述腔体的烟气出口端，所述给水出口联箱位于所述腔体的烟气进口端。
4.如权利要求1至3任一项所述的火电机组，其特征在于，所述烟气给水加热器设置于所述锅炉尾部的省煤器和所述汽轮机回热系统之间，所述烟气给水加热器的烟气进口端和烟气出口端分别连接所述省煤器的烟气出口端和所述锅炉尾部的空气预热器的烟气出口端。
5.如权利要求4所述的火电机组，其特征在于，所述烟气给水加热器包括设置于所述省煤器和所述汽轮机回热系统的高压加热器之间的烟气高压给水加热器和设置于所述省煤器和所述汽轮机回热系统的低压加热器之间的烟气低压给水加热器；所述烟气高压给水加热器的烟气进口端和烟气出口端分别连接所述省煤器的烟气出口端和所述烟气低压给水加热器的烟气进口端，所述烟气低压给水加热器的烟气出口端连接所述空气预热器的烟气出口端。
6.如权利要求4所述的火电机组，其特征在于，所述火电机组进一步包括空气换热器和与所述空气换热器连接的烟气换热器，所述空气换热器的空气出口端与所述空气预热器的空气进口端连接，所述烟气换热器的烟气进口端与所述空气预热器的烟气出口管路连接；所述空气换热器和所述烟气换热器之间设置有循环管路。
7.如权利要求1至3任一项所述的火电机组，其特征在于，所述烟气给水加热器为设置于所述锅炉尾部的空气预热器和所述汽轮机回热系统的低压加热器之间的烟气低压给水加热器，所述烟气低压给水加热器的的烟气进口端与所述空气预热器的烟气出口端连接。
8.如权利要求2所述的火电机组，其特征在于，所述换热管管束为碳钢或玻璃钢制成的换热管管束。
9.如权利要求2所述的火电机组，其特征在于，所述换热管管束为蛇形结构布置的换热管管束。
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