一种火电机组供热参数的匹配装置及方法 |
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| 申请号 | CN201610779418.6 | 申请日 | 2016-08-31 | 公开(公告)号 | CN106194295A | 公开(公告)日 | 2016-12-07 |
| 申请人 | 上海量朝能源科技有限公司; | 发明人 | 蒋成富; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种火 电机 组供热参数的匹配装置，所述火电机组内设置有输送 过热 蒸汽 的蒸汽管道，该蒸汽管道通过支路管道连接供热用户端口，在所述的支路管道上还设有供热参数的匹配装置，所述的匹配装置包括有串接在支路管道上的减压 阀 和 热交换器 ，所述的热交换器置于火电机组的待加热区内以将供热多余热量返还给 锅炉 热 力 系统，所述的待加热区包括有火电机组中 风 道、烟道、给 水 管道和蒸汽管道；本发明还公开了一种火电机组供热参数的匹配方法。本发明具有提高热循环效率、降低能耗和节约生产成本的优点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种火电机组供热参数的匹配装置，所述火电机组内设置有输送过热蒸汽的蒸汽管道，该蒸汽管道通过支路管道连接供热用户端口（14），其特征在于，在所述的支路管道上还设有供热参数的匹配装置，所述的匹配装置包括有串接在支路管道上的减压阀（15）和热交换器（13），所述的热交换器（13）置于火电机组的待加热区内以将供热多余热量返还给锅炉热力系统，所述的待加热区包括有火电机组中风道、烟道、给水管道和蒸汽管道。 |
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| 说明书全文 | 一种火电机组供热参数的匹配装置及方法技术领域背景技术[0002] 由于国民经济的发展，地区或城市的用热需求量不断提升，原来采用工业锅炉小规模供热的情况已经满足不了发展需求。加之供热锅炉分散运行对环境的污染十分严重，于是，国家出台政策，关停零星供热，实现大规模热电联产。 [0003] 在地区发展规划中，除了新建热电机组外，很大一部分依托于地区建成的纯凝式火电机组，建设城市或地区供热管网系统，实现就近或远距离供热。而这些纯凝式火电机组在设计时没有专门考虑供热参数的问题。因此，它们能提供的蒸汽与用户需要的蒸汽参数之间很难匹配。一般在纯凝式火电机组上抽取高于用户需要参数的蒸汽，经冷却水减温后提供给用户。 [0004] 如图1-图3为现有技术中火电机组供热参数的匹配装置中设有减温减压站的结构示意图，锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机高压缸做功，其排汽经过锅炉再热器加热后产生热再热蒸汽，大部分热再热蒸汽进入汽轮机中压缸及与汽轮机低压缸继续做功用于发电机发电，然后依次经凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、锅炉给水泵和高压加热器打回锅炉，形成工质循环；小部分热再热蒸汽经给水泵抽头之减温水对进入减温减压站的热再热蒸汽进行降温，达到供热蒸汽的参数要求。 [0005] 众所周知，供热蒸汽经锅炉加热，再经冷却水减温后对外供热，相比不经加热直供蒸汽，需锅炉投入更多的煤，因此机组的供电煤耗上升。在当前国际、国内节能减排的大环境下，降低机组的能源消耗十分迫切。 发明内容[0006] 针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种火电机组供热参数的匹配装置及方法，在不改变原来锅炉及汽轮机运行方式的情况下，采用专用设备，并经合理选型及布置，将在供热蒸汽中用户所需热量的多余部分，可以改善锅炉燃烧情况及制粉出力、提高锅炉平均吸热温度和汽轮机的做功能力、降低供电煤耗等。 [0007] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种火电机组供热参数的匹配装置，所述火电机组内设置有输送过热蒸汽的蒸汽管道，该蒸汽管道通过支路管道连接供热用户端口，在所述的支路管道上还设有供热参数的匹配装置，所述的匹配装置包括有串接在支路管道上的减压阀和热交换器，所述的热交换器置于火电机组的待加热区内以将供热多余热量返还给锅炉热力系统，所述的待加热区包括有火电机组中风道、烟道、给水管道和蒸汽管道。 [0008] 在上述的本发明一种火电机组供热参数的匹配装置中，所述热交换器的输入端连接在减压阀后端的支路管道上，热交换器的输出端连接在供热用户端口前端的支路管道上。 [0009] 进一步地，所述的匹配装置中还包括有旁路阀，在支路管道上所述的热交换器位置处并联有旁路阀，该旁路阀的输入端和输出端分别与热交换器的输入端和输出端通过管路连接。 [0010] 进一步地，所述的匹配装置中还包括有减温水设备，该减温水设备设在热交换器后、供热用户端口前的支路管道上。 [0011] 进一步地，所述的匹配装置中还包括有减温水设备，该减温水设备设在减压阀后、热交换器前的支路管道上。 [0012] 进一步地，所述的减温水设备和减压阀为一体式减压降温设备。 [0013] 在上述的本发明一种火电机组供热参数的匹配装置中，所述减压阀的输入端连接在热交换器后端的支路管道上，减压阀的输出端连接在供热用户端口前端的支路管道上。 [0014] 进一步地，所述的匹配装置中还包括有旁路阀，在支路管道上所述的热交换器位置处并联有旁路阀，该旁路阀的输入端和输出端分别与热交换器的输入端和输出端通过管路连接。 [0015] 进一步地，所述的匹配装置中还包括有减温水设备，该减温水设备设在热交换器前的支路管道上。 [0016] 进一步地，所述的匹配装置中还包括有减温水设备，该减温水设备设在减压阀之前、热交换器之后的支路管道上。 [0017] 进一步地，所述的匹配装置中还包括有减温水设备，该减温水设备设在减压阀后、供热用户端口前的支路管道上。 [0018] 进一步地，所述的减温水设备和减压阀为一体式减压降温设备，该一体式减压降温设备实现阀中降温。 [0019] 在上述的本发明一种火电机组供热参数的匹配装置中，所述火电机组包括锅炉、锅炉过热器、锅炉再热器、主蒸汽管道、汽轮机高压缸、冷再热蒸汽管道、热再热蒸汽管道、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸、发电机，所述锅炉过热器的蒸汽输出端通过主蒸汽管道连接汽轮机高压缸，汽轮机高压缸通过冷再蒸汽管道连接至锅炉内的锅炉再热器，该锅炉再热器通过热再热蒸汽管道连接至汽轮机中压缸和汽轮机低压缸，所述汽轮机高压缸、汽轮机中压缸和汽轮机低压缸与发电机连接，在所述的热再热蒸汽管道连接所述的支路管道，该支路管道上设有供热参数的匹配装置，该匹配装置包括有减压阀、热交换器、旁路阀和减温水设备，所述的减压阀、热交换器和减温水设备串联的方式依次设置在支路管道上，所述的旁路阀与所述的热交换器并联设置，该旁路阀的输入端和输出端分别与热交换器的输入端和输出端通过管路相连接，所述的热交换器设置在锅炉上的风道内。 [0020] 一种基于上述的火电机组供热参数的匹配装置实现参数匹配的方法，该方法包括以下步骤：锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机高压缸做功，其排汽经过锅炉再热器加热后产生热再热蒸汽，一部分热再热蒸汽进入汽轮机中压缸及汽轮机低压缸继续做功用于发电机发电，然后依次经凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、锅炉给水泵和高压加热器打回锅炉，形成工质循环；另一部分热再热蒸汽通过管道输送至热交换器中，当热交换器输出端的蒸汽温度超过预定值时，经过减温水设备降温后输送至供热用户端口；当热交换器输出端的蒸汽温度低于预定值时，打开与热交换器并联的旁路阀补充蒸汽，并关闭减温水设备，一起输送至供热用户端口。 [0021] 基于上述技术方案，相比于现有技术本发明具有以下优点：①可以改善锅炉燃烧情况，特别是低负荷的稳燃效应；②提高磨煤机的制粉出力，适应高水分低价褐煤的燃烧；③提高锅炉平均吸热温度，循环效率得以提高；④提高汽轮机的做功能力，降低机组的热耗水平。如减温水系统全部取消，可以减少增压泵系统运行和设备检修费用。 [0022] 业内普遍认为减温水价格较低，但与高温蒸汽混合后，与供热蒸汽同值出售，得到了高额回报。殊不知减温水通过了电厂的生产设备（锅炉和汽轮发电机），会产生增值，即多发电，而供热需给机组补充的合格化学水总量不发生变化，即前述减温水也包含其中，这也是实施和加大热电联产份额的源动力。上述热量通过新建换热器在锅炉的一、二次风风道上返还给锅炉，可以提高锅炉的燃烧效率及稳燃性能，提高磨煤机干燥出力，从而提高褐煤参烧比例。通过设计、新建换热器利用热量之外，还可通过设计、新建背压机组匹配供热参数，这样还可以提高供电能力，减少网上购置厂用电，节约运行成本等好处。上述两者结合运用的方案，会取得更多综合效益。附图说明 [0023] 图1为本发明现有技术的结构示意图。 [0024] 图2为现有技术中减温减压站的阀后减温结构示意图。 [0025] 图3为现有技术中减温减压站的阀中减温结构示意图。 [0026] 图4为本发明的整体结构示意图。 [0027] 图5为本发明实施例一的结构示意图。 [0028] 图6为本发明实施例二的结构示意图。 [0029] 图7为本发明实施例三的结构示意图。 [0030] 图8为本发明实施例四的结构示意图。 具体实施方式[0031] 下面结合附图和具体的实施例来对本发明一种火电机组供热参数的匹配装置及方法做进一步地详细阐述，以求更为清楚明了地理解其结构类型和使用方式，但不能以此来限定本发明专利的保护范围。 [0032] 本发明首先涉及到一种火电机组供热参数的匹配装置，所述火电机组内设置有输送过热蒸汽的蒸汽管道，该蒸汽管道通过支路管道连接供热用户端口14，在所述的支路管道上还设有供热参数的匹配装置，所述的匹配装置包括有串接在支路管道上的减压阀15和热交换器13，所述的热交换器13置于火电机组的待加热区内以将供热多余热量返还给锅炉热力系统，所述的待加热区包括有火电机组中风道、烟道、给水管道和蒸汽管道。 [0033] 串联在支路管道的减压阀15和热交换器13位置前后有两种实现形式，分别列举如下：一种形式是减压阀15位于热交换器13前端。即所述热交换器13的输入端连接在减压阀 15后端的支路管道上，热交换器13的输出端连接在供热用户端口14前端的支路管道上；也可以是，所述减压阀15的输入端连接在热交换器13后端的支路管道上，减压阀15的输出端连接在供热用户端口14前端的支路管道上。 [0034] 在减压阀15位于热交换器13前端的前提下，作为一种形式，所述的匹配装置中包括有旁路阀16，在支路管道上所述的热交换器13位置处并联有旁路阀16，该旁路阀16的输入端和输出端分别与热交换器13的输入端和输出端通过管路连接。 [0035] 在减压阀15位于热交换器13前端的前提下，所述的匹配装置中包括有减温水设备17，该减温水设备17设在热交换器13后、供热用户端口14前的支路管道上；也可以将该减温水设备17设在减压阀15后、热交换器13前的支路管道上。 [0036] 另一种形式是减压阀15位于热交换器13的后端，即所述减压阀15的输入端连接在热交换器13后端的支路管道上，减压阀15的输出端连接在供热用户端口14前端的支路管道上。 [0037] 本发明还涉及到一种火电机组供热参数的匹配方法，该方法包括以下步骤：锅炉1产生的过热蒸汽进入汽轮机高压缸5做功，其排汽经过锅炉再热器3加热后产生热再热蒸汽，一部分热再热蒸汽进入汽轮机中压缸51及汽轮机低压缸52继续做功用于发电机6发电，然后依次经凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、锅炉给水泵和高压加热器打回锅炉1，形成工质循环；另一部分热再热蒸汽通过管道输送至热交换器13中，当热交换器13输出端的蒸汽温度超过预定值时，经过减温水设备17降温后输送至供热用户端口14；当热交换器13输出端的蒸汽温度低于预定值时，打开与热交换器13并联的旁路阀16补充蒸汽，并关闭减温水设备17，将补充的蒸汽和支路管道内的蒸汽一起输送至供热用户端口14，作为匹配后的蒸汽参数输送到供热用户终端。 [0038] 以下几个实施例是匹配装置的不同结构实现形式，用来说明和产生本发明的具体实施方案：实施例一 如图4和图5所示，是上述的多种技术方案中的其中一种实施方式，所述火电机组包括锅炉1、锅炉过热器2、锅炉再热器3、主蒸汽管道4、汽轮机高压缸5、冷再热蒸汽管道、热再热蒸汽管道、汽轮机中压缸51、汽轮机低压缸52、发电机6，所述锅炉过热器2的蒸汽输出端通过主蒸汽管道4连接汽轮机高压缸5，汽轮机高压缸5通过冷再蒸汽管道连接至锅炉1内的锅炉再热器3，该锅炉再热器3通过热再热蒸汽管道连接至汽轮机中压缸51和汽轮机低压缸 52，所述汽轮机高压缸5、汽轮机中压缸51和汽轮机低压缸52与发电机6连接，在所述的热再热蒸汽管道连接所述的支路管道，该支路管道上设有供热参数的匹配装置18，该匹配装置 18包括有减温减压阀19、热交换器13和旁路阀16，所述减温减压阀19与热交换器13串联后再与旁路阀16并联连接，减温减压阀19作为阀中减温的由一体式设备来实现，所述的热交换器13设置在锅炉1上的风道内。 [0039] 实施例二如图4和图6所示，是上述的多种技术方案中的其中一种实施方式，所述火电机组包括锅炉1、锅炉过热器2、锅炉再热器3、主蒸汽管道4、汽轮机高压缸5、冷再热蒸汽管道、热再热蒸汽管道、汽轮机中压缸51、汽轮机低压缸52、发电机6，所述锅炉过热器2的蒸汽输出端通过主蒸汽管道4连接汽轮机高压缸5，汽轮机高压缸5通过冷再蒸汽管道连接至锅炉1内的锅炉再热器3，该锅炉再热器3通过热再热蒸汽管道连接至汽轮机中压缸51和汽轮机低压缸 52，所述汽轮机高压缸5、汽轮机中压缸51和汽轮机低压缸52与发电机6连接，在所述的热再热蒸汽管道连接所述的支路管道，该支路管道上设有供热参数的匹配装置18，该匹配装置 18包括有减压阀15、热交换器13、旁路阀16和减温水设备17，所述减压阀15与热交换器13串联后与旁路阀16并联连接后通过输出管道连接至供热用户端口14，所述输出端管道上设有减温水设备17。 [0040] 实施例三如图4和图7所示，是上述的多种技术方案中的其中一种实施方式，所述火电机组包括锅炉1、锅炉过热器2、锅炉再热器3、主蒸汽管道4、汽轮机高压缸5、冷再热蒸汽管道、热再热蒸汽管道、汽轮机中压缸51、汽轮机低压缸52、发电机6，所述锅炉过热器2的蒸汽输出端通过主蒸汽管道4连接汽轮机高压缸5，汽轮机高压缸5通过冷再蒸汽管道连接至锅炉1内的锅炉再热器3，该锅炉再热器3通过热再热蒸汽管道连接至汽轮机中压缸51和汽轮机低压缸 52，所述汽轮机高压缸5、汽轮机中压缸51和汽轮机低压缸52与发电机6连接，在所述的热再热蒸汽管道连接所述的支路管道，该支路管道上设有供热参数的匹配装置18，该匹配装置 18包括有减温减压阀19、热交换器13和旁路阀16，所述的减温减压阀19和热交换器13以串联的方式依次设置在支路管道上，所述的旁路阀16与所述的热交换器13并联设置，该旁路阀16的输入端和输出端分别与热交换器13的输入端和输出端通过管路相连接，所述的热交换器13设置在锅炉1上的风道内。 [0041] 实施例四如图4和图8所示，是上述的多种技术方案中的其中一种实施方式，所述火电机组包括锅炉1、锅炉过热器2、锅炉再热器3、主蒸汽管道4、汽轮机高压缸5、冷再热蒸汽管道、热再热蒸汽管道、汽轮机中压缸51、汽轮机低压缸52、发电机6，所述锅炉过热器2的蒸汽输出端通过主蒸汽管道4连接汽轮机高压缸5，汽轮机高压缸5通过冷再蒸汽管道连接至锅炉1内的锅炉再热器3，该锅炉再热器3通过热再热蒸汽管道连接至汽轮机中压缸51和汽轮机低压缸 52，所述汽轮机高压缸5、汽轮机中压缸51和汽轮机低压缸52与发电机6连接，在所述的热再热蒸汽管道连接所述的支路管道，该支路管道上设有供热参数的匹配装置18，该匹配装置 18包括有减压阀15、热交换器13、旁路阀16和减温水设备17，所述的减压阀15、热交换器13和减温水设备17串联的方式依次设置在支路管道上，所述的旁路阀16与所述的热交换器13并联设置，该旁路阀16的输入端和输出端分别与热交换器13的输入端和输出端通过管路相连接，所述的热交换器13设置在锅炉1上的风道内。 [0042] 实施例五本实施例是一种最为简化的形式，本实施例中的该匹配装置18只包括有减压阀15和热交换器13，所述的减压阀15和热交换器13串联的方式设置在支路管道上，所述的热交换器 13设置在锅炉1上的风道内。 [0043] 根据某厂300MW机组热平衡及供热情况，供热参数为：压力 1.8Mpa， 温度 350℃， 流量 每台机组100吨/小时 供热蒸汽抽取点的热再热蒸汽参数为： 压力(ECR) 3.3MPa， 温度 541℃， 机组给水泵抽头提供的减温水： 温度 180℃， 经计算，满足供热流量100吨/小时，需从热再热蒸汽管道上抽取86.02吨/小时的蒸汽，经13.98吨/小时减温水冷却，能满足供热要求。 [0044] 机组技改前，供再热蒸汽需减温，减温水量（13.98吨/小时）也作为供热蒸汽获得收益。改造后，这13.98吨/小时的介质需在回热系统和锅炉吸热，也在高压缸做功。改造前、后电厂的供热总量未变，因此电厂从用户处获得的收益未变。但此13.98吨/小时减温水经过热力系统和锅炉、汽轮机后产生了新的效益，即机组的热耗降低，因此机组的供电煤耗进一步降低，这也是发电企业供热的动力所在。 [0045] 机组供热改造后节能量计算如下：序号 计算条件 已知数据 计算参数 1 汽轮机热耗 kj/kwh 7900.7 2 机组额定功率 KW 300000 3 机组供电煤耗 g/kwh 319 4 主蒸汽参数（焓值） kj/kg 3397.2 5 冷再热蒸汽参数（焓值） kj/kg 3030.5 6 热再热蒸汽参数（焓值） kj/kg 3539.1 7 给水参数（焓值） kj/kg 1205.3 8 供热蒸汽参数（焓值） kj/kg 3141.8 9 供热蒸汽流量 吨/小时 100 10 减温水焓值 kj/kg 696.8 11 技改前的供热蒸汽减温水流量 吨/小时 13.97811631 12 技改前供热量 kj/s 87272.22222 13 技改后供热量（包含回锅炉部分）kj/s 98308.33333 14 技改后回锅炉部分热量 kj/s 11036.11111 15 技改前锅炉去汽机的总热量 kj/s 658391.6667 16 技改后在过热器部分增加的吸热量 kj/s 8510.73143 17 技改后在再热器部分增加的吸热量 kj/s 1974.79721 18 技改后汽机减少热量与技改前总热量之比 0.000836254 19 技改后高压缸增加做功量 kj/s 1423.826459 20 增加部分做功量占原发电量的比例 0.004746088 21 锅炉回收热量对炉效的贡献 % 0.1 22 技改后节煤量 g/kwh 2.099767067 改造后，取消了减温水系统，每年可以节约系统的维护、检修费用。 [0046] 供热改造后节能量为2.1/千瓦时，300MW机组利用小时为4000小时，年节约标煤为：4000X300000X4.27/1000000=2520(吨煤)，煤价为500元，年节约费用为2520X500=126（万元）。 [0047] 该厂将供热多余热量还应用于提高褐煤参烧比例项目，燃用褐煤按总煤量可以增加30吨/小时，褐煤热值以3500大卡计算，相当于15吨/小时的标煤量（7000大卡），褐煤与优质煤折标后价差在50元/吨，机组运行时间为5500小时。每年单台机组节约费用：50X15X5500=412.5（万元）。 [0049] 成本可以在1160/（126+412.5）=2.16年内回收。 [0050] 毫无疑问，本发明一种火电机组供热参数的匹配装置及方法除了上述实施例中讲述的类型和方式以外，还包括其他基于本发明构思的类似模型及方法。总而言之，本发明还包括其他对于本领域技术人员显而易见的变换和替代。 |
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