[发明专利]一种热力发电的回热、余热综合梯级利用的系统

说明书

技术领域

本发明涉及热力发电技术领域，特别涉及一种热力发电的回热、余热综合梯级利用的系统。

背景技术

在热力发电系统中，采用回热方式是提高热力循环系统效率的重要手段。根据汽轮机抽汽加热凝结水和给水的回热循环，一方面可以减少汽轮机排汽的冷源损失，另一方面回热系统可以提高锅炉的给水温度，从而减小锅炉传热温差产生的不可逆性和损失。给水温度的提高也增加了加热给水后的烟气温度，该温度较高的烟气通常通过空气预热器采用回热的方式以预热进入锅炉的助燃空气，即可减少加热入炉冷空气过程的损失，降低排烟温度，减少排烟余热损失，同时也有助于锅炉制粉系统及燃烧系统的正常运行和锅炉燃烧效率的提高。

在锅炉给水温度和抽汽与给水平均传热温差一定，以及总的汽轮机排汽量不变的情况下，汽水回热中汽轮机低参数抽汽量越大、高参数抽汽量越小，则单位工质的发电量越多，热力循环效率越高。由于受回热加热器汽、水侧进出口参数的限制，汽轮机较高级抽汽量不能太小，较低级抽汽量不能太大。

传统空气预热器始终存在受热面正常安全运行与提高机组热效率的不利耦合因素。降低烟温可提高系统热效率，但更易使换热面发生低温腐蚀，同时造成严重堵灰，又降低了传热效率。反之，如果提高排烟温度，虽然可以减轻低温腐蚀和堵灰的危害，但是，系统热效率降低。目前，主要采用回转蓄热式空气预热器，其换热器冷端换热面壁温在由空气侧进入烟气侧前远低于壁温平均值，即使采用较高的排烟温度，冷端换热面依然存在低温腐蚀和堵灰的问题。另外，锅炉SCR烟气脱硝系统会提高烟气酸露点，且脱硝后烟气中的硫酸氢氨(NH)₄HSO₄，会加剧空气预热器冷端的粘结性堵灰。

传统的空气预热器根据设计工况采用固定的设计参数，使得锅炉排烟温度随环境温度、燃烧状况和锅炉运行参数等变化而不断变化。为了避免空气预热器的堵灰影响机组安全运行，现有的空气预热器只能增大排烟温度的设计值。现代大机组的给水温度较高，空预入口烟温较高，受热一次风温和热平衡限制，排烟温度也较高。另外，空气预热器出口的空气温度的设计需满足燃烧系统的需求，难燃煤种设计的排烟温度也往往高于烟气酸露点很多，造成很大的烟气余热损失。

暖风器的设计可以满足北方地区冬季加热空气预热器入口空气需要，提高设备安全性，而且也有回热经济性。温度较低的汽轮机末级抽汽已经为负压，作为暖风器加热汽源系统造价较高、问题较多，现有暖风器通常采用较高参数的汽轮机抽汽加热温度较低的冷空气，作功能力、损失较大，其回热经济性受到限制。现有暖风器可以作为一种烟气排烟温度的调节手段，但其投停控制和调节能力不能适应环境温度和烟气温度的频繁大幅变动，并且受汽水冲击和热冲击而故障频繁。

现有的大多余热回收技术主要考虑了降低锅炉排烟温度，不能解决传统空气预热器的安全与效率的耦合问题。冬季时，由于冷空气温度较低，空气预热器后排烟温度也较低，烟气冷却器的投入使用率很低。现有的大多余热回收技术也没有与机组回热系统有机结合起来，往往只注意到提升回收低温余热的温度，而忽视了低温冷源的利用，没有进行低温热利用的优化调节，实现能量的梯级利用。

将烟气余热换热器分高低压两级置于空气预热器旁路烟道，虽然可以提高余热利用的可调节性，但其系统和运行控制复杂，且在空气预热器前后较小的空间设置大烟道急弯头，使得换热器的流场均匀性较差，换热、堵灰和磨损状况均恶化。另外，虽然其高压级余热利用热效率较高，但由于部分烟气走空气预热器旁路会改变空气预热器原热平衡，降低了空预出口空气温度和锅炉效率，增大了烟气与其它工质的平均传热温差，不可逆熵产和损失增大，热力循环的总体效率下降。

目前，汽轮机排汽的余热和冷源利用普遍不佳。由于冬季热泵的制热系数较低，介质吸收汽机排汽余热达到所需供热温度时，热泵系统消耗的外供高品质能量过大，造成系统经济性较差。空冷机组排汽真空度较低，夏季排汽参数甚至高达30KPa以上，直接空冷技术还受环境风的影响很大，高背压运行不仅严重影响机组的出力，而且还威胁着机组的运行安全。一些空冷机组采用各种尖峰冷却系统，提高真空度在2～5KPa左右，但投资或运行费用较高，经济性不佳。

发明内容

本发明的目的在于，为解决现有热力发电机组锅炉烟气空气回热(空气预热)不足、汽水系统回热(给水加热)不足和锅炉烟气余热及汽机排汽余热回收利用率低的问题，本发明提供了一种热力发电的回热、余热综合梯级利用的系统。