[发明专利]围绕一次风的燃煤电站能级匹配热集成系统

说明书

本发明属于电站节能设备设计技术领域，尤其涉及一种围绕一次风的燃煤电站能级匹配热集成系统，在空气预热器热一次风出口后设置了热一次风旁路，并增设数级风水换热器和数级抽汽冷凝式暖风器。按照能级匹配、梯级利用的原则，本发明利用低温烟气和汽轮机低压缸抽汽置换出高温一次风参与回热过程。与传统电站汽水系统相比，本发明打破了传统机炉界限，创新性地利用热一次风参与汽轮机回热过程，提高了机组热力系统的热集成水平，实现了汽水系统多环节传热效率的提高，更充分地挖掘了高品位能量的做功潜力，达到了提高能源利用效率、提高机组能耗水平的目的。

技术领域

本发明属于电站节能设备设计技术领域，尤其涉及一种围绕一次风的燃煤电站能级匹配热集成系统。

背景技术

在现有电站设备中，一般采用高压加热器、除氧器和低压加热器抽取汽轮机中的蒸汽来加热系统中的凝结水，这就是传统意义上的“回热”过程。这部分蒸汽离开了汽轮机缸体，将无法继续做功，但抽汽回热也可提高给水温度，同时降低锅炉相关换热面的传热温差，既可以显著降低锅炉的传热损，又有助于提高机组的运行安全性。因此回热系统早已是燃煤电厂的标配。

事实上，如果机组中有其它匹配热源代替抽汽加热一部分凝结水，即可减少相应比例的汽轮机抽汽，这部分蒸汽在汽缸中即可进一步做功。如果该热源的使用并不显著地为机组增加额外的能耗，可以认为机组在相同能耗下获得了更高的发电量，即实现了机组经济性提高。以其它热源替代部分抽汽加热凝结水或给水、进而细化回热级的过程，可以视为一种广义的回热过程。

这也正是排烟余热利用的原理所在。利用设计值在120℃左右的锅炉排烟(空气余热器排烟)加热相应温度的凝结水，可以排挤低压缸抽汽至低压缸继续做功，这就是传统排烟余热利用常用的技术方案。然而根据等效焓降理论，汽轮机各级抽汽的抽汽效率有明显差异，即被排挤的抽汽的热能转化为有用能的比例具有明显差异，譬如高压缸抽汽的抽汽效率可达50％以上，而低压缸抽汽的最低抽汽效率可能不足10％。而传统余热利用往往只能排挤低压缸抽汽，节能潜力十分有限。

因此近年出现了一些传统排烟余热利用方案的推广方案，如华北电力大学的“机炉耦合的电站余热优化利用系统”、山东大学的“一种电站锅炉排烟余热能量转移多级利用系统”，这些方案都是以锅炉尾部烟道内烟气为核心、通过优化热力系统内热工质之间的能级匹配关系，实现了排挤了高中压缸抽汽，更有效地提高了机组的热经济性。

与这一类推广方案相似，本发明基于能量对口、梯级利用的原则，引入一次风参与热工质的能级匹配并以此为核心优化回热过程，调整了传统的制粉系统送风方式与传统的排烟余热利用方式，对汽轮机抽汽、锅炉排烟、热一次风、凝结水进行了更细致的能级匹配，改善了机组的热集成水平，提高了系统的效率，经济效益显著。与围绕锅炉尾部烟道的电站热集成方案相比，受热面运行环境更佳，可有效延长换热设备的使用寿命。

发明内容

为了提高机炉系统热工质的能级匹配程度，降低常规机组多组件的传热损，提升机组的经济性能，本发明提出了一种围绕一次风的燃煤电站能级匹配热集成系统，包括：

在锅炉内依次连接的炉膛10、过热器11、再热器12、省煤器13；省煤器13通过空气预热器入口烟道8与空气预热器1相连，空气预热器出口烟道9与电除尘设备相连；

第一高压加热器23、第二高压加热器24分别与汽轮机高压缸14相连；

第三高压加热器25、除氧器21分别与汽轮机中压缸15相连；

第一低压加热器26、第二低压加热器27、第三低压加热器28、第四低压加热器29和凝汽器18分别与汽轮机低压缸16相连；

省煤器13、第一高压加热器23、第二高压加热器24、第三高压加热器25、除氧器21、第一低压加热器26、第二低压加热器27、第三低压加热器28、第四低压加热器29和凝汽器18顺次相连；