一种余热锅炉循环加热系统及方法与流程

本发明属于联合循环机组余热锅炉领域，特别涉及一种余热锅炉循环加热系统及方法。

背景技术：

在工业生产领域需要大量的能源消耗，在生产过程中由于利用率的问题仍有很多热量无法得到利用，余热锅炉能够将联合循环机组中的气体或液体产生的热量回收再利用，具有很高的经济效益和社会效益。

目前，目前余热锅炉一般包括除氧器和低压汽包。为了加快联合循环机组的启动速度，在机组启动前需要将高中压给水温度提高到130℃，因此需要对余热锅炉中的低压汽包进行加热。当低压汽包水位接近或达到启动水位后，需要进一步提高给水温度时，要用设置于低压汽包内的汽包再沸腾管道进行加热，逐渐达到预设水温。

但是，上述采用汽包再沸腾管道加热的方法加热速度较慢，且造成低压汽包振动很大，影响设备寿命，并给低压汽包、除氧器和汽水管道造成安全隐患，同时产生较大的噪声，影响运行和检修人员的身体健康。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种余热锅炉循环加热系统及方法。

本发明所采用的技术方案如下：

第一方面，一种余热锅炉循环加热系统，其特征在于，包括除氧器、低压汽包、低压蒸发器、凝结水加热器和凝结水加热器再循环泵，所述除氧器与所述低压汽包一体化布置，所述低压蒸发器与所述凝结水加热器再循环泵之间设置第一阀门，所述凝结水加热器出口与所述凝结水加热器再循环泵之间设置第二阀门，打开所述第一阀门，关闭所述第二阀门，所述凝结水加热器再循环泵处于循环加热工况；关闭所述第一阀门，打开所述第二阀门，所述凝结水加热器再循环泵处于混合加热工况。

结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，所述第一阀门设置于所述低压蒸发器出口与所述凝结水加热器再循环泵入口之间；所述第二阀门设置于所述凝结水加热器出口与所述凝结水加热器再循环泵入口之间。

结合第一方面，在第二种可能的实施方式中，所述凝结水加热器再循环泵处于循环加热工况时，在所述除氧器中形成连续的汽水混合对所述低压汽包进行循环加热；所述凝结水加热器再循环泵处于混合加热工况时，所述凝结水加热器再循环泵将所述凝结水加热器出口处的高温水与所述凝结水加热器入口处的凝结水混合，加热所述凝结水加热器。

结合第一方面，在第三种可能的实施方式中，所述低压汽包分别与过热器和低压蒸发器连接，分离出的饱和蒸汽进入所述过热器中，分离出的饱和水进入所述低压蒸发器中。

结合第一方面，在第四种可能的实施方式中，所述低压汽包还与高、中压给水泵连接，用于向所述高、中压给水泵提供水源。

第二方面，提供了一种余热锅炉循环加热方法，采用上述第一方面至第四种任意一项所述的循环加热系统，涉及的方法如下：

A、开启所述低压汽包的上水阀和辅助蒸汽阀，在所述除氧器中形成汽水混合，对所述低压汽包加热和除氧；

B、当所述低压汽包的水位达到预设水位后，关闭所述第二阀门，开启所述第一阀门，启动所述凝结水加热器再循环泵，形成连续的汽水混合进行循环加热；

C、当所述低压汽包水温达到预设温度并且高、中压汽包上水完毕后，关闭所述第一阀门，开启所述第二阀门，结束对所述低压汽包的循环加热，所述凝结水加热器再循环泵对所述凝结水加热器混合加热。

结合第二方面，在第一种可能的实施方式中，在步骤A中，所述低压汽包中的水来自所述凝结水加热器，所述辅助蒸汽对来自所述凝结水加热器中的水进行多次循环加热形成饱和水。

结合第二方面，在第二种可能的实施方式中，在步骤B中，关闭所述第二阀门，开启所述第一阀门后，所述低压蒸发器中的水流入所述凝结水加热器再循环泵，经凝结水加热器后流入到所述除氧器中与所述辅助蒸汽混合。

结合第二方面，在第三种可能的实施方式中，在步骤C中，所述凝结水加热器再循环泵对所述凝结水加热器混合加热包括：所述凝结水加热器出口的高温水经所述凝结水加热器再循环泵输送至所述凝结水加热器的入口与凝结水混合，提高凝结水加热器的温度。

结合第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，所述低压汽包中分离出的饱和水进入所述低压蒸发器后吸热形成汽水混合物，通过密度差返回到所述低压汽包中。

与现有技术相比，本发明所提供的一种余热锅炉循环加热系统及方法，达到了如下技术效果：

1)通过在原系统中已有的低压蒸发器和再循环泵之间设置第一阀门，无需另外添加设备，充分利用已安装的设备，改造量小；

2)在低压汽包不断的上水过程中可以实现全过程给水加热，提高加热效率和机组启动效率；

3)将汽包再沸腾系统加热改为再循环泵循环加热，避免低压汽包振动，延长汽包寿命，降低环境噪音；

4)再循环泵采用循环加热时，汽水混合物在除氧器、低压汽包、低压蒸发器、凝结水加热器之间循环流动，可以使凝结水加热器、汽包、蒸发器中的水同时加热，热量储蓄增加，高、中压汽包上水时，保证了高、中压汽包的给水温度不降低；

5)在低压蒸发器中存储一定的热量，保证机组启动时低压汽包升压较快，加快机组启动速度。

6)通过控制第一阀门、第二阀门和进水阀，值班人员可以控制低压给水加热速度，调整方便。

附图说明

图1是一优选实施例的余热锅炉循环加热系统结构示意图；

图2是另一优选实施例的余热锅炉循环加热方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明方法的过程和效果，实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本专利保护范围中。

如图1所示，在本发明一个优选的实施例中，提供了一种余热锅炉循环加热系统，包括除氧器、低压汽包、低压蒸发器、凝结水加热器和凝结水加热器再循环泵。

其中，除氧器的作用是利用饱和法水中溶氧最小的原理进行除氧，减少金属部件的溶氧腐蚀，具体地，正常运行时凝结水加热器来水接近饱和温度，除氧器下部是低压汽包的饱和蒸汽，采用逆流法使给水形成饱和水进行除氧。机组启动前凝结水加热器来水温度较低，低压汽包也没有蒸汽，因此在除氧器中通入辅助蒸汽进行加热，经多次循环加热后形成饱和水，达到加热和除氧的作用。

其中，低压汽包是汽水混合物进行分离的场所，分离出的饱和蒸汽进入过热器继续加热，形成符合要求的过热蒸汽，饱和水经下降管进入低压蒸发器继续吸热，形成汽水混合物，利用密度差再回到汽包。

可选的，联合循环机组为了充分利用燃机排烟的热量，降低排烟温度，提高联合循环效率，一般采用多压汽水系统(一般采用双压或三压锅炉，采用三压锅炉的较多)，低压汽包除了有进行低压饱和蒸汽分离的作用，还作为除氧器的水箱，给高、中压汽包提供水源。

其中，低压蒸发器是低压汽包中的饱和水经下降管进入吸热，形成汽水混合物，利用密度差再回到汽包，在汽包中进行汽水分离，饱和水再次回到低压蒸发器进行吸热。在现有技术中加热低压汽包时，低压蒸发器中没有温升，只是将饱和水变成饱和蒸汽，本专利中采用的循环加热方法可以在启动阶段提高低压蒸发器的温度，积累一定的热量，保证机组启动时低压汽包升压较快，加快机组启动速度。

可选的，低压蒸发器有两种循环方式：自然循环和强制循环，卧式余热锅炉一般采用自然循环。

可选的，低压蒸发器设置为四组。

其中，凝结水加热器也称低压省煤器，用于将凝结水加热成接近饱和水，然后进入除氧器中进行除氧，然后进入低压汽包。同时降低排烟温度，提高锅炉效率。

其中，在机组运行时，由于燃气经燃烧后，形成一定的氮氧化物NO_x和极少量的SO₂，同时燃烧产物还有水蒸汽，虽然经过脱硝还会有一定的氮氧化物NO_x残存和生成的SO₂，若凝结水加热器入口温度过低，到达烟气的水露点，就会形成水滴附着在后几排的凝结水加热器的外部，造成腐蚀。为了避免造成受热面的腐蚀，凝结水加热器再循环泵将凝结水加热器出口的高温水打至凝结水加热器入口与凝结水(温度因凝汽器真空不同而变化，一般在30～45℃)混合，提高凝结水加热器的温度，一般入口温度控制在55℃左右。本实施例中的凝结水加热器再循环泵入口与凝结水加热器出口之间设置第二阀门，在凝结水加热器再循环泵入口与低压蒸发器的出口之间设置第一阀门，可以控制第一阀门与第二阀门的打开与关闭来适应不同的运行工况。

可选的，凝结水加热器再循环泵设置为三组。

其中，除氧器与低压汽包一体化布置，当打开第一阀门，关闭第二阀门时，凝结水加热器再循环泵处于循环加热工况；当关闭第一阀门，打开第二阀门时，凝结水加热器再循环泵处于混合加热工况。具体地，凝结水加热器再循环泵处于循环加热工况时，在除氧器中形成连续的汽水混合对低压汽包进行循环加热；凝结水加热器再循环泵处于混合加热工况时，凝结水加热器再循环泵将凝结水加热器出口处的高温水与凝结水加热器入口处的凝结水混合，加热凝结水加热器。

在低压汽包上水时，采用除氧器汽水混合加热，而低压汽包水位接近或达到启动水位后停止上水，此时无法用除氧器汽水混合的方法进行加热。本实施例取消了低压汽包中的汽包再沸腾系统，需要进一步提高低压汽包中的给水温度时，打开第一阀门，关闭第二阀门，低压蒸发器与凝结水加热器再循环泵连通，除氧器、低压汽包、低压蒸发器、凝结水加热器和凝结水加热器再循环泵形成循环通路，汽水混合物不断对低压汽包循环加热，提高给水温度；当达到预设温度后，关闭第一阀门，打开第二阀门，低压蒸发器与凝结水加热器再循环泵断开连通，恢复正常的工作状态。

本实施例提供的一种余热锅炉循环加热系统，通过去除汽包再沸腾加热系统，设置第一阀门，在启动机组余热阶段，可以通过循环加热的方式对系统中的设备进行加热；通过减少低压汽包的震动，可以降低对低压汽包及整个系统的劳损，提高设备使用寿命；在循环加热的过程中，除氧器、凝结水加热器、低压蒸发器都经过加热，积累了热量，可以快速的启动机组，提高启动效率；循环加热可以提高低压汽包中的给水加热效率，同时降低噪声污染，工作人员可以通过控制第一阀门和第二阀门来调整加热速度，方便高效。

如图2所示，在本发明另一个优选实施例中，提供了一种余热锅炉循环加热方法，该方法采用上述实施例中的循环加热系统，具体如下：

S201、开启低压汽包的上水阀和辅助蒸汽阀，在除氧器中形成汽水混合，对低压汽包加热和除氧。

具体地，在步骤S201中，在机组启动前，低压汽包上水时，初期开启低压汽包上水阀并控制一定的流量，凝结水加热器中的水进入到除氧器中，同时开启辅助蒸汽阀，辅助蒸汽进入到除氧器中对水多次混合加热形成饱和水，在除氧器中形成汽水混合，不断地对低压汽包中的水加热和除氧。

S202、当低压汽包的水位达到预设水位后，关闭第二阀门，开启第一阀门，启动凝结水加热器再循环泵，形成连续的汽水混合进行循环加热。

具体地，在步骤S202中，当低压汽包中的水位接近预设水位时，低压汽包不需要上水，但是为了保证除氧器中有水流动，形成汽水混合，打开第一阀门，关闭第二阀门，凝结水加热器再循环泵启动，调整上水阀至适当的开度，凝结水加热器再循环泵与低压蒸发器连通，低压汽包、低压蒸发器、凝结水加热器再循环泵、凝结水加热器、除氧器形成汽水混合流通通路，对低压汽包中的水进行循环加热。

S203、当低压汽包水温达到预设温度并且高、中压汽包上水完毕后，关闭第一阀门，开启第二阀门，结束对低压汽包的循环加热，凝结水加热器再循环泵对凝结水加热器混合加热。

具体地，在步骤S203中，当低压汽包中的水温达到预设温度并且高、中压汽包上水完毕后，关闭第一阀门，打开第二阀门，凝结水加热器出口与凝结水加热器再循环泵入口连通，凝结水加热器再循环泵将凝结水加热器出口的高温水输送至凝结水加热器的入口与凝结水混合，提高凝结水加热器的温度，恢复正常的运转状态。

在关闭第一阀门，打开第二阀门后，凝结水加热器再循环泵进入正常工作状态，此时，低压汽包中分离出的饱和水进入低压蒸发器后吸热形成汽水混合物，通过密度差返回到低压汽包中，在汽包中进行汽水分离，饱和水再次进入到低压蒸发器中进行吸热。在此过程中，低压蒸发器中没有温升，只是将饱和水变成饱和蒸汽。当打开第一阀门，关闭第二阀门后，低压蒸发器中的饱和水会流动到凝结水加热器再循环泵中，进而流动到凝结水加热器、除氧器和低压汽包中，循环流动为低压蒸发器提供了温升，有助于快速启动机组。

本发明实施例提供了一种余热锅炉循环加热方法，通过开启上水阀和辅助蒸汽阀，在除氧器中形成汽水混合物对低压汽包进行加热和除氧，快速提高低压汽包中的水温；通过控制第一阀门和第二阀门，对低压汽包进行循环加热，可以减少低压汽包的振动，提高设备的使用寿命，对低压蒸发器进行预热，达到快速启动机组的目的；通过凝结水加热器再循环泵在循环加热和正常混合加热工作状态之间切换，可以在机组启动前对机组进行预热，利用已有的设备进行预热，改造量少，设备复杂程度低，预热效果好。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。