超（超）临界直机组冷风梯级加热系统及方法与流程

本发明涉及火力发电技术领域，具体涉及超(超)临界机组冷风余热加热梯级利用系统及方法。

背景技术：

对于超(超)临界机组，锅炉排烟温度每升高10℃，机组供电煤耗将增加约1g/(kW·h)，在运行中排烟温度偏高是影响锅炉效率的重要因素之一；汽机背压每降低1kPa，机组供电煤耗降低约1.0-3.0g/(kW·h)，因此降低汽机背压将显著提高发电效率。

当前火电机组普遍采用的低温省煤器系统，由于空预器出口烟温普遍不高和低温腐蚀等限制因素，烟气余热利用温降一般在20-30℃，可利用的热量有限。

超(超)临界机组基于蒸汽朗肯动力循环理论，机组发电时汽轮机排汽需要产生大量的能源损失，约占机组输入能量的40％。尤其是空冷机组由于汽机背压较湿冷机组高，其排汽余热量更大，如果不考虑回收则造成更大冷端损失。

此外，为防止冬季时空预器冷端低温腐蚀，超(超)临界机组通常采用抽汽或辅助蒸汽加热式的暖风器，系统复杂，而且由于耗用了抽汽增加了机组能耗。

有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种超(超)临界机组冷风余热加热梯级利用系统及方法，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种超(超)临界机组冷风余热加热梯级利用系统及方法，一方面利用汽机侧余热加热冷风预热器中冷风，继而用部分烟水换交换器出口高温凝结水再次加热冷风，排挤提高的空预器排烟余热由凝结水通过烟水换热器进行回收，并排挤汽机侧低加抽汽做功，另一方面利用空预器旁路中的给水烟气热交换器加热汽机低温给水来回收高温烟气余热，并排挤汽机高加抽汽做功，这两部分排挤抽汽做功一起实现了冷风余热加热的梯级利用。

本发明超(超)临界机组冷风余热加热梯级利用系统，包括安装在锅炉冷风风机1和空预器4空气侧入口之间风道上的冷风预热器2、暖风器3，安装在空预器4烟气侧出口与空预器出口烟道11之间上的烟水热交换器6，安装在空预器4旁路烟气侧旁路的给水烟气热交换器5及其进出口给水管路9、10，连接冷风预热器2的汽机余热工质管路16，连接烟水热交换器6、凝结水升压泵15、暖风器3的凝结水进出口管路12、13、14，连接空预器4、给水烟气热交换器5、烟水热交换器6之间的烟气管道7、8、17；

所述连接给水烟气热交换器5与汽机给水管路的连接关系为：给水烟气热交换器5水侧进口与汽机低温给水管路9连接，水侧出口与汽机高温给水管路10连接；所述连接给水烟气热交换器5与烟气管路连接关系为：给水烟气热交换器5烟气侧进口与空预器4入口疯子烟气管路7连接，烟气侧出口与烟气管路8连接，之后与空预器4出口烟气管路17连接；烟水热交换器6与汽机凝结水连接关系为：烟气热交换器6水侧进口与欺汽机低温凝结水经过凝结水升压泵15升压后管路连接，水侧出口经管路13与汽机高温凝结水连接；

所述暖风器3与凝结水连接关系为：暖风器3水侧进口与凝结水管路12连接，水侧出口与凝结水管路14连接，凝结水管路14回水至凝结水升压泵15入口管路；

所述冷风预热器2与汽机余热工质管路连接关系为：汽轮机余热工质管路16与冷风预热器2水侧或汽侧入口连接，经过冷却后返回汽机余热工质系统。

本发明超(超)临界机组冷风余热加热梯级利用系统的余热利用方法，包括：汽机余热工质管路10中余热工质进入冷风预热器2加热锅炉冷风之后返回汽机侧；锅炉冷风经过暖风器3被凝结水管路12来凝结水再次加热后，进入空预器4排挤锅炉排烟余热；同时从空预器4入口烟气侧分流一部分经过烟气管道7进入给水烟气热交换器5，经汽机低温给水冷却后烟气与空预器4出口烟气混合经过烟气管路17进入烟水热交换器6进一步换热；烟水热交换器6用于加热汽机低温凝结水，加热后的高温凝结水部分通过凝结水管路13回到汽机侧凝结水系统；

汽机余热用于加热锅炉冷风，排挤余热并提高了空预器4出口烟温，烟气余热经过烟水换热器5被低温凝结水吸收，变成高温凝结水返回汽机侧后用于排挤高温段低加抽汽做功，同时给水烟气热交换器5中将汽机低温给水加热，用于排挤高温段高加抽汽做功。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

一是可以通过机汽机余热工质加热冷风预热器中的锅炉冷风、通过高温凝结水加热暖风器中锅炉冷风，实现回收汽机余热及冷风梯级预热；

二是采用空预器烟气旁路热交换器加热汽机给水回收烟气高温余热、采用烟水热交换器加热汽机凝结水回收低温烟气余热，实现了锅炉烟气余热的梯级利用；

三是余热梯级利用回收后由于排挤低加、高加抽汽做功，在降低汽机背压同时提高机组热效率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明超(超)临界机组冷风余热加热梯级利用系统的结构示意图；

图2是本发明超(超)临界机组冷风余热加热梯级利用系统的暖风器的结构示意图；

其中，1为锅炉冷风风机，2为冷风预热器，3为暖风器，4为空预器，5为给水烟气热交换器，6为烟水热交换器，7为进给水烟气热交换器5烟气管路，8为出给水烟气热交换器5烟气管路，9为进给水烟气热交换器5汽机低温给水管路，10为出给水烟气热交换器5汽机高温给水管路，11为烟水热交换器6出口烟气管路,12为入暖风器3凝结水管路，13为烟水热交换器6出口去汽机高温凝结水管路，14为暖风器3出口凝结水管路，15为凝结水升压泵，16为入冷风预热器2汽机余热工质管路，17为烟水热交换器6入口烟气管路，膜式散热管排32，翅片散热管33，空气预热器入口风道34，暖风器气源35，热源入口联箱36，热源出口联箱37。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

如附图1所示，本实施例超(超)临界机组冷风余热加热梯级利用系统，包括安装在锅炉冷风风机1和空预器4空气侧入口之间风道上的冷风预热器2、暖风器3，安装在空预器4烟气侧出口与空预器出口烟道11之间上的烟水热交换器6，安装在空预器4旁路烟气侧旁路的给水烟气热交换器5及其进出口给水管路9、10，连接冷风预热器2的汽机余热工质管路16，连接烟水热交换器6、凝结水升压泵15、暖风器3的凝结水进出口管路12、13、14，连接空预器4、给水烟气热交换器5、烟水热交换器6之间的烟气管道7、8、17。所述连接给水烟气热交换器5与汽机给水管路的连接关系为：给水烟气热交换器5水侧进口与汽机低温给水管路9连接，水侧出口与汽机高温给水管路10连接；所述连接给水烟气热交换器5与烟气管路连接关系为：给水烟气热交换器5烟气侧进口与空预器4入口疯子烟气管路7连接，烟气侧出口与烟气管路8连接，之后与空预器4出口烟气管路17连接；烟水热交换器6与汽机凝结水连接关系为：烟气热交换器6水侧进口与欺汽机低温凝结水经过凝结水升压泵15升压后管路连接，水侧出口经管路13与汽机高温凝结水连接；所述暖风器3与凝结水连接关系为：暖风器3水侧进口与凝结水管路12连接，水侧出口与凝结水管路14连接，凝结水管路14回水至凝结水升压泵15入口管路；所述冷风预热器2与汽机余热工质管路连接关系为：汽轮机余热工质管路16与冷风预热器2水侧或汽侧入口连接，经过冷却后返回汽机余热工质系统。

实施例2

本实施例超(超)临界机组冷风余热加热梯级利用系统，在实施例1的基础上，所述暖风器位于空气预热器入口风道34的下方，暖风器1的出口风道与空气预热器入口风道34垂直连接，暖风器的风道壁上安装有膜式散热管排32，暖风器的风道内安装有翅片散热管33，膜式散热管排32和翅片散热管33的进气口通过管路与暖风器气源35相连通。

为了实现充分利用锅炉余热，所述暖风器的上部安装有热源入口联箱36，暖风器的下部安装有热源出口联箱37，锅炉余热管路与热源入口联箱36的进口相连接，膜式散热管排32和翅片散热管33的进气口通过管路与热源入口联箱36相连接，膜式散热管排32和翅片散热管33的排气口与热源出口联箱37相连接。

锅炉余热通过热源入口联箱36进入，膜式散热管排32和翅片散热管33，膜式散热管排32及翅片散热管33内部为暖风器汽源35的高温蒸汽及锅炉余热产生的高温汽水介质，这些热量通过管壁传递给暖风器风道中流经的空气，既达到了加热空气的目的，也对锅炉余热进行了有效利用。

实施例3

如附图1所示，上述实施例1所述系统超(超)临界机组冷风余热加热梯级利用的方法为：

汽机余热工质管路10中余热工质进入冷风预热器2加热锅炉冷风之后返回汽机侧；锅炉冷风经过暖风器3被凝结水管路12来凝结水再次加热后，进入空预器4排挤锅炉排烟余热；同时从空预器4入口烟气侧分流一部分经过烟气管道7进入给水烟气热交换器5，经汽机低温给水冷却后烟气与空预器4出口烟气混合经过烟气管路17进入烟水热交换器6进一步换热；烟水热交换器6用于加热汽机低温凝结水，加热后的高温凝结水部分通过凝结水管路13回到汽机侧凝结水系统。

由于汽机余热用于加热锅炉冷风，排挤余热并提高了空预器4出口烟温，烟气余热经过烟水换热器5被低温凝结水吸收，变成高温凝结水返回汽机侧后用于排挤高温段低加抽汽做功，同时给水烟气热交换器5中将汽机低温给水加热成高温给水，用于排挤高温段高加抽汽做功，这两处排挤抽汽做功效应大幅提高了机组整体循环热效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。