一种新型火力发电厂补水加热系统的制作方法

1.本实用新型属于补水加热系统技术领域，尤其涉及一种新型火力发电厂补水加热系统。


背景技术：

2.大型火力发电汽轮机依靠锅炉产生的蒸汽做功，发电机将汽轮机做功转化为电能。在火力发电厂中水是不可或缺的能量转换介质。火力发电厂的燃煤锅炉将煤的化学能转化为热能，利用锅炉的换热系统将热能传递给锅炉给水，将水加热至过热蒸汽。过热蒸汽内含有较大的热能，进入汽轮机后将热能转化为汽轮机的机械能，冲动汽轮机转动。汽轮机的机械能经发电机，利用电磁感应原理，转化为电能。过热蒸汽在汽轮机做功后能量降低，经过冷却后转化为凝结水进入汽轮机排汽装置的热水井。凝结水经过凝结水泵、回热加热器、给水泵等设备升温升压后又进入锅炉继续加热。如此的周而复始循环，产生源源不断的电能。水作为火力发电厂能量转换的介质，作用及其重要。在汽-水循环转化的过程中会有一定的损失。火力发电厂损失的水需要及时补充，这部分水通常称为“电厂补充水”。电厂补充水通常都是由排汽装置进入热力循环系统。电力系统汽-水循环系统如图3所示。
3.电厂补充水一般有城市工业供水、城市中水、水库水、河水等。无论采取哪种水源，都要经过电厂的制水系统，通过过滤、除盐等特殊处理后进入电厂的补水系统进行系统补水。经过处理后的补充水通常称为“除盐水”。以城市中水为例，一般将城市中水转化为电厂补水（除盐水）一般经过中水预处理和除盐处理两个步骤。
[0004][0005]
一般火力发电厂的城市中水预处理工艺流程为：中水（再生水）
→
调节池
→
污水升压泵（加热）
→
1mm穿孔细格栅
→
一级曝气生物滤池
→
二级曝气生物滤池
→
缓冲水
→
超滤给水泵
→
浸没式超滤膜（池）
→
透过液泵
→
清水池。经过中水深度处理系统后的出水水质主要指标满足下表：
[0006][0007]
除盐系统来水为中水深度处理的再生水，除盐处理工艺流程为：清水泵
→
保安过滤器
→
一级反渗透高压水泵
→
一级反渗透装置
→
一级反渗透水箱
→
二级反渗透高压水泵
→
二级反渗透装置
→
二级反渗透水箱
→
中间水泵
→
edi电除盐装置
→
除盐水箱
→
除盐水泵
→
热力系统。经过除盐系统处理后的出水水质主要指标满足下表：
[0008][0009]
由于火力发电厂的补水量较大，而且，水源地来水的水温较低。如果直接用低温水直接进行制水和补水，势必会降低锅炉给水的温度。那么对于电厂的经济性带来一定影响。而且，较低的水温也会影响电厂制水系统的制水率，增大制水系统的负担。目前，火力发电厂通常都会将中水加热到一定温度后在进行制水和补水。常规的补水加热系统都是利用电厂的蒸汽进行加热。利用汽水换热器将补水加热至20℃以上，进入制水系统，制水系统将补水除杂、除盐，各项水质指标合格后的除盐水经水泵升压后补充至热力循环系统中。电厂补水加热系统流程图，如图2所示。
[0010]
电厂水源的来水一般为10-15℃，经加热器加热至20-25℃后进入制水系统。经处理后的除盐水水进入补水箱，再由水泵送至汽轮机排汽装置，即完成了整个热力系统的补水过程。补水加热器的热源一般为汽轮机抽汽。由于电厂制水系统的设备要求来水温度不能超过30℃，所以，一般补水至热力系统的温度在25℃左右。然而，汽轮机排汽装置内的水温一般都在40℃以上，低温的补水进入系统后，降低了排汽装置温度，这样还是会对整个热力系统的经济性产生影响。
[0011]
总结目前火力电厂补水及加热过程如下：中水进厂
→
加热至25℃
→
预处理
→
除盐处理
→
进入补水箱
→
补水至汽水系统（排汽装置）。
[0012]
现有技术的客观缺点：
[0013]
1、补水加热器利用汽轮机高温、高压蒸汽加热，影响了汽轮机的做功效率，影响汽轮机经济性。
[0014]
2、受制水设备的局限，此种补水加热的方式不能将系统补水完全加热至排汽装置温度，造成热力系统的非必要经济性影响。
[0015]
3、补水加热器采用汽水换热，换热温差大，容易造成加热器结垢、泄露等危险。
[0016]
4、加热器的蒸汽加热补水后，疏水按废水处理，造成汽水损失。
[0017]
目前火力发电厂的补水加热均采用蒸汽加热的方式，而且都在制水系统前进行加热。受制水设备的限制，不能加热至热力系统补水温度。本方案更换了补水加热的热源，由汽轮机抽汽改为品质更低的炉渣余热。而且，将一次加热改为二次加热，即源水（中水）加热和机组补水加热。两次加热采用梯级利用的方式，即不造成补水温度超标，又能最大限度的提取炉渣余热。
[0018]
火力发电厂本质上是利用煤的燃烧来发电，煤进入锅炉燃烧后产生炉渣，炉渣的温度较高，产量较大，属于火力发电厂的散热损失。锅炉炉渣余热一般利用汽轮机凝结水回收至热力系统，但只能回收70%，其他热量排至环境。


技术实现要素：

[0019]
本实用新型就是针对上述问题，提供一种工作效果好的新型火力发电厂补水加热系统。
[0020]
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括锅炉冷渣器12,其特征在于锅炉冷渣器12的冷水入口分别与炉渣冷却水换热器1的热水出口、补水加热器10的热水出口相连，锅炉冷渣器12的热水出口与炉渣冷却水泵11的入口相连，炉渣冷却水泵11的出口分别与炉渣冷却水换热器1的热水入口、源水加热器2的热水入口相连，源水加热器2的冷水入口与补水提升泵5的出口相连，补水提升泵5的入口接缓冲水池3的出口；
[0021]
源水加热器2的冷水出口与制水系统4的入口相连，制水系统4的出口与除盐水泵6的入口相连，除盐水泵6的出口与补水箱7的入口相连，补水箱7的出口与补水泵8的入口相连，补水泵8的出口与补水加热器10的冷水入口相连，补水加热器10的冷水出口与汽轮机排汽装置9的补水口相连，补水加热器10热水入口与源水加热器2的热水出口相连。
[0022]
作为一种优选方案，本实用新型所述源水加热器2和补水加热器10均采用板式换热器。
[0023]
作为另一种优选方案，本实用新型所述源水加热器2采用板式换热器，该板式换热器的热水换热片和冷水换热片的上部由左至右依次为热水入口a、冷水出口d、冷水入口e，热水换热片和冷水换热片的下部由左至右依次为热水入口b、冷水出口c、冷水入口f，冷水换热片的冷水出口d、冷水出口c与冷水入口e、冷水入口f之间的冷水换热片上设置有竖向间隔密封条20；冷水入口e和冷水入口c与补水提升泵5的出口相连，冷水出口c和冷水出口d与制水系统4的入口相连。
[0024]
其次，本实用新型所述源水加热器2的热水入口a、冷水入口e、冷水入口c、热水出口b、冷水出口d、冷水入口f处均设置有阀门。
[0025]
另外，本实用新型所述补水提升泵5的出口与制水系统的入口之间设置有阀门17。
[0026]
本实用新型有益效果。
[0027]
本实用新型利用炉渣余热不能回收的30%热量进行补水加热。
[0028]
采用电厂锅炉排渣余热加热补水，具有相当可观的节能意义。锅炉排渣余热属于热力系统的低品位热源，难以实现回收的目的。利用此系统的实现低品位热源的梯级利用，达到良好的节能效果。
[0029]
节省汽轮机抽汽。将补水加热器的热源由汽轮机抽汽改为炉渣余热，可节省一部分汽轮机抽汽，这部分抽汽可转化为电能，提高了汽轮机效率。
[0030]
更换了补水加热器型式，减少了故障率和维护量。将原来汽水换热器更换为水水换热器，具有结构简单，故障率少，维护量少的特点。
[0031]
提高的系统补水温度，达到节约发电煤耗的目的。将常规源水一次加热的补水方式变更为源水、补水二级加热的方式，提高的系统补水温度，节约了电厂煤耗。
[0032]
补水加热可实现自动控制，减少了人力投入。常规汽水换热器由于换热温差较大，换热器结构复杂、换热器水位波动较大等原因，温度自动控制难以实现。更换为简单的水水换热器，利用阀门的开度调整即可实现温度的控制，自动化投入极易实现。
附图说明
[0033]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。
[0034]
图1是本实用新型结构示意图。
[0035]
图2是现有补水加热系统结构示意图。
[0036]
图3是电力系统汽-水循环系统结构示意图。
[0037]
图4是本实用新型源水加热器的侧视图。
[0038]
图5是本实用新型源水加热器的主视图。
[0039]
图6是本实用新型源水加热器的热水换热片结构示意图。
[0040]
图7是本实用新型源水加热器的冷水换热片结构示意图。
[0041]
图8是现有板式换热器的主视图。
具体实施方式
[0042]
如图所示，本实用新型包括锅炉冷渣器12,锅炉冷渣器12的冷水入口分别与炉渣冷却水换热器1（炉渣冷却水换热器1可采用全焊接板式换热器）的热水出口、补水加热器10的热水出口相连，锅炉冷渣器12的热水出口与炉渣冷却水泵11的入口相连，炉渣冷却水泵11的出口分别与炉渣冷却水换热器1的热水入口、源水加热器2的热水入口相连，源水加热器2的冷水入口e和源水加热器2的冷水入口c与补水提升泵5的出口相连，补水提升泵5的入口接缓冲水池3的出口；
[0043]
源水加热器2的冷水出口c和源水加热器2的冷水出口d与制水系统4的入口相连，制水系统4的出口与除盐水泵6的入口相连，除盐水泵6的出口与补水箱7的入口相连，补水箱7的出口与补水泵8的入口相连，补水泵8的出口与补水加热器10的冷水入口相连，补水加热器10的冷水出口与汽轮机排汽装置9的补水口相连，补水加热器10热水入口与源水加热器2的热水出口相连。
[0044]
所述源水加热器2和补水加热器10均采用板式换热器。
[0045]
所述源水加热器2采用板式换热器，该板式换热器的热水换热片和冷水换热片的上部由左至右依次为热水入口a、冷水出口d、冷水入口e，热水换热片和冷水换热片的下部由左至右依次为热水入口b、冷水出口c、冷水入口f，冷水换热片的冷水出口d、冷水出口c与冷水入口e、冷水入口f之间的冷水换热片上设置有竖向间隔密封条20。
[0046]
现有常规换热器冷水和热水均为全容量设计，即冷水与热水始终保持全容量换热。如果源水量减少或水温升高，就需要减少炉渣水量（即热水水量），那么进入下级换热器（补水换热器）的热水量减少，将直接影响补水温度达不到要求。而且，设计全容量换热，增大了水流的通流面积，如果源水水量小，采用低流量水泵供水时，严重降低了水泵出口压力。导致进入制水系统的水压降低，影响制水设备运行。
[0047]
本实用新型源水加热器2的板式换热器相当于在现有常规板式换热器的冷水换热片上多设置一组冷水入口e和冷水入口f，冷水入口e和冷水入口f设置在冷水换热片的右侧，将现有常规板式换热器的冷水换热片上的冷水出口d和冷水出口c设置在冷水换热片的中部，并通过间隔密封条20将冷水换热片的中部和左侧的区域与右侧区隔开。这样，当仅通过冷水出口d和冷水出口c输送低温水时，低温水只流经冷水换热片的中部和左侧的区域，
冷水换热片相当于以三分之二的效率工作；当仅通过冷水入口e和冷水入口f输送低温水时，低温水只流经冷水换热片的右侧的区域，冷水换热片相当于以三分之一的效率工作；当同时通过冷水入口e和冷水入口f、冷水出口d和冷水出口c输送低温水时，低温水流经冷水换热片的全部区域，冷水换热片满效率工作。
[0048]
采用本实用新型冷水双进双出的板式换热器,冷水进、出口可实现灵活切换，可半侧运行加热，也可全流量加热。半侧加热时不仅可保持低流量水泵的压力，还能保证进入下一级加热器（补水加热器）的热水量满足加热需求。换热器冷、热水进出口相反布置，换热内部冷、热水均采用反向流动，达到逆流换热的目的，使换热器换热效率更高。采用本实用新型板式换热器,相当于将常规大流量、小流量两台换热器合并，不仅节省投资，还节约了占地面积。采用冷水双进双出换热器，降低了制造成本,方便复杂工况下的加热器切换操作。
[0049]
所述源水加热器2的热水入口a、冷水入口e、冷水入口c、热水出口b、冷水出口d、冷水入口f处均设置有阀门（13～16为冷水出入口处的阀门）。
[0050]
所述补水提升泵5的出口与制水系统的入口之间设置有阀门17。
[0051]
为适应各个工况下源水加热器2都能满足运行要求，并且达到最优的运行工况，将几种运行模式列举如下：
[0052]
中水流量大、温度低时。将源水加热器2冷水阀门13、14、15、16全部开启，将源水加热器2旁路阀门17关闭。满足流量的需求的同时，确保中水全部经过换热器进行换热。控制热端炉渣冷却水的水量控制加热器冷水出口温度，使制水系统水温达到25℃的要求。
[0053]
中水流量小，温度低时。将源水加热器2冷水阀门13、15（或阀门14、16）开启，将冷水阀门14、16（或阀门13、15）关闭，将源水加热器2旁路门17关闭。换热器冷水半侧进水，在满足小流量水泵出力的同时，也使低温水全部进入换热器进行加热，同样控制热端炉渣冷却水的水量控制加热器冷水出口温度，使制水系统水温达到25℃的要求。
[0054]
中水流量大，温度高时。将源水加热器2冷水阀门13、15（或阀门14、16）开启，将冷水阀门14、16（或阀门13、15）关闭，将源水加热器2旁路阀门17开启。即将部分中水加热，同时参配旁路门17所提供的低温水。满足大流量水泵出力的同时将高温水和低温水混合后可以达到25℃。并且，这样的调整方式也不会影响二级换热器的热端水量，使机组补水温度达到要求。
[0055]
下面结合附图说明本实用新型的工作过程。
[0056]
煤进入锅炉燃烧后产生的炉渣由冷渣器12排出，冷渣器12利用循环水吸取炉渣热量，吸热后的循环水温度可达90-95℃。循环水进入炉渣冷却水换热器1与汽轮机凝结水换热。另一部分炉渣冷却水经过源水加热器2加热源水，将源水由10-15℃加热至25℃。经过一次换热的循环水温度可下降至60-65℃，进入机组补水加热器，将机组补水加热至排汽装置温度（40℃以上）。经过两次换热后的循环水温度下降至40℃，进入锅炉冷渣器12继续吸取炉渣热量。
[0057]
改进后，电厂补水及加热过程如下：中水进厂
→
一次加热至25℃
→
预处理
→
除盐处理
→
进入补水箱
→
二次加热至需要温度
→
补水至汽水系统（排汽装置）。
[0058]
源水加热器和补水加热器均采用稳定性较好的板式换热器，利用热端的阀门调整其冷水出口温度。阀门可采用电动调节门，利用电厂强大的dcs系统，可实现自动控制。由于进入电厂的中水并不是固定的流量和温度，根据电厂负荷、城市中水厂产水量、环境温度的
变化，中水的流量和温度也在发生变化。为了适应流量和温度的变化，时刻满足较合适的制水温度（25℃）的要求，通常会安装两组换热器。1组大流量换热器和1组小流量换热器，不仅造价提高，而且换热器频繁的切换也极为不便。本实用新型将源水加热器（设备编号2）设计为冷水双进双出，区别常规单进单出的板式换热器，具有流量、温度调整更灵活、准确的特点。由于炉渣冷却水温度通常在90-95℃，板式换热器的设计温度为200℃。冷水冷却流量的减少也不能造成换热器的超温。
[0059]
可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。