专利名称：全负荷高效回热及燃煤干燥系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种适用于发电厂的全负荷高效回热及燃煤干燥系统。
背景技术：
在发电厂中，回热系统是ー种利用蒸汽加热凝结水和给水的系统。该系统可以将蒸汽的热量全部回收到エ质水中，以提高热カ循环效率。回热系统的加热器主要包括凝结水加热器、除氧器和给水加热器。应用中，通常配置的回热系统用汽轮机多级抽汽的热量通过多级加热器来加热凝结水和给水，从而将蒸汽的热量全部回收到エ质水中，提高给水温度。目前的发电厂的系统设计注重于发电机组满负荷时的效率，然而发电机组通常都是在部分负荷下运行，在部分负荷下发电机组的效率低于满负荷的效率。因此提高发电机组在部分负荷下的热效率有很强的现实意义。在市场经济条件下，发电厂采购的燃煤的品质很可能和设计的媒质不同，比如采购的燃煤含水量大于设计含水量。另外，当连续多日下雨后，发电厂露天煤场的燃煤水分也大大增加。燃煤水分的増加使得磨煤机干燥水分的能力不足，将导致锅炉燃烧不稳定，锅炉效率下降。因此，提高磨煤机的煤粉干燥能力，对组织良好的炉内燃烧，不便锅炉效率下降是非常重要的。锅炉给水温度越高，发电机组的热力效率越高，理论上存在最佳给水温度。然而，受汽轮机设备结构等条件限制，锅炉给水温度一般都明显低于最佳回热温度。并且，受锅炉省煤器限制，锅炉给水温度也不允许达到最佳回热给水温度。与本发明相近的方案有常规回热方案、全负荷高效回热方案、通过空气预热器加热磨煤机进ロ风的方案。例如，在如图I所示的常规回热方案中，用汽轮机多级抽汽的热量通过多级加热器来加热给水，提高给水温度。给水温度与抽汽的压カ成正比，抽汽压力越高，给水温度越高。各级加热器与汽轮机各级抽汽一一对应。对于滑压运行汽轮机，随着机组负荷的下降，汽轮机抽汽压力下降，回热系统的给水温度也随之降低。因此发电机组在部分负荷下热效率将降低。此外，在如图2所示的全负荷高效回热及燃煤干燥系统中，加热器配置多路压カ不同的汽源，在机组负荷高的时候利用高负荷对应汽源，在机组负荷低的时候，将压カ随负荷变低的正常抽汽切換到压カ较高的汽源，充分利用回热系统设备，从而可以提高回热系统在部分负荷エ况的给水回热温度，从而提高机组在低负荷エ况的热力循环效率。一般而言，发电机组负荷不低于85%满负荷可称为高负荷エ况，低于85%满负荷可称为部分负荷或低负荷エ况。另ー方面，发电厂的磨煤机一般对磨煤机进ロ的风进行加热，以提高磨煤机干燥煤粉的能力。常规加热磨煤机进风的方案是通过空气预热器将烟气的热量传递给一次风。通过空预器加热的热一次风和没有加热的冷一次风混和后进入磨煤机。进入磨煤机的热风温度温度由热风份额和冷风份额的多少调整，进风温度的上限是热一次风温度，即全部热一次风无冷一次风的情況。根据图I所示的常规发电厂回热系统中，回热系统各级加热器101-103与汽轮机各级抽汽一一对应。回热系统的回热效率与给水温度有关，而给水温度与抽汽的压カ成正比，抽汽压力越高，给水温度越高。受设备结构等条件限制，目前机组在最大负荷エ况，机组的给水温度一般都明显低于最佳回热温度，热カ系统没有达到最佳效率。在部分负荷下，汽轮机抽汽压カ随之下降，回热系统的给水温度也随之降低。从而降低了机组整体热カ循环效率。根据图2所示的全负荷高效回热系统对回热系统的加热器101-103配置多路压カ不同的汽源204-205，在机组负荷高的时候利用高负荷对应汽源204(例如现有技术的正常抽汽)，在机组负荷低的时候，将压カ随负荷变低的正常抽汽切換到压カ较高的汽源205，充分利用回热系统设备，从而可以提高回热系统在低负荷エ况的给水回热温度，提高了机组部分负荷下的效率。因此，全负荷高效回热系统比常规回热系统提高了机组的综合热效率。
但是，单纯全负荷高效回热系统还存在如下的不足(I)由于在部分负荷在机组滑压运行，降低了抽汽压力，但是抽汽温度并不下降或下降很少，因此在部分负荷下加热器的抽汽切換到高压カ的汽源可能导致抽汽温度提高，因此需要提高加热器的材料等级以满足抽汽温度提高的要求，増加了加热器的成本；或者采取措施降低抽汽的温度(如喷水减温)，浪费了抽汽的热量；(2)由于受锅炉结构和水动カ的条件限制，给水温度的提高有一个上限。因此当采用全负荷高效回热系统把给水温度提高到锅炉侧要求的上限时，抽汽的热量不能进ー步传递给给水，这种情况在现有机组的改造中会出现。另ー方面，现有的磨煤机进风加热系统是通过空气预热器将烟气的热量传递给ー次风。通过空预器加热的热一次风和没有加热的冷一次风混和后进入磨煤机。进入磨煤机的混合风温度温度由热风份额和冷风份额的多少调整，但是进风温度的上限是热一次风温度，即全部热一次风无冷一次风的情況。空预器出口的热一次风温度受到烟气进ロ温度和空气预热器结构的限制，不能无限制提高。当燃煤的水分较大幅度高于设计煤种时，会发生即使磨煤机进风温度达到上限也无法完全干燥煤粉，即磨煤机出ロ煤粉温度达不到设计值。这种情况将导致锅炉燃烧不良，锅炉效率下降。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明g在对现有的发电厂的回热系统进行改迸，以期提高发电机组在部分负荷下的锅炉给水温度，提高发电机组部分负荷下的效率，且同时不降低发电机组在满负荷下的效率。此外，本发明还期望能利用汽轮机抽汽的热量提高磨煤机进ロ风温，以增加磨煤机的煤粉干燥能力，改善锅炉燃烧エ况。因此，本发明提出了一种全负荷高效回热及燃煤干燥系统，包括级联的多个加热器；至少ー个高负荷汽源，每一高负荷汽源选择性地与所述多个加热器之ー连通；至少ー个低负荷汽源，每ー低负荷汽源选择性地与所述多个加热器之ー连通；燃煤干燥设备，设置于所述每ー低负荷汽源和与该低负荷汽源相连的加热器之间或者所述每一高负荷汽源和与该高负荷汽源相连的加热器之间，其中，所述低负荷汽源的压カ高于所述高负荷汽源的压力。
根据本发明的ー个优选实施例，在上述全负荷高效回热及燃煤干燥系统中，所述加热器是凝结水加热器、除氧器或者给水加热器。根据本发明的ー个优选实施例，在上述全负荷高效回热及燃煤干燥系统中，在满负荷或高负荷エ况下，所述加热器被切換到与所述高负荷汽源连通；且在低负荷エ况下，所述加热器被切換到与所述低负荷汽源连通。根据本发明的ー个优选实施例，在上述全负荷高效回热及燃煤干燥系统中，所述燃煤干燥设备进一歩包括磨煤机；热一次风管；冷一次风管；以及混合风管，其中，所述热一次风管与所述冷一次风管合并成所述混合风管，然后接入所述磨煤机。根据本发明的ー个优选实施例，在上述全负荷高效回热及燃煤干燥系统中，所述燃煤干燥设备还包括进风暖风机，连接所述低负荷汽源或者所述高负荷汽源并设置于所述热一次风管的管道中。根据本发明的ー个优选实施例，在上述全负荷高效回热及燃煤干燥系统中，所述 燃煤干燥设备还包括进风暖风机，连接所述低负荷汽源或者所述高负荷汽源并设置于所述混合风管的管道中。根据本发明的ー个优选实施例，在上述全负荷高效回热及燃煤干燥系统中，所述进风暖风机进一步连接到所述加热器。根据本发明的ー个优选实施例，在上述全负荷高效回热及燃煤干燥系统中，来自所述低负荷汽源或者高负荷汽源的蒸汽通过所述进风暖风机对所述磨煤机的进ロ进行风加热，再进入所述加热器进行加热。根据本发明的ー个优选实施例，在上述全负荷高效回热及燃煤干燥系统中，所述加热器是单列或双列。综上，本发明在全负荷高效回热系统的基础上增加燃煤干燥系统，创造性地将这两者结合为一体，将抽汽的能量中的一部分通过全负荷高效回热及燃煤干燥系统加热给水，另一部分通过燃煤干燥设备加热磨煤机的进风。通过燃煤干燥设备先将一部分抽汽热量加热磨煤机进风，然后再回到回热系统中加热给水。这样，进入回热系统的抽汽温度降低，回热系统加热器不需要采用等级更高的材料或进行喷水降低抽汽温度。而且当受锅炉限制不能将全部抽汽热量加热给水时，也可利用剰余的抽汽热量，即提高了发电机组的整体效率又使得在燃煤水分较大的情况下改善了锅炉燃烧。应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且g在为如权利要求所述的本发明提供进ー步的解释。
包括附图是为提供对本发明进ー步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中图I示出了现有技术的加热蒸汽与加热器--对应的回热系统。图2示出了现有技术的多路汽源的全负荷高效回热系统。图3示出了根据本发明的全负荷高效回热及燃煤干燥系统的示意性框架。图4A示出了根据本发明的一个优选实施例的燃煤干燥设备的结构。图4B示出了根据本发明的另ー优选实施例的燃煤干燥设备的结构。
具体实施例方式现在将详细參考附图描述本发明的实施例。图3示出了根据本发明的全负荷高效回热及燃煤干燥系统的示意性框架。如图3所示，本发明的全负荷高效回热及燃煤干燥系统主要包括级联的多个加热器301-303、至少ー个高负荷汽源304、至少ー个低负荷汽源305以及燃煤干燥设备306。特别是，在图3中，上述多个加热器依次为凝结水加热器301、除氧器302和给水加热器303，且相应地具有三个可选的高负荷汽源304、三个可选的低负荷305和三套对应的燃煤干燥设备306。当然，本发明并不限于此。根据不同的应用条件，可以对ー个或多个回热系统的加热器配备多路汽源，且加热器的数量也不受限制。此外，本发明的回热系统的加热器可以是常规3 9级，但该级数并不受限制。此外，加热器还可以是单列，也可以是双列，列数也同样不受限制。在运行时，来自凝汽器的エ质水(如图3中的右上方)沿凝结水及给水管系依次流经回热系统加热器，即凝结水加热器301、除氧器302、给水加热器303，通过蒸汽的加热，将蒸汽的热量回收到水中，致使水温逐级升高，最后进入锅炉，满足锅炉给水要求。 对回热系统的加热器301-303，除满负荷或高负荷对应汽源(例如现有技术的一一对应配置的汽轮机各级抽汽)——高负荷汽源304タト，还配置更高压力的汽源——低负荷汽源305，该低负荷汽源305可用于在部分负荷(低负荷)下向回热系统的加热器301-303或其中的某ー个或若干个加热器提供加热汽源。该低负荷汽源305可以是上一级抽汽，也可以是其它来源的蒸汽。也就是说，上述全负荷高效回热及燃煤干燥系统的每一加热器都可以按照实际的エ况来选择性地连通高负荷汽源304或低负荷汽源305。具体地，在满负荷或高负荷エ况下，加热器301-303可以被切換到与高负荷汽源304连通，而在低负荷エ况下，加热器301-303可以被切換到与低负荷汽源305连通。如上所述，低负荷汽源305的压カ高于高负荷汽源304的压力。此外，也可以根据实际エ况为多个加热器选择不同的汽源。例如，由于通常锅炉进ロ的最终给水温度由最后ー级(即给水流程上离锅炉最近的ー级)给水加热器的抽汽压力决定，因此最后一级加热器的汽源可能会优先切換至压カ更高的汽源。重要的是，在本发明的各实施例中，将燃煤干燥设备306设置于每ー低负荷汽源305和与该低负荷汽源相连的加热器之间。此外，虽然图3中未示出，但本发明也可以类似的方式将燃煤干燥设备306设置于每一高负荷汽源304和与该高负荷汽源相连的加热器之间。如图4A和图4B根详细地示出的，该燃煤干燥设备306至少由以下组件构成磨煤机401、热一次风管402、冷一次风管403、混合风管404以及进风暖风机405。其中，上述热ー次风管402与上述冷一次风管403合并后成为上述的混合风管404，该混合风管404随后将接入磨煤机401。在图4A所示的实施例中，进风暖风机405连接低负荷汽源并设置于热一次风管的管道402中。此外，虽然未图示，但本发明中，进风暖风机405也可以连接高负荷汽源并设置于热一次风管的管道中。在图4B所示的实施例中，进风暖风机405连接低负荷汽源并设置于混合风管404的管道中。此外，虽然未图示，但本发明中，进风暖风机405也可以连接高负荷汽源并设置于混合风管的管道中。此外，进风暖风机405的另一端还连接到上述回热系统的加热器(图3中的加热器301-303)。当然，也可以在上述图4A和图4B所示的多个进风暖风机405的位置处同时布置进风暖风机405或者选取ー个或若干位置布置进风暖风机405。
根据本发明，在机组部分负荷的エ况下，更高压力的汽源(即低负荷汽源)305先通过燃煤干燥设备306的进风暖风器405对磨煤机进ロ的混和风和/或空预器出ロ的热ー次风进行加热，然后再对回热系统的加热器301-303对给水或凝结水加热。从抽汽的流程上看，燃煤干燥设备306的进风暖风器405和回热系统的加热器301-303是串联的。而在机组全负荷或高负荷的エ况下，虽然不需要将回热系统的加热器301-303的抽汽汽源切換到更高压カ的汽源，但也可以将正常的回热系统的加热器的抽汽汽源(即高负荷汽源)304通过燃煤干燥设备306的进风暖风器405对磨煤机401进ロ的混和风和/或空预器出ロ的热一次风进行加热，然后再对回热系统的加热器301-303对给水或凝结水进行加热。从抽汽流程上看，燃煤干燥设备306的进风暖风器405和回热系统的加热器301-303是串联的。可以理解，本发明主要是基于火力发电厂热カ循环的回热原理和磨煤机热平衡计算原理。在火力发电厂中，通常配置汽轮机回热系统，用汽轮机多级抽汽的热量通过多级加热器来加热凝结水和给水，以提高热カ系统效率。现有配置中，各级加热器与汽轮机的各级抽汽通常是一一对应。回热系统的回热效率与最佳回热给水温度有关，而给水温度与抽汽的压カ成正比，抽汽压力越高，给水温度越高。此外，受设备结构等条件限制，目前机组在最大负荷エ况，机组的给水温度一般都明显低于最佳回热温度。另ー方面，发电机组在部分负荷下滑压运行，抽汽压力降低，但是抽汽温度并不下降或下降很少，这就为全负荷高效回热及燃煤干燥系统在部分负荷下提高机组热效率创造了条件。本发明的全负荷高效回热及燃煤干燥系统的加热器配置多路压カ不同的汽源，在机组负荷高的时候利用高负荷对应汽源(例如现有技术的正常抽汽)，在机组负荷低的时候，将压カ随负荷变低的正常抽汽切換到压カ较高的汽源，提高回热系统在低负荷エ况的给水回热温度，提高了机组部分负荷下的效率。与此同时，当机组燃烧的煤的含水量较大时，在部分负荷下，切换的汽源首先通过磨煤机进风暖风器提高磨煤机进风温度，在满负荷或高负荷下，也可通过抽汽汽源先加热磨煤机进风，然后再进入回热系统加热器，故而提高了磨煤机的干燥能力，改善了锅炉的燃烧。磨煤机进风暖风器设置在回热系统加热器的上游，可降低回热系统加热器的进ロ蒸汽温度，避免了更换回热系统加热器的材料，降低了设备成本。本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，_在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。
权利要求
1.一种全负荷高效回热及燃煤干燥系统，包括 级联的多个加热器； 至少一个高负荷汽源，每一高负荷汽源选择性地与所述多个加热器之一连通； 至少一个低负荷汽源，每一低负荷汽源选择性地与所述多个加热器之一连通； 燃煤干燥设备，设置于所述每一低负荷汽源和与该低负荷汽源相连的加热器之间或者所述每一高负荷汽源和与该高负荷汽源相连的加热器之间， 其中，所述低负荷汽源的压力高于所述高负荷汽源的压力。
2.如权利要求I所述的全负荷高效回热及燃煤干燥系统，其特征在于，所述加热器是凝结水加热器、除氧器或者给水加热器。
3.如权利要求I所述的全负荷高效回热及燃煤干燥系统，其特征在于， 在满负荷或高负荷工况下，所述加热器被切换到与所述高负荷汽源连通；且 在低负荷工况下，所述加热器被切换到与所述低负荷汽源连通。
4.如权利要求I所述的全负荷高效回热及燃煤干燥系统，其特征在于，所述燃煤干燥设备进一步包括 磨煤机； 热一次风管； 冷一次风管；以及 混合风管， 其中，所述热一次风管与所述冷一次风管合并成所述混合风管，然后接入所述磨煤机。
5.如权利要求4所述的全负荷高效回热及燃煤干燥系统，其特征在于，所述燃煤干燥设备还包括 进风暖风机，连接所述低负荷汽源或者所述高负荷汽源并设置于所述热一次风管的管道中。
6.如权利要求4所述的全负荷高效回热及燃煤干燥系统，其特征在于，所述燃煤干燥设备还包括 进风暖风机，连接所述低负荷汽源或者所述高负荷汽源并设置于所述混合风管的管道中。
7.如权利要求5或6所述的全负荷高效回热及燃煤干燥系统，其特征在于，所述进风暖风机进一步连接到所述加热器。
8.如权利要求5或6所述的全负荷高效回热及燃煤干燥系统，其特征在于，来自所述低负荷汽源或者高负荷汽源的蒸汽通过所述进风暖风机对所述磨煤机的进口进行风加热，再进入所述加热器进行加热。
9.如权利要求I所述的全负荷高效回热及燃煤干燥系统，其特征在于，所述加热器是单列或双列。
全文摘要
本发明提出了一种全负荷高效回热及燃煤干燥系统，包括级联的多个加热器；至少一个高负荷汽源，每一高负荷汽源选择性地与所述多个加热器之一连通；至少一个低负荷汽源，每一低负荷汽源选择性地与所述多个加热器之一连通；燃煤干燥设备，设置于所述每一低负荷汽源和与该低负荷汽源相连的加热器之间或者所述每一高负荷汽源和与该高负荷汽源相连的加热器之间，其中，所述低负荷汽源的压力高于所述高负荷汽源的压力。该全负荷高效回热及燃煤干燥系统可以提高发电机组在部分负荷下的效率，同时提高磨煤机进口风温，以增加磨煤机的煤粉干燥能力。
文档编号F26B21/00GK102679319SQ20111006696
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者叶勇健, 施刚夜, 林磊, 申松林 申请人:中国电力工程顾问集团华东电力设计院