一种机炉耦合技术与有机朗肯循环结合的电站余热高效利用系统的制作方法

本发明属于火电机组节能减排领域，特别涉及一种机炉耦合技术与有机朗肯循环结合的电站余热高效利用系统。

背景技术：

电力消耗和社会整体能耗水平是衡量国家经济发展和科技水平的重要指标，在当前可再生能源技术不断发展和节能环保要求日趋严峻的形势下，火电装备优化升级与整体结构调整在国家节能减排政策引导下加速前行，低能耗、低排放、低污染、能源消耗水平降低成为火电机组的首要目标，余热利用技术是实现以上目标的重要途经和手段。

当前应用较为广泛的余热利用技术包括有机朗肯循环、热泵技术以及近年来提出的电站尾部烟道机炉耦合技术；由于电站烟气成分复杂，换热器腐蚀等问题限制了传统机炉耦合技术余热利用水平；在此背景下，提出了一种机炉耦合技术与有机朗肯循环结合的电站余热高效利用系统，将烟气余热回收过程分为两个单元，避免换热器腐蚀的同时提高余热回收利用水平，该技术适用于现有电站的技术改造和新建电站的优化设计。

技术实现要素：

本发明的目的是将机炉耦合技术与有机朗肯循环技术结合起来，在克服烟气成分复杂造成的换热器腐蚀问题的基础上提高烟气余热利用水平。其中机炉耦合单元回收利用烟气酸露点温度以上的烟气余热，一部分用于预热入炉空气，一部分用于加热给水和凝结水，排挤回热加热抽汽量，增加汽轮机做功；有机朗肯循环采用耐腐蚀换热器回收烟气酸露点温度以下的烟气余热，通过膨胀机膨胀做功，增加发电量。

该系统由机炉耦合单元和有机朗肯循环单元构成，机炉耦合单元所包含的部件有省煤器1、空气预热器2、一级烟水换热器3、二级烟水换热器4、给水调节阀门24、凝结水调节阀门25、一级抽汽式空气加热器20、二级抽汽式空气加热器21、凝汽器9、凝结水泵10、8#低压加热器11、7#低压加热器12、6#低压加热器13、5#低压加热器14、除氧器15、给水泵16、3#高压加热器17、2#高压加热器18、1#高压加热器19；有机朗肯循环单元所包含的部件有一级耐腐蚀换热器5、静电除尘器6、二级耐腐蚀换热器7、脱硫塔8、膨胀机26、发电机27、凝汽器28、升压泵29。

该系统的工作原理为：

机炉耦合单元中，空气预热分为三部分：环境空气22经过二级抽汽式空气加热器21被第八级抽汽31加热，再经过一级抽汽式空气加热器20被第七级抽汽32加热，预热后的空气进入空气预热器进一步加热后送往炉膛23，空气预热过程的换热温差减小，能量损失降低；省煤器1出口烟气分为两部分，一部分烟气通过空气预热器2预热空气，一部分烟气进入旁路烟道并依次通过一级烟水换热器3和二级烟水换热器4；一级烟水换热器3与1#高压加热器19、2#高压加热器18、3#高压加热器17并联，给水从3#高压加热器17入口处经给水调节阀门24进入一级烟水换热器3加热，然后回流至1#高压加热器19出口，1#高压加热器19、2#高压加热器18、3#高压加热器17中的给水流量降低，进入其中的一级抽汽38、二级抽汽37、三级抽汽36流量降低，汽轮机蒸汽流量增加，汽轮机做功增加；二级烟水换热器4与5#低压加热器14、6#低压加热器13并联，凝结水从6#低压加热器13入口处经凝结水调节阀门25进入二级烟水换热器4加热，然后回流至除氧器15入口，5#低压加热器14、6#低压加热器13中的凝结水流量降低，进入其中的五级抽汽34、六级抽汽33流量降低，汽轮机蒸汽流量增加，汽轮机做功增加；有机朗肯循环单元中经过机炉耦合单元后的两股烟气汇合，再依次通过一级耐腐蚀换热器5、静电除尘器6、二级耐腐蚀换热器7、脱硫塔8；有机工质先后通过二级耐腐蚀换热器7、一级耐腐蚀换热器5吸热相变，然后过热状态的有机工质通过膨胀机26做功带动发电机27发电，做功后的有机工质排至凝汽器28，再经过升压泵29加压后进入二级耐腐蚀换热器7循环吸热。

附图说明

图1是一种机炉耦合技术与有机朗肯循环结合的电站余热高效利用系统的流程示意图。附图标记：

1-省煤器、2-空气预热器、3-一级烟水换热器、4-二级烟水换热器、5-一级耐腐蚀换热器、6-静电除尘器、7-二级耐腐蚀换热器、8-脱硫塔、9-凝汽器、10-凝结水泵、11-8#低压加热器、12-7#低压加热器、13-6#低压加热器、14-5#低压加热器、15-除氧器、16-给水泵、17-3#高压加热器、18-2#高压加热器、19-1#高压加热器、20-一级抽汽式空气加热器、21-二级抽汽式空气加热器、22-环境空气、23-送往炉膛空气、24-给水调节阀门、25-凝结水调节阀门、26-膨胀机、27-发电机、28-凝汽器、29-升压泵、30-汽轮机乏汽、31-第八级抽汽、32-第七级抽汽、33-第六级抽汽、34-第五级抽汽、35-第四级抽汽、36-第三级抽汽、37-第二级抽汽、38-第一级抽汽、39-省煤器入口烟气、40-锅炉烟道、41-空气管道、42-预热空气后的第七级抽汽、43-预热空气后的第八级抽汽、44-去往烟囱的烟气。

具体实施方式为：

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述；在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件；所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图所示的系统结构示意图中，锅炉尾部烟道依次布置省煤器1、空气预热器2、一级烟水换热器3、二级烟水换热器4、一级耐腐蚀换热器5、静电除尘器6、二级耐腐蚀换热器7、脱硫塔8，汽轮机乏汽30排入凝汽器9，然后依次通过凝结水泵10、8#低压加热器11、7#低压加热器12、6#低压加热器13、5#低压加热器14、除氧器15、给水泵16、3#高压加热器17、2#高压加热器18、1#高压加热器19后进入省煤器。

机炉耦合单元中，空气预热分为三部分：环境空气22经过二级抽汽式空气加热器21被第八级抽汽31加热，再经过一级抽汽式空气加热器20被第七级抽汽32加热，预热后的空气进入空气预热器进一步加热后送往炉膛23助燃；省煤器1出口烟气分为两部分，一部分烟气通过空气预热器2预热空气，一部分烟气进入旁路烟道并依次通过一级烟水换热器3和二级烟水换热器4，一级烟水换热器3与1#高压加热器19、2#高压加热器18、3#高压加热器17并联；汽轮机乏汽30排入凝汽器9，然后依次通过凝结水泵10、8#低压加热器11、7#低压加热器12进行加热，6#低压加热器13入口凝结水分为两部分，一部分继续通过6#低压加热器13、5#低压加热器14进行加热，另一部分经凝结水调节阀门25进入二级烟水换热器4加热，然后回流至除氧器15入口，与5#低压加热器14出口凝结水汇合后进入除氧器15除氧和给水泵16升压，3#高压加热器17入口给水分为两部分，一部分继续通过3#高压加热器17、2#高压加热器18、1#高压加热器19进行加热，另一部分经给水调节阀门24进入一级烟水换热器3加热，然后回流至1#高压加热器19出口，与1#高压加热器19出口给水汇合后进入省煤器1；有机朗肯循环单元中经过机炉耦合单元后的两股烟气汇合，再依次通过一级耐腐蚀换热器5、静电除尘器6、二级耐腐蚀换热器7、脱硫塔8；有机工质先后通过二级耐腐蚀换热器7、一级耐腐蚀换热器5吸热相变，然后过热状态的有机工质通过膨胀机26做功带动发电机27发电，做功后的有机工质排至凝汽器28，再经过升压泵29加压后进入二级耐腐蚀换热器7循环吸热。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。