一种发电内燃机余热梯级利用系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及属于能源与动力技术领域，具体涉及一种发电内燃机余热梯级利用系统。
【背景技术】
[0002]现有的发电内燃机的热量排放存在以下技术问题:
[0003]1.发电内燃机排烟温度300至500°C，不同机型、不同工况下温度不同，发电内燃机将烟气直接排至大气，造成了严重的能源浪费。
[0004]2.高水分煤，例如褐煤水分一般大于20%甚至更高。煤中水分含量过高会造成煤的燃烧热利用效率下降。现有的技术中，申请号:201120083406.2，公开了一种利用锅炉烟气余热干燥褐煤的系统，申请号:201420180737.1，公开了火力发电厂锅炉烟气余热干燥褐煤系统，采用了锅炉的炉烟干燥褐煤的技术，但抽炉烟改变了燃煤锅炉内的流场和烟风系统的平衡，使得燃煤锅炉的设计和运行控制变的更加复杂，而且抽取燃煤锅炉的炉烟中含有大量的灰尘，抽取的炉烟再循环会增大炉烟的灰尘浓度，从而会增大燃煤锅炉的磨损。
[0005]3.高水分煤直接送入炉膛燃烧不仅使煤的燃烧热利用效率下降，还使得煤中的这些水分都浪费掉了。
[0006]4.现有的大型燃煤电站一般需要另外配置启动锅炉，因为电站启动前需要给除氧器提供蒸汽用于除氧、提供汽机轴封用汽以及锅炉暖管用汽等，使得燃煤电站所需的热力设备和管道预热，以避免突然启动造成设备和管道的材料热应力过大而损害设备和管道。启动锅炉一般功率不大，效率不高，因此，大型燃煤电站正常运行时，启动锅炉一般闲置，造成了资源的浪费。而发电内燃机功率相对较小，但效率较高，单循环内燃机电站效率一般在43%左右，内燃机-蒸汽联合循环的效率更高，而且内燃机自身启动时除了可以采用蒸汽加热启动之外，还可以采用电加热启动，安装和启动方便。
【实用新型内容】
[0007]为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了一种发电内燃机余热梯级利用系统，该余热梯级利用系统实现了内燃机排烟余热的梯级利用，减少了能量的浪费。
[0008]为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下:
[0009]一种发电内燃机余热梯级利用系统，包括至少一台发电内燃机，烟气从内燃机的活塞缸出来经涡轮增压器排出，排出的烟气依次经过第一余热锅炉、烟气-煤干燥换热装置及第二余热锅炉，烟气在烟气-煤干燥换热装置中干燥用于燃煤锅炉用的褐煤，经过第二余热锅炉的烟气冷却后产生的水传送至储水装置；
[0010]所述第一余热锅炉产生的过热蒸汽经过调节阀传送至蒸汽联箱或联合循环用蒸汽轮机发电，进入蒸汽联箱的过热蒸汽在燃煤电站启动时可用于燃煤锅炉的启动用蒸汽，发电内燃机通过发电机发电接入电网或作为燃煤电站黑启动的启动电源。
[0011]所述蒸汽联箱中的过热蒸汽连接至燃煤电站锅炉附属用汽点、燃煤电站除氧器、蒸汽轮机附属用汽点、蒸汽-煤干燥换热装置及其他用汽点。
[0012]所述储水装置包括水封罐，烟气在第二余热锅炉中放热降温，烟气中的水分冷凝后在重力作用下收集至水封罐，水封罐在低温省煤器的下方布置，靠重力收集烟道冷凝水；水封罐顶部通向大气以和大气压平衡，防止烟气从水封罐窜入大气；在水封罐的侧壁上部设有排水口，水位达到排水口时，回收的水溢流至回收水箱以备再利用。
[0013]所述发电内燃机余热梯级利用系统还包括事故备用装置，所述事故备用装置包括第一备用装置及第二备用装置，第一备用装置包括设置在燃煤锅炉排向烟囱的烟道上的切换阀及设置在烟气-煤干燥换热装置及该切换阀之间管道上的调节阀；
[0014]第二备用装置设置在磨煤机之前，第二备用装置包括蒸汽-煤干燥换热器及设置在烟气-煤干燥换热装置与磨煤机之间的管道上的切换阀；
[0015]蒸汽-煤干燥换热器与燃煤电站用蒸汽轮机岛相连，蒸汽-煤干燥换热器的蒸汽来源有两处，一是来自内燃机余热锅炉所对应的蒸汽联箱，二是抽取燃煤电站用蒸汽轮机岛处蒸汽，两处汽源可切换。
[0016]发电内燃机事故停运时，发电内燃机不产生烟气，而燃煤电站需要正常运行，为保证对燃料煤的干燥不受发电内燃机停运的影响，可以采用两种备用措施，第一种是调节第一备用装置，从燃煤锅炉引出烟气；第二种是调节第二备用装置，利用蒸汽作为干燥的热源。二者可单独使用，也可同时使用。两种备用孰先投用或同时投用，运行人员可根据内燃机停运时间等具体情况来选择。
[0017]当煤中水分干燥后仍高于第一设定值(比如为35% )时，可启用蒸汽-煤干燥换热器，而当煤中的水分被烟气-煤干燥换热装置干燥至含水量第二设定值(比如为20% )以下时，通过调节第二备用装置的切换阀将煤传送至磨煤机，该煤不用经过第二备用装置的蒸汽-煤干燥换热器。当在第一设定值与第二设定值(比如为20-35% )之间时，可由运行人员灵活掌握是否投用蒸汽-煤干燥换热器。
[0018]投用第二备用装置时，褐煤通过蒸汽-煤干燥换热器干燥，褐煤中蒸发出来的水分在真空泵的作用下，进入空冷式冷凝器冷凝成液态水，进入回收水箱以备再利用。
[0019]所述烟气-煤干燥换热装置及第二备用装置内部设有内部旁路，当不需要对褐煤干燥时，烟气可以不经过干燥换热，从内部旁路直接进入中部烟道。
[0020]所述第一余热锅炉、第二余热锅炉内部均设有内部旁路，当不需要产生蒸汽时，烟气可以不经过余热锅炉换热，从内部旁路直接进入后部烟道。
[0021]所述烟气-煤干燥换热装置、第二备用装置、第一余热锅炉及第二余热锅炉内部旁路均可通过切换阀实现。
[0022]所述发电内燃机余热梯级利用系统中发电内燃机通过内燃机用发电机连接至电网或作为燃煤电站黑启动的启动电源，第一余热锅炉产生的过热蒸汽在系统正常运行时可以通过联合循环用蒸汽轮机传递至联合循环蒸汽轮机用发电机发电并传送至电网，燃煤电站锅炉产生蒸汽进入蒸汽轮机中，推动蒸汽轮机做功，带动相应的发电机发电。
[0023]在燃煤电站锅炉和燃煤电站用蒸汽轮机岛启动前，发电内燃机对应的第一余热锅炉产生的蒸汽进入蒸汽联箱，从蒸汽联箱中接出的蒸汽进入燃煤电站锅炉附属用汽点、燃煤电站除氧器、蒸汽轮机附属用汽点中预热燃煤电站的热力设备和管道，以避免突然启动造成设备和管道的材料热应力过大而损害设备和管道。同时，所述发电内燃机对应的发电机发出的电接入厂用电，作为燃煤电站黑启动时的启动电源。
[0024]所述燃煤锅炉用的褐煤先在煤场出口的水-煤间壁式换热器中被冷却内燃机缸套和中冷器的循环水预热，而后进入烟气-煤干燥换热装置中继续吸热干燥，而后再进入第二备用装置中继续干燥，干燥后的褐煤送至磨煤机，磨煤机将褐煤进一步处理后送至燃煤电站锅炉；发电内燃机循环水先在煤场出口的水-煤间壁式换热器中被煤初步冷却后，再进入空冷器冷却，冷却后的循环水再去冷却内燃机的缸套和中冷器，同时被内燃机的缸套和中冷器加热升温，空冷器设温度测点，空冷器的风机采用变频调节，以保证空冷器出口的循环水水温恒定。
[0025]余热锅炉产生的过热蒸汽接到蒸汽联箱中，主要用于大型燃煤电站的启动；或接到联合循环汽轮机中发电。煤的干燥是利用在水-煤间壁式换热器中内燃机循环水与煤之间、烟气-煤干燥换热装置中烟气和煤之间以及在第二备用装置中蒸汽和煤之间的换热实现的。烟气加热煤，煤受热，煤中的水分挥发，从而实现煤的干燥。在水-煤间壁式换热器中内燃机循环水与煤之间的换热采用间壁式换热器，挥发的水分排入大气；烟气-煤干燥换热装置采用直接接触式换热器，其中烟气和煤的换热是直接接触式的，挥发的水分被烟气带走，并与烟气中的燃料燃烧过程所产生的水分一起在第二余热锅炉中冷凝下来，冷凝下来的水分被回收；在第二备用装置中，蒸汽-煤干燥换热器采用间壁式换热