烟气余热驱动给水泵系统的制作方法

本发明涉及烟气余热利用领域，具体涉及一种利用烟气余热驱动给水泵系统。

背景技术：

在我国，70％以上的电力来自于火电机组，为国民经济的快速发展提供了强有力的保障，然而，火电机组也消耗了全国约50％的燃煤，排出了全国约45％、50％和48％的二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳。近年来，国内大容量机组大量地投入运行，发电煤耗下降效果显著，然而，随着火电机组“上大压小”政策性改造进入尾声，进一步降低火电机组煤耗的难度越来越大。

电站锅炉的余热利用是有效减少发电能源损失的手段。国内外学者今年也在该领域投入了大量的研究精力，取得了广泛的成果。另一方面，能源阶梯利用也是提高能源利用率的有效手段。热能不可能全部一次性转换为机械能，热功转换效率与温度高低有关，高温热能的品味高于低温热能。将能源按其品味逐级加以利用，也是一种重要的节能措施。

大型火电机组的给水泵驱动方式主要有以下三种，即电动机驱动、主机驱动以及小汽轮机驱动。

电动机驱动方式是由给水调节阀控制给水流量，或由电动机通过调速装置驱动给水泵。该种驱动方式具有结构简单、经济性好且安全性高的优点；但当机组功率变大时，相应的电动机和变压器设备以及自动控制系统的设备皆要随之增大，导致整套设备成本耗费增大。

主汽轮机驱动方式主要是通过给水泵的轴与大汽轮机的轴相连，或把调速装置与给水泵的轴相连。

小汽机驱动方式为通过蒸汽抽气在小汽机中做功驱动给水泵工作。该方法在实际应用中需找到稳定可靠及参数合理的蒸汽；同时，该种方式的控制系统比较复杂切故障率较高。

现有给水泵驱动手段具有各自的优点与不足，尚无烟气做功直接驱动方式。当前烟气余热利用系统或能源阶梯利用形式较为单一，限制了火电机组能源利用效率的提高。采用烟气余热驱动给泵，可以进一步提高能量梯级利用效率。

有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种烟气余热驱动给水泵系统，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利用高温再热器出口烟气驱动透平机做功，直接带动给水泵运行的烟气余热驱动给水泵系统。

本发明烟气余热驱动给水泵系统，包括：烟气-空气换热器、压缩机、透平以及水泵，其中，所述烟气-空气换热器的空气入口与压缩机的空气出口通过压缩冷气输送管道相连通，所述烟气-空气换热器的空气入口与透平的动力气体入口通过高温输气管道相连通，所述烟气-空气换热器还设有烟气进气口，电锅炉的烟气通过所述的烟气进气口输入所述烟气-空气换热器，空气经由空气经由压缩机压缩之后通过压缩冷气输送管道输入烟气-空气换热器，经烟气进行加热的空气经过高温输气管道输入透平，驱动所述透平做功，所述透平驱动连接所述水泵，提供水泵工作所需的能量。

进一步地，还包括省煤器，所述烟气-空气换热器的烟气出口连接省煤器的烟气入口，与空气换热完成的烟气经所述烟气-空气换热器的烟气出口输入所述省煤器。

进一步地，所述透平驱动连接压缩机，所述透平提供所述压缩机工作所需的能量。

进一步地，所述烟气-空气换热器采用传热式的换热方式，烟气和空气各有自己的通路，热量连续地通过传热面由烟气传给空气。

进一步地，所述透平通过调速装置与给水泵的轴直接相连，所述调速装置将所述透平所做的功直接输入给水泵，并根据负荷变化调节给水泵转速。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

本发明烟气余热驱动给水泵系统，利用部分高温烟气余热分级做功，提供给水泵系统动力，代替高温抽汽或电能，节约高温蒸汽使得汽轮机做功增加或降低厂用电率，提高机组的经济性。丰富锅炉余热利用系统方式，提高能源阶梯利用水平。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，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为本发明一实施例的结构示意图；

其中，1为透平，2为压缩机，3为烟气-空气换热器，4为锅炉炉膛出口高温烟气，5为烟气-空气换热器3出口烟气，6为高压空气，7为烟气-空气换热器3出口高温高压空气，8为透平出口空气，9为给水泵，10为进入压缩机的空气。

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。

参见图1，本发明一较佳实施例所述的一种烟气余热驱动给水泵系统，包括烟气-空气换热器3、压缩机2、透平1等装置，其中所述烟气-空气换热器3中通入高温烟气4和高压冷空气6，其特征在于吸收烟气余热后的高温高压空气7进入透平1做功，驱动给水泵系统9。

所述的高温再热器出口烟气4仍具有较高的温度，将其通入烟气-空气换热器3继续放热，将热量传给高压空气后通入省煤器入口，以进行下一级品位能源利用。

所述的高压空气6由压缩机2压缩冷风10产生，在烟气-空气化热器3中吸收高温烟气的热量后进入透平1中带动叶轮做功，将热能转换为机械能。透平1所产生的功一部分供给压缩机2压缩空气使用，另一部分经调速装置直接传给给水泵系统，为其提供动力。

在透平1中做功后的乏气仍具有一定温度和压力，将其通入锅炉热风管道，干燥煤粉，提供稳定燃烧环境。

烟气-空气换热器3的选型采用采用传热式的换热方式，烟气和空气各有自己的通路，热量连续地通过传热面由烟气传给空气。因为通入烟气-空气换热器3中的空气具有较高压力，空气侧与烟气侧压力差较大，若采用蓄热换热方式，则空气会大量漏入烟气侧，造成传热恶化，同时使烟气量增大，温度下降，进而影响下一级省煤器中的传热效果。空气漏入烟气侧也会导致压缩机提供更多的冷风10，压缩机2功耗增加，影响系统的经济性。

压缩机2采用轴流式压缩机，压缩机2从外界大气中吸入冷空气，经过逐级压缩使之增压。当系统启动时，由外置起动机带动压气机，当透平机1输出的机械工大于压缩机消耗的机械功后，起动机脱扣，所述的烟气余热驱动给水泵系统开始独立运行。

当机组启动时，冷空气不能从高温烟气吸热，透平机1尚未开始工作，在系统中辅助配备电动驱动方式，保证机组安全平稳运行。当高温烟气通入烟气-空气换热器3，透平机1做功满足给水泵9与压缩机2需求，切断辅助电动驱动，作为备用；或者将该辅助电动机作为发电机运行，对外输出额外电力。

所述的输送高温高压空气的管道长度应尽量缩短，使整个系统的流动阻力降低，使利用空气吸热-做功系统布置紧凑。使用的材质应满足耐高温、高压要求，保证系统在高温、高压下安全、经济运行。

所述的高温烟气从高温再热器出口烟气中抽取，是因为一般情况下高温再热器出口温度为800-900℃，可以满足向冷空气提供热量进而进入透平中做功的要求。在实际应用中，可以根据冷空气的温度、流量选取温度匹配的烟气抽取点。本发明中烟气在烟气-空气换热器3中换热后通入省煤器入口，实际应用中不限于此，可根据放热后的温度水平选择温度匹配的汇入点。

所述的烟气余热驱动给水泵系统中涉及的起动机、调速装置、电动驱动源、压力管材等设备在现有的技术水平中已有成熟的产品，具体实施时可根据实际情况选择尺寸与型号，此处不再赘述。

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。