一种新型的h级燃机余热锅炉尾部余热梯级综合利用系统
技术领域
1.本实用新型涉及一种新型的h级燃机余热锅炉尾部余热梯级综合利用系统，属于h级燃机联合循环发电机组技术领域。
背景技术：
2.发电厂项目是巨大能源消耗和能源产出的特殊产业，从宏观来看，h级燃机联合循环发电项目就是一个将h级燃机排气余热回收发电的节能工程。h级燃机联合循环发电机组中的余热锅炉是回收燃气轮机的排气余热，以产生驱动汽轮机发电所需蒸汽的换热设备。余热锅炉是联合循环电厂设备中重要的设备，因此提高余热锅炉的热效率对提高整个联合循环电厂的效率有着重要的意义。
3.与传统燃煤机组的锅炉相比，燃机联合循环发电机组的余热锅炉换热设备中没有空气预热器，空气预热器的功能除了提高炉膛温度和燃烧效率外，还能调整锅炉的排烟温度，使锅炉有较高的给水温度和较低的排烟温度。空气预热器是常规锅炉获得较高效率和锅炉与汽轮机系统工质循环热效率的不可缺少部件。考虑到余热锅炉中缺少空气预热器来调节锅炉内部总体的换热性能，现有技术方案采用扩大化省煤器和增置热水加热器的方式，采用扩大化省煤器方式增加了余热锅炉设计成本，同时，余热锅炉受热面的分布、节点温差和接近点温差、烟气侧压损的设计工作难度大大增加；现有专利cn205744156u提出的单纯采用增置热水加热器用于加热天然气的方式无法充分消纳锅炉尾部余热，余热锅炉运行仍存在一定量的余热浪费。
技术实现要素：
4.为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种新型的h级燃机余热锅炉尾部余热梯级综合利用系统，解决了现有余热锅炉尾部余热利用不足而造成能量浪费的问题。
5.为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：一种新型的h级燃机余热锅炉尾部余热梯级综合利用系统，包括热水加热综合利用系统和相邻煤机凝结水加热系统，
6.所述热水加热综合利用系统包括：设置在h级燃机余热锅炉尾部内部的热水加热器、热水加热器的出水管道和回水管道、设置在热水加热器出水管道上的热水循环泵，热水加热器的出水管道和回水管道之间连通；水流经热水加热器加热后，经热水循环泵升压后，分别送至换热设备进行换热，换热后的各路热水重新回到热水加热器的回水管道进入所述热水加热器加热；
7.所述相邻煤机凝结水加热系统包括：设置在h级燃机余热锅炉尾部内部的凝结水加热器、设置在凝结水加热器入口管道上的凝结水循环泵；所述热水加热器和凝结水加热器沿余热锅炉内的烟气流向依次设置；凝结水经过凝结水循环泵加压后进入凝结水加热器加热后流出。
8.进一步的，热水循环泵包括三个，并联设置在热水加热器出水管道上，用于给热水
增压。
9.进一步的，所述换热设备包括：天然气加热系统、暖通能源站、化学生水系统及燃机入口空气冷却制冷系统。
10.进一步的，所述天然气加热系统包括：天然气加热器、贯通在天然气加热器中间的热水管道和天然气管道，热水循环泵流出的部分热水经由热水管道对天然气加热器中的天然气加热后重新回流到所述回水管道中，天然气管道的入口连接天然气分离过滤单元，加热后的天然气经过天然气管道的出口连接天然气调压单元。
11.进一步的，所述凝结水循环泵的入口处设置凝结水循环泵入口关断阀，所述凝结水加热器出口设置凝结水出口关断阀。
12.进一步的，所述凝结水加热器入口的凝结水来自同一电厂内的燃煤机组轴封加热器引出的部分凝结水，凝结水加热器出口经凝结水出口关断阀后连接燃煤机组末级低压加热器出口凝结水管道。
13.进一步的，所述相邻煤机凝结水加热系统还包括：再循环管道和凝结水再循环泵，所述凝结水加热器出口和入口管道之间布置再循环管道连接凝结水再循环泵，凝结水再循环泵连接凝结水加热器入口管道。
14.本实用新型所达到的有益效果：
15.(1)通过在余热锅炉尾部增设热水加热器和凝结水加热器，充分吸收烟气热量，在确保规避受热面低温腐蚀的前提下，尽可能降低排烟，实现余热锅炉尾部烟气余热的最大化利用；
16.(2)增设了热水加热器产生热水，替代原有的辅助蒸汽用于天然气加热系统、暖通能源站、化学生水系统及燃机入口空气冷却制冷系统，既能够降低余热锅炉的排烟温度，又能够减少机组辅助蒸汽用量，提高汽轮机的出力，进而提高全厂效率梯级综合利用；
17.(3)增设了凝结水加热器对燃煤机组引出的凝结水进行加热，减少了流经末级低压加热器的凝结水流量，依据加热器自平衡特性，对应末级低加回热抽汽用量减少，进入低压缸膨胀做功的蒸汽流量增加，机组出力水平提升，进而提高燃煤机组的运行效率和经济性；
18.(4)本发明公开的h级燃机余热锅炉尾部余热梯级综合利用系统优化对象为国内燃煤机组、燃机联合循环机组在同一场址内的各类电厂，其改造难度与改造成本较低，具备较高的推广价值和应用前景。
附图说明
19.图1是本实用新型实施例的综合利用系统示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
21.本发明的h级燃机余热锅炉尾部余热梯级综合利用系统是指在h级燃机联合循环机组的余热锅炉100尾部低压省煤器后沿烟气流向依次增设热水加热器210和凝结水加热器220形成热水加热综合利用系统和相邻煤机凝结水加热系统。
22.如图1所示，一种新型的h级燃机余热锅炉尾部余热梯级综合利用系统，包括热水加热综合利用系统和相邻煤机凝结水加热系统；
23.热水加热综合利用系统包括：设置在h级燃机联合循环机组的余热锅炉100尾部内部的热水加热器210、热水加热器210的出水管道和回水管道、并联设置在热水加热器210出水管道上的热水循环泵(330、340、350)，热水加热器210的出水管道和回水管道之间连通；
24.热水流经增设的热水加热器210加热后，经热水循环泵升压后，分别送至天然气加热系统、暖通能源站、化学生水系统及燃机入口空气冷却制冷系统进行换热，换热后的上述四路热水重新回到热水加热器210的回水管道进入余热锅炉的热水加热器加热，循环利用水。
25.所述天然气加热系统用于通过热水给天然气加热；
26.所述暖通能源站用于通过热水给厂区用水系统提供热量，为现有系统；
27.所述化学生水系统用于通过热水给化学除盐水加热，为现有系统；
28.所述燃机入口空气冷却制冷系统用于通过热水给溴化锂制冷系统提供热源，为溴化锂制冷系统提供驱动力，为现有系统。
29.天然气加热系统包括天然气加热器、贯通在天然气加热器中间的热水管道和天然气管道，热水循环泵流出的部分热水经由热水管道对天然气加热器中的天然气加热后重新回流到所述回水管道中，天然气管道的入口连接天然气分离过滤单元，加热后的天然气经过天然气管道的出口连接天然气调压单元供后续模块使用。
30.在热水加热器210的出口管道布置热水循环泵330、340和350，确保热水加热梯度利用系统的热水克服管道阻力形成闭式循环系统，热水循环泵330、340和350应处于两用一备状态。
31.通过热水加热器210吸收余热锅炉100的尾部余热产生热水替代原有的辅助蒸汽作为加热工质，一方面通过热水换热降低余热锅炉的排烟温度实现余热利用，另一方面又能够减少机组辅助蒸汽的用量，进而提高全厂效率。
32.相邻煤机凝结水加热系统包括：设置在h级燃机联合循环机组的余热锅炉100尾部内部的凝结水加热器220、凝结水循环泵入口关断阀410、凝结水循环泵310、凝结水出口关断阀410、凝结水再循环泵310；
33.所述热水加热器210和凝结水加热器220沿余热锅炉100内的烟气流向依次设置；
34.同一电厂内的燃煤机组轴封加热器引出的部分凝结水经凝结水循环泵入口关断阀410、凝结水循环泵310升压后连接h级燃机余热锅炉尾部增设的凝结水加热器220入口，凝结水加热器220出口经凝结水出口关断阀410后连接燃煤机组末级低压加热器出口凝结水管道，凝结水加热器出口和入口管道之间布置再循环管道连接凝结水再循环泵310，凝结水再循环泵310连接凝结水加热器220入口管道。
35.热水加热器210和凝结水加热器220依次布置在余热锅炉低压省煤器后进行换热，实现尾部余热的梯级利用，热水加热器靠近余热锅炉的低压省煤器侧。
36.通过在余热锅炉增设凝结水加热器220，利用相邻燃煤机组轴封加热器出口的部分凝结水充分吸收余热锅炉100尾部余热，弥补热水加热梯级利用系统的能量不足的缺陷，在确保规避受热面低温腐蚀的前提下，尽可能降低排烟，实现尾部烟气余热的最大化利用。原有的相邻燃煤机组轴封加热器出口的凝结水直接进入燃煤机组末级低压加热器，这样需
要消耗大量的能量，通过本发明的改进可以节能降耗。
37.设置关断阀410和420的目的是当凝结水加热器220出现事故工况时，有效规避因凝结水加热器220发生事故时相邻煤机凝结水加热系统运行的安全隐患。
38.在凝结水加热器220出口管道布置凝结水再循环泵310，设置凝结水再循环泵310的目的是为了确保凝结水加热器220的入口水温不低于52摄氏度，提高入口水温既可以提高换热效率，又有效规避余热锅炉100尾部受热面出现低温腐蚀。
39.本发明中，来自燃煤机组的凝结水经过凝结水循环泵入口关断阀410、凝结水循环泵320后进入凝结水加热器220加热，经过凝结水加热器220加热后的凝结水分为两路，一路为：凝结水经过关断阀420直接输送至燃煤机组末级加热器出口的凝结水管道，另一路则为：凝结水经过凝结水再循环泵310重新输送至凝结水加热器220入口。
40.为了充分利用烟气余热，本发明提出在余热锅炉尾部低压省煤器后沿烟气流向依次布置热水加热器和相邻煤机凝结水加热器的方案，需要指明的是，本发明中天然气加热器出口温度取30摄氏度。本发明产生的节能效益计算如下：
41.天然气加热器、暖通能源站、化学生水系统及燃机入口空气冷却制冷系统所需的热负荷见表1。
42.表1不同季节工况下某h级燃机余热锅炉尾部余热梯级综合利用系统热设备热负荷
43.[0044][0045]
在不设热水加热器的燃
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蒸联合循环中，天然气加热系统、暖通能源站、化学生水系统及燃机入口空气冷却制冷系统所需的热量主要是来自辅助蒸汽，辅助蒸汽参数一般为1.0mpa.a，300℃。下面计算在没有热水加热器时采用辅助蒸汽提供能量后所增加的成本。
[0046]
表2为采用辅汽加热天然气时所增加的成本。夏季工况下，耗汽量为4.49t/h，冬季工况下为3.93t/h，若辅汽按照150元/吨计算，夏季增加成本58.93万元，冬季增加成本51.58万元，全年增加成本共110.51万元。
[0047]
表2采用辅助蒸汽加热所增加的成本
[0048][0049][0050]
综上，采用尾部余热梯级综合利用系统方案，不仅可以将排烟温度降至70℃，还可以根据厂内其他设备不同的负荷情况供应相应的热水量，为天然气加热器和暖通能源站提供热量，且每年至少可为电厂节约110.51万元左右的成本。
[0051]
本发明在h级燃机联合循环机组的余热锅炉100尾部低压省煤器后沿烟气流向依次增设热水加热器210和凝结水加热器220形成热水加热综合利用系统和相邻煤机凝结水
加热系统，充分吸收烟气热量，在确保规避受热面低温腐蚀的前提下，尽可能降低排烟，实现尾部烟气余热的最大化利用，提升机组运行的经济性和效率，增加电厂的收益。
[0052]
热水加热综合利用系统是指经过热水加热器210加热而产生的热水通过并联的热水循环泵330、340和350后分别输送至分别送至天然气加热系统、暖通能源站、化学生水系统及燃机入口空气冷却制冷系统。在热水加热器210的出口管道布置热水循环泵330、340和350，确保热水加热梯度利用系统的热水克服管道阻力形成闭式循环系统。
[0053]
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。