一种背压式热电机组排放余热回用系统及方法与流程

本发明涉及新能源领域，具体涉及一种背压式热电机组排放余热回用系统及方法。

背景技术：

1、背压式汽轮机不同于抽凝、纯凝式汽轮机，其没有凝汽器，进入背压式汽轮机中完成发电后的蒸汽热能全部排出，用于向用户供热，完成供热冷凝后的冷凝水回收处理后用于锅炉补水。背压式热电机组是以热负荷来调整发电负荷的发电机组，通过改变同步器压增弹簧压力变换器的泄油口的大小，来调整汽轮机进汽量、发电功率和排气量大小；通过在调速系统上安装调压器(投用调压器时，同步器应在空负荷位置)来调整脉冲油压、进汽量和排汽压力。

2、背压式汽轮机的排汽压力高，蒸汽的焓降较小，与排汽压力很低的凝汽式汽轮机相比，发出同样的功率，所需蒸汽量为大，因而背压式汽轮机每单位功率所需的蒸汽量大于凝汽式汽轮机。但是，背压式汽轮机排汽所含的热量绝大部分被热用户所利用，不存在冷源损失，所以从燃料的热利用系数来看，背压式汽轮机装置的热效率远高于抽凝、纯凝式汽轮机组。因此背压式汽轮机同时具有发电和供热功能，在同时需要供热和供电的企业及园区得到广泛的应用。

技术实现思路

1、背压式热电机组运行过程中，锅炉定/连排乏汽、除氧器乏汽和高温烟气排放是造成背压式热电机组热损失及燃料利用效率低的最主要原因。主要存在锅炉定连排乏汽、除氧器乏汽无法冷凝回收余热，燃煤烟气经湿法脱硫洗涤后排放烟气温度低，余热回收难度大、投资运行成本高等难点。开展乏汽及排放烟气余热的高效回收利用是提高背压式热电机组燃料利用效率、降低运行能耗的关键。

2、本技术提供的一种背压式热电机组排放余热回用系统及方法，针对背压式汽轮机不具有凝汽器无法实现乏汽水资源回收的特点，基于锅炉送风系统和湿法脱硫装置，以锅炉排放高温烟气、锅炉炉渣和机组乏汽为热源，加热锅炉送风和锅炉补给水，在实现背压式热电机组排放余热高效回用的同时，降低背压式热电机组运行能耗。

3、一种背压式热电机组排放余热回用系统，包括锅炉乏汽输送管路、一级暖风器、锅炉风机、二级暖风器、空气预热器、高压除氧器、低温省煤器、除尘器、脱硫塔、冷渣器、补水加热器和连接管路；

4、所述空气预热器内设空气通道和烟气通道，其中烟气通道下方设有内置省煤器；所述空气预热器内空气通道出口与锅炉炉膛空气进口通过风道连通；空气换热器内烟气通道进口通过连接烟道经省煤器与锅炉烟气出口连通；

5、所述脱硫塔内的烟气进口下方设有浆液取热器，脱硫塔内的烟气出口下方设有净烟气取热器；

6、所述一级暖风器、锅炉风机、二级暖风器及空气预热器内空气通道依次通过用于空气流通的风道连接，构成锅炉进风预热子系统，用于对背压式热电机组锅炉进风进行预热升温，并将升温后的空气由空气预热器空气通道出口送至锅炉炉膛；

7、所述空气预热器、内置省煤器、低温省煤器、除尘器及脱硫塔的烟气入口依次通过用于流通锅炉排放烟气的烟道连接，构成烟气排放余热回收子系统，用于对背压式热电机组排放烟气梯级换热以回收烟气排放余热；

8、所述锅炉乏汽输送管路的出口分别接入补水加热器的乏汽流通通道进口和二级暖风器的乏汽流通通道进口，构成乏汽排放余热回收子系统，用于对背压式热电机组乏汽排放余热进行回收；

9、所述浆液取热器、冷渣器、补水加热器、低温省煤器、内置省煤器及高压除氧器依次通过用于锅炉补水流通的连接管路连通，构成背压式热电机组排放余热利用子系统，用于将锅炉补水梯级换热升温并将升温后的高温水送至高压除氧器内。

10、可选的，所述锅炉乏汽输送管路的进口分别连通锅炉定/连排废水蒸汽罐、高压除氧器乏汽排放口和背压式汽轮机蒸汽供热管路。

11、可选的，乏汽排放余热回收子系统通过回收背压式热电机组的锅炉定/连排废水汽化蒸汽和高压除氧器排放乏汽，将回收高温乏汽用于加热锅炉补水及锅炉风机出口空气并生成凝结水回收；锅炉乏汽输送管道还连通背压式汽轮机蒸汽供热管路，通过调整供热管路高温高压蒸汽的补充量，控制进入补水加热器和二级暖风器内混合乏汽的温度、压力和流量。

12、作为优选，二级暖风器和补水加热器的乏汽进气温度为100-150℃，进气压力为0.1-0.5mpa，凝结水排水温度为50-70℃；二级暖风器出口温度为90-120℃，补水加热器内锅炉补水换热后温升为30-50℃。

13、可选的，所述净烟气取热器与一级暖风器通过换热介质流通管路连接成净烟气换热回路。

14、可选的，所述净烟气取热器的出水口通过管路与一级暖风器的进水口连通，一级暖风器的出水口通过管路与净烟气取热器的进水口连通，在一级暖风器和净烟气取热器的连接管路上设有驱动换热介质循环流动的水泵和调节流量的阀门；换热介质在净烟气取热器内与脱硫塔排放净烟气换热升温后，送至一级暖风器内用于锅炉风机进口空气预热，实现脱硫后净烟气余热回收。

15、作为优选，通过调节换热介质流量，控制净烟气取热器出口水温在38-42℃，净烟气排放温度在40-45℃；一级暖风器出口空气温度在33-38℃，一级暖风器出口水温在27-32℃。

16、作为优选，所述净烟气取热器采用翅片管换热器；净烟气取热器的翅片管间间隙用于脱硫后净烟气流通；净烟气取热器的翅片管内流通换热介质；所述换热介质为除盐水。

17、作为优选，所述一级暖风器采用翅片管换热器；一级暖风器的翅片管间间隙用于锅炉进气流通；一级暖风器的翅片管内流通除盐水。

18、作为优选，所述一级暖风器采用翅片管换热器；一级暖风器的翅片管间间隙用于锅炉进气流通；一级暖风器的翅片管内流通除盐水。

19、可选的，所述二级暖风器为金属翅片管排列结构；所述二级暖风器的相邻翅片管间间隙用于锅炉进气流通；所述二级暖风器的翅片管内用于乏汽流通。

20、可选的，所述背压式热电机组排放余热利用子系统依次回收脱硫浆液、锅炉炉渣、排放乏汽和高温烟气余热，提升锅炉进水温度，降低背压式热电机组锅炉运行能耗。

21、作为优选，浆液取热器出水口温度为35-40℃；冷渣器出水口温度为50-60℃；补水加热器出水温度为88-92℃；低温省煤器出水温度为110-120℃，内置省煤器出水温度为130-150℃。

22、作为优选，所述浆液取热器和冷渣器为光管结构。

23、作为优选，所述内置省煤器、低温省煤器及补水加热器均为金属翅片管排列结构。

24、作为优选，所述内置省煤器及低温省煤器的相邻翅片管间间隙用于锅炉排放烟气流通；所述补水加热器的相邻翅片管间间隙用于锅炉补水流通；所述浆液取热器的光管外间隙用于脱硫浆液流通；所述冷渣器的光管外间隙用于锅炉炉渣排放；所述补水加热器的翅片管内用于乏汽流通；所述浆液取热器、冷渣器、低温省煤器及内置省煤器的管内用于锅炉补水流通。

25、可选的，所述烟气排放余热回收子系统通过调节高压除氧器乏汽排放量和锅炉补水管内流速来控制各单元烟气排放温度；内置省煤器用于回收空气预热器内部烟气部分余热，减小空气预热器烟气流通体积与流速，提高空气预热器运行效率。

26、作为优选，内置省煤器烟气出口温度为180-190℃；低温省煤器出口烟气温度为110-120℃。

27、本技术还提供一种用于背压式热电机组排放余热回用方法，优先利用本技术系统完成，包括：

28、锅炉送风及烟气排放净化步骤：低温环境空气由锅炉风机经空气预热器的空气通道送至锅炉炉膛内，与燃料燃烧生成高温烟气，高温烟气由锅炉省煤的烟气出口进入空气预热器的烟气通道，与进入空气预热器的空气换热降温后依次经过空气预热器内置省煤器、低温省煤器、除尘器和脱硫塔，在脱硫塔内完成洗涤净化由脱硫塔烟气排放口排放；

29、回收净烟气余热用于锅炉送风预热步骤：位于锅炉风机进气烟道内的一级暖风器的进水口通过管路与位于脱硫塔烟气出口下方的净烟气取热器的出水口连通，一级暖风器的出水口通过管路与净烟气取热器的进水口连通，在一级暖风器和净烟气取热器的连接管路上设有驱动换热介质循环流动的水泵和调节流量的阀门，除盐水在净烟气取热器内与脱硫塔排放净烟气换热升温后，送至一级暖风器内用于锅炉风机进口空气预热，实现脱硫后净烟气余热回收；

30、回收烟气、浆液及炉渣余热用于锅炉补水升温步骤：在化水车间完成除盐除杂的锅炉补给水经管道送至脱硫塔内的浆液取热器内与脱硫浆液间接换热，回收脱硫浆液中的余热；浆液取热器出水口的锅炉补给水经管路进入冷渣器内与锅炉高温炉渣间接换热，回收高温炉渣中的余热；冷渣器出水口的锅炉补给水经管道送至补水加热器内与高温蒸汽换热升温；补水加热器出口的锅炉补给水依次送至低温省煤器和空预器内置省煤器中，与高温烟气换热回收高温烟气排放余热并制备高温高压锅炉补给水，完成换热升温的高温高压锅炉补给水经管路送至高压除氧器内除氧后再送至锅炉汽包；

31、回收乏汽排放余热用于锅炉补水升温和锅炉进风预热步骤：高压除氧器除氧及锅炉定/连排废水排放过程产生的锅炉乏汽经输送管路分别送至补水加热器和二级暖风器中，用于加热锅炉补给水及锅炉炉膛进风温度并回收冷凝水；为了保证乏汽余热回收及利用效果，乏汽输送管路还与汽轮机供热蒸汽管路连通，通过调整供热管路高温高压蒸汽的补充量，控制二级暖风器和补水加热器内混合乏汽的温度、压力和流量。

32、可选的，回收净烟气余热用于锅炉送风预热步骤中：通过调节除盐水流量，控制净烟气取热器出口水温在38-42℃；净烟气排放温度在40-45℃；一级暖风器出口空气温度在33-38℃；一级暖风器出口水温在27-32℃。

33、可选的，回收烟气、浆液及炉渣余热用于锅炉补水升温步骤中：经浆液取热器换热后锅炉补给水的水温由10-16℃升温至35-40℃；经冷渣器换热后的锅炉补给水升温至50-60℃；经补水加热器换热后的锅炉补给水升温至88-92℃；经低温省煤器换热后的锅炉补给水升温至110-120℃；经内置省煤器换热后的锅炉补给水升温至130-150℃。为了保证背压式热电机组乏汽余热回用效率，可选的，回收乏汽排放余热用于锅炉补水升温和锅炉进风预热步骤中：乏汽输送管路还与汽轮机供热蒸汽管路连通，通过调整供热管路高温高压蒸汽的补充量，控制二级暖风器和补水加热器的乏汽进气温度为100-150℃，进气压力为0.1-0.5mpa；二级暖风器和补水加热器的凝结水排水温度为50-70℃；二级暖风器出口温度为90-120℃，补水加热器温升为30-50℃。

34、与现有技术相比，本技术至少具有如下有益效果之一：

35、(1)本技术提供了一种背压式热电机组乏汽余热高效回用并回收冷凝水的技术方案：将锅炉定/连排蒸汽、高压除氧器乏汽和背压式汽轮机供热蒸汽通过管路连通与调节，制备温度为100-150℃、压力为0.1-0.5mpa的低压混合乏汽，用于锅炉补给水和炉膛进风加热，降低锅炉炉膛燃烧能耗和补给水加热能耗，并制备排水温度为50-70℃的凝结水，实现水资源回收。

36、(2)本技术提供了一种降低背压式热电机组锅炉燃烧能耗的解决方案：基于湿法脱硫装置，以除盐水为换热介质，对脱硫后净烟气进行余热回收，并将回收余热用于锅炉风机进口空气加热升温；以背压式汽轮机乏汽为热源，对锅炉风机出口空气进行加热升温，不断提高空气预热器进口空气温度和炉膛空气进气温度，降低锅炉炉膛燃烧过程需要加热空气至燃点所需能耗。

37、(3)本技术提供了一种锅炉尾气排放余热梯级回收的解决方案：针对在空气预热器前进行空气预热的工况，在空气预热器内部、烟气通道下方设置内置省煤器，在空气预热器与除尘器之间或者除尘器与脱硫塔之间设置低温省煤器，以锅炉补给水为介质对空气预热器内部高温烟气和由空气预热器排出的烟气进行预热梯级回收，提升锅炉补给水温度，并降低空气预热器及高压除氧器运行能耗。