CN111623402A - 一种机炉耦合供热余热利用*** - Google Patents

一种机炉耦合供热余热利用*** Download PDF

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张力
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Abstract

本发明提供一种机炉耦合供热余热利用***，***包括锅炉烟气余热回用***、汽轮机发电***、冷凝水回热***和供暖***；锅炉烟气余热回用***，包括烟水换热器；汽轮机发电***包括相互连通的中压缸和低压缸，中压缸和低压缸还分别连通供暖***；冷凝水回热***，用于将作为热网循环水热源的蒸汽放热后得到的冷凝水和/或将冷凝装置冷凝后得到的冷凝水再次加热；供暖***，用于向用户端提供热量。该***充分利用锅炉余热和汽轮机发电的低品位能源用于供暖，减少低品位和高品位热能的浪费，设置有储热罐，可以在发电高负荷期将热能储存，达到了热电解耦的效果；降低了锅炉排烟温度，减少了烟气脱硫用水量，本***节能环保，经济效益好。

Description

一种机炉耦合供热余热利用***
技术领域
本发明属于能源利用技术领域，具体涉及一种机炉耦合供热余热利用***。
背景技术
我国的煤炭资源丰富，燃煤电站在电力***中占据着重要的位置，化石能源的大量消耗给环境带来不小的压力，锅炉作为火力发电机组的主要设备，是热能动力设备，同时也是高能耗，高污染的主要来源。
锅炉的排烟损失是锅炉各项热损失中最大的一项，约占锅炉热损失的70～80％。锅炉烟气排放包括固体及气体污染物，同时也包括过高的排烟温度带来的热污染。在燃煤发电站，一般的废气排放温度为120-130℃，燃用高硫燃料的锅炉，排烟温度可达150℃，而在其它类型的发电站，例如循环流化床发电站，它的废气排放温度甚至会大于150℃。而且，受热面的污染程度随着锅炉运行时间而加剧，排烟温度要比一般设计温度还要高20-30℃。排烟温度过高导致更多的能源消耗，这无疑是一个巨大的损失。
汽轮机的冷源损失，是火力发电厂中另外一个热量损失较大的一项，即便是对于目前世界上最先进的1000MW超超临界机组，冷端损失也占整个汽水循环热量的50％以上。由此可以看到，发电厂中本身的能量损失非常严重，存在着大量的能源没有完全得到利用。
目前采用的能源利用方式主要有：通过提高蒸汽参数、采用二次再热等手段来提高循环效率，降低***运行过程中的冷端损失。但是由于本身的技术水平以及受材料、投资和环境温度等限制，对循环效率改善有限。如果能有效地将这些损失的热量进行回收再利用，将为整个社会的节能减排做出重大贡献。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机炉耦合供热余热利用***，以至少解决目前燃煤电厂锅炉排烟温度过高，尾部烟道余热不能充分利用，同时，供热过程中需要引出汽轮机中的高品位的热能来加热供热的循环水，造成高品位能源的浪费，汽轮机冷源损失严重，能源浪费大的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种机炉耦合供热余热利用***，所述***包括锅炉烟气余热回用***、汽轮机发电***、冷凝水回热***和供暖***；
所述锅炉烟气余热回用***，包括烟水换热器，设置于锅炉烟道中；
所述汽轮机发电***包括相互连通的中压缸和低压缸，所述低压缸通过第一管道与所述冷凝水回热***连通，所述第一管道上设置有冷凝装置，低压缸内的蒸汽在非供暖时通过冷凝装置将蒸汽冷凝后进入冷凝水回热***；所述中压缸和低压缸还分别连通供暖***，在供暖时低压缸内蒸汽进入所述供暖***作为热网循环水热源；所述中压缸内的蒸汽在发电高负荷供暖时也进入所述供暖***作为热网循环水热源；
所述冷凝水回热***，用于将作为热网循环水热源的蒸汽放热后得到的冷凝水和/或将所述冷凝装置冷凝后得到的冷凝水再次加热，提高锅炉给水温度并将其回送至锅炉省煤器；
所述供暖***，用于向用户端提供热量，在发电高负荷供暖时，所述中压缸蒸汽排出口与所述烟水换热器均与所述供暖***连通，用于向供暖***中提供加热热网循环水的高温驱动热源；在供暖时，所述低压缸与所述供暖***连通，用于向所述供暖***中提供加热热网循环水的低温热源。
在如上所述的机炉耦合供热余热利用***，优选，来自所述中压缸的蒸汽与来自所述烟水换热器的热水先汇聚混合后再输送至所述供暖***，用作供暖***中加热热网循环水的高温热源。
在如上所述的机炉耦合供热余热利用***，优选，所述烟水换热器为两个，所述锅炉烟气余热回用***包括设置于锅炉烟道中且依次连通的空气预热器、第一烟水换热器、除尘器、第二烟水换热器，来自锅炉的烟气依次经过空气预热器、第一烟水换热器、除尘器、第二烟水换热器后进入脱硫装置，进行锅炉烟气尾气处理；
优选地，所述中压缸与所述第一烟水换热器均与所述供暖***连通，来自所述中压缸的蒸汽与来自所述第一烟水换热器的热水先汇聚混合后再输送至所述供暖***，用作供暖***中加热热网循环水的高温热源；
优选地，所述冷凝水回热***包括依次连通并设置在回热主管道上的多个低压回热加热器、除氧器、给水泵和高压回热加热器，所述第一管道的输出端与所述低压回热加热器的冷凝水输入端连通，所述高压回热加热器的冷凝水输出端与省煤器连通，部分所述低压回热加热器与所述第二烟水换热器并联连接，用于将部分冷凝水输送至所述第二烟水换热器中加热，然后再将加热后的冷凝水输送至回热主管道上；部分所述低压回热加热器与所述第一烟水换热器并联连接，用于将部分冷凝水输送至所述第一烟水换热器中加热，然后再将加热后的冷凝水输送至回热主管道上。
在如上所述的机炉耦合供热余热利用***，优选，所述供暖***包括储热罐，加热后的热网循环水供应至用户端或者所述储热罐内；
优选地，所述供暖***还包括高温换热器、热网加热器和吸收式热泵，所述中压缸的蒸汽与所述第一烟水换热器的循环水混合形成第一连通点，所述高温换热器的混合热源输入端与所述第一连通点连通，所述高温换热器的降温混合热源输出端与所述吸收式热泵的混合热源输入端连通，所述吸收式热泵的降温混合热源输出端分别与所述第一烟水换热器的混合水输入端和热网循环水管道连通，所述高温换热器用于高温汽水混合物和热网循环水之间换热；
所述热网加热器的热源输入端通过第一支管与所述低压缸连通，低压缸内蒸汽在所述热网加热器的热源输出端与所述冷凝装置出口部位的第一管道连接，用于将在所述热网加热器中放热后的蒸汽热源输送至冷凝水回热***，所述热网加热器的热网循环水输入端与所述热网循环水管道的输出端连通，所述热网加热器用于热网循环水的加热；
所述热网加热器的热网循环水输出端与所述吸收式热泵的热网循环水输入端连通，所述吸收式热泵的热网循环水输出端与所述高温换热器的热网循环水输入端连通，所述高温换热器的热网循环水输出端通过供热总管分别连接入所述储热罐和用户端，且由第8阀门和第7阀门分别控制进入储热罐和用户端的热网循环水；
优选地，在所述中压缸与第一连通点之间的管道上设置有第5阀门，在所述第一烟水换热器与第一连通点之间的管道上设置有第6阀门，第5阀门和第6阀门在发电高负荷期开启。
在如上所述的机炉耦合供热余热利用***，优选，所述低压缸通过第二支管与所述吸收式热泵的蒸汽热源输入端连通，所述吸收式热泵的降温蒸汽热源输出端与所述冷凝装置出口部位的第一管道连接，用于将在所述吸收式热泵中放热后的蒸汽热源输送至冷凝水回热***；所述低压缸内蒸汽作为吸收式热泵的低温热源；第二支管上设置有第4阀门，第4阀门在发电高负荷供热期开启；
优选地，冷凝后的水与所述第一支管内的水混合后进入所述第一管道内；
优选地，所述冷凝装置为空气冷凝器；
优选地，所述第一管道上还设置有凝结水泵，所述凝结水泵用于将冷却后的汽轮机蒸汽水输送至冷凝水回热***。
优选地，所述热网加热器的热网循环水输出端通过供热支管与供热总管连通，供热支管上设置有第9阀门；所述储热罐与用户端之间连通，由第10阀门控制储热罐向用户端的输入量，第9阀门和第10阀门在发电低负荷期供热期开启。
在如上所述的机炉耦合供热余热利用***，优选，所述储热罐和用户端的热网循环水输出端均连接入热网循环水管道；
在发电高负荷供热期，热网循环水依次经过所述热网加热器、所述吸收式热泵、所述高温换热器三层加热后进入所述储热罐或者用户端；其中，供热高负荷期，经过加热后的水进入用户端，供热低负荷期，经过加热后的水一部分进入用户端使用，另一部分进入储热罐储存；
发电低负荷供热期，热网循环水经过所述热网加热器后经由所述供热支管、所述供热总管后进入所述储热罐，由所述储热罐内供应至用户端使用。
在如上所述的机炉耦合供热余热利用***，优选，所述低压回热加热器包括四个，沿回热主管道内水流方向依次为8#低压回热加热器、7#低压回热加热器、6#低压回热加热器、5#低压回热加热器，所述回热主管道上的8#低压回热加热器的冷凝水输入端处设置有第二管道，所述回热主管道上的7#低压回热加热器的冷凝水输出端处设置有第三管道，第二管道和第三管道汇集形成第二连通点，所述第二烟水换热器的冷凝水输入端与第二连通点连接，第二烟水换热器的冷凝水输出端连接至7#低压回热加热器的冷凝水输出端前方的所述回热主管道上，用于吸收锅炉烟气的余热；
优选地，所述第二管道和所述第三管道混合后的凝结水温度高于70℃。
在如上所述的机炉耦合供热余热利用***，优选，所述回热主管道上的所述6#低压回热加热器的冷凝水输出端处与所述第一烟水换热器之间设置有第四管道，所述第一烟水换热器的冷凝水输入端与第四管道的输出端连通，第一烟水换热器的冷凝水输出端连接入所述5#低压回热加热器的冷凝水输出端前方的回热主管道上，用于吸收锅炉烟气的余热。
在如上所述的机炉耦合供热余热利用***，优选，在所述低压缸与所述空气冷凝器之间的第一管道上设置有第2阀门，第2阀门在非供热期开启。
在如上所述的机炉耦合供热余热利用***，优选，所述中压缸和所述低压缸之间的管道上设置有第1阀门，第1阀门控制所述中压缸进入所述低压缸内的蒸汽量。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：
本发明的机炉耦合供热余热利用***解决了以热定电和以电定热对电厂节煤量和经济效益带来影响，造成能源的浪费，不利于节能环保的问题，本发明的***还具有如下优异效果：
采用吸收式热泵充分利用低品位蒸汽的热能作为吸收式热泵的低温热源，减少低品位热能的浪费。
利用储热罐将发电高负荷期的多余热能存储起来，解决了以热定电和以电定热的矛盾问题，达到了热电解耦的效果。
加装第一烟水换热器，利用第一烟水换热器中的循环水与中压缸抽气混合来加热热网循环水，排挤部分中压缸抽气，节省了高品位热能做功。烟水换热器(第一烟水换热器和第二烟水换热器)、回热加热器(低压回热加热器和高压回热加热器)、供热高温换热器之间灵活连接方式，使锅炉尾部烟气余热可以在不同的负荷下，都能够处于最佳回收利用状态，同时，汽轮机中压缸中的高品位热能被充分的利用，整个***锅炉与汽轮机达到最佳耦合状态。
第一烟水换热器与第二烟水换热器都采用逆流换热布置，且内部烟气通道面加装防磨装置，避免烟气中粉尘含量多造成磨损，影响换热器的使用寿命，其中低温的第二烟水换热器采用耐腐蚀材质，避免酸性物质的腐蚀。
8#低压加热器进口和7#低压加热器出口混合后温度高于70℃的凝结水进入第二烟水换热器，满足第二烟水换热器入口凝结水温度的要求，保证换热器的使用寿命。
通过加装烟水换热器，不但降低了锅炉的排烟热损失，而且由于降低了脱硫***的吸收塔入口烟气温度，相应的减少了脱硫***的补水量。单台机组年节水约40万吨，根据初步估算，锅炉节省发电煤耗约1.28g/kwh。另外，吸收塔入口烟温由123.9℃降至85℃，烟气脱硫装置工艺水耗量由150t/h降至110t/h(每台炉)，在缺水地区意义深远。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为本发明实施例的机炉耦合供热余热利用***的结构示意图。
图中：1、锅炉；2、中压缸；3、低压缸；4、发电机；5、空冷凝汽器；6、凝结水泵；7、吸收式热泵；8、高温换热器；9、热网加热器；10、用户端；11、储热罐；12、第一烟水换热器；13、除尘器；14、第二烟水换热器；15、8#低压回热加热器；16、7#低压回热加热器；17、6#低压回热加热器；18、5#低压回热加热器；19、除氧器；20、给水泵；21、高压回热加热器；22、空气预热器；23、第一管道；24、第二管道；25、第三管道；26、第四管道；27、供热支管；28、供热总管；29、回热主管道；30、第一支管；31、第二支管；32、热网循环水管道；
1.1、第1阀门；1.2、第2阀门；1.3、第3阀门；1.4、第4阀门；1.5、第5阀门；1.6、第6阀门；1.7、第7阀门；1.8、第8阀门；1.9、第9阀门；1.10、第10阀门；1.11、第11阀门；1.12、第12阀门；1.13、第13阀门。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1所示，根据本发明的实施例，提供了一种机炉耦合供热余热利用***，利用汽轮机蒸汽和锅炉烟气耦合供热，达到余热的充分利用，解决了燃煤电厂锅炉排烟温度过高，尾部烟道余热不能充分利用，同时，供热过程中需要引出汽轮机中压缸的高品位的热能来加热供热网热循环水，造成高品位能源的浪费的现象；减少了汽轮机冷源损失，解决了以热定电和以电定热对电厂节煤量和经济效益带来影响，造成能源的浪费，不利于节能环保的问题。本发明的***在不同的发电负荷和供热负荷期间可采用不同耦合供热路径，使得热源达到充分利用，锅炉和汽轮机达到最佳耦合状态。
本发明的***包括锅炉烟气余热回用***、汽轮机发电***、冷凝水回热***和供暖***；
锅炉烟气余热回用***设置于锅炉烟道中，主要是充分利用锅炉排出烟气的余热，该烟气余热回用***包括烟水换热器，锅炉排出烟气可以直接或经其他换热设备(比如空气预热器22)后进入烟水换热器，烟气将与烟水换热器中的水进行热交换，从而将烟气温度降下来。
在本发明优选实施方式中，所述锅炉烟气余热回用***包括依次连通的空气预热器22、第一烟水换热器12、除尘器13、第二烟水换热器14，来自锅炉1的烟气依次经过空气预热器22、第一烟水换热器12、除尘器13、第二烟水换热器14后进入脱硫装置，进行锅炉1烟气尾气处理。
本发明的具体实施例中，第一烟水换热器12与第二烟水换热器14都采用逆流换热布置，且在换热器的内部都加装防磨装置(内部与烟气接触的部位，含有较多粉尘颗粒，防止颗粒摩擦损坏装置)，其中低温的第二烟水换热器14采用耐腐蚀材质，防止低温状态下水与烟气生成的硫化物反应易生成硫酸造成设备的腐蚀。
汽轮机发电***主要包括汽轮机中可提供热蒸汽的结构单元，比如汽轮机高压缸、中压缸、低压缸，但为了避免汽轮机中高品质热源的浪费，在本发明的优选实施例中，汽轮机发电***包括相互连通的中压缸2和低压缸3，从中压杠2和/或低压缸3中排出或抽出的蒸汽即为本发明***中所利用的来自汽轮机的余热。
在本发明优选实施方式中，汽轮机发电***包括相互连通的中压缸2和低压缸3，低压缸3与发电机4连接，用于促使发电机发电。低压缸3通过第一管道23与冷凝水回热***连通，第一管道23上设置有冷凝装置，低压缸3内的蒸汽(或称为乏汽)在非供暖时通过冷凝装置将蒸汽冷凝后进入冷凝水回热***；中压缸2和低压缸3还分别连通供暖***，在供暖时低压缸3内蒸汽进入供暖***；中压缸2内的蒸汽在发电高负荷供暖时也进入供暖***。
本发明的具体实施例中，中压缸2和低压缸3之间的蒸汽输送管道上设置有第1阀门1.1，第1阀门1.1控制中压缸2进入低压缸3内的蒸汽量。
冷凝水回热***主要是将冷凝后的汽轮机蒸汽(下面称为冷凝水或锅炉给水)再次加热使其符合锅炉用水要求并将其回送至锅炉省煤器，该冷凝水回热***包括依次连通并设置在回热主管道29上的低压回热加热器、除氧器19、给水泵20和高压回热加热器21，第一管道23的输出端与低压回热加热器的输入端连通，高压回热加热器21的输出端与省煤器连通；
在本发明优选实施方式中，来自第一管道23的冷凝水除利用低压回热加热器来实现初步再热以外还利用烟气余热回用***的烟水换热器进行初步再热，从而节省低压回热加热器中热源，同时提高烟气余热利用；6#低压回热器17，7#低压回热器16，8#低压回热器15的热源通常是低压缸3的抽汽，5#低压回热器热18源通常是中压缸2的抽汽。具体地，低压回热加热器与第二烟水换热器14之间设置有第一循环管道，低压回热加热器与第一烟水换热器12之间还设置有第二循环管道，用于烟水换热提高烟气余热利用。
本发明的具体实施例中，高压回热加热器21包括三个，分别为1#高压回热加热器、2#高压回热加热器、3#高压回热加热器(图1中仅用一个高压回热加热器21表示)；低压回热加热器包括四个，沿回热主管道29内冷凝水流方向依次为8#低压回热加热器15、7#低压回热加热器16、6#低压回热加热器17、5#低压回热加热器18，8#低压回热加热器15的冷凝水输入端处设置有第二管道24，7#低压回热加热器16的冷凝水输出端处设置有第三管道25，第二管道24和第三管道25汇集形成第二连通点，第二烟水换热器14的冷凝水输入端与第二连通点连接，第二烟水换热器14的冷凝水输出端连接至7#低压回热加热器16的冷凝水输出端的前方(也可以称为靠近6#低压回热加热器17的冷凝水输入端的位置)的回热主管道29上，来自第一管道23的部分冷凝水被引入第二管道24，从7#低压回热加热器16输出的冷凝水的部分被引入到第三管道25，并在第二连通点汇集后共同输送至第二烟气换热器14，经烟气加热后回送至靠近6#低压回热加热器17的冷凝水输入端的回热主管道29中，与回热主管道29上的循环水(冷凝水)一起向前流动，8#低压回热加热器15、7#低压回热加热器16和第二烟水换热器14之间形成第一循环管道，用于吸收锅炉1烟气的余热。优选地，第二管道24和第三管道25混合后的凝结水温度高于70℃，混合后的凝结水进入第二烟水换热器14，满足第二烟水换热器14入口凝结水温度的要求，保证换热器的使用寿命。
6#低压回热加热器17的冷凝水输出端与第一烟水换热器12之间设置有第四管道26，第一烟水换热器12的冷凝水输入端与第四管道26的输出端连通，第一烟水换热器12的冷凝水输出端连接入5#低压回热加热器18冷凝水输出端前方的回热主管道29上，5#低压回热加热器18与第一烟水换热器12之间形成第二循环管道，用于吸收锅炉1烟气的余热。从6#低压回热加热器17的冷凝水输出端输出的部分水被引入第四管道26，经第一烟水换热器12的烟气加热后回送至5#低压回热加热器18冷凝水输出端前方的回热主管道29中，与回热主管道29中从5#低压回热加热器18冷凝水输出端输出的水混合，并输送至除氧器19中。
供暖***与汽轮机热源提供***连通，利用汽轮机热源加热热网循环水，实现为用户供暖。在发电高负荷期且供热期，供暖***还与锅炉烟气余热回用***的烟水换热器连通，利用烟水换热器中输出的经烟气加热的水来加热热网循环水，实现为用户供暖和/或供暖热量的储备。
在本发明的具体实施方式中，中压缸2与第一烟水换热器12均与供暖***连通，用于提供高温驱动热源(即来自中压缸的蒸汽和来自第一烟水换热器的经烟气加热的水)，低压缸3与供暖***连通，用于提供低温热源，高温驱动热源驱动吸收式热泵7回收低温热源的热量用于对热网循环水(图1中虚线部分显示为热网循环水经过的路径)加热，供应至用户端10或者供暖***的储热罐11内。当***处于发电高负荷供热低负荷期，热能一部分供应至用户，另一部分多余的热能储存在储热罐11内，当***处于发电低负荷期供热时，热网循环水先进入储热罐11内加热后再供应至用户端10，保证用户端10的供暖使用，同时最大程度的减少中压缸2内高品位热源供热加热循环水，减少能源浪费。利用第一烟水换热器12的循环水与中压缸2抽气混合来加热热网循环水，排挤部分中压缸2抽汽，节省了高品位热能做功。
本发明的具体实施例中，供暖***包括储热罐11、高温换热器8、热网加热器9和吸收式热泵7，中压缸2的蒸汽与第一烟水换热器12的循环水混合形成第一连通点，高温换热器8的混合热源输入端与第一连通点连通，高温换热器8的降温混合热源输出端与吸收式热泵7的混合热源输入端连通，吸收式热泵7的降温混合热源输出端分别与第一烟水换热器12的混合水输入端(用于输入在高温换热器和吸收式热泵中放热后的混合水)和热网循环水管道32连通，高温换热器8用于高温汽水混合物和热网循环水的换热，从而利用汽水混合物热源加热热网循环水。第一烟水换热器12和中压缸2内的蒸汽混合后的高温汽水经过高温换热器8、吸收式热泵7和第一烟水换热器12形成循环，其中进入第一烟水换热器12的水量根据换热器的使用情况确定，其余部分进入热网循环水管道32中。
优选地，在中压缸2与第一连通点之间的管道上设置有第5阀门1.5，在第一烟水换热器12与第一连通点之间的管道上设置有第6阀门1.6，第5阀门1.5和第6阀门1.6控制中压缸2排汽和第一烟水换热器12的热水量，第5阀门1.5和第6阀门1.6在发电高负荷期开启，即高温驱动热源仅在发电高负荷供热期开启，发电低负荷时关闭。供暖时，抽取第一烟水换热器12中的循环水，排挤中压缸2排汽，使更多的高品位热能继续做功进行发电。
热网加热器9的热源输入端通过第一支管30与低压缸3连通，低压缸3内蒸汽作为热网加热器9内热网循环用水的热源，热网加热器9的降温热源输出端与冷凝装置出口部位的第一管道23连接，在热网加热器9内放热的来自低压缸3内蒸汽输送至第一管道23，并经第一管道23输送至冷凝水回热***，热网加热器9的热网循环水输入端还与热网循环水管道32的输出口连通，热网加热器9利用低压缸3内蒸汽加热热网循环水，经加热后的热网循环水在发电低负荷供热期依次经供热支管27和供热总管28进入储热罐11，在发电高负荷供热期经加热后的热网循环水进一步被输送至吸收式热泵7进行加热，再进一步输送至高温换热器8进行加热，然后从高温换热器8中出来被输送至供热总管28中，供给用户或输送至储热罐11。由用户或储热罐11输出的循环冷水被汇入至热网循环水管道32中，流至热网加热器9中进行加热。
热网加热器9的热网循环水输出端与吸收式热泵7的热网循环水输入端连通，吸收式热泵7的热网循环水输出端与高温换热器8的热网循环水输入端连通，高温换热器8的热网循环水输出端通过供热总管28分别连接入储热罐11和用户端10，且由第8阀门1.8和第7阀门1.7分别控制进入储热罐11和用户端10的热网循环水；吸收式热泵7对热网循环水进行加热。
本发明的具体实施例中，低压缸3通过第二支管31与吸收式热泵7的蒸汽热源输入端连通，吸收式热泵7的降温蒸汽热源输出端与位于冷凝装置出口部位的第一管道23连接，低压缸3内蒸汽作为吸收式热泵7的低温热源，从吸收式热泵7的降温蒸汽热源输出端排出的冷凝后的水与第一支管30内的水(即从热网加热器9的降温热源输出端排出的水)混合后进入第一管道23内再流入回热主管道29内；第二支管31上设置有第4阀门1.4，第4阀门1.4在发电高负荷供热期开启；即低温热源仅在发电高负荷供热期开启，发电低负荷时关闭，也即第4阀门1.4、第5阀门1.5和第6阀门1.6同时开启或者关闭。
优选地，冷凝装置为空气冷凝器5；再优选地，第一管道23上还设置有凝结水泵6，凝结水泵6设置在第一支管30和第二支管31内输出水的混合点的后方，凝结水泵6用于将冷凝水或者降温水输送至回热***。
本发明的具体实施例中，在低压缸3与空气冷凝器5之间的第一管道23上设置有第2阀门1.2，第2阀门1.2在非供热期开启。
本发明的具体实施例中，热网循环水在热网加热器9的热网循环水输出端通过供热支管27与供热总管28连通，供热支管27上设置有第9阀门1.9；储热罐11与用户端10之间连通，由第10阀门1.10控制储热罐11向用户端10的输入量，第9阀门1.9和第10阀门1.10在发电低负荷期供热期开启。
本发明的具体实施例中，储热罐11和用户端10的热网循环水输出端均连接入热网循环水管道32。
在发电高负荷供热期，热网循环水依次经过热网加热器9、吸收式热泵7、高温换热器8三层加热后进入储热罐11或者用户端10；其中，供热高负荷期，经过加热后的水进入用户端10，供热低负荷期，经过加热后的水一部分进入用户端10使用，另一部分进入储热罐11储存。
发电低负荷供热期，热网循环水经过热网加热器9后经由供热支管27、供热总管28后进入储热罐11，由储热罐11内供应至用户端10使用。
本发明的一种机炉耦合供热余热利用***的具体使用过程如下：
汽轮机低压缸3排汽分为三路，一路通过空气凝汽器5冷却后进入凝结水泵6，由第2阀门1.2控制，当不供热的时候阀门开启。一路进入吸收式热泵7作为低温热源，经过吸收式热泵7，放出热量后回到空冷凝汽器出口处，由第四阀门控制，在发电高负荷供热的时候开启。一路进入热网加热器9后回到空冷凝汽器出口处；由第3阀门1.3控制，供热的时候开启，这三路出来的冷凝水均通过凝结水泵6输送至冷凝水回热***。
吸收式热泵7的高温热源由两部分组成，一部分是汽轮机中压缸2抽汽，一部分是第一烟水换热器12中的循环水，混合后的高温汽水经过高温换热器8加热热网循环水后进入吸收式热泵7作为驱动热源，在吸收式热泵7放热后，一部分回到第一烟水换热器12，一部分回到热网回水即热网循环水管道32。第5阀门1.5和第6阀门1.6控制中压缸2排汽和第一烟水换热器12的热水量，使热网循环水达到供应需求。第5阀门1.5和第6阀门1.6在发电高负荷时供暖期开启，低负荷时关闭。供暖时，抽取第一烟水换热器12中的循环水，排挤中压缸2排汽，使更多的高品位热能继续做功进行发电。
当***处于发电高负荷供热高负荷时，热网回水经过热网加热器9加热后进入吸收式热泵7继续加热，从吸收式热泵7出来再进入高温加热器，将热网水加热到所需的温度供热用户使用，第7阀门1.7开启，第8阀门1.8、第10阀门1.10关闭，热网水从热用户出来后回到热网加热器9继续加热。
当***处于发电高负荷供热低负荷时，热网回水经过热网加热器9加热后进入吸收式热泵7继续加热，从吸收式热泵7出来再进入高温加热器，将热网水加热到所需的温度供热用户使用，第7阀门1.7开启、第8阀门1.8开启，第10阀门1.10关闭，热网水从热用户出来后回到热网加热器9继续加热。
当***处于发电低负荷供热时，第3阀门1.3、第8阀门1.8、第9阀门1.9、第10阀门1.10打开，阀门第2阀门1.2、第5阀门1.5、第6阀门1.6、第7阀门1.7均关闭，热网循环水经过热网加热器9，直接进入储热罐11加热，而不经过吸收式热泵7和高温换热器8，热网循环水从储热罐11出来，供给热用户，在热用户放热后，回到热网加热器9循环加热。
当***处于发电低负荷非供热时，仅有第2阀门1.2开启，供暖***的其他阀门关闭。
凝结水经过凝结水泵6进入低压回热加热器8#，7#，6#，5#，抽取8#低压回热加热器15入口的凝结水和7#低压回热加热器16出口的凝结水，第11阀门1.11、第12阀门1.12，共同控制这两部分凝结水，使两部分混合后确保凝结水温度高于70℃再进入第二烟水换热器14，满足第二烟水换热器14入口凝结水温度的要求，保证换热器的使用寿命。进入第二烟水换热器14加热，加热后的凝结水进入6#低压回热加热器17入口。
抽取5#低压回热加热器18入口的凝结水进入第一烟水换热器12(根据锅炉1负荷确定抽取的含量，锅炉1负荷高多抽一点)，第13阀门1.13开启，加热后回到5#低压回热加热器18出口，与主凝结水混合进入除氧器19、给水泵20，再进入高压回热加热器21回到省煤器。
锅炉1烟道中依次布置回转式空气预热器22，第一烟水换热器12，除尘器13，第二烟水换热器14，烟气经过第二烟水换热器14后进入脱硫装置，进行锅炉1烟气的余热回收利用。锅炉1烟气余热回用***、冷凝水回热***和汽轮机发电***一直处于运行中。
综上所述，本发明的机炉耦合供热余热利用***具有如下优异效果：
采用吸收式热泵充分利用低品位蒸汽的热能作为吸收式热泵的低温热源，减少低品位热能的浪费。
利用储热罐将发电高负荷期的多余热能存储起来，解决了以热定电和以电定热的矛盾问题，达到了热电解耦的效果。
利用第一烟水换热器中的循环水与中压缸抽气混合来加热热网循环水，排挤部分中压缸抽气，节省了高品位热能做功。烟水换热器(第一烟水换热器和第二烟水换热器)、回热加热器(低压回热加热器和高压回热加热器)、供热高温换热器之间灵活连接方式，使锅炉尾部烟气余热可以在不同的负荷下，都能够处于最佳回收利用状态，同时，汽轮机中压缸中的高品位热能被充分的利用，整个***锅炉与汽轮机达到最佳耦合状态。
第一烟水换热器与第二烟水换热器都采用逆流换热布置，且内部烟气通道面加装防磨装置，避免烟气中粉尘含量含量多造成磨损，影响换热器的使用寿命，其中低温的第二烟水换热器采用耐腐蚀材质，避免酸性物质的腐蚀。
8#低压加热器进口和7#低压加热器出口混合后温度高于70℃的凝结水进入入第二烟水换热器，满足第二烟水换热器入口凝结水温度的要求，保证换热器的使用寿命。
通过加装烟水换热器，不但降低了锅炉的排烟热损失，而且由于降低了脱硫***的吸收塔入口烟气温度，相应的减少了脱硫***的补水量。单台机组年节水约40万吨，根据初步估算，锅炉节省发电煤耗约1.28g/kwh。另外，吸收塔入口烟温由123.9℃降至85℃，烟气脱硫装置工艺水耗量由150t/h降至110t/h(每台炉)，在缺水地区意义深远。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机炉耦合供热余热利用***，其特征在于，所述***包括锅炉烟气余热回用***、汽轮机发电***、冷凝水回热***和供暖***；
所述锅炉烟气余热回用***，包括烟水换热器，设置于锅炉烟道中；
所述汽轮机发电***包括相互连通的中压缸和低压缸，所述低压缸通过第一管道与所述冷凝水回热***连通，所述第一管道上设置有冷凝装置，低压缸内的蒸汽在非供暖时通过冷凝装置将蒸汽冷凝后进入冷凝水回热***；所述中压缸和低压缸还分别连通供暖***，在供暖时低压缸内蒸汽进入所述供暖***作为热网循环水热源；所述中压缸内的蒸汽在发电高负荷供暖时也进入所述供暖***作为热网循环水热源；
所述冷凝水回热***，用于将作为热网循环水热源的蒸汽放热后得到的冷凝水和/或将所述冷凝装置冷凝后得到的冷凝水再次加热，提高锅炉给水温度，并将其回送至锅炉省煤器；
所述供暖***，用于向用户端提供热量，在发电高负荷供暖时，所述中压缸蒸汽排出口与所述烟水换热器均与所述供暖***连通，用于向供暖***中提供加热热网循环水的高温驱动热源；在供暖时，所述低压缸与所述供暖***连通，用于向所述供暖***中提供加热热网循环水的低温热源。
2.如权利要求1所述的机炉耦合供热余热利用***，其特征在于，来自所述中压缸的蒸汽与来自所述烟水换热器的热水先汇聚混合后再输送至所述供暖***，用作供暖***中加热热网循环水的高温热源。
3.如权利要求2所述的机炉耦合供热余热利用***，其特征在于，所述烟水换热器为两个，所述锅炉烟气余热回用***包括设置于锅炉烟道中且依次连通的空气预热器、第一烟水换热器、除尘器、第二烟水换热器，来自锅炉的烟气依次经过空气预热器、第一烟水换热器、除尘器、第二烟水换热器后进入脱硫装置，进行锅炉烟气尾气处理；
优选地，所述中压缸与所述第一烟水换热器均与所述供暖***连通，来自所述中压缸的蒸汽与来自所述第一烟水换热器的热水先汇聚混合后再输送至所述供暖***，用作供暖***中加热热网循环水的高温热源；
优选地，所述冷凝水回热***包括依次连通并设置在回热主管道上的多个低压回热加热器、除氧器、给水泵和高压回热加热器，所述第一管道的输出端与所述低压回热加热器的冷凝水输入端连通，所述高压回热加热器的冷凝水输出端与省煤器连通，部分所述低压回热加热器与所述第二烟水换热器并联连接，用于将部分冷凝水输送至所述第二烟水换热器中加热，然后再将加热后的冷凝水输送至回热主管道上；部分所述低压回热加热器与所述第一烟水换热器并联连接，用于将部分冷凝水输送至所述第一烟水换热器中加热，然后再将加热后的冷凝水输送至回热主管道上。
4.如权利要求1-3任一项所述的机炉耦合供热余热利用***，其特征在于，所述供暖***包括储热罐，加热后的热网循环水供应至用户端或者所述储热罐内；
优选地，所述供暖***还包括高温换热器、热网加热器和吸收式热泵，所述中压缸的蒸汽与所述第一烟水换热器的循环水混合形成第一连通点，所述高温换热器的混合热源输入端与所述第一连通点连通，所述高温换热器的降温混合热源输出端与所述吸收式热泵的混合热源输入端连通，所述吸收式热泵的降温混合热源输出端分别与所述第一烟水换热器的混合水输入端和热网循环水管道连通，所述高温换热器用于高温汽水混合物和热网循环水之间换热；
所述热网加热器的热源输入端通过第一支管与所述低压缸连通，低压缸内蒸汽在所述热网加热器的热源输出端与所述冷凝装置出口部位的第一管道连接，用于将在所述热网加热器中放热后的蒸汽热源输送至冷凝水回热***，所述热网加热器的热网循环水输入端与所述热网循环水管道的输出端连通，所述热网加热器用于热网循环水的加热；
所述热网加热器的热网循环水输出端与所述吸收式热泵的热网循环水输入端连通，所述吸收式热泵的热网循环水输出端与所述高温换热器的热网循环水输入端连通，所述高温换热器的热网循环水输出端通过供热总管分别连接入所述储热罐和用户端，且由第8阀门和第7阀门分别控制进入储热罐和用户端的热网循环水；
优选地，在所述中压缸与第一连通点之间的管道上设置有第5阀门，在所述第一烟水换热器与第一连通点之间的管道上设置有第6阀门，第5阀门和第6阀门在发电高负荷期开启。
5.如权利要求4所述的机炉耦合供热余热利用***，其特征在于，所述低压缸通过第二支管与所述吸收式热泵的蒸汽热源输入端连通，所述吸收式热泵的降温蒸汽热源输出端与所述冷凝装置出口部位的第一管道连接，用于将在所述吸收式热泵中放热后的蒸汽热源输送至冷凝水回热***；所述低压缸内蒸汽作为吸收式热泵的低温热源；第二支管上设置有第4阀门，第4阀门在发电高负荷供热期开启；
优选地，冷凝后的水与所述第一支管内的水混合后进入所述第一管道内；
优选地，所述冷凝装置为空气冷凝器；
优选地，所述第一管道上还设置有凝结水泵，所述凝结水泵用于将冷却后的汽轮机蒸汽水输送至冷凝水回热***；
优选地，所述热网加热器的热网循环水输出端通过供热支管与供热总管连通，供热支管上设置有第9阀门；所述储热罐与用户端之间连通，由第10阀门控制储热罐向用户端的输入量，第9阀门和第10阀门在发电低负荷期供热期开启。
6.如权利要求5所述的机炉耦合供热余热利用***，其特征在于，所述储热罐和用户端的热网循环水输出端均连接入热网循环水管道；
在发电高负荷供热期，热网循环水依次经过所述热网加热器、所述吸收式热泵、所述高温换热器三层加热后进入所述储热罐或者用户端；其中，供热高负荷期，经过加热后的水进入用户端，供热低负荷期，经过加热后的水一部分进入用户端使用，另一部分进入储热罐储存；
发电低负荷供热期，热网循环水经过所述热网加热器后经由所述供热支管、所述供热总管后进入所述储热罐，由所述储热罐内供应至用户端使用。
7.如权利要求6所述的机炉耦合供热余热利用***，其特征在于，所述低压回热加热器包括四个，沿回热主管道内水流方向依次为8#低压回热加热器、7#低压回热加热器、6#低压回热加热器、5#低压回热加热器，所述回热主管道上的8#低压回热加热器的冷凝水输入端处设置有第二管道，所述回热主管道上的7#低压回热加热器的冷凝水输出端处设置有第三管道，第二管道和第三管道汇集形成第二连通点，所述第二烟水换热器的冷凝水输入端与第二连通点连接，第二烟水换热器的冷凝水输出端连接至7#低压回热加热器的冷凝水输出端前方的所述回热主管道上，用于吸收锅炉烟气的余热；
优选地，所述第二管道和所述第三管道混合后的凝结水温度高于70℃。
8.如权利要求7所述的机炉耦合供热余热利用***，其特征在于，所述回热主管道上的所述6#低压回热加热器的冷凝水输出端处与所述第一烟水换热器之间设置有第四管道，所述第一烟水换热器的冷凝水输入端与第四管道的输出端连通，第一烟水换热器的冷凝水输出端连接入所述5#低压回热加热器的冷凝水输出端前方的回热主管道上，用于吸收锅炉烟气的余热。
9.如权利要求3所述的机炉耦合供热余热利用***，其特征在于，在所述低压缸与所述空气冷凝器之间的第一管道上设置有第2阀门，第2阀门在非供热期开启。
10.如权利要求1所述的机炉耦合供热余热利用***，其特征在于，所述中压缸和所述低压缸之间的管道上设置有第1阀门，第1阀门控制所述中压缸进入所述低压缸内的蒸汽量。
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