一种回收锅炉深度调峰湿态水的多级闪蒸系统及工作方法与流程

1.本发明属于汽轮机节能降耗领域，具体涉及一种回收锅炉深度调峰湿态水的多级闪蒸系统及工作方法。


背景技术：

2.随着节能减排的推进和新能源的发展，火电机组深度调峰至低负荷运行已成为常态。当锅炉负荷在30％以上时，由于锅炉所产生的蒸汽是大于水冷壁流量的，使得过热蒸汽流过汽水分离器，不过这时汽水分离器中没有水，此时锅炉干态运行。当机组深度调峰至30％额定负荷以下时，锅炉内所产生的蒸汽要小于水冷壁流量，这时汽水分离器湿态运行。因此，将这一情况称之为锅炉的湿态运行。汽水分离器中多余的饱和水通过汽水分离器液位控制系统控制排出。汽水分离器分离出的饱和水进入贮水箱后，通过液位控制阀通常直接排入疏水扩容器或凝汽器。由于汽水分离器分离出的水为给水压力下的饱和水，属于高能疏水，若不加以回收利用，将造成大量的热量和质量损失，运行经济性下降。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述不足，提供一种回收锅炉深度调峰湿态水的多级闪蒸系统及工作方法，能够充分利用锅炉湿态运行时汽水分离器产生的高能饱和疏水，提高机组低负荷湿态运行时的经济性。
4.为了达到上述目的，一种回收锅炉深度调峰湿态水的多级闪蒸系统，包括贮水箱、一级闪蒸罐、二级闪蒸罐和三级闪蒸罐；
5.贮水箱连接汽水分离器，贮水箱连接一级闪蒸罐，一级闪蒸罐的饱和水管路连接二级闪蒸罐，一级闪蒸罐的饱和蒸汽管路连接一级高压加热器，二级闪蒸罐的饱和水管路连接三级闪蒸罐，二级闪蒸罐的饱和蒸汽管路连接除氧器，三级闪蒸罐的饱和蒸汽管路连接末级低压加热器，三级闪蒸罐的饱和水管路连接凝汽器。
6.汽水分离器的饱和蒸汽管路连接过热器。
7.贮水箱和一级闪蒸罐的连接管路上设置有液位控制阀。
8.末级低压加热器的一侧连接一级加热器，另一侧连接除氧器。
9.除氧器连接一级加热器，除氧器与一级加热器的连接管路上设置有给水泵。
10.一级高压加热器连接末级高压加热器。
11.末级高压加热器连接省煤器，省煤器连接水冷壁，水冷壁连接汽水分离器。
12.一种回收锅炉深度调峰湿态水的多级闪蒸系统的工作方法，包括以下步骤：
13.贮水箱将锅炉湿态水引入一级闪蒸罐中，产生饱和蒸汽和饱和水；
14.一级闪蒸罐产生的饱和蒸汽通入一级高压加热器中，一级闪蒸罐的饱和水通入二级闪蒸罐；
15.二级闪蒸罐产生的饱和蒸汽通入除氧器中，二级闪蒸罐的饱和水通入三级闪蒸罐；
16.三级闪蒸罐产生的饱和蒸汽通入一个低压加热器中，产生的饱和水通入凝汽器。
17.与现有技术相比，本发明通过新增三级闪蒸罐，将末级高压加热器的进汽由高压抽汽变为一级闪蒸罐产生的饱和蒸汽，除氧器的进汽由四段抽汽变为二级闪蒸罐产生的饱和蒸汽，末级低压加热器的进汽由低压抽汽变为三级闪蒸罐产生的饱和蒸汽，本发明通过设置三级闪蒸系统，回收锅炉深度调峰湿态水的热量和质量，在高能湿态水量较大时，停运其余高压加热器和其余低压加热器的一个或多个，以利用更多闪蒸出的饱和蒸汽，实现能量利用的最大化，大大提高了机组在深度调峰湿态运行时的经济性。
18.本发明的方法是将部分高能湿态水最先引入一级闪蒸罐，产生一定压力下的饱和蒸汽和饱和水。闪蒸出的全部饱和蒸汽引入一级高压加热器汽侧，替代高压抽汽加热给水；闪蒸出的全部饱和水引入二级闪蒸罐，产生一定压力下的饱和蒸汽和饱和水，闪蒸出的全部饱和蒸汽引入除氧器汽侧，替代四段抽汽，闪蒸出的全部饱和水引入三级闪蒸罐，产生一定压力下的饱和蒸汽和饱和水。闪蒸出的全部饱和蒸汽引入末级低压加热器汽侧，替代低压抽汽加热凝结水；闪蒸出的全部饱和水引入凝汽器。当高能湿态水量较大时，停运部分高压加热器和部分低压加热器，利用更多的饱和蒸汽来加热凝结水和给水，实现能量利用的最大化，大大提高了机组在深度调峰湿态运行时的经济性。
附图说明
19.图1为本发明的系统结构图；
20.其中，1、汽水分离器，2、贮水箱，3、过热器，4、一级闪蒸罐，5、二级闪蒸罐，6、三级闪蒸罐，7、末级高压加热器，8、一级高压加热器，9、给水泵，10、除氧器，11、末级低压加热器，12、一级低压加热器，13、省煤器，14、水冷壁，15、液位控制阀，16、凝汽器。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明做进一步说明。
22.参见图1，一种回收锅炉深度调峰湿态水的多级闪蒸系统，包括贮水箱2、一级闪蒸罐4、二级闪蒸罐5和三级闪蒸罐6；
23.贮水箱2连接汽水分离器1，汽水分离器1的饱和蒸汽管路连接过热器3，贮水箱2连接一级闪蒸罐4，贮水箱2和一级闪蒸罐4的连接管路上设置有液位控制阀15，一级闪蒸罐4的饱和水管路连接二级闪蒸罐5，一级闪蒸罐4的饱和蒸汽管路连接一级高压加热器8，二级闪蒸罐5的饱和水管路连接三级闪蒸罐6，二级闪蒸罐5的饱和蒸汽管路连接除氧器10，三级闪蒸罐6的饱和蒸汽管路连接末级低压加热器11，三级闪蒸罐6的饱和水管路连接凝汽器16。末级低压加热器的一侧连接一级加热器12，另一侧连接除氧器10。除氧器10连接一级加热器8，除氧器10与一级加热器8的连接管路上设置有给水泵9。一级高压加热器8连接末级高压加热器7。末级高压加热器7连接省煤器13，省煤器13连接水冷壁14，水冷壁14连接汽水分离器1。
24.参见图1，一种回收锅炉深度调峰湿态水的多级闪蒸系统的工作方法，包括以下步骤：
25.步骤一，贮水箱2将锅炉湿态水引入一级闪蒸罐4中，产生饱和蒸汽和饱和水；
26.步骤二，一级闪蒸罐4产生的饱和蒸汽替代原高压抽汽通入一个高压加热器8中，
用来加热进入高压加热器的给水，一级闪蒸罐4的饱和水通入二级闪蒸罐5；
27.步骤三，二级闪蒸罐5产生的饱和蒸汽替代原四段抽汽通入除氧器10中，用来加热进入除氧器10的凝结水，二级闪蒸罐5的饱和水通入三级闪蒸罐6；
28.步骤三，三级闪蒸罐6产生的饱和蒸汽替代原低压抽汽通入一个低压加热器11中，用来加热进入低压加热器的凝结水，产生的饱和水通入凝汽器16。
29.一定量的高能疏水通过各级闪蒸罐(工作压力一定)后产生的饱和蒸汽和饱和水流量也是一定的。假设进入闪蒸罐的饱和水的流量和比焓分别为q
ss
和h
ss
，闪蒸出饱和蒸汽和饱和水的压力为闪蒸罐的饱和压力，则比焓可确定为h
bhq
和h
bhs
，饱和蒸汽和饱和水的流量q
bhq
和q
bhs
可通过以下两式得到：
30.q
bhq
q
bhs
＝q
ss
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
31.q
bhq
×
h
bhq
q
bhs
×
h
bhs
＝q
ss
×
h
ss
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
32.通过本发明优化后，一个高压加热器的进汽由高压抽汽变为一级闪蒸罐产生的饱和蒸汽，除氧器的进汽由四段抽汽变为二级闪蒸罐产生的饱和蒸汽，一个低压加热器的进汽由低压抽汽变为三级闪蒸罐产生的饱和蒸汽。此外，当高能湿态水量较大时，停运3号高加或5号低加，利用更多的饱和蒸汽来加热凝结水和给水，实现能量利用的最大化，大大提高了机组在深度调峰湿态运行时的经济性。
33.某电厂一台燃煤汽轮机组的额定负荷为350mw，当机组深度调峰至20％额定负荷(70mw)运行时，锅炉转湿态分离出77.7t/h的高能疏水，通过本发明改造后，先引入1mpa的一级闪蒸罐，产生21.5t/h的饱和蒸汽和56.2t/h的饱和水，饱和蒸汽全部进入2号高加，此时3号高加停运；饱和水继续引入0.5mpa的二级闪蒸罐，产生3.3t/h的饱和蒸汽和52.9t/h的饱和水，饱和蒸汽全部进入除氧器，饱和水继续引入0.1mpa的三级闪蒸罐，产生5.2t/h的饱和蒸汽和47.7t/h的饱和水，饱和蒸汽全部进入7号低加，饱和水最终进入凝汽器，机组回收利用了闪蒸系统产生全部的饱和蒸汽。
34.通过ebsilon软件模拟了该机组在20％额定负荷下回收湿态水改造后的热平衡。经计算，当77.7t/h高能疏水全部排入凝汽器时，机组热耗率约为9269.7kj/(kwh)，折合煤耗率约为347.3g/(kwh)；改造回收后，77.7t/h高能疏水依次进入一级、二级和三级闪蒸罐，产生的全部饱和蒸汽分别引入一个高加、除氧器和一个低加，3号高加停运，此时机组热耗率约为8698.4kj/(kwh)，折合煤耗率约为325.9g/(kwh)，相比排入凝汽器不加以回收利用时的热耗率下降了571.3kj/(kwh)，煤耗率下降了21.4g/(kwh)，下降幅度约为6.16％。可见，按照本发明进行回收湿态水改造后机组在20％额定负荷下热耗率和煤耗率大幅度下降，运行经济性大大提高。