用于電廠煙氣余熱利用的orc省煤器和系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器和系統(tǒng)及方法，依次連接的介質(zhì)過熱器、介質(zhì)蒸發(fā)器、介質(zhì)預熱器構成煙氣換熱通道，依次連接的介質(zhì)預熱器、介質(zhì)蒸發(fā)器、介質(zhì)過熱器、膨脹發(fā)電機、冷凝器、加壓泵構成工作介質(zhì)循環(huán)通道。本發(fā)明具有的有益效果為：1、對原有工藝不作任何的改動，保持原有汽輪機的熱力平衡，使整個熱力系統(tǒng)穩(wěn)定運行；2、將煙氣溫度最大化地降至100℃以內(nèi)，回收盡可能多的煙氣余熱，使系統(tǒng)的整體發(fā)電量提高1％以上；3、由于進入脫硫塔的煙溫更低，還可以節(jié)約更多的脫硫工藝水消耗量。
【專利說明】
用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器和系統(tǒng)及方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及ORC省煤器，具體地，涉及用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器和系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]排煙損失是電廠鍋爐運行中最重要的一項熱損失，一般約為5%?12%，占鍋爐熱損失的60%?70%，影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度，一般情況下，排煙溫度每增加10°C,排煙熱損失增加0.6%?I %，相應多耗煤1.2%?2.4%。降低排煙溫度對于節(jié)約燃料和降低污染具有重要的實際意義，大多電廠在煙道上加裝翅片管束式低溫省煤器。其工藝流程為:凝結水在低溫省煤器內(nèi)吸收排煙熱量，降低排煙溫度，自身被加熱、升高溫度后再返回汽輪機低壓加熱器系統(tǒng)，代替部分低壓加熱器的作用。但在煙氣的熱量帶回鍋爐的同時，會減排部分抽汽，導致熱力循環(huán)效率降低，并且原本應被減排的部分抽汽會增加凝汽器的負責，導致汽輪機真空有所降低，從而打破汽輪機的原有設計熱力平衡，使得增加低溫省煤器并沒有獲得理想中的節(jié)能效果，目前實際節(jié)能效率在0.3 %左右。
[0003]經(jīng)檢索，發(fā)現(xiàn)如下相關檢索結果:
[0004]相關檢索結果1:
[0005]申請(專利)號:CN201320531684.9名稱:燃煤鍋爐用高中低溫整體省煤器
[0006]該專利文獻涉及的燃煤鍋爐用高中低溫整體省煤器，包括有前墻、后墻和兩個側墻構成的燃煤鍋爐煙道，上級省煤器和下級省煤器中的若干個整體型螺旋翅片管同向依次排列經(jīng)180°連接彎管、連接光管和連接彎頭連接而成，上級省煤器中的整體型螺旋翅片管垂直于前墻逆流錯列布置，下級省煤器中的整體型螺旋翅片管垂直于側墻逆流順列布置；該專利文獻稱其提高了整體省煤器的承壓能力、換熱面積和傳熱效果，杜絕了因為省煤器排煙溫度高、積灰、磨損和腐蝕問題而造成的鍋爐停運事故，大大提高了鍋爐安全運行時間，降低了鍋爐煤耗，同時能夠有效保證煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)的正常運行，結構緊湊，成本回收快，使用壽命長，適用范圍廣，節(jié)能效益明顯。
[0007]技術要點比較:
[0008]該專利文獻主要闡述如何在燃煤鍋爐上使用省煤器，從而降低鍋爐的煤耗。而本發(fā)明側重于在保持原有系統(tǒng)熱力平衡不變的情況，通過安裝ORC省煤器，提高整體系統(tǒng)的發(fā)電量。
[0009]相關檢索結果2:
[0010]申請(專利)號:CN201410010824.7名稱:一種余熱回收用省煤器設備及其使用方法
[0011]該專利文獻為一種余熱回收用省煤器設備及其使用方法，解決現(xiàn)有省煤器設備中熱水流量及溫度不穩(wěn)定的問題，其設備包含省煤器以及與省煤器連接的工業(yè)水加熱裝置和煙氣換熱裝置，其中:工業(yè)水加熱裝置包含:水栗，通過進水電動閥連接省煤器的冷水進口；冷水旁路閥，回流水管路，數(shù)個混合機加水管路，均連接在省煤器的熱水出口管上;新生產(chǎn)水池。煙氣換熱裝置包含:熱水溫度檢測儀，設在省煤器熱水出口的熱水輸出管端部;進氣電動閥，連接于省煤器熱煙氣進口與環(huán)冷機之間的管路上;煙氣旁通電動閥。該專利文獻稱其設備能按需制備熱水，并通過改變煙氣流量來穩(wěn)定省煤器熱水出口的水溫，有利于燒結生產(chǎn)中混合料溫度的穩(wěn)定控制。如發(fā)生省煤器故障，不影響燒結主系統(tǒng)生產(chǎn)。
[0012]技術要點比較:
[0013]該專利文獻是通過增加與省煤器連接的工業(yè)水加熱裝置和煙氣換熱裝置，解決現(xiàn)有省煤器設備中熱水流量及溫度不穩(wěn)定的問題。而本發(fā)明主要改變傳統(tǒng)省煤器的結構形式，通過預熱、蒸發(fā)、過熱三個換熱器，將工作介質(zhì)(例如氟利昂)提溫提壓，再通過渦輪式膨脹機進行發(fā)電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器和系統(tǒng)及方法。
[0015]根據(jù)本發(fā)明提供的一種用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器，包括介質(zhì)過熱器、介質(zhì)蒸發(fā)器、介質(zhì)預熱器；
[0016]介質(zhì)過熱器、介質(zhì)蒸發(fā)器、介質(zhì)預熱器均為換熱器；
[0017]介質(zhì)過熱器的煙氣流道入口為煙氣接收口；
[0018]介質(zhì)過熱器的煙氣流道出口連接介質(zhì)蒸發(fā)器的煙氣流道入口；
[0019]介質(zhì)蒸發(fā)器的煙氣流道出口連接介質(zhì)預熱器的煙氣流道入口；
[0020]介質(zhì)預熱器的煙氣流道出口為煙氣排出口；
[0021]介質(zhì)預熱器的工作介質(zhì)流道入口為工作介質(zhì)接收口；
[0022]介質(zhì)預熱器的工作介質(zhì)流道出口連接介質(zhì)蒸發(fā)器的工作介質(zhì)流道入口；
[0023]介質(zhì)蒸發(fā)器的工作介質(zhì)流道出口連接介質(zhì)過熱器的工作介質(zhì)流道入口；
[0024]介質(zhì)過熱器的工作介質(zhì)流道出口為工作介質(zhì)排出口。
[0025]優(yōu)選地，介質(zhì)蒸發(fā)器為熱管式介質(zhì)蒸發(fā)器，介質(zhì)過熱器、介質(zhì)預熱器均為翅片管束式換熱器。
[0026]優(yōu)選地，介質(zhì)過熱器、介質(zhì)蒸發(fā)器、介質(zhì)預熱器中的工作介質(zhì)流道均為氟利昂流道。
[0027]根據(jù)本發(fā)明提供的一種電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)，包括上述的用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器，還包括除塵器；
[0028]用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器的介質(zhì)預熱器的煙氣流道出口連接除塵器的煙氣進口。
[0029]根據(jù)本發(fā)明提供的一種電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)，包括上述的用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器，還包括脫硫吸收塔；
[0030]用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器的介質(zhì)預熱器的煙氣流道出口連接脫硫吸收塔的煙氣進口。
[0031]根據(jù)本發(fā)明提供的一種電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)，包括上述的用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器，還包括膨脹發(fā)電機、冷凝器、加壓栗；
[0032]用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器的介質(zhì)過熱器的工作介質(zhì)流道出口經(jīng)膨脹發(fā)電機連接至冷凝器的工作介質(zhì)入口，冷凝器的工作介質(zhì)出口連接加壓栗的輸入口，加壓栗的輸出口連接用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器的介質(zhì)預熱器的工作介質(zhì)流道入口，形成工作介質(zhì)循環(huán)回路。
[0033]優(yōu)選地，還包括循環(huán)水栗、冷卻水塔；
[0034]冷凝器的冷卻水出口連接循環(huán)水栗的輸入口，循環(huán)水栗的輸出口連接冷卻水塔的輸入口，冷卻水塔的輸出口連接冷凝器的冷卻水入口，形成冷卻水循環(huán)回路。
[0035]根據(jù)本發(fā)明提供的一種上述的電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)的使用方法，包括:液態(tài)工作介質(zhì)經(jīng)介質(zhì)預熱器預熱后，通過介質(zhì)蒸發(fā)器吸收煙氣中的熱量汽化為飽和氣體，工作介質(zhì)再經(jīng)介質(zhì)過熱器吸熱成為具有過熱度的中壓氣體，再進入膨脹發(fā)電機進行膨脹做功發(fā)電，再經(jīng)冷凝器進行冷凝放熱成為液體，再經(jīng)加壓栗提壓打至介質(zhì)預熱器。
[0036]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0037]1、對原有工藝不作任何的改動，保持原有汽輪機的熱力平衡，使整個熱力系統(tǒng)穩(wěn)定運行；
[0038]2、將煙氣溫度最大化地降至100°C以內(nèi)，回收盡可能多的煙氣余熱，使系統(tǒng)的整體發(fā)電量提尚I %以上；
[0039]3、由于進入脫硫塔的煙溫更低，還可以節(jié)約更多的脫硫工藝水消耗量。
【附圖說明】
[0040]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0041 ]圖1為用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0042]下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0043]本發(fā)明提供的優(yōu)選例中的ORC省煤器與傳統(tǒng)低溫省煤器的區(qū)別主要有以下幾個方面:
[0044](I)對原有系統(tǒng)的影響不同:0CR省煤器對原有電廠鍋爐及汽輪機的運行工況不作任何的改動，而傳統(tǒng)低溫省煤器改變鍋爐及汽輪機的熱力平衡。
[0045](2)換熱器的結構形式不同:0RC省煤器是主要由介質(zhì)過熱器、熱管式介質(zhì)蒸發(fā)器及介質(zhì)預熱器組成，介質(zhì)過熱器和介質(zhì)預熱器的結構形式均為翅片管束式換熱器，熱管式介質(zhì)蒸發(fā)器的結構形式為熱管，而傳統(tǒng)低溫省煤器的結構形式以翅片管束式換熱器為主。
[0046](3)換熱器內(nèi)的介質(zhì)不同:0RC省煤器管內(nèi)為氟利昂(例如R45FA)，而傳統(tǒng)低溫省煤器管內(nèi)為鍋爐給水。
[0047](4)煙氣余熱利用率不同:0RC省煤器可將煙氣溫度降至100°C以內(nèi)，而傳統(tǒng)低溫省煤器的排煙溫度在120°C以上。
[0048](5)目的不同:0RC省煤器是將氟利昂加熱至一定的壓力與溫度，驅動膨脹機做功發(fā)電，是將熱能轉為電能重要設備;而傳統(tǒng)低溫省煤器是將凝結水加熱，起到代替部分低壓加熱器的作用。
[0049]根據(jù)本發(fā)明提供的一種電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)，包括用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器，還包括除塵器和/或脫硫吸收塔;所述用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器的介質(zhì)預熱器的煙氣流道出口連接脫硫吸收塔的煙氣進口和/或連接除塵器的煙氣進口。
[0050]所述電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)，還包括膨脹發(fā)電機、冷凝器、加壓栗、循環(huán)水栗、冷卻水塔;用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器的介質(zhì)過熱器的工作介質(zhì)流道出口經(jīng)膨脹發(fā)電機連接至冷凝器的工作介質(zhì)入口，冷凝器的工作介質(zhì)出口連接加壓栗的輸入口，加壓栗的輸出口連接用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器的介質(zhì)預熱器的工作介質(zhì)流道入口，形成工作介質(zhì)循環(huán)回路。冷凝器的冷卻水出口連接循環(huán)水栗的輸入口，循環(huán)水栗的輸出口連接冷卻水塔的輸入口，冷卻水塔的輸出口連接冷凝器的冷卻水入口，形成冷卻水循環(huán)回路。冷凝器為DRC冷凝器，加壓栗為DRC加壓栗。
[0051]具體地，所述用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器，包括介質(zhì)過熱器、介質(zhì)蒸發(fā)器、介質(zhì)預熱器;介質(zhì)過熱器、介質(zhì)蒸發(fā)器、介質(zhì)預熱器均為換熱器;介質(zhì)蒸發(fā)器為熱管式介質(zhì)蒸發(fā)器，介質(zhì)過熱器、介質(zhì)預熱器均為翅片管束式換熱器。介質(zhì)過熱器、介質(zhì)蒸發(fā)器、介質(zhì)預熱器中的工作介質(zhì)流道均為氟利昂流道。
[0052]介質(zhì)過熱器的煙氣流道入口為煙氣接收口；
[0053]介質(zhì)過熱器的煙氣流道出口連接介質(zhì)蒸發(fā)器的煙氣流道入口；
[0054]介質(zhì)蒸發(fā)器的煙氣流道出口連接介質(zhì)預熱器的煙氣流道入口；
[0055]介質(zhì)預熱器的煙氣流道出口為煙氣排出口；
[0056]介質(zhì)預熱器的工作介質(zhì)流道入口為工作介質(zhì)接收口；
[0057]介質(zhì)預熱器的工作介質(zhì)流道出口連接介質(zhì)蒸發(fā)器的工作介質(zhì)流道入口；
[0058]介質(zhì)蒸發(fā)器的工作介質(zhì)流道出口連接介質(zhì)過熱器的工作介質(zhì)流道入口；
[0059]介質(zhì)過熱器的工作介質(zhì)流道出口為工作介質(zhì)排出口。
[0060]根據(jù)本發(fā)明提供的一種上述的電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)的使用方法，包括:液態(tài)工作介質(zhì)經(jīng)介質(zhì)預熱器預熱后，通過介質(zhì)蒸發(fā)器吸收煙氣中的熱量汽化為飽和氣體，工作介質(zhì)再經(jīng)介質(zhì)過熱器吸熱成為具有過熱度的中壓氣體，再進入膨脹發(fā)電機進行膨脹做功發(fā)電，再經(jīng)冷凝器進行冷凝放熱成為液體，再經(jīng)加壓栗提壓打至介質(zhì)預熱器。在加壓栗的輸出口與介質(zhì)預熱器的工作介質(zhì)入口的管道上，還設置有DRC儲罐9和控制系統(tǒng)10，儲罐9為DRC儲罐，控制系統(tǒng)10為DRC介質(zhì)的控制系統(tǒng)。
[0061]更為具體地，在電廠的鍋爐排煙煙道上安裝本發(fā)明提供的用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器100，根據(jù)現(xiàn)場的空間大小，即可以布置在除塵器的進口，也可以布置在脫硫吸收塔的進口。
[0062]工作介質(zhì)工藝流程為:低溫液態(tài)工作介質(zhì)氟利昂經(jīng)介質(zhì)預熱器I預熱后，通過熱管式介質(zhì)蒸發(fā)器2吸收煙氣中的熱量汽化為飽和氣體，工作介質(zhì)氟利昂再經(jīng)介質(zhì)過熱器3吸熱成為具有3?5°C過熱度的中壓氣體，再進入膨脹發(fā)電機4進行膨脹做功發(fā)電，這時氟利昂變成低溫低壓的氣體，經(jīng)冷凝器5進行冷凝放熱成為低溫低壓的液體，再經(jīng)加壓栗6提壓打至介質(zhì)預熱器I，依此不斷循環(huán)做功發(fā)電。
[0063]中低溫煙氣工藝流程為:該煙氣依次經(jīng)除塵器進口前或脫硫塔進口前的介質(zhì)過熱器3、熱管式介質(zhì)蒸發(fā)器2、介質(zhì)預熱器I，煙氣溫度可降至100°C以內(nèi)，其熱量傳遞給工作介質(zhì)，使工作介質(zhì)具有一定的做功能力。
[0064]冷卻水工藝流程為:25?30°C的冷卻循環(huán)水經(jīng)加壓栗5吸收工作介質(zhì)中的熱量，升至30?35°C，再經(jīng)循環(huán)水栗7打至冷卻水塔8進行冷卻，以此不斷循環(huán)。
[0065]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。
【主權項】
1.一種用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器，其特征在于，包括介質(zhì)過熱器、介質(zhì)蒸發(fā)器、介質(zhì)預熱器； 介質(zhì)過熱器、介質(zhì)蒸發(fā)器、介質(zhì)預熱器均為換熱器； 介質(zhì)過熱器的煙氣流道入口為煙氣接收口； 介質(zhì)過熱器的煙氣流道出口連接介質(zhì)蒸發(fā)器的煙氣流道入口； 介質(zhì)蒸發(fā)器的煙氣流道出口連接介質(zhì)預熱器的煙氣流道入口； 介質(zhì)預熱器的煙氣流道出口為煙氣排出口； 介質(zhì)預熱器的工作介質(zhì)流道入口為工作介質(zhì)接收口； 介質(zhì)預熱器的工作介質(zhì)流道出口連接介質(zhì)蒸發(fā)器的工作介質(zhì)流道入口； 介質(zhì)蒸發(fā)器的工作介質(zhì)流道出口連接介質(zhì)過熱器的工作介質(zhì)流道入口 ； 介質(zhì)過熱器的工作介質(zhì)流道出口為工作介質(zhì)排出口。2.根據(jù)權利要求1所述的用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器，其特征在于，介質(zhì)蒸發(fā)器為熱管式介質(zhì)蒸發(fā)器，介質(zhì)過熱器、介質(zhì)預熱器均為翅片管束式換熱器。3.根據(jù)權利要求1所述的用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器，其特征在于，介質(zhì)過熱器、介質(zhì)蒸發(fā)器、介質(zhì)預熱器中的工作介質(zhì)流道均為氟利昂流道。4.一種電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，包括權利要求1至3中任一項所述的用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器，還包括除塵器； 用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器的介質(zhì)預熱器的煙氣流道出口連接除塵器的煙氣進口。5.—種電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，包括權利要求1至3中任一項所述的用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器，還包括脫硫吸收塔； 用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器的介質(zhì)預熱器的煙氣流道出口連接脫硫吸收塔的煙氣進口。6.—種電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，包括權利要求1至3中任一項所述的用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器，還包括膨脹發(fā)電機、冷凝器、加壓栗； 用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器的介質(zhì)過熱器的工作介質(zhì)流道出口經(jīng)膨脹發(fā)電機連接至冷凝器的工作介質(zhì)入口，冷凝器的工作介質(zhì)出口連接加壓栗的輸入口，加壓栗的輸出口連接用于電廠煙氣余熱利用的ORC省煤器的介質(zhì)預熱器的工作介質(zhì)流道入口，形成工作介質(zhì)循環(huán)回路。7.根據(jù)權利要求6所述的電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，還包括循環(huán)水栗、冷卻水塔； 冷凝器的冷卻水出口連接循環(huán)水栗的輸入口，循環(huán)水栗的輸出口連接冷卻水塔的輸入口，冷卻水塔的輸出口連接冷凝器的冷卻水入口，形成冷卻水循環(huán)回路。8.—種權利要求6所述的電廠煙氣余熱利用系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，包括:液態(tài)工作介質(zhì)經(jīng)介質(zhì)預熱器預熱后，通過介質(zhì)蒸發(fā)器吸收煙氣中的熱量汽化為飽和氣體，工作介質(zhì)再經(jīng)介質(zhì)過熱器吸熱成為具有過熱度的中壓氣體，再進入膨脹發(fā)電機進行膨脹做功發(fā)電，再經(jīng)冷凝器進行冷凝放熱成為液體，再經(jīng)加壓栗提壓打至介質(zhì)預熱器。
【文檔編號】F22G1/02GK105937759SQ201610278092
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】徐世洋, 唐子燁, 夏賢貴
【申請人】上海光熱實業(yè)有限公司