专利名称：已建火电站的节能化改造的制作方法
已建火电站的节能化改造我国自上世纪五十年代初产出首台火电站成套设备以来，在党的正确领导下， 经过广大干部、工人群众艰苦奋斗的漫长道路，由中压、高压、超高压和亚临界等 阶段， 一步一个脚印，从无到有，做到了改国产成套设备装备了数以百计、千计的. 大、中、小型火电站，遍及全国各地，基本上满足了国民经济发展的用电需要，还 以质优价廉的先进技术装备远销世界各地，成就显著。火电站热效率不高是个世界性顽疾，我国未能例外，始终郁结于我国火电站科 技工作者心中，挥之不去。近年来，有人尝试采用超临界参数的火电站热工系统。 据消息报导，某地1000兆瓦超临界参数火电站己建成，并进行了全负荷运行测试， 热效卓达到45%。这项成绩比之于国内现代化髙压参数火电站的40%煞效率，有5% 的提升。虽然5%的提升看起来不太可观，但这已经意味着成年累月降低约10%燃 料消耗量，可以说是十分可贵的。但是建设超临界参数火电站，如果沿用引进技术， 新电站建设成本十分高昂，长期运行的安全性和日常维护开支也是一个未知数，为 兹国国情所难以承受。本专利申请提出已建高压参数(100、 140、 185公斤力/厘米2)火电站用"盖帽" 的方式改造成为超临界参数火电站的技术与方法，用较少设备投资和较快速度蒋我 国为数众多的己建火电站改造成超临界参数火电站，以普遍提高我国火电站的热效 率，对节能减排有重大意义。所谓"盖帽"就是将原锅炉的蒸发器和省煤器拆除， 换上超临界参数的蒸发器、过热器和省煤器。原锅炉的其他部份则基本不动。在汽 轮机方面增设一台小巧的超临界汽轮机。按我国目前技术水平，这项"盖帽"式改 造的实现并不存在不能克服的困难。为说明已建火电站改造前、后的设备配置差别，请阅以下示意图和简要说明图1为火电站热工系统(锅炉+汽轮发电机组)在超临界改造前的设备布置示意 .图。图中高压蒸发器SG1接受锅炉给水系统经由省煤器的给水，产生饱和蒸汽导入 高压过热器SH1。 SH1.产生的高压过热蒸汽引入汽轮机高压缸ST1。 ST1的尾汽导 向低压再热器RH1。经过再热的ST1尾汽引向汽轮机低压缸ST2。 ST1和ST2以及 其驱动的发电机EG1以同心轴串联，产生电能。ST2尾汽引入冷凝器SC，在循环 水(CW —CW')的作用下,.生成冷凝水，引入锅炉给水系统，经过省煤器EC1导 向SG1，完成水、汽的一个循环。空气预热器AH的作用是预热燃烧冷空气，使它 达到一个适合的燃烧温度，同时也为了降低排烟FS温度，减少排烟热损失。图2为上述火电站热工系统在超临界改造后的设备配置示意图。超临界蒸发器 SG2和超临界过热器SH2同时布置在原锅炉的燃烧室内，取代了原锅炉改造前的 SG1地位，接受燃料燃烧产物的对流和辐射传热，产生超临界的过热蒸汽。超临界 过热蒸汽导向一台单独的超临界汽轮机ST3，拖动一台单独的发电机EG2，产生电 能。ST3的尾汽控制在原锅炉的高压过热器SH1汽压左右，引入高压再热器RH2(即 原锅炉的高压过热器SHl,此时改称高压再热器RH2，估计其受热面积将有所减少， 由具体热工计算加以确定)。RH2出口蒸汽引向原锅炉汽轮机系统的汽轮机高压缸 ST1。 ST1尾汽再经过RH1的加热，引入汽轮机低压缸ST2，完成最后阶段的热能 —机械能的转换过程。ST2的尾汽引入冷凝器SC，产生冷凝水。这些热工转换过程 与改造前基本上保持不变。由图l与图2的对比，可见电站热工系统在超临界改造中，主要有以下各项改动(1) 原锅炉的蒸发器SG1让位于超临界的蒸发器SG2与超临界的过热器SH2。(事 实上在超临界的物理条件下，蒸汽的蒸发与过热之间不存在恒温的汽化阶段，其界 限已经不太清晰，所谓的超临界蒸发器SG2布置在炉瞠下部，作贴壁管形式，其下 部担当加热省煤器来水，直至达到汽化温度的任务，接着就是辐射受热的超临界过 热器。超临界过热器SH2主要以蛇形管的形式布置在炉膛的上方。)(2) 原锅炉的高压过热器SH1改称高压再'热器RH2，其受热面由具体热工计算确 定。(3) 增设一台超临界参数汽轮机ST3，其尾汽控制在原锅炉高压蒸气压力左右。(4) 将原锅炉的高压过热器SH1改为高压再热器RH2 (其受热面的改变由热工计 算确定之)。(5) 将原锅炉的省煤器EC1改为超临界的省煤器EC2 (其受热面的结构由热工和 强度讦算确定之)。(6) 增加一台超临界的汽轮机ST3，单独驱动一台发电机EG2。 以上各项改动是电站超临界改造的最低限度主要改动。原电站的其他部份基本上维持不变。在情况许可时，或是在采用"盖帽"方式设计新电站时，可以采用ST1、 ST2、 ST3三台汽轮机，以同心轴串联的方式，共同驱动一台发电机EG,见图3 所示。此时可实现最大限度的简化。以上介绍的以"盖帽"技术和方法改造已建火电站，其原则完全适用于以任何 较高压力参数改造较低压力火电站，例如以140公斤力/厘米2参数改造100公斤力/ 厘米2参数的已建火电站，或以185公斤力/厘米2参数改造100或140公斤力/厘米2 参数的已建火电站，同样可以获得不同程度的电站热效率的提升，只是在某些具体 方面，例如在炉膛内布置受热的方面，有所有差别而已。因此本专利申请所提出的 以"盖帽"技术和方法改造已建火电站有普遍适甩的意义。
图1是火电站改造前热工系统简要示意图代码对照表图1SG1高压蒸发器 SH1高压过热器 RH1低压再热器 EC1高压省煤器 AH空气预热器 FS燃料供给 FG排烟 ST1高压汽轮机ST2低压汽轮机 EG1发电机.#1 SC冷凝器 CW循环水(冷). CW'循环水(热) CA冷空气 HA热空气 CS冷凝水图2是火电站改造后热工系统简要示意图(I方案)代码对照表图2,3SG2超临界蒸发器ST1高压汽轮机SH2超临界过热器ST2低压汽轮机RH2高压再热器EG发电机RH1低压再热器SC冷凝器EC2超临界省煤器CS冷凝水AH空气预热器CA冷空气FS燃料供给HA热空气FG排烟CW循环水(冷)ST3超临界汽轮机CW'循环水(热)EG2发电机弁2图3是火电站改造后热工系统简要示意图(n方案)特别提示① 利用"盖帽"的方法进行已建火电站运行参数的提升，无论其原先运行参数 高低都是适用的。采用"盖帽"的方式使这种改造成本较低，原装置设备的大部分 仍可继续使用，改动较少，因而成本也就较低。"盖帽"是本专利的核心技术与方法， 有普遍的意义。② 据国内经验报导，已建成的超临界参数火电站的热效率可达45%，比之国内 常用的高压参数火电站其热效率有5%的提升，其燃料消耗量约可降低10%,这是 一项可观的节能减排成就。(1)但是5%的热效率提升，绝非火电站科技人员的最终目标，也不可能满足国家 对节能减排的迫切需要。本专利申请人在这以前在火电站节能减排方面已经申报了4宗发明专利申请，列举如下1、 .申200610135889X火电站传统热工系统的节能化改造(熱能的综合利用)。2、 申200710181824.3传统火电站节能化改造及其派生的超级产业群。3、 申200610079626.1 (CN 101037950A)燃气一蒸汽联合循环电站燃气轮机的 双水内冷系统。4、 申200610092958.3燃气一蒸汽联合循环电站的蒸汽发生装置SG的塔式布 置系统。以上4宗己提交的发明专利申请，联同本专利发明专利申请，共计5宗发明专 利申请，基本上复盖了火电站节能减排问题的方方面面，形成了一个完整的火电站 节能减排"系列"。以本专利申请为契机，希望有意于火电站节能减排的实施者，更 有望于国家有关主管部门，对以上专利申请系列，进行综合性的探讨，使我国火电 站的节能减排能实现跨世纪、超国际水平的发展。综合性探讨，还可以有机地采用 多项专利的合适部份，满足各种具体条件与要求，能够使经济效果的最大化。这项 改造工作的启动，有可能陆续关停数百座年产百万吨级的中、小煤矿，其深远意义， 所需详述。
权利要求
1. 本专利申请提出以“盖帽”的形式以超临界参数改造已建火电站的技术与方法，提出了原锅炉本体和汽轮发电机的改变范围和方法，可以提升已建火电站的热效率。
2. 本专利申请提出以"盖帽"的形式，改造已建火电站的技术与方法，同样适 用于任何较高压力参数改造较低压力参数已建火电站，以获取火电站热效率的提升。
全文摘要
火电站热效率不高是一项世界性顽疾，至今未有完美的解决方案。本专利申请提出一项以“盖帽”的技术和方法对已建中，高压力参数火电站进行超临界化改造的技术与方法，以较少设备投资和较快的更新速度进行已建火电站的节能化改造。所谓“盖帽”，就是在已建火电站热工系统上方设置一个超临界参数的蒸发器和超临界参数的过热器，再增设一台小巧的超临界汽轮发电机组(ST3+EG2)，就根本改变原电站的热工面貌，可以与新建的超临界火电站相比美。本专利申请又提出超临界汽轮机ST3与原电站的汽轮机ST1、ST2同心串联，共同驱动同一台发电机的方案，更为简洁，为实施者提供选择余地。本专利申请详细介绍的“盖帽”技术和方法，同样适用于任何以较高压力参数改造较低压力参数的已建火电站，因此“盖帽”技术和方法有普遍适用的意义。
文档编号F01K11/02GK101265817SQ20081000842
公开日2008年9月17日 申请日期2008年1月18日 优先权日2008年1月18日
发明者戴克发 申请人:戴克发