一种超高温超高压参数下的热电联产系统的制作方法

本实用新型涉及热电联产工程的系统和工艺，尤其涉及一种超高温超高压参数下的热电联产系统。

背景技术：

热电联产是根据能源梯级利用原理，先将煤、天然气等一次能源发电，发电后余热用于供热的先进能源利用形式。由于热电联产的蒸汽没有冷源损失，热效率可以达到85％左右，尤其在取代分散小锅炉，逐步实施区域性的集中供热以后，可以充分发挥热电联产项目锅炉容量大、热效率高的特点，对降低区域单位GDP综合能耗具有积极的作用。而且热电联产项目的烟气污染物(烟尘、SO₂、NO_X)采用高效处理，对提高大气质量、改善环境效果显著。因此，热电联产是国内外公认的节能减排、改善环境质量的有效措施。热电联产项目按“统一规划、分步实施、以热定电、适度规模”的原则，结合区块热负荷发展的实际情况，分期实施。

汽轮机的进气初参数越高，即初压和初温越高，蒸汽的绝热焓降越大，其作功能力越大，汽耗率越小，经济效益也越高。近些年在国家政策鼓励和技术发展的背景下，机组的进气初参数逐步提升，中温中压、次高温次高压参数已逐渐被更高参数所取代，高温高压背压机组在产品与技术方面发展迅速，因其成熟可靠，已成为热电联产工程中应用最为广泛的机组解决方案。另外，为了进一步提升全厂热效率，高温超高压机组也已在多个热电厂有较为成功的应用实例，经实践证明成熟可靠的。但超高温超高压参数的背压机组在国内的热电联产工程中，尚无使用业绩，缺乏较为系统的解决方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为进一步提高热电联产项目的全厂热效率，更有效地促进节能降耗，提供一种超高温超高压参数下的热电联产系统。本实用新型所述的超高温超高压参数是指温度不低于571℃，压力不低于13.7MPa。

本实用新型解决的技术问题采用如下技术方案：

超高温超高压参数下的热电联产系统，包括超高温超高压循环流化床锅炉、旋风分离器、过热器、省煤器、空气预热器、送风机、布袋除尘器、引风机、脱硫塔、烟囱、渣库、灰库、高压除氧器、汽动给水泵、高压加热器、背压式汽轮机、发电机、拖动汽轮机、减温减压器、前置预热器；超高温超高压循环流化床锅炉的热风进口、回料进口、汽包与水冷壁进口分别与空气预热器空气出口、旋风分离器固相出口、省煤器汽水出口相连，超高温超高压循环流化床锅炉的蒸汽出口、烟气出口分别与过热器蒸汽入口、旋风分离器入口相连，旋风分离器烟气出口与过热器烟气进口相连，过热器蒸汽出口分为两路，一路与背压式汽轮机蒸汽入口相连，一路与减温减压器蒸汽入口相连，过热器烟气出口与省煤器烟气进口相连，背压式汽轮机叶轮与发电机转轴相连，减温减压器蒸汽出口、背压式汽轮机抽汽口均与热网管道相连，背压式汽轮机排汽分为两路，一路与热网管道相连，一路与拖动汽轮机蒸汽入口相连，拖动汽轮机汽水出口与前置预热器汽水进口相连，前置预热器出口与高压除氧器汽水入口相连，高压除氧器汽水出口与汽动给水泵入口相连，汽动给水泵转轴与拖动汽轮机叶轮相连，汽动给水泵出口与高压加热器入口相连，高压加热器出口与省煤器汽水入口相连，省煤器烟气出口与空气预热器烟气入口相连，空气预热器空气入口与送风机出口相连，空气预热器烟气出口与布袋除尘器入口相连，布袋除尘器烟气出口与引风机入口相连，布袋除尘器出灰口通过管道与灰库相连，引风机出口与脱硫塔入口相连，脱硫塔出口接烟囱。

作为优选，所述的超高温超高压循环流化床锅炉在本体设计和制造时，预留有污泥给料口，方便锅炉以后掺烧污泥。

作为优选，所述的背压式汽轮机相当于超高温超高压纯凝机组的高中压缸部分，入口设进汽高压调节阀以适应热负荷的波动。

作为优选，所述的锅炉过热器材质采用P91材质；高压加热器、旋风除尘器均为两级布置；脱硫塔为石灰石/石膏湿法脱硫装置。

作为优选，所述的主蒸汽、供热蒸汽、给水、除氧加热等管道均采用母管制，中间设置隔离阀，以便于检修、运行和再次扩建时进行隔断；热网管道系统不设回收装置。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

本实用新型采用超高温超高压参数，由于效率的提高，在消耗同等数量燃料的情况下，超高温超高压机组要比高温超高压机组及高温高压机组产生更多的电量。在运行成本基本一致的条件下，电厂增加了经济效益，为降低供热价格及更好服务于热用户提供了经济保障。

附图说明

图1为本实用新型的超高温超高压参数下的热电联产系统结构示意图：

图2为本实用新型的热力和燃烧系统构成与工艺流程示意图：

图中，超高温超高压循环流化床锅炉1、旋风分离器2、过热器3、省煤器4、空气预热器5、送风机6、布袋除尘器7、引风机8、脱硫塔9、烟囱10、渣库11、灰库12、高压除氧器13、汽动给水泵14、高压加热器15、背压式汽轮机16、发电机17、拖动汽轮机18、减温减压器19、前置预热器20。图中虚线表示燃烧系统组成与工艺流程，实线表示热力系统组成与工艺流程。

具体实施方式

以下通过具体实施方式，结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，超高温超高压参数下的热电联产系统包括超高温超高压循环流化床锅炉1、旋风分离器2、过热器3、省煤器4、空气预热器5、送风机6、布袋除尘器7、引风机8、脱硫塔9、烟囱10、渣库11、灰库12、高压除氧器13、汽动给水泵14、高压加热器15、背压式汽轮机16、发电机17、拖动汽轮机18、减温减压器19和前置预热器20。本实施例中超高温超高压循环流化床锅炉1的型号为无锡华光锅炉厂UG-90-13.7-M。超高温超高压循环流化床锅炉1的热风进口、回料进口、汽包与水冷壁进口分别与空气预热器5的空气出口、旋风分离器2的固相出口、省煤器4的汽水出口相连，超高温超高压循环流化床锅炉1的蒸汽出口、烟气出口分别与过热器3的蒸汽入口、旋风分离器2的入口相连，旋风分离器2烟气出口与过热器3烟气进口相连，过热器3蒸汽出口分为两路，一路与背压式汽轮机16蒸汽入口相连，一路与减温减压器19蒸汽入口相连，过热器3的烟气出口与省煤器4的烟气进口相连，背压式汽轮机16的叶轮与发电机17的转轴相连，减温减压器19的蒸汽出口、背压式汽轮机 16的抽汽口均与热网管道相连，背压式汽轮机16排汽分为两路，一路与热网管道相连，一路与拖动汽轮机18的蒸汽入口相连，拖动汽轮机18的汽水出口与前置预热器20的汽水进口相连，前置预热器20的出口与高压除氧器13的汽水入口相连，高压除氧器13的汽水出口与汽动给水泵14的入口相连，汽动给水泵14的转轴与拖动汽轮机18的叶轮相连，汽动给水泵 14的出口与高压加热器15的入口相连，高压加热器15的出口与省煤器4的汽水入口相连，省煤器4的烟气出口与空气预热器5的烟气入口相连，空气预热器5的空气入口与送风机6 的出口相连，空气预热器5的烟气出口与布袋除尘器7的入口相连，布袋除尘器7的烟气出口与引风机8的入口相连，布袋除尘器7的出灰口通过管道与灰库12相连，引风机8出口与脱硫塔9的入口相连，脱硫塔9的出口接烟囱10。

超高温超高压循环流化床锅炉1在本体设计和制造时，预留有污泥给料口，方便锅炉以后掺烧污泥。背压式汽轮机16相当于超高温超高压纯凝机组的高中压缸部分，入口设进汽高压调节阀以适应热负荷的波动。锅炉过热器3材质采用P91材质；高压加热器15、旋风除尘器均为两级布置；脱硫塔9为石灰石/石膏湿法脱硫装置。主蒸汽、供热蒸汽、给水、除氧加热等管道均采用母管制，中间设置隔离阀，以便于检修、运行和再次扩建时进行隔断；热网管道系统不设回收装置。

整个系统采用机、炉、电集中控制方式，控制设备采用微机综合自动化系统(ECS)，将电气系统的微机保护、测控、备自投及其他IED装置通过局域网联网实现智能化管理，并通过通信方式实现与DCS系统信息交换。同时，将电气部分控制(电动机)以及化学水处理、除灰渣、脱硫脱硝等辅助系统纳入其中，并配有极少量的后备手操设备。

基于超高温超高压参数下的热电联产系统的燃烧和供热方法，包括燃烧系统工艺流程和热力系统工艺流程:

1、燃烧系统工艺流程如下：

1)粒径合格的燃料由输煤皮带送入主厂房炉前煤仓，经给煤机送入锅炉炉膛内。冷空气经送风机6送入经空气预热器5预热至180℃左右，然后分为一、二次风，一次风直接由炉底风箱输送煤粉进炉膛，二次风通过水冷壁前、后墙送入炉膛混合煤粉进行燃烧。

2)锅炉点火油系统采用轻柴油，煤粉在超高温超高压循环流化床锅炉1中完成高效燃烧。燃烧过程中，氨水利用压缩空气雾化后喷入炉膛适合位置，参与炉内的脱硝反应。石灰石用气力输送从石灰石粉仓送入炉膛内，参与炉内的脱硫反应。氨水用量、石灰石粉量分别根据烟气中的NO_X含量以及喷入点的炉膛温度和SO₂的含量由DCS控制。

3)燃烧产生的烟气携带大量床料经炉顶转向，通过位于后墙水冷壁上部的两个烟气出口，分别进入两个旋风分离器2进行气固分离。分离后含少量飞灰的干净烟气进入炉后竖井，对布置其中的过热器3(包括高温过热器3和低温过热器3)、省煤器4、空气预热器5进行放热，烟气温度降至140～150℃左右；分离后较粗颗粒的未燃烬物料沿回料器直接进入炉膛，循环再燃，形成物料的循环回路。

4)锅炉排烟温度约为140℃，烟气经布袋除尘器7除尘后，由引风机8抽出进入脱硫塔 9脱硫后经湿式电除尘进一步除尘，再通过烟囱10排入大气。炉渣由炉底落渣管直接落至冷渣器，经冷却后用皮带送至渣库11，然后再由自卸车输送外运至综合利用。布袋除尘器7下的飞灰收集后经正压气力方式输送至灰库12，然后通过干灰罐装车外运至综合利用。

2、热力系统工艺流程如下：

1)化学补充水由除盐水泵经前置预热器20加热至80℃后送入高压除氧器13，由给水泵加压至13.7Mpa，再按顺序送入两级高压加热器15、省煤器4进行加热。

2)给水逐级加热至给水温度(约215℃)后，进入汽包进行汽水分离，分离出来的饱和水进入锅炉水冷壁换热完成蒸发汽化，分离出来的饱和蒸汽，进入过热器3，蒸汽进一步升温至570℃。

3)蒸汽经主蒸汽管道进入背压式汽轮机16进行膨胀做功，旋转的叶轮带动发电机17发电。汽轮机的绝大部分排汽以及抽取的部分中压蒸汽经厂外供热管网分别接至各个热用户用汽点。另外的少部分汽轮机排汽引入拖动汽轮机18拖动汽动给水泵14做功，其排汽再进入前置预热器20作为加热蒸汽。此外，还需考虑设置备用减温减压器19，以确保连续供热。

经过测算，超高压超高温参数较高温高压参数机组每对外供热1GJ，可多发电14.05kW，增加净收益7.31元，多花的投资约1.92年可回收；超高压超高温参数较高温超高压参数机组每对外供热1GJ，可多发电3.97kW，增加净收益2.06元，多花的投资约3.93年可回收。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。