一种提高火力发电机组经济性的方法与流程

1.本发明涉及火力发电机组技术领域，尤其涉及一种提高火力发电机组经济性的方法。


背景技术：

2.火力发电的工作流程是把燃料的化学能转化为高温高压蒸汽热能，这些高温高压蒸汽在汽轮机彭膨胀做功，把热能转化为汽轮机的机械动能，从而带动发电机再把机械能转化为电能，输送到电网用户，发电机组每发出1kw电力，需要消耗标准煤约280～400克，为应对全球气候变暖的环保要求，我国要求发电煤耗降到300克/kwh及以下，这对我国电力工业提出了新要求。纯凝式发电机组循环总热效率为30～42％，即燃料的化学能有效转化为电能的效率为 30～42％，其他约60～70％的化学能在发电过程中以热能的方式被浪费掉而不能有效地利用，可见新节能降耗技术仍有待开发和利用。节能降耗也成了电力人永不停息的追求目标。
3.衡量火力发电的经济指标有：发电机组循环热效率、煤耗率和厂用电率。火力发电总效率表达式为：η＝3600pe/b
·
q＝η1·
η2·
η3，其中pe为发电功率，b为燃煤量，q为煤的热值，η、η1、η2、η3分别为发电机组循环总效率、锅炉锅炉、汽轮机效率、发电机效率。因此降低燃煤量可以提高发电效率，减少二氧化碳排放，从而控制温室气体的排放，也可减少发电燃料成本。
4.火力发电设备主要有锅炉、汽轮机和发电机三大设备构成，三大设备又由很多子设备和系统构成，如锅炉配有一次风机系统和送风机系统，前者向制粉系统提供煤粉干燥热能和煤粉输送动力，一次风温的高低决定煤粉的着火热大小、着火距的长短和燃烧的稳定性能；送风机则向锅炉提供助燃和稳定燃烧所需的氧气，二次风温的大小决定煤粉的燃烧长度、燃尽状况。因此，提高一、二次风温可以降低排烟温，提高锅炉效率和减少燃煤量；同样汽轮机配置有凝汽器及其真空系统，真空值的高低即终参数温度、压力的大小也影响着发电经济性，所以行业技术人员始终致力研发和开拓降低终参数的技术，即提高真空或降低排汽温度和压力，在降低终参数环节中，虽然可增加冷却介质流量可降低终参数，但增加介质流量需增加电能能耗为代价，当增加介质流量而增加的电能能耗大于终参数降低所获得的效益时，增加冷却介质流量毫无意义，除非开拓出一种无需增加能耗的冷却介质来冷凝汽轮机的部分排汽。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是：无能耗投入获得提高一、二次风温，提高锅炉效率和节省燃煤量，同时降低汽轮机终参数，即提高凝汽器的真空值，以提高汽轮机的效率。
6.本发明涉及降低汽轮机终参数及提高锅炉效率。在火力发电行业，锅炉和汽轮机往往被分为两大专业设备，除了水及蒸汽通过管道把两大动力设备联系在一起外，其他方面都是独立设计运作的，在提高整体循环效率的技术研发上也是分别独立研究的，这两大
设备的子设备系统从来没有发生过直接关联，如一锅炉风机与汽轮机凝汽器，从而制约了技术人员的思维以获得更加优越的新的技术方案。本发明就是通过把锅炉和汽轮机的某些看似毫无关系的设备联系起来，重新构成一项能够提高火电机组经济性的技术方案及其方法。
7.上述提到，增加冷却介质流量可以降低终参数，但需增加能耗，终参数降低到设计值必然因获益小于投入而失败，除非在零投入或投入少于产出效益的情况下降低终参数才能获得正收益。那么，存在这样的理想条件或技术么？这就是本发明所要解决的技术问题。
8.为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：增设一台采用空气为冷却介质的辅助凝汽设备，如附图2所示：冷空气流经辅助凝汽器后将一部分汽轮机排汽冷凝，同时将空气加热到一定温度，这个过程实际上是回收了部分本该被排放到环境中的废热，被加热的空气输送到锅炉的送风机和一次风机入口，从而提高风温，能有效改善燃料的燃烧状况：缩短着火点，提高燃尽状态，减少不完全燃烧损失，降低排烟温度和减少了排烟损失，即提高了锅炉效率；而新增设的辅助凝汽器冷却介质也无需增加额外动力设备来输送，因此减少了废热排放的同时几乎零耗能投入就达到降低了终参数的目的，由于汽轮机的循环热效率与初参数和终参数的焓差成正比，所以终参数降低也就意味着发电机组循环效率或经济性的提高。因此，本发明技术方案可获得汽轮机效率和锅炉效率的双提高。根据η＝3600pe/b
·
q，煤的热值q是确定的，因此，η提高后，在相同发电量pe前提下必然能够降低燃煤量b，故本发明是一项节能减排技术方案！
9.一种提高火力发电机组经济性的方法是：在国家标准设计的发电机组设备基础上增设辅助凝汽器，它与国家标准设计的凝汽器并联联接；新增设辅助凝汽器采用空气作为冷却介质；在新增设辅助凝汽器上设置冷却介质空气收集区，该空气收集区与锅炉的送风机和一次风机入口通过风道相联接；借助送风机和一次风机的抽吸作用力作为新增设辅助凝汽器冷却介质即空气的流动动力，而不需另设动力设备。
附图说明
10.图1是本发明原设计系统图示意图：图中：1、锅炉；2、汽轮机；3、发电机；4、凝汽器；5、水泵；6、预热器；7、引风机；8、烟囱；9、送风机；10、一次风机；11、磨煤机；图2是本发明实施例的结构示意图：图中：1、锅炉；2、汽轮机；3、发电机；4、凝汽器；5、水泵；6、预热器；7、引风机；8、烟囱；9、送风机；10、一次风机；11、磨煤机； 12、辅助凝汽器
11.具体实施方式
12.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
13.为了便于理解，把国家标准设计的发电机组系统设备中的凝结水泵和给水泵合并为水泵，省略给水回热系统和除氧、除盐系统，如附图2所示：本发明实施例包括：1、锅炉；2、汽轮机；3、发电机；4、凝汽器；5、水泵；6、预热器；7、引风机；8、烟囱；9、送风机； 10、一次风机；11、磨煤机；12、辅助凝汽器，除辅助凝汽器12外，其他设备均为国家标准设计，在这个基础上，本实施例是增设一台辅助凝汽器12，辅助凝汽器12与凝汽器4并联联接，即从汽轮机低压缸的排汽装置内引接一路排汽管至辅助凝汽器12，蒸汽在辅助冷凝器12冷凝成水后，
凝结水通过管路汇聚至凝汽器4水箱；另一方面，冷空气进入辅助凝汽器12的通流管内，经过热交换后流出至集气区，该集气区与送风机和一次风机的入口通过风道联接，升温后的空气分别进入送风机和一次风机，由此，空气借助送风机和一次风机的抽吸作用力作为自身的流动动力，而无需专设其他动力设备，达到零能耗投入即获得辅助凝汽器12冷却介质——空气的流动性能和完成冷凝部分汽轮机排汽，即降低终参数或提高真空的目的。
14.尤其在冬季，气温低于零下甚至零下几十度时，风机的入口风温过低不利于锅炉燃烧的稳定性和经济性。
15.本实施例可应用于具有一次风机和送风机设备的湿冷发电机组和空冷发电机组。
16.本发明并不局限于上述具体实施方式，根据上述说明书的揭示和指导，本发明所属领域的技术人员还可对上述实施方式进行适当的变更和修改，其变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围。


技术特征：
1.一种提高火力发电机组经济性的方法，其方法是：在国家标准设计的火力发电机组系统设备基础上增设一台辅助凝汽器，辅助凝汽器与国家标准设计的凝汽器并联联接；新增设辅助凝汽器采用空气作为冷却介质；在新增设辅助凝汽器上设置冷却介质空气收集区，该空气收集区与锅炉的送风机和一次风机入口通过风道相联接；借助送风机和一次风机的抽吸作用力作为新增设辅助凝汽器冷却介质即空气的流动动力，而不需另设动力设备，使辅助凝汽器能够在零能耗投入即获得冷凝汽轮机部分排汽，同时提高一次风机和送风机入口的风温，达到锅炉效率和汽轮机效率双提高的节能减排目的。

技术总结
一种提高火力发电机组经济性的方法，其方法是：在国家标准设计的火力发电机组设备基础上增设一台辅助凝汽器，辅助凝汽器与国家标准设计的凝汽器并联联接；新增设辅助特种凝汽器采用空气作为冷却介质；在新增设辅助凝汽器上设置冷却介质空气收集区，该空气收集区与锅炉的送风机和一次风机入口通过风道相联接；借助送风机和一次风机的抽吸作用力作为新增设辅助特种凝汽器冷却介质即空气的流动动力，而不需另设动力设备，使辅助特种凝汽器在零能耗投入时即获得冷凝部分汽轮机排汽，同时提高一次风机和送风机入口的风温，达到锅炉效率和汽轮机效率双提高的节能减排目的。机效率双提高的节能减排目的。


技术研发人员：邹治平
受保护的技术使用者：深圳市博众节能工程技术有限公司
技术研发日：2020.11.12
技术公布日：2023/1/16