一種發(fā)電內(nèi)燃機(jī)余熱梯級利用系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及屬于能源與動力技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)電內(nèi)燃機(jī)余熱梯級利用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的發(fā)電內(nèi)燃機(jī)的熱量排放存在以下技術(shù)問題:
[0003]1.發(fā)電內(nèi)燃機(jī)排煙溫度300至500°C，不同機(jī)型、不同工況下溫度不同，發(fā)電內(nèi)燃機(jī)將煙氣直接排至大氣，造成了嚴(yán)重的能源浪費(fèi)。
[0004]2.高水分煤，例如褐煤水分一般大于20%甚至更高。煤中水分含量過高會造成煤的燃燒熱利用效率下降?，F(xiàn)有的技術(shù)中，申請?zhí)?201120083406.2，公開了一種利用鍋爐煙氣余熱干燥褐煤的系統(tǒng)，申請?zhí)?201420180737.1，公開了火力發(fā)電廠鍋爐煙氣余熱干燥褐煤系統(tǒng)，采用了鍋爐的爐煙干燥褐煤的技術(shù)，但抽爐煙改變了燃煤鍋爐內(nèi)的流場和煙風(fēng)系統(tǒng)的平衡，使得燃煤鍋爐的設(shè)計(jì)和運(yùn)行控制變的更加復(fù)雜，而且抽取燃煤鍋爐的爐煙中含有大量的灰塵，抽取的爐煙再循環(huán)會增大爐煙的灰塵濃度，從而會增大燃煤鍋爐的磨損。
[0005]3.高水分煤直接送入爐膛燃燒不僅使煤的燃燒熱利用效率下降，還使得煤中的這些水分都浪費(fèi)掉了。
[0006]4.現(xiàn)有的大型燃煤電站一般需要另外配置啟動鍋爐，因?yàn)殡娬締忧靶枰o除氧器提供蒸汽用于除氧、提供汽機(jī)軸封用汽以及鍋爐暖管用汽等，使得燃煤電站所需的熱力設(shè)備和管道預(yù)熱，以避免突然啟動造成設(shè)備和管道的材料熱應(yīng)力過大而損害設(shè)備和管道。啟動鍋爐一般功率不大，效率不高，因此，大型燃煤電站正常運(yùn)行時，啟動鍋爐一般閑置，造成了資源的浪費(fèi)。而發(fā)電內(nèi)燃機(jī)功率相對較小，但效率較高，單循環(huán)內(nèi)燃機(jī)電站效率一般在43%左右，內(nèi)燃機(jī)-蒸汽聯(lián)合循環(huán)的效率更高，而且內(nèi)燃機(jī)自身啟動時除了可以采用蒸汽加熱啟動之外，還可以采用電加熱啟動，安裝和啟動方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了一種發(fā)電內(nèi)燃機(jī)余熱梯級利用系統(tǒng)，該余熱梯級利用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)排煙余熱的梯級利用，減少了能量的浪費(fèi)。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0009]一種發(fā)電內(nèi)燃機(jī)余熱梯級利用系統(tǒng)，包括至少一臺發(fā)電內(nèi)燃機(jī)，煙氣從內(nèi)燃機(jī)的活塞缸出來經(jīng)渦輪增壓器排出，排出的煙氣依次經(jīng)過第一余熱鍋爐、煙氣-煤干燥換熱裝置及第二余熱鍋爐，煙氣在煙氣-煤干燥換熱裝置中干燥用于燃煤鍋爐用的褐煤，經(jīng)過第二余熱鍋爐的煙氣冷卻后產(chǎn)生的水傳送至儲水裝置；
[0010]所述第一余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽經(jīng)過調(diào)節(jié)閥傳送至蒸汽聯(lián)箱或聯(lián)合循環(huán)用蒸汽輪機(jī)發(fā)電，進(jìn)入蒸汽聯(lián)箱的過熱蒸汽在燃煤電站啟動時可用于燃煤鍋爐的啟動用蒸汽，發(fā)電內(nèi)燃機(jī)通過發(fā)電機(jī)發(fā)電接入電網(wǎng)或作為燃煤電站黑啟動的啟動電源。
[0011]所述蒸汽聯(lián)箱中的過熱蒸汽連接至燃煤電站鍋爐附屬用汽點(diǎn)、燃煤電站除氧器、蒸汽輪機(jī)附屬用汽點(diǎn)、蒸汽-煤干燥換熱裝置及其他用汽點(diǎn)。
[0012]所述儲水裝置包括水封罐，煙氣在第二余熱鍋爐中放熱降溫，煙氣中的水分冷凝后在重力作用下收集至水封罐，水封罐在低溫省煤器的下方布置，靠重力收集煙道冷凝水；水封罐頂部通向大氣以和大氣壓平衡，防止煙氣從水封罐竄入大氣；在水封罐的側(cè)壁上部設(shè)有排水口，水位達(dá)到排水口時，回收的水溢流至回收水箱以備再利用。
[0013]所述發(fā)電內(nèi)燃機(jī)余熱梯級利用系統(tǒng)還包括事故備用裝置，所述事故備用裝置包括第一備用裝置及第二備用裝置，第一備用裝置包括設(shè)置在燃煤鍋爐排向煙囪的煙道上的切換閥及設(shè)置在煙氣-煤干燥換熱裝置及該切換閥之間管道上的調(diào)節(jié)閥；
[0014]第二備用裝置設(shè)置在磨煤機(jī)之前，第二備用裝置包括蒸汽-煤干燥換熱器及設(shè)置在煙氣-煤干燥換熱裝置與磨煤機(jī)之間的管道上的切換閥；
[0015]蒸汽-煤干燥換熱器與燃煤電站用蒸汽輪機(jī)島相連，蒸汽-煤干燥換熱器的蒸汽來源有兩處，一是來自內(nèi)燃機(jī)余熱鍋爐所對應(yīng)的蒸汽聯(lián)箱，二是抽取燃煤電站用蒸汽輪機(jī)島處蒸汽，兩處汽源可切換。
[0016]發(fā)電內(nèi)燃機(jī)事故停運(yùn)時，發(fā)電內(nèi)燃機(jī)不產(chǎn)生煙氣，而燃煤電站需要正常運(yùn)行，為保證對燃料煤的干燥不受發(fā)電內(nèi)燃機(jī)停運(yùn)的影響，可以采用兩種備用措施，第一種是調(diào)節(jié)第一備用裝置，從燃煤鍋爐引出煙氣；第二種是調(diào)節(jié)第二備用裝置，利用蒸汽作為干燥的熱源。二者可單獨(dú)使用，也可同時使用。兩種備用孰先投用或同時投用，運(yùn)行人員可根據(jù)內(nèi)燃機(jī)停運(yùn)時間等具體情況來選擇。
[0017]當(dāng)煤中水分干燥后仍高于第一設(shè)定值(比如為35% )時，可啟用蒸汽-煤干燥換熱器，而當(dāng)煤中的水分被煙氣-煤干燥換熱裝置干燥至含水量第二設(shè)定值(比如為20% )以下時，通過調(diào)節(jié)第二備用裝置的切換閥將煤傳送至磨煤機(jī)，該煤不用經(jīng)過第二備用裝置的蒸汽-煤干燥換熱器。當(dāng)在第一設(shè)定值與第二設(shè)定值(比如為20-35% )之間時，可由運(yùn)行人員靈活掌握是否投用蒸汽-煤干燥換熱器。
[0018]投用第二備用裝置時，褐煤通過蒸汽-煤干燥換熱器干燥，褐煤中蒸發(fā)出來的水分在真空泵的作用下，進(jìn)入空冷式冷凝器冷凝成液態(tài)水，進(jìn)入回收水箱以備再利用。
[0019]所述煙氣-煤干燥換熱裝置及第二備用裝置內(nèi)部設(shè)有內(nèi)部旁路，當(dāng)不需要對褐煤干燥時，煙氣可以不經(jīng)過干燥換熱，從內(nèi)部旁路直接進(jìn)入中部煙道。
[0020]所述第一余熱鍋爐、第二余熱鍋爐內(nèi)部均設(shè)有內(nèi)部旁路，當(dāng)不需要產(chǎn)生蒸汽時，煙氣可以不經(jīng)過余熱鍋爐換熱，從內(nèi)部旁路直接進(jìn)入后部煙道。
[0021]所述煙氣-煤干燥換熱裝置、第二備用裝置、第一余熱鍋爐及第二余熱鍋爐內(nèi)部旁路均可通過切換閥實(shí)現(xiàn)。
[0022]所述發(fā)電內(nèi)燃機(jī)余熱梯級利用系統(tǒng)中發(fā)電內(nèi)燃機(jī)通過內(nèi)燃機(jī)用發(fā)電機(jī)連接至電網(wǎng)或作為燃煤電站黑啟動的啟動電源，第一余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽在系統(tǒng)正常運(yùn)行時可以通過聯(lián)合循環(huán)用蒸汽輪機(jī)傳遞至聯(lián)合循環(huán)蒸汽輪機(jī)用發(fā)電機(jī)發(fā)電并傳送至電網(wǎng)，燃煤電站鍋爐產(chǎn)生蒸汽進(jìn)入蒸汽輪機(jī)中，推動蒸汽輪機(jī)做功，帶動相應(yīng)的發(fā)電機(jī)發(fā)電。
[0023]在燃煤電站鍋爐和燃煤電站用蒸汽輪機(jī)島啟動前，發(fā)電內(nèi)燃機(jī)對應(yīng)的第一余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入蒸汽聯(lián)箱，從蒸汽聯(lián)箱中接出的蒸汽進(jìn)入燃煤電站鍋爐附屬用汽點(diǎn)、燃煤電站除氧器、蒸汽輪機(jī)附屬用汽點(diǎn)中預(yù)熱燃煤電站的熱力設(shè)備和管道，以避免突然啟動造成設(shè)備和管道的材料熱應(yīng)力過大而損害設(shè)備和管道。同時，所述發(fā)電內(nèi)燃機(jī)對應(yīng)的發(fā)電機(jī)發(fā)出的電接入廠用電，作為燃煤電站黑啟動時的啟動電源。
[0024]所述燃煤鍋爐用的褐煤先在煤場出口的水-煤間壁式換熱器中被冷卻內(nèi)燃機(jī)缸套和中冷器的循環(huán)水預(yù)熱，而后進(jìn)入煙氣-煤干燥換熱裝置中繼續(xù)吸熱干燥，而后再進(jìn)入第二備用裝置中繼續(xù)干燥，干燥后的褐煤送至磨煤機(jī)，磨煤機(jī)將褐煤進(jìn)一步處理后送至燃煤電站鍋爐；發(fā)電內(nèi)燃機(jī)循環(huán)水先在煤場出口的水-煤間壁式換熱器中被煤初步冷卻后，再進(jìn)入空冷器冷卻，冷卻后的循環(huán)水再去冷卻內(nèi)燃機(jī)的缸套和中冷器，同時被內(nèi)燃機(jī)的缸套和中冷器加熱升溫，空冷器設(shè)溫度測點(diǎn)，空冷器的風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)節(jié)，以保證空冷器出口的循環(huán)水水溫恒定。
[0025]余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽接到蒸汽聯(lián)箱中，主要用于大型燃煤電站的啟動；或接到聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)中發(fā)電。煤的干燥是利用在水-煤間壁式換熱器中內(nèi)燃機(jī)循環(huán)水與煤之間、煙氣-煤干燥換熱裝置中煙氣和煤之間以及在第二備用裝置中蒸汽和煤之間的換熱實(shí)現(xiàn)的。煙氣加熱煤，煤受熱，煤中的水分揮發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)煤的干燥。在水-煤間壁式換熱器中內(nèi)燃機(jī)循環(huán)水與煤之間的換熱采用間壁式換熱器，揮發(fā)的水分排入大氣；煙氣-煤干燥換熱裝置采用直接接觸式換熱器，其中煙氣和煤的換熱是直接接觸式的，揮發(fā)的水分被煙氣帶走，并與煙氣中的燃料燃燒過程所產(chǎn)生的水分一起在第二余熱鍋爐中冷凝下來，冷凝下來的水分被回收；在第二備用裝置中，蒸汽-煤干燥換熱器采用間壁式換