本發(fā)明屬于聯(lián)合循環(huán)機(jī)組余熱鍋爐領(lǐng)域，特別涉及一種余熱鍋爐循環(huán)加熱系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域需要大量的能源消耗，在生產(chǎn)過程中由于利用率的問題仍有很多熱量無法得到利用，余熱鍋爐能夠?qū)⒙?lián)合循環(huán)機(jī)組中的氣體或液體產(chǎn)生的熱量回收再利用，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

目前，目前余熱鍋爐一般包括除氧器和低壓汽包。為了加快聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的啟動速度，在機(jī)組啟動前需要將高中壓給水溫度提高到130℃，因此需要對余熱鍋爐中的低壓汽包進(jìn)行加熱。當(dāng)?shù)蛪浩唤咏蜻_(dá)到啟動水位后，需要進(jìn)一步提高給水溫度時，要用設(shè)置于低壓汽包內(nèi)的汽包再沸騰管道進(jìn)行加熱，逐漸達(dá)到預(yù)設(shè)水溫。

但是，上述采用汽包再沸騰管道加熱的方法加熱速度較慢，且造成低壓汽包振動很大，影響設(shè)備壽命，并給低壓汽包、除氧器和汽水管道造成安全隱患，同時產(chǎn)生較大的噪聲，影響運(yùn)行和檢修人員的身體健康。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提供了一種余熱鍋爐循環(huán)加熱系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

第一方面，一種余熱鍋爐循環(huán)加熱系統(tǒng)，其特征在于，包括除氧器、低壓汽包、低壓蒸發(fā)器、凝結(jié)水加熱器和凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵，所述除氧器與所述低壓汽包一體化布置，所述低壓蒸發(fā)器與所述凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵之間設(shè)置第一閥門，所述凝結(jié)水加熱器出口與所述凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵之間設(shè)置第二閥門，打開所述第一閥門，關(guān)閉所述第二閥門，所述凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵處于循環(huán)加熱工況；關(guān)閉所述第一閥門，打開所述第二閥門，所述凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵處于混合加熱工況。

結(jié)合第一方面，在第一種可能的實(shí)施方式中，所述第一閥門設(shè)置于所述低壓蒸發(fā)器出口與所述凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵入口之間；所述第二閥門設(shè)置于所述凝結(jié)水加熱器出口與所述凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵入口之間。

結(jié)合第一方面，在第二種可能的實(shí)施方式中，所述凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵處于循環(huán)加熱工況時，在所述除氧器中形成連續(xù)的汽水混合對所述低壓汽包進(jìn)行循環(huán)加熱；所述凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵處于混合加熱工況時，所述凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵將所述凝結(jié)水加熱器出口處的高溫水與所述凝結(jié)水加熱器入口處的凝結(jié)水混合，加熱所述凝結(jié)水加熱器。

結(jié)合第一方面，在第三種可能的實(shí)施方式中，所述低壓汽包分別與過熱器和低壓蒸發(fā)器連接，分離出的飽和蒸汽進(jìn)入所述過熱器中，分離出的飽和水進(jìn)入所述低壓蒸發(fā)器中。

結(jié)合第一方面，在第四種可能的實(shí)施方式中，所述低壓汽包還與高、中壓給水泵連接，用于向所述高、中壓給水泵提供水源。

第二方面，提供了一種余熱鍋爐循環(huán)加熱方法，采用上述第一方面至第四種任意一項(xiàng)所述的循環(huán)加熱系統(tǒng)，涉及的方法如下：

A、開啟所述低壓汽包的上水閥和輔助蒸汽閥，在所述除氧器中形成汽水混合，對所述低壓汽包加熱和除氧；

B、當(dāng)所述低壓汽包的水位達(dá)到預(yù)設(shè)水位后，關(guān)閉所述第二閥門，開啟所述第一閥門，啟動所述凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵，形成連續(xù)的汽水混合進(jìn)行循環(huán)加熱；

C、當(dāng)所述低壓汽包水溫達(dá)到預(yù)設(shè)溫度并且高、中壓汽包上水完畢后，關(guān)閉所述第一閥門，開啟所述第二閥門，結(jié)束對所述低壓汽包的循環(huán)加熱，所述凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵對所述凝結(jié)水加熱器混合加熱。

結(jié)合第二方面，在第一種可能的實(shí)施方式中，在步驟A中，所述低壓汽包中的水來自所述凝結(jié)水加熱器，所述輔助蒸汽對來自所述凝結(jié)水加熱器中的水進(jìn)行多次循環(huán)加熱形成飽和水。

結(jié)合第二方面，在第二種可能的實(shí)施方式中，在步驟B中，關(guān)閉所述第二閥門，開啟所述第一閥門后，所述低壓蒸發(fā)器中的水流入所述凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵，經(jīng)凝結(jié)水加熱器后流入到所述除氧器中與所述輔助蒸汽混合。

結(jié)合第二方面，在第三種可能的實(shí)施方式中，在步驟C中，所述凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵對所述凝結(jié)水加熱器混合加熱包括：所述凝結(jié)水加熱器出口的高溫水經(jīng)所述凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵輸送至所述凝結(jié)水加熱器的入口與凝結(jié)水混合，提高凝結(jié)水加熱器的溫度。

結(jié)合第三種可能的實(shí)施方式，在第四種可能的實(shí)施方式中，所述低壓汽包中分離出的飽和水進(jìn)入所述低壓蒸發(fā)器后吸熱形成汽水混合物，通過密度差返回到所述低壓汽包中。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的一種余熱鍋爐循環(huán)加熱系統(tǒng)及方法，達(dá)到了如下技術(shù)效果：

1)通過在原系統(tǒng)中已有的低壓蒸發(fā)器和再循環(huán)泵之間設(shè)置第一閥門，無需另外添加設(shè)備，充分利用已安裝的設(shè)備，改造量小；

2)在低壓汽包不斷的上水過程中可以實(shí)現(xiàn)全過程給水加熱，提高加熱效率和機(jī)組啟動效率；

3)將汽包再沸騰系統(tǒng)加熱改為再循環(huán)泵循環(huán)加熱，避免低壓汽包振動，延長汽包壽命，降低環(huán)境噪音；

4)再循環(huán)泵采用循環(huán)加熱時，汽水混合物在除氧器、低壓汽包、低壓蒸發(fā)器、凝結(jié)水加熱器之間循環(huán)流動，可以使凝結(jié)水加熱器、汽包、蒸發(fā)器中的水同時加熱，熱量儲蓄增加，高、中壓汽包上水時，保證了高、中壓汽包的給水溫度不降低；

5)在低壓蒸發(fā)器中存儲一定的熱量，保證機(jī)組啟動時低壓汽包升壓較快，加快機(jī)組啟動速度。

6)通過控制第一閥門、第二閥門和進(jìn)水閥，值班人員可以控制低壓給水加熱速度，調(diào)整方便。

附圖說明

圖1是一優(yōu)選實(shí)施例的余熱鍋爐循環(huán)加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是另一優(yōu)選實(shí)施例的余熱鍋爐循環(huán)加熱方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明方法的過程和效果，實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本專利保護(hù)范圍中。

如圖1所示，在本發(fā)明一個優(yōu)選的實(shí)施例中，提供了一種余熱鍋爐循環(huán)加熱系統(tǒng)，包括除氧器、低壓汽包、低壓蒸發(fā)器、凝結(jié)水加熱器和凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵。

其中，除氧器的作用是利用飽和法水中溶氧最小的原理進(jìn)行除氧，減少金屬部件的溶氧腐蝕，具體地，正常運(yùn)行時凝結(jié)水加熱器來水接近飽和溫度，除氧器下部是低壓汽包的飽和蒸汽，采用逆流法使給水形成飽和水進(jìn)行除氧。機(jī)組啟動前凝結(jié)水加熱器來水溫度較低，低壓汽包也沒有蒸汽，因此在除氧器中通入輔助蒸汽進(jìn)行加熱，經(jīng)多次循環(huán)加熱后形成飽和水，達(dá)到加熱和除氧的作用。

其中，低壓汽包是汽水混合物進(jìn)行分離的場所，分離出的飽和蒸汽進(jìn)入過熱器繼續(xù)加熱，形成符合要求的過熱蒸汽，飽和水經(jīng)下降管進(jìn)入低壓蒸發(fā)器繼續(xù)吸熱，形成汽水混合物，利用密度差再回到汽包。

可選的，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組為了充分利用燃機(jī)排煙的熱量，降低排煙溫度，提高聯(lián)合循環(huán)效率，一般采用多壓汽水系統(tǒng)(一般采用雙壓或三壓鍋爐，采用三壓鍋爐的較多)，低壓汽包除了有進(jìn)行低壓飽和蒸汽分離的作用，還作為除氧器的水箱，給高、中壓汽包提供水源。

其中，低壓蒸發(fā)器是低壓汽包中的飽和水經(jīng)下降管進(jìn)入吸熱，形成汽水混合物，利用密度差再回到汽包，在汽包中進(jìn)行汽水分離，飽和水再次回到低壓蒸發(fā)器進(jìn)行吸熱。在現(xiàn)有技術(shù)中加熱低壓汽包時，低壓蒸發(fā)器中沒有溫升，只是將飽和水變成飽和蒸汽，本專利中采用的循環(huán)加熱方法可以在啟動階段提高低壓蒸發(fā)器的溫度，積累一定的熱量，保證機(jī)組啟動時低壓汽包升壓較快，加快機(jī)組啟動速度。

可選的，低壓蒸發(fā)器有兩種循環(huán)方式：自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)，臥式余熱鍋爐一般采用自然循環(huán)。

可選的，低壓蒸發(fā)器設(shè)置為四組。

其中，凝結(jié)水加熱器也稱低壓省煤器，用于將凝結(jié)水加熱成接近飽和水，然后進(jìn)入除氧器中進(jìn)行除氧，然后進(jìn)入低壓汽包。同時降低排煙溫度，提高鍋爐效率。

其中，在機(jī)組運(yùn)行時，由于燃?xì)饨?jīng)燃燒后，形成一定的氮氧化物NO_x和極少量的SO₂，同時燃燒產(chǎn)物還有水蒸汽，雖然經(jīng)過脫硝還會有一定的氮氧化物NO_x殘存和生成的SO₂，若凝結(jié)水加熱器入口溫度過低，到達(dá)煙氣的水露點(diǎn)，就會形成水滴附著在后幾排的凝結(jié)水加熱器的外部，造成腐蝕。為了避免造成受熱面的腐蝕，凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵將凝結(jié)水加熱器出口的高溫水打至凝結(jié)水加熱器入口與凝結(jié)水(溫度因凝汽器真空不同而變化，一般在30～45℃)混合，提高凝結(jié)水加熱器的溫度，一般入口溫度控制在55℃左右。本實(shí)施例中的凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵入口與凝結(jié)水加熱器出口之間設(shè)置第二閥門，在凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵入口與低壓蒸發(fā)器的出口之間設(shè)置第一閥門，可以控制第一閥門與第二閥門的打開與關(guān)閉來適應(yīng)不同的運(yùn)行工況。

可選的，凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵設(shè)置為三組。

其中，除氧器與低壓汽包一體化布置，當(dāng)打開第一閥門，關(guān)閉第二閥門時，凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵處于循環(huán)加熱工況；當(dāng)關(guān)閉第一閥門，打開第二閥門時，凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵處于混合加熱工況。具體地，凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵處于循環(huán)加熱工況時，在除氧器中形成連續(xù)的汽水混合對低壓汽包進(jìn)行循環(huán)加熱；凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵處于混合加熱工況時，凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵將凝結(jié)水加熱器出口處的高溫水與凝結(jié)水加熱器入口處的凝結(jié)水混合，加熱凝結(jié)水加熱器。

在低壓汽包上水時，采用除氧器汽水混合加熱，而低壓汽包水位接近或達(dá)到啟動水位后停止上水，此時無法用除氧器汽水混合的方法進(jìn)行加熱。本實(shí)施例取消了低壓汽包中的汽包再沸騰系統(tǒng)，需要進(jìn)一步提高低壓汽包中的給水溫度時，打開第一閥門，關(guān)閉第二閥門，低壓蒸發(fā)器與凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵連通，除氧器、低壓汽包、低壓蒸發(fā)器、凝結(jié)水加熱器和凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵形成循環(huán)通路，汽水混合物不斷對低壓汽包循環(huán)加熱，提高給水溫度；當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后，關(guān)閉第一閥門，打開第二閥門，低壓蒸發(fā)器與凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵斷開連通，恢復(fù)正常的工作狀態(tài)。

本實(shí)施例提供的一種余熱鍋爐循環(huán)加熱系統(tǒng)，通過去除汽包再沸騰加熱系統(tǒng)，設(shè)置第一閥門，在啟動機(jī)組余熱階段，可以通過循環(huán)加熱的方式對系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行加熱；通過減少低壓汽包的震動，可以降低對低壓汽包及整個系統(tǒng)的勞損，提高設(shè)備使用壽命；在循環(huán)加熱的過程中，除氧器、凝結(jié)水加熱器、低壓蒸發(fā)器都經(jīng)過加熱，積累了熱量，可以快速的啟動機(jī)組，提高啟動效率；循環(huán)加熱可以提高低壓汽包中的給水加熱效率，同時降低噪聲污染，工作人員可以通過控制第一閥門和第二閥門來調(diào)整加熱速度，方便高效。

如圖2所示，在本發(fā)明另一個優(yōu)選實(shí)施例中，提供了一種余熱鍋爐循環(huán)加熱方法，該方法采用上述實(shí)施例中的循環(huán)加熱系統(tǒng)，具體如下：

S201、開啟低壓汽包的上水閥和輔助蒸汽閥，在除氧器中形成汽水混合，對低壓汽包加熱和除氧。

具體地，在步驟S201中，在機(jī)組啟動前，低壓汽包上水時，初期開啟低壓汽包上水閥并控制一定的流量，凝結(jié)水加熱器中的水進(jìn)入到除氧器中，同時開啟輔助蒸汽閥，輔助蒸汽進(jìn)入到除氧器中對水多次混合加熱形成飽和水，在除氧器中形成汽水混合，不斷地對低壓汽包中的水加熱和除氧。

S202、當(dāng)?shù)蛪浩乃贿_(dá)到預(yù)設(shè)水位后，關(guān)閉第二閥門，開啟第一閥門，啟動凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵，形成連續(xù)的汽水混合進(jìn)行循環(huán)加熱。

具體地，在步驟S202中，當(dāng)?shù)蛪浩械乃唤咏A(yù)設(shè)水位時，低壓汽包不需要上水，但是為了保證除氧器中有水流動，形成汽水混合，打開第一閥門，關(guān)閉第二閥門，凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵啟動，調(diào)整上水閥至適當(dāng)?shù)拈_度，凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵與低壓蒸發(fā)器連通，低壓汽包、低壓蒸發(fā)器、凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵、凝結(jié)水加熱器、除氧器形成汽水混合流通通路，對低壓汽包中的水進(jìn)行循環(huán)加熱。

S203、當(dāng)?shù)蛪浩疁剡_(dá)到預(yù)設(shè)溫度并且高、中壓汽包上水完畢后，關(guān)閉第一閥門，開啟第二閥門，結(jié)束對低壓汽包的循環(huán)加熱，凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵對凝結(jié)水加熱器混合加熱。

具體地，在步驟S203中，當(dāng)?shù)蛪浩械乃疁剡_(dá)到預(yù)設(shè)溫度并且高、中壓汽包上水完畢后，關(guān)閉第一閥門，打開第二閥門，凝結(jié)水加熱器出口與凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵入口連通，凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵將凝結(jié)水加熱器出口的高溫水輸送至凝結(jié)水加熱器的入口與凝結(jié)水混合，提高凝結(jié)水加熱器的溫度，恢復(fù)正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

在關(guān)閉第一閥門，打開第二閥門后，凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵進(jìn)入正常工作狀態(tài)，此時，低壓汽包中分離出的飽和水進(jìn)入低壓蒸發(fā)器后吸熱形成汽水混合物，通過密度差返回到低壓汽包中，在汽包中進(jìn)行汽水分離，飽和水再次進(jìn)入到低壓蒸發(fā)器中進(jìn)行吸熱。在此過程中，低壓蒸發(fā)器中沒有溫升，只是將飽和水變成飽和蒸汽。當(dāng)打開第一閥門，關(guān)閉第二閥門后，低壓蒸發(fā)器中的飽和水會流動到凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵中，進(jìn)而流動到凝結(jié)水加熱器、除氧器和低壓汽包中，循環(huán)流動為低壓蒸發(fā)器提供了溫升，有助于快速啟動機(jī)組。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種余熱鍋爐循環(huán)加熱方法，通過開啟上水閥和輔助蒸汽閥，在除氧器中形成汽水混合物對低壓汽包進(jìn)行加熱和除氧，快速提高低壓汽包中的水溫；通過控制第一閥門和第二閥門，對低壓汽包進(jìn)行循環(huán)加熱，可以減少低壓汽包的振動，提高設(shè)備的使用壽命，對低壓蒸發(fā)器進(jìn)行預(yù)熱，達(dá)到快速啟動機(jī)組的目的；通過凝結(jié)水加熱器再循環(huán)泵在循環(huán)加熱和正常混合加熱工作狀態(tài)之間切換，可以在機(jī)組啟動前對機(jī)組進(jìn)行預(yù)熱，利用已有的設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱，改造量少，設(shè)備復(fù)雜程度低，預(yù)熱效果好。

上述說明示出并描述了本發(fā)明的若干優(yōu)選實(shí)施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進(jìn)行改動。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。