一種發(fā)電內燃機余熱梯級利用系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及屬于能源與動力技術領域，具體涉及一種發(fā)電內燃機余熱梯級利用系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的發(fā)電內燃機的熱量排放存在以下技術問題:
[0003]1.發(fā)電內燃機排煙溫度300至500°C，不同機型、不同工況下溫度不同，發(fā)電內燃機將煙氣直接排至大氣，造成了嚴重的能源浪費。
[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，但抽爐煙改變了燃煤鍋爐內的流場和煙風系統(tǒng)的平衡，使得燃煤鍋爐的設計和運行控制變的更加復雜，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，因為電站啟動前需要給除氧器提供蒸汽用于除氧、提供汽機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備和管道預熱，以避免突然啟動造成設備和管道的材料熱應力過大而損害設備和管道。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行時，啟動鍋爐一般閑置，造成了資源的浪費。而發(fā)電內燃機功率相對較小，但效率較高，單循環(huán)內燃機電站效率一般在43%左右，內燃機-蒸汽聯(lián)合循環(huán)的效率更高，而且內燃機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。
【實用新型內容】
[0007]為解決現(xiàn)有技術存在的不足，本實用新型公開了一種發(fā)電內燃機余熱梯級利用系統(tǒng)，該余熱梯級利用系統(tǒng)實現(xiàn)了內燃機排煙余熱的梯級利用，減少了能量的浪費。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的具體方案如下:
[0009]一種發(fā)電內燃機余熱梯級利用系統(tǒng)，包括至少一臺發(fā)電內燃機，煙氣從內燃機的活塞缸出來經渦輪增壓器排出，排出的煙氣依次經過第一余熱鍋爐、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，經過第二余熱鍋爐的煙氣冷卻后產生的水傳送至儲水裝置；
[0010]所述第一余熱鍋爐產生的過熱蒸汽經過調節(jié)閥傳送至蒸汽聯(lián)箱或聯(lián)合循環(huán)用蒸汽輪機發(fā)電，進入蒸汽聯(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)電內燃機通過發(fā)電機發(fā)電接入電網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、燃煤電站除氧器、蒸汽輪機附屬用汽點、蒸汽-煤干燥換熱裝置及其他用汽點。
[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；在水封罐的側壁上部設有排水口，水位達到排水口時，回收的水溢流至回收水箱以備再利用。
[0013]所述發(fā)電內燃機余熱梯級利用系統(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置在燃煤鍋爐排向煙囪的煙道上的切換閥及設置在煙氣-煤干燥換熱裝置及該切換閥之間管道上的調節(jié)閥；
[0014]第二備用裝置設置在磨煤機之前，第二備用裝置包括蒸汽-煤干燥換熱器及設置在煙氣-煤干燥換熱裝置與磨煤機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島相連，蒸汽-煤干燥換熱器的蒸汽來源有兩處，一是來自內燃機余熱鍋爐所對應的蒸汽聯(lián)箱，二是抽取燃煤電站用蒸汽輪機島處蒸汽，兩處汽源可切換。
[0016]發(fā)電內燃機事故停運時，發(fā)電內燃機不產生煙氣，而燃煤電站需要正常運行，為保證對燃料煤的干燥不受發(fā)電內燃機停運的影響，可以采用兩種備用措施，第一種是調節(jié)第一備用裝置，從燃煤鍋爐引出煙氣；第二種是調節(jié)第二備用裝置，利用蒸汽作為干燥的熱源。二者可單獨使用，也可同時使用。兩種備用孰先投用或同時投用，運行人員可根據(jù)內燃機停運時間等具體情況來選擇。
[0017]當煤中水分干燥后仍高于第一設定值(比如為35% )時，可啟用蒸汽-煤干燥換熱器，而當煤中的水分被煙氣-煤干燥換熱裝置干燥至含水量第二設定值(比如為20% )以下時，通過調節(jié)第二備用裝置的切換閥將煤傳送至磨煤機，該煤不用經過第二備用裝置的蒸汽-煤干燥換熱器。當在第一設定值與第二設定值(比如為20-35% )之間時，可由運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，進入空冷式冷凝器冷凝成液態(tài)水，進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部設有內部旁路，當不需要對褐煤干燥時，煙氣可以不經過干燥換熱，從內部旁路直接進入中部煙道。
[0020]所述第一余熱鍋爐、第二余熱鍋爐內部均設有內部旁路，當不需要產生蒸汽時，煙氣可以不經過余熱鍋爐換熱，從內部旁路直接進入后部煙道。
[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部旁路均可通過切換閥實現(xiàn)。
[0022]所述發(fā)電內燃機余熱梯級利用系統(tǒng)中發(fā)電內燃機通過內燃機用發(fā)電機連接至電網或作為燃煤電站黑啟動的啟動電源，第一余熱鍋爐產生的過熱蒸汽在系統(tǒng)正常運行時可以通過聯(lián)合循環(huán)用蒸汽輪機傳遞至聯(lián)合循環(huán)蒸汽輪機用發(fā)電機發(fā)電并傳送至電網，燃煤電站鍋爐產生蒸汽進入蒸汽輪機中，推動蒸汽輪機做功，帶動相應的發(fā)電機發(fā)電。
[0023]在燃煤電站鍋爐和燃煤電站用蒸汽輪機島啟動前，發(fā)電內燃機對應的第一余熱鍋爐產生的蒸汽進入蒸汽聯(lián)箱，從蒸汽聯(lián)箱中接出的蒸汽進入燃煤電站鍋爐附屬用汽點、燃煤電站除氧器、蒸汽輪機附屬用汽點中預熱燃煤電站的熱力設備和管道，以避免突然啟動造成設備和管道的材料熱應力過大而損害設備和管道。同時，所述發(fā)電內燃機對應的發(fā)電機發(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燃機缸套和中冷器的循環(huán)水預熱，而后進入煙氣-煤干燥換熱裝置中繼續(xù)吸熱干燥，而后再進入第二備用裝置中繼續(xù)干燥，干燥后的褐煤送至磨煤機，磨煤機將褐煤進一步處理后送至燃煤電站鍋爐；發(fā)電內燃機循環(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，再進入空冷器冷卻，冷卻后的循環(huán)水再去冷卻內燃機的缸套和中冷器，同時被內燃機的缸套和中冷器加熱升溫，空冷器設溫度測點，空冷器的風機采用變頻調節(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)汽輪機中發(fā)電。煤的干燥是利用在水-煤間壁式換熱器中內燃機循環(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現(xiàn)的。煙氣加熱煤，煤受熱，煤中的水分揮發(fā)，從而實現(xiàn)煤的干燥。在水-煤間壁式換熱器中內燃機循環(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熱