способ использования остаточного тепла дымового газа и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ использования остаточного тепла дымового газа, в частности избытка тепла в дымовом газе, не требующегося для работы установки для обессеривания дымовых газов, который подводят к двум воздухоподогревателям, расположенным друг за другом в потоке дымового газа вместе с электрофильтром, между которыми разделяется предварительный нагрев воздуха, отличающийся тем, что по меньшей мере перед одним воздухоподогревателем отводят соответствующий избытку тепла частичный поток дымового газа, используемый для производства пара.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пар, получаемый за счет избытка тепла, используют для отопления.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пар, получаемый за счет избытка тепла, подводят к турбине электростанции для получения дополнительной электроэнергии.

4. Устройство для использования остаточного тепла дымового газа, в частности избытка тепла в нем, не требующегося для работы установки для обессеривания дымовых газов с двумя воздухоподогревателями и байпасным трубопроводом, при этом первый воздухоподогреватель расположен перед, а второй позади установленного в основной магистрали для отвода дымовых газов электрофильтра, отличающееся тем, что байпасный трубопровод размещен вокруг первого по ходу дымовых газов воздухоподогревателя и снабжен установленным на этом трубопроводе парогенератором.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что оно содержит второй байпасный трубопровод с вторым парогенератором вокруг второго воздухоподогревателя, расположенного после электрофильтра.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что в байпасном трубопроводе установлены пароперегреватели для парогенератора, размещенного на этом байпасном трубопроводе, и для второго парогенератора, размещенного на другом байпасном трубопроводе.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что после парогенератора установлена дополнительная турбина.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что турбина выполнена в виде турбины двойного давления.

9. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что второй воздухоподогреватель, расположенный позади электрофильтра, своей теплопринимающей частью размещен в основной магистрали для дымовых газов, а своей теплоотводящей частью в трубопроводе для подачи воздуха на сжигание, причем обе части соединены одна с другой трубопроводами.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что к трубопроводам, соединяющим обе части второго воздухоподогревателя, подключен нагреваемый паром дополнительный теплообменник.

11. Устройство по меньшей мере по одному из пп. 4 10, отличающееся тем, что в байпасных трубопроводах размещены регулировочные клапаны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу и устройству для использования остаточного тепла дымового газа, в частности, избыточного тепла, которое не требуется для работы установки для обессеривания дымового газа, подводимого к воздухонагревателю и электрофильтру.

На известных электростанциях, оснащенных установкой для обессеривания дымового газа, воздух для сжигания топлива, подводимый к паровому котлу, подается с целью повышения кпд электростанции к воздухоподогревателю, который обогревается дымовым газом, выходящим из парового котла. Дымовые газы, охлажденные таким образом, обычно очищаются в электрофильтре, прежде чем они будут подведены к установке для обессеривания дымовых газов. Затем обессеренные дымовые газы попадают исключительно через дымовую трубу или бешенный охладитель в атмосферу, причем вывод очищенных дымовых газов через башенный охладитель имеет преимущество, заключающееся в том, что в атмосферу могут выводиться и охлажденные в процессе очистки в установке для обессеривания и увлажненные дымовые газы без необходимости целенаправленного подогрева этих дымовых газов.

На электростанциях, парогенераторы которых работают с применением ископаемых топливных материалов, в частности, бурого угля, получается большой объем дымовых газов по сравнению с объемом воздуха, используемого для сжигания топлива. На электростанциях, работающих с применением буровых углей это соотношение составляет, приблизительно, 1,6: 1. Кроме того, для предотвращения коррозии должна соблюдаться определенная дистанция между температурой отходящих газов и точкой росы кислот, на таких электростанциях температура дымовых газов после выхода его из электрофильтра составляет около 170^oC.

Но так, как, с другой стороны, температура, необходимая для обессеривания дымовых газов, составляет, приблизительно 110^oC температура дымового газа на известных электростанциях перед поступлением в установку для обессеривания понижается за счет вспрыска воды от температуры около 170^oC до, приблизительно, 110^oC. С этим связано снижение кпд, приблизительно, на 3% На блоках с использованием бурого угля, имеющих электрическую мощность, равную 800 МВт, т.е. термическую мощность около 2400 МВт, указанная потеря за счет потерь избытка тепла при впрыске воды в дымовой газ соответствует термической мощности около 80 МВт, т.е. приблизительно, составляет 3% от общего кпд блока, работающего на буром угле.

В основу изобретения положена задача усовершенствовать способ и устройство вышеуказанного типа таким образом, чтобы использовать остаточное тепло дымового газа, при этом дымовой газ охлаждают ниже точки росы кислот, и при наличии установки для обессеривания дымового газа, используют избыток тепла, не требующийся для ее работы.

Решение этой задачи осуществляется в способе согласно изобретению за счет того, что воздухоподогрев разделен на два воздухоподогревателя и что, по меньшей мере, от одного воздухоподогревателя отводится частичный поток дымового газа, приблизительно, соответствующий избытку тепла, который используют для получения пара.

Путем разделения воздухоподогрева на два воздухоподогревателя и обтекания, по меньшей мере, одного из этих воздухоподогревателей частичным потоком дымового газа в одном, по меньшей мере, из обоих воздухоподогревателей создается соотношение между дымовым газом и воздухом, равное 1, вследствие чего становится возможным, с одной стороны, экономичное определение параметров воздухоподогревателя, а с другой стороны, использование остаточного тепла, в частности, избыточного тепла в дымовом газе, не требующегося для работы включенной вслед за ним установки для обессеривания дымовых газов, при этом частичный поток дымовых газов, окружающий воздухоподогреватель, используется для производства пара. Полученная за счет этого мощность составляет от 2 до 3% от мощности всей электростанции. Это воспроизводство мощности является также возможным, если не имеется установка для обессеривания дымовых газов и последние после второго воздухоподогревателя направляются в трубу или охладительную башню для вывода в атмосферу.

Согласно другим признакам изобретения пар, производимый за счет избытка тепла, можно применять непосредственно для целей отопления, а именно либо для отопления посторонних сооружений, либо для обогрева теплообменников на электростанции. В качестве альтернативы является также возможным подводить пар, получаемый за счет остаточного тепла, к имеющейся на электростанции турбине или к дополнительной турбине. В последнем случае эта турбина согласно еще одному признаку изобретения, предпочтительно, выполнена в виде турбины двойного давления, потому что пар, производимый парогенераторами, расположенными в обоих байпасных трубопроводах, имеет различные давления.

Согласно изобретению один воздухоподогреватель расположен перед электрофильтром по ходу потока дымовых газов, а второй за ним.

Устройство согласно изобретению отличается тем, что для подогрева воздуха применено два воздухоподогревателя, один из которых расположен перед электрофильтром, а второй за ним в основной магистрали для дымовых газов, и что, по меньшей мере, перед воздухоподогревателем, расположенным в основной магистрали для дымовых газов перед электрофильтром, встроен байпасный трубопровод для частичного потока дымового газа, соответствующего приблизительно, избытку тепла для производства пара.

Согласно разделению воздухоподогрева на два воздухоподогревателя и обтекания, по меньшей мере, одного из этих воздухоподогревателей частичным потоком дымового газа в этом воздухоподогревателе создается соотношение между дымовым газом и воздухом, равное, примерно, 1, за счет чего, с одной стороны, становится возможным экономичное использование избытка тепла в дымовом газе, не нужного для работы включенной вслед за ним установки для обессеривания дымового газа, при этом частичный поток дымовых газов, обтекающий воздухоподогреватель, используется для производства пара или альтернативно для подогрева воды, например, в экономайзере высокого или низкого давления. Получаемая за счет этого мощность составляет от 2 до 3% от общей мощности установки.

Согласно еще одному признаку изобретения перед вторым воздухоподогревателем также делается отвод байпасного трубопровода для частичного потока дымового газа, благодаря чему вышеуказанные преимущества получаются и для этого воздухоподогревателя, расположенного за электрофильтром в основной магистрали отвода дымовых газов.

В другой альтернативной форме выполнения изобретения воздухоподогреватель, расположенный своей тепловоспринимающей частью за электрофильтром в основной магистрали дымовых газов, соединен трубопроводами со своей частью, расположенной в трубопроводе для подачи воздуха для сжигания топлива. В этих трубопроводах циркулирует в замкнутой системе теплоноситель, предпочтительно, вода.

Таким образом, становится возможным использование еще одной части тепла, содержащегося в дымовом газе перед установкой для обессеривания дымового газа, причем согласно еще одному признаку изобретения является целесообразным подключить к трубопроводам, соединяющим обе части второго воздухоподогревателя дополнительный теплообменнике, обогреваемый паром, с помощью которого при необходимости или при выходе из строя второго воздухоподогревателя к воздуху для сжигания топлива может подводиться тепло.

В предпочтительной форме выполнения устройство согласно изобретению содержит два воздухоподогревателя, расположенных по пути основного потока дымового газа перед или позади электрофильтра, которые снабжены соответствующим образом байпасным трубопроводом, в котором расположен, по меньшей мере, один парогенератор, обогреваемый соответствующим потоком дымового газа. Согласно этой форме выполнения изобретения в байпасном трубопроводе воздухоподогревателя, расположенного в основной магистрали дымовых газов перед электрофильтром, установлен как пароперегреватель для парогенератора, размещенного в этом байпасном трубопроводе, так и пароперегреватель для парогенератора, установленного в другом байпасном трубопроводе, благодаря этому можно обеспечить перегрев пара, выходящего из байпасного трубопровода с пониженной температурой. За обоими парогенераторами или пароперегревателями включена, предпочтительно, турбина двойного действия.

И наконец, согласно изобретению предлагается встроить в байпасные трубопроводы регулировочные клапаны, благодаря которым поток дымового газа целенаправленно может делиться между основной магистралью и байпасными трубопроводами и кроме того становится возможным перекрытие байпасных трубопроводов.

На фиг. 1 показана первая форма выполнения;

на фиг. 2 вторая форма выполнения изобретения.

На схемах показан парогенератор 1, работающий на буром угле, к которому через трубопровод 2 подводится воздух для сжигания топлива, подогреваемый перед входом в парогенератор 1 посредством двух воздухоподогревателей 3 и 4, Эти воздухоподогреватели 3 и 4 обогреваются дымовым газом 5, выходящим из парогенератора 1 через основную магистраль 6 дымовых газов. В этой магистрали 6 дымовых газов между обоими воздухоподогревателями 3 и 4 расположен электрофильтр 7. Основная магистраль 6 дымовых газов ведет к установке 8 для обессеривания дымовых газов, из которой обессеренный дымовой газ в представленных примерах выполнения подводится к охладительной башне 9, которая выносит дымовой газ в атмосферу.

В первом примере выполнения согласно фиг. 1 каждый воздухоподогреватель 3 и 4 снабжен байпасным трубопроводом 11 или 12. Оба байпасных трубопровода 11 или 12 подключены с помощью регулировочных клапанов 13 к главной магистрали 6 дымовых газов. За счет этого становится возможным разделить с помощью байпасных трубопроводов 11 или 12 основной поток дымовых газов на частичные газовые потоки 5а и 5b. Величина этих частичных потоков 5а и 5b выбирается таким образом, чтобы к обоим воздухоподогревателям 3 и 4 подводилось такое количество дымовых газов, которое соответствует количеству воздуха, подлежащего нагреву.

Так как частичные потоки 5а и 5b дымовых газов не используются для нагрева воздуха 2, служащего для сжигания топлива, тепло, содержащееся в них, используется для производства пара. Для этого в байпасный трубопровод 11 встроен парогенератор 14, а в байпасный трубопровод 12 встроен парогенератор 15. К этим парогенераторам 14 и 15 через общий питающий водопровод 16 подключены пароперегреватели 17 и 18. При этом пароперегреватель 17 парогенератора 14 расположен по ходу частичного газового потока 5a дымовых газов перед пароперегревателем 14. Пароперегреватель 18 парогенератора 15 в представленном примере выполнения расположен в байпасном трубопроводе 11, в частности, в направлении протекания частичного потока 5а дымовых газов за парогенератором 14.

Пар, создаваемый обоими парогенераторами 14 и 15, может непосредственно использоваться для целей отопления, в частности, в качестве независимого источника обогрева или для обогрева теплообменников электростанции или турбины для выработки тока. При этом является возможным подвести создаваемый пар к уже имеющейся турбине электростанции или к дополнительной турбине, как это показано на фиг. 1. Эта турбина, приводящая генератор 19, выполняется, предпочтительно, в виде турбины 20 двойного действия, так как пар, производимый парогенераторами 14 и 15 имеет разные давления.

Независимо от вида применения пара, получаемого от парогенераторов 14 и 15, вышеуказанный способ позволяет экономично использовать избыток тепла в дымовом газе 5, не требующегося для работы установки 8 для обессеривания дымовых газов, который получается в связи с большим объемом потока дымовых газов по отношению к воздуху для сжигания топлива и необходимой разницы температуры дымовых газов по отношению к точке росы кислот.

Второй пример выполнения согласно фиг. 2 отличается от первого примера тем, что воздухоподогреватель, расположенный перед электрофильтром 7 в основной магистрали 6 дымовых газов, разделяется на тепловоспринимающую часть 3а, лежащую с основной магистрали 6 и теплоотдающую часть 3b, расположенную в трубопроводе для подачи воздуха, идущего от сжигания топлива, которые соединены между собой трубопроводами 21. В этих трубопроводах 21 циркулирует в замкнутой системе теплоноситель, предпочтительно, вода. Для того, чтобы в случае необходимости или в случае выхода из строя второго воздухоподогревателя можно было бы подводить тепло, необходимое для подогрева воздуха, идущего на сжигание топлива, согласно фиг. 2 к трубопроводам 21 подключен нагреваемый паром дополнительный теплообменник 22.

Таким образом во втором примере выполнения согласно фиг. 2 избыток тепла, содержащегося в основном потоке дымовых газов, отбирается вместе с частичным потоком 5а дымовых газов, отводимым перед воздухоподогревателем 4 от основного потока дымовых газов и используется для производства пара.