[发明专利]锅内饱和蒸汽加热再热蒸汽的超高压循环系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于以垃圾为燃料的锅炉汽水系统领域。

背景技术

随着社会经济的发展、城市化进程和人民生活水平提高，日常生活中产生的垃圾废物日益增多。生活垃圾占用土地，污染环境，对人民健康生活的影响日益突出。面对垃圾泛滥成灾的状况，世界各国已不仅限于控制和销毁垃圾这种被动“防守”，而是积极采取有力措施，科学合理地综合处置、利用垃圾。近年，利用焚烧垃圾产生的热量进行发电成为各国盛行的垃圾处置方式。垃圾中的二次能源如有机可燃物等所含的热值高，焚烧3～4吨垃圾产生的热量大约相当于1吨标准煤。中国是世界上的垃圾资源大国，如果中国能将垃圾充分有效地用于发电，每年将节省煤炭4千万吨，其“资源效益”极为可观。

垃圾焚烧技术在世界上已有几十年的历史，技术已趋成熟，目前大部分的垃圾焚烧锅炉，参数普遍定为中温中压，即过热蒸汽压力4MPa，蒸汽温度400℃。这个参数的电厂效率是偏低的，个别电厂从节能减排的角度出发，将主蒸汽参数提高到6.5MPa，450℃。在降低能耗，发展清洁能源的大环境下，越来越不能满足节能减排的需求，研发高效垃圾焚烧发电系统成为技术发展的必然趋势。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种垃圾焚烧电厂带锅内饱和蒸汽加热再热蒸汽装置的超高压带再热循环系统和方法，既解决提高电厂循环效率和采用较低蒸汽初温的矛盾，又解决采用再热循环和受热面高温腐蚀的矛盾问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种垃圾焚烧电厂带锅内饱和蒸汽加热再热蒸汽装置的超高压带再热循环方法，垃圾焚烧锅炉生成的超高压过热蒸汽的蒸汽压力≥13MPa，蒸汽温度＞400℃，过热蒸汽进入汽轮机高压缸做功，之后分为三路：第一路作为再热蒸汽返回锅炉继续吸收热能，为在汽轮机低压缸里进一步做功做准备，且再热蒸汽利用锅筒内的饱和蒸汽作为热源加热，再热蒸汽温度＜锅筒饱和蒸汽温度，再热蒸汽压力为过热蒸汽压力的20～30％，再热器布置在锅炉烟道外；第二路去电厂给水加热系统，以建立电厂动力水的循环；第三路作为热源，用于加热一、二次风空气，这部分空气将作为生活垃圾燃烧所需用风；再热器为间壁式结构，管外为饱和蒸汽或换热后的凝结水，管内为再热蒸汽，在从锅筒蒸汽侧至再热器这段管路上，设置用以控制引入再热器内的饱和蒸汽的量的调节阀和流量计，调节阀前后设置截止阀。

一种采用前述方法的垃圾焚烧电厂带锅内饱和蒸汽加热再热蒸汽装置的超高压带再热循环系统，包括垃圾焚烧锅炉、汽轮机、过热器，还包括再热器，再热器布置在锅炉烟道外，作为一个独立的换热器，它以锅筒里饱和蒸汽作为热源加热再热蒸汽，汽轮机包括高压缸和低压缸，过热器产生的过热蒸汽进入汽轮机高压缸做功，做功之后分为三路：第一路返回再热器作为再热蒸汽继续吸收热能，之后在汽轮机低压缸里进一步做功；第二路去电厂给水加热系统；第三路作为热源用于加热一、二次风空气；再热器为间壁式结构，管外为饱和蒸汽或换热后的凝结水，管内为再热蒸汽，在从锅筒蒸汽侧至再热器这段管路上，设置用以控制引入再热器内的饱和蒸汽的量的调节阀和流量计，调节阀前后设置截止阀。

作为选择，垃圾焚烧电厂为燃烧生活垃圾的发电厂系统。

作为选择，调节阀为电动调节阀或气动调节阀，并与远程控制端电连接由远程控制端远程控制。

作为选择，过热器产生的过热蒸汽进入汽轮机高压缸做功之后，第二路去电厂高加系统。

作为选择，过热器产生的过热蒸汽进入汽轮机高压缸做功之后，第三路去蒸汽-空气预热器。

本发明中，为了提高循环效率，将过热蒸汽压力大幅提高至≥13MPa的超高压，这样可以提高循环效率：

传统的朗肯循环详见图1的T－s图(温度-熵图)。水在水泵中被压缩升压，然后进入锅炉被加热汽化，直至成为过热蒸汽后，进入汽轮机膨胀作功，作功后的低压蒸汽进入冷凝器被冷却凝结成水，再回到水泵中，完成一个循环。

3-4过程：在水泵中水被压缩升压，过程中流经水泵的流量较大，水泵向周围的散热量折合到单位质量工质，可以忽略，因而3-4过程简化为可逆绝热压缩过程，即等熵压缩过程。

4-1过程：水在锅炉中被加热的过程本来是在外部火焰与工质之间有较大温差的条件下进行的，而且不可避免地工质会有压力损失，是一个不可逆加热过程。我们把它理想化为不计工质压力变化，并将过程想象为无数个与工质温度相同的热源与工质可逆传热，也就是把传热不可逆因素放在系统之外，只着眼于工质一侧。这样，将加热过程理想化为定压可逆吸热过程。