煙氣余熱驅動給水泵系統的制作方法

本發明涉及煙氣余熱利用領域，具體涉及一種利用煙氣余熱驅動給水泵系統。

背景技術：

在我國，70％以上的電力來自于火電機組，為國民經濟的快速發展提供了強有力的保障，然而，火電機組也消耗了全國約50％的燃煤，排出了全國約45％、50％和48％的二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳。近年來，國內大容量機組大量地投入運行，發電煤耗下降效果顯著，然而，隨著火電機組“上大壓小”政策性改造進入尾聲，進一步降低火電機組煤耗的難度越來越大。

電站鍋爐的余熱利用是有效減少發電能源損失的手段。國內外學者今年也在該領域投入了大量的研究精力，取得了廣泛的成果。另一方面，能源階梯利用也是提高能源利用率的有效手段。熱能不可能全部一次性轉換為機械能，熱功轉換效率與溫度高低有關，高溫熱能的品味高于低溫熱能。將能源按其品味逐級加以利用，也是一種重要的節能措施。

大型火電機組的給水泵驅動方式主要有以下三種，即電動機驅動、主機驅動以及小汽輪機驅動。

電動機驅動方式是由給水調節閥控制給水流量，或由電動機通過調速裝置驅動給水泵。該種驅動方式具有結構簡單、經濟性好且安全性高的優點；但當機組功率變大時，相應的電動機和變壓器設備以及自動控制系統的設備皆要隨之增大，導致整套設備成本耗費增大。

主汽輪機驅動方式主要是通過給水泵的軸與大汽輪機的軸相連，或把調速裝置與給水泵的軸相連。

小汽機驅動方式為通過蒸汽抽氣在小汽機中做功驅動給水泵工作。該方法在實際應用中需找到穩定可靠及參數合理的蒸汽；同時，該種方式的控制系統比較復雜切故障率較高。

現有給水泵驅動手段具有各自的優點與不足，尚無煙氣做功直接驅動方式。當前煙氣余熱利用系統或能源階梯利用形式較為單一，限制了火電機組能源利用效率的提高。采用煙氣余熱驅動給泵，可以進一步提高能量梯級利用效率。

有鑒于上述的缺陷，本設計人積極加以研究創新，以期創設一種煙氣余熱驅動給水泵系統，使其更具有產業上的利用價值。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種利用高溫再熱器出口煙氣驅動透平機做功，直接帶動給水泵運行的煙氣余熱驅動給水泵系統。

本發明煙氣余熱驅動給水泵系統，包括：煙氣-空氣換熱器、壓縮機、透平以及水泵，其中，所述煙氣-空氣換熱器的空氣入口與壓縮機的空氣出口通過壓縮冷氣輸送管道相連通，所述煙氣-空氣換熱器的空氣入口與透平的動力氣體入口通過高溫輸氣管道相連通，所述煙氣-空氣換熱器還設有煙氣進氣口，電鍋爐的煙氣通過所述的煙氣進氣口輸入所述煙氣-空氣換熱器，空氣經由空氣經由壓縮機壓縮之后通過壓縮冷氣輸送管道輸入煙氣-空氣換熱器，經煙氣進行加熱的空氣經過高溫輸氣管道輸入透平，驅動所述透平做功，所述透平驅動連接所述水泵，提供水泵工作所需的能量。

進一步地，還包括省煤器，所述煙氣-空氣換熱器的煙氣出口連接省煤器的煙氣入口，與空氣換熱完成的煙氣經所述煙氣-空氣換熱器的煙氣出口輸入所述省煤器。

進一步地，所述透平驅動連接壓縮機，所述透平提供所述壓縮機工作所需的能量。

進一步地，所述煙氣-空氣換熱器采用傳熱式的換熱方式，煙氣和空氣各有自己的通路，熱量連續地通過傳熱面由煙氣傳給空氣。

進一步地，所述透平通過調速裝置與給水泵的軸直接相連，所述調速裝置將所述透平所做的功直接輸入給水泵，并根據負荷變化調節給水泵轉速。

借由上述方案，本發明至少具有以下優點：

本發明煙氣余熱驅動給水泵系統，利用部分高溫煙氣余熱分級做功，提供給水泵系統動力，代替高溫抽汽或電能，節約高溫蒸汽使得汽輪機做功增加或降低廠用電率，提高機組的經濟性。豐富鍋爐余熱利用系統方式，提高能源階梯利用水平。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

附圖說明

圖1為本發明一實施例的結構示意圖；

其中，1為透平，2為壓縮機，3為煙氣-空氣換熱器，4為鍋爐爐膛出口高溫煙氣，5為煙氣-空氣換熱器3出口煙氣，6為高壓空氣，7為煙氣-空氣換熱器3出口高溫高壓空氣，8為透平出口空氣，9為給水泵，10為進入壓縮機的空氣。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

參見圖1，本發明一較佳實施例所述的一種煙氣余熱驅動給水泵系統，包括煙氣-空氣換熱器3、壓縮機2、透平1等裝置，其中所述煙氣-空氣換熱器3中通入高溫煙氣4和高壓冷空氣6，其特征在于吸收煙氣余熱后的高溫高壓空氣7進入透平1做功，驅動給水泵系統9。

所述的高溫再熱器出口煙氣4仍具有較高的溫度，將其通入煙氣-空氣換熱器3繼續放熱，將熱量傳給高壓空氣后通入省煤器入口，以進行下一級品位能源利用。

所述的高壓空氣6由壓縮機2壓縮冷風10產生，在煙氣-空氣化熱器3中吸收高溫煙氣的熱量后進入透平1中帶動葉輪做功，將熱能轉換為機械能。透平1所產生的功一部分供給壓縮機2壓縮空氣使用，另一部分經調速裝置直接傳給給水泵系統，為其提供動力。

在透平1中做功后的乏氣仍具有一定溫度和壓力，將其通入鍋爐熱風管道，干燥煤粉，提供穩定燃燒環境。

煙氣-空氣換熱器3的選型采用采用傳熱式的換熱方式，煙氣和空氣各有自己的通路，熱量連續地通過傳熱面由煙氣傳給空氣。因為通入煙氣-空氣換熱器3中的空氣具有較高壓力，空氣側與煙氣側壓力差較大，若采用蓄熱換熱方式，則空氣會大量漏入煙氣側，造成傳熱惡化，同時使煙氣量增大，溫度下降，進而影響下一級省煤器中的傳熱效果。空氣漏入煙氣側也會導致壓縮機提供更多的冷風10，壓縮機2功耗增加，影響系統的經濟性。

壓縮機2采用軸流式壓縮機，壓縮機2從外界大氣中吸入冷空氣，經過逐級壓縮使之增壓。當系統啟動時，由外置起動機帶動壓氣機，當透平機1輸出的機械工大于壓縮機消耗的機械功后，起動機脫扣，所述的煙氣余熱驅動給水泵系統開始獨立運行。

當機組啟動時，冷空氣不能從高溫煙氣吸熱，透平機1尚未開始工作，在系統中輔助配備電動驅動方式，保證機組安全平穩運行。當高溫煙氣通入煙氣-空氣換熱器3，透平機1做功滿足給水泵9與壓縮機2需求，切斷輔助電動驅動，作為備用；或者將該輔助電動機作為發電機運行，對外輸出額外電力。

所述的輸送高溫高壓空氣的管道長度應盡量縮短，使整個系統的流動阻力降低，使利用空氣吸熱-做功系統布置緊湊。使用的材質應滿足耐高溫、高壓要求，保證系統在高溫、高壓下安全、經濟運行。

所述的高溫煙氣從高溫再熱器出口煙氣中抽取，是因為一般情況下高溫再熱器出口溫度為800-900℃，可以滿足向冷空氣提供熱量進而進入透平中做功的要求。在實際應用中，可以根據冷空氣的溫度、流量選取溫度匹配的煙氣抽取點。本發明中煙氣在煙氣-空氣換熱器3中換熱后通入省煤器入口，實際應用中不限于此，可根據放熱后的溫度水平選擇溫度匹配的匯入點。

所述的煙氣余熱驅動給水泵系統中涉及的起動機、調速裝置、電動驅動源、壓力管材等設備在現有的技術水平中已有成熟的產品，具體實施時可根據實際情況選擇尺寸與型號，此處不再贅述。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，并不用于限制本發明，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護范圍。