RU2607118C2 - Method and system for deep heat recovery of boiler combustion products of thermal power plants - Google Patents
Method and system for deep heat recovery of boiler combustion products of thermal power plants Download PDFInfo
- Publication number
- RU2607118C2 RU2607118C2 RU2015105043A RU2015105043A RU2607118C2 RU 2607118 C2 RU2607118 C2 RU 2607118C2 RU 2015105043 A RU2015105043 A RU 2015105043A RU 2015105043 A RU2015105043 A RU 2015105043A RU 2607118 C2 RU2607118 C2 RU 2607118C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- condensate
- boiler
- heat exchanger
- water
- gas
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 4
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 claims abstract description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 29
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 abstract description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 208000035051 Malignant migrating focal seizures of infancy Diseases 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229940112112 capex Drugs 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000005262 decarbonization Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011033 desalting Methods 0.000 description 1
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- FEBLZLNTKCEFIT-VSXGLTOVSA-N fluocinolone acetonide Chemical compound C1([C@@H](F)C2)=CC(=O)C=C[C@]1(C)[C@]1(F)[C@@H]2[C@@H]2C[C@H]3OC(C)(C)O[C@@]3(C(=O)CO)[C@@]2(C)C[C@@H]1O FEBLZLNTKCEFIT-VSXGLTOVSA-N 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 208000012054 malignant migrating partial seizures of infancy Diseases 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B33/00—Steam-generation plants, e.g. comprising steam boilers of different types in mutual association
- F22B33/18—Combinations of steam boilers with other apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
- F01K17/04—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for specific purposes other than heating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/02—Hot gas positive-displacement engine plants of open-cycle type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
- F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
- F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22G—SUPERHEATING OF STEAM
- F22G1/00—Steam superheating characterised by heating method
- F22G1/02—Steam superheating characterised by heating method with heat supply by hot flue gases from the furnace of the steam boiler
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к станционной энергетике, конкретнее к технологии глубокой утилизации тепла продуктов сгорания (ПС) газовых котлов паротурбинных электростанций.The invention relates to station power, and more particularly to technology for the deep utilization of heat of combustion products (PS) of gas boilers of steam turbine power plants.
Известны способы и системы глубокой утилизации, ГУ, тепла ПС котлов, предусматривающие глубокое охлаждение ПС в водогазовых теплообменниках (ВГТ) до температуры ниже точки росы ТР и конденсацию водяных паров, образовавшихся в ПС в результате сжигания топлива (водорода, углеводородов) и содержавшихся в воздухе [1, 2]. В качестве охладителя используют холодную воду - например, водопроводную, идущую на ГВС, подпиточную котлов и т.п. (А.А. Кудинов. Энергосбережение в теплогенерирующих установках. М., Машиностроение, 2012 г.) [1]. Такой водогазовый теплообменник является по существу поверхностным утилизационным конденсационным теплообменным аппаратом. Теплообменник устанавливают на выходе котла - в хвостовых поверхностях либо в газоходе, на стыке с котлом. Описанная в [2] (Е. Шадек, Б. Маршак, И. Крыкин, В. Горшков. Конденсационный теплообменник-утилизатор - модернизация котельных установок. «Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ», 5(26) 2014 г.) установка (с ВГТ в газоходе котла) может рассматриваться как аналог.Known methods and systems for the deep utilization, GU, heat of substation boilers, providing for deep cooling of substation in water-gas heat exchangers (VGT) to a temperature below the dew point Т Р and condensation of water vapor generated in substation as a result of burning fuel (hydrogen, hydrocarbons) and contained in air [1, 2]. Cold water is used as a cooler - for example, tap water going to the hot water supply, boiler feed water, etc. (AA Kudinov. Energy conservation in heat generating installations. M., Mechanical Engineering, 2012) [1]. Such a water-gas heat exchanger is essentially a surface utilization condensing heat exchanger. The heat exchanger is installed at the outlet of the boiler - in the tail surfaces or in the duct, at the junction with the boiler. Described in [2] (E. Shadek, B. Marshak, I. Krykin, V. Gorshkov. Condensing heat exchanger-heat exchanger - modernization of boiler plants. “Industrial and heating boiler houses and mini-TPPs”, 5 (26) 2014) installation (with AHT in the boiler flue) can be considered as an analog.
Известны системы ГУ на базе теплонасосных технологий, а именно - абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин (АБХМ) или тепловых насосов, АБТН (Е. Шадек, Б. Маршак, А. Анохин, В. Горшков. Глубокая утилизация тепла отходящих газов теплогенераторов. Там же, 2(23) 2014 г.) [3]. В таких системах теплообменник включают в замкнутый холодильный контур испарителя АБХМ или АБТН, в котором циркулирует охлаждающая вода с температурой меньше точки росы. Практических перспектив такие системы не имеют ввиду больших капзатрат, необходимости градирни и больших площадей.GI systems based on heat pump technologies are known, namely absorption bromide lithium refrigerating machines (ABHM) or heat pumps, ABTN (E. Shadek, B. Marshak, A. Anokhin, V. Gorshkov. Deep heat recovery of waste gases from heat generators. 2 (23) 2014) [3]. In such systems, the heat exchanger is included in the closed refrigeration circuit of the ABHM or ABTN evaporator, in which cooling water circulates with a temperature below the dew point. Such systems do not have practical prospects in view of the large capex, the need for a cooling tower and large areas.
Температура точки росы для ПС природного газа 50-55°C. Для надежной конденсации требуется охлаждение ПС до температуры порядка 40°C.The dew point temperature for PS natural gas is 50-55 ° C. Reliable condensation requires cooling of the PS to a temperature of about 40 ° C.
Температура конденсата паровой турбины составляет, как правило, пределы 20-35°C, что, при подаче его в ВГТ, позволяет охладить ПС до требуемых 40°C, обеспечить конденсацию содержащихся в них водяных паров, т.е. глубокую утилизациюThe condensate temperature of a steam turbine is, as a rule, within the range of 20-35 ° C, which, when supplied to the high-temperature cylinder, allows the substrates to be cooled to the required 40 ° C, to provide condensation of the water vapor contained in them, i.e. deep disposal
В качестве прототипа принят способ утилизации тепла ПС котлов паротурбинных электростанций путем нагрева конденсата за счет тепла продуктов сгорания, содержащий подачу конденсата из конденсатора паровой турбины в водогазовый теплообменник (ВГТ), размещенный на выходе из котла, нагрев конденсата и охлаждение продуктов сгорания в этом теплообменнике, подачу нагретого конденсата в конденсатную линию и далее последовательно в деаэратор и котел (П.А. Березинец, Г.Г. Ольховский. Перспективные технологии и энергоустановки для производства тепловой и электрической энергии. Раздел шестой. 6,2 газотурбинные и парогазовые установки. 6.2.2. Парогазовые установки. ОАО «ВТИ». «Современные природоохранные технологии в энергетике». Информационный сборник под ред В.Я. Путилова. Издательский Дом МЭИ. 2007 г. (прототип) [4].As a prototype, a method has been adopted to utilize the heat of substation boilers of steam turbine power plants by heating the condensate due to the heat of combustion products, comprising supplying condensate from a steam turbine condenser to a water-gas heat exchanger (VGT) located at the boiler outlet, heating the condensate and cooling the combustion products in this heat exchanger, supply of heated condensate to the condensate line and then sequentially to the deaerator and boiler (PA Berezinets, GG Olkhovsky. Promising technologies and power plants for the production of heating and electric energy. Section six. 6.2 gas-turbine and combined-cycle plants. 6.2.2. Combined-cycle plants. VTI. Modern environmental technologies in the energy sector. Information collection edited by V. Ya. Putilov. MPEI Publishing House. 2007 (prototype) [4].
Водогазовый теплообменник (ВГТ) размещается на выходе станционного котла, в хвостовых конвективных поверхностях нагрева, это так называемый газовый подогреватель конденсата (ГПК).The water-gas heat exchanger (VGT) is located at the outlet of the station boiler, in the convective tail heating surfaces, this is the so-called gas condensate heater (GPC).
Из конденсатосборника конденсатора турбины конденсат направляют (иногда через блочную обессоливающую установку, БОУ) в водогазовый теплообменник, а из него последовательно в подогреватели конденсата и деаэратор. При нормативном качестве конденсата БОУ может байпасироваться.From the condensate collector of the turbine’s condenser, the condensate is sent (sometimes through a block desalting plant, BOW) to the water-gas heat exchanger, and from it to the condensate heaters and deaerator in series. With standard quality condensate, the BOW can be bypassed.
Для предотвращения конденсации водяных паров из ПС на последних трубах ВГТ температуру конденсата перед ним поддерживают не ниже 60°C посредством рециркуляции на вход в него подогретого конденсата,To prevent condensation of water vapor from the PS at the last pipes of the VGT, the temperature of the condensate in front of it is maintained at least 60 ° C by means of recirculation of heated condensate to the inlet,
В известном способе температура ПС на выходе из теплообменника выше точки росы, а именно: при нагреве конденсата до 60°C температура ПС за ВГТ находится в пределах не ниже 70-80°C.In the known method, the temperature of the PS at the outlet of the heat exchanger is above the dew point, namely, when the condensate is heated to 60 ° C, the temperature of the PS behind the condensate heat exchanger is in the range not lower than 70-80 ° C.
Таким образом, в решении-прототипе ПС охлаждают в теплообменнике до температуры выше температуры точки росы на интервале 15-30°C.Thus, in the solution prototype PS is cooled in a heat exchanger to a temperature above the dew point temperature in the range of 15-30 ° C.
Для дополнительного снижения температуры ПС в линию рециркуляции конденсата включен водо-водяной теплообменник (ВВТО), охлаждаемый подпиточной водой теплосети. Сетевую воду подогревают в ГПК конденсатом. Использование ВВТО позволяет более глубоко охладить ПС. При дополнительном охлаждении газов на 10°C в каждом котле можно получить около 3,5 Гакл/ч теплофикационной нагрузки.To further reduce the PS temperature, a water-to-water heat exchanger (VVTO), cooled by make-up water of the heating system, is included in the condensate recirculation line. Mains water is heated in the gas-condensate condensate. Using VVTO allows more deep cooling of PS. With additional gas cooling of 10 ° C in each boiler, you can get about 3.5 Gacl / h of heating load.
Цель изобретения - повышение тепловой экономичности (экономия топлива, увеличение КПД), снижение токсичных выбросов с ПС, получение избыточной воды для подпитки и других нужд, улучшение условий службы и долговечности газового тракта.The purpose of the invention is improving thermal efficiency (fuel economy, increasing efficiency), reducing toxic emissions from substations, obtaining excess water for recharge and other needs, improving the service conditions and durability of the gas path.
Эта цель достигается тем, что в предложенном способе продукты сгорания (ПС) в водогазовом теплообменнике (ВГТ) охлаждают до температуры ниже точки росы на (5-10)°C, полученный конденсат из продуктов сгорания собирают, подвергают очистке по известной технологии и направляют последовательно в подогреватель конденсата, деаэратор и котел.This goal is achieved by the fact that in the proposed method, the products of combustion (PS) in a water-gas heat exchanger (CGT) are cooled to a temperature below the dew point by (5-10) ° C, the condensate obtained from the products of combustion is collected, subjected to purification by known technology and sent sequentially condensate heater, deaerator and boiler.
Для реализации заявляемого способа предлагается система глубокой утилизации тепла, содержащая размещенный под водогазовым теплообменником резервуар для слива конденсата продуктов сгорания, баки сбора и запаса конденсата, дренажный и конденсатный насосы, а также участок обработки конденсата, соединенный с конденсатной линией.To implement the proposed method, a system for deep heat recovery is proposed, comprising a condensate discharge tank under the gas-water heat exchanger, condensate collection and storage tanks, drainage and condensate pumps, as well as a condensate treatment section connected to the condensate line.
Возможны варианты размещения ВГТ за котлом, при сохранении существа и формулы изобретения:Possible options for placing the AHT behind the boiler, while maintaining the essence and claims:
- в обмуровке самого котла - в составе хвостовых поверхностей как последняя по ходу ПС секция в конвективной шахте, в качестве конденсационного экономайзера;- in the lining of the boiler itself - in the composition of the tail surfaces as the last section along the PS in the convection shaft, as a condensation economizer;
- в газоходе, на стыке с котлом.- in the flue, at the junction with the boiler.
Предлагаемое решение иллюстрируется на примере системы с установкой водогазового теплообменника в газоходе котла.The proposed solution is illustrated by the example of a system with the installation of a water-gas heat exchanger in the boiler flue.
На фиг. 1 представлена технологическая схема станции на базе теплофикационной турбины с отборами пара и системой регенеративного подогрева конденсата; на фиг. 2-4 - узел глубокой утилизации - водогазовый теплообменник в газоходе котла с байпасным каналом: фиг. 2 - продольный разрез с фрагментом котла, фиг. 3 - поперечный разрез камеры с ВГТ, фиг. 4 - сечение в плане.In FIG. 1 is a flow diagram of a station based on a cogeneration turbine with steam extraction and a condensate regenerative heating system; in FIG. 2-4 - a deep utilization unit — a water-gas heat exchanger in a gas duct of a boiler with a bypass channel: FIG. 2 is a longitudinal section with a fragment of the boiler, FIG. 3 is a cross-sectional view of a chamber with AHT; FIG. 4 - section in plan.
На чертежах обозначены:In the drawings are indicated:
- на фиг. 1: 1 - станционный паровой котел, 2 - горелка, 3 - камера для теплообменника, 4 -водогазовый теплообменник, ВГТ, 5 - каплеуловитель, 6 - поддон и резервуар для слива конденсата продуктов сгорания, 7 - газовый тракт, 8 - бак загрязненного конденсата, 9 - дренажный насос, 10 - бак запаса конденсата, 11 - конденсатный насос, 12 - регулятор расхода конденсата, 13 - участок очистки конденсата продуктов сгорания (химводоподготовки), 14 - паровая турбина с отборами пара, 15 - редукционная охладительная установка, РОУ, 16 - конденсатор, 17 - сборник конденсата, 18 - деаэратор, 19 - питательный насос, 20 - сборный бак конденсата пара, 21 - коллектор, 22 - подогреватель конденсата высокого давления, ПВД, 23 - блочная обессоливающая установка, БОУ, 24 - подогреватель конденсата низкого давления, ПНД, 25 - дренажный насос, 26 - бойлерный насос.- in FIG. 1: 1 - a station steam boiler, 2 - a burner, 3 - a chamber for a heat exchanger, 4 - a water-gas heat exchanger, VGT, 5 - a droplet eliminator, 6 - a tray and a tank for draining condensate of combustion products, 7 - a gas path, 8 - a tank of contaminated condensate 9 - a drainage pump, 10 - a condensate reserve tank, 11 - a condensate pump, 12 - a condensate flow regulator, 13 - a condensate purification section of combustion products (chemical water treatment), 14 - a steam turbine with steam extraction, 15 - a reduction cooling unit, ROW, 16 - condenser, 17 - condensate collector, 18 - deaerator, 19 - itatelny pump, 20 - collecting condensate tank vapor 21 - manifold 22 - heater high pressure condensate LDPE, 23 - block demineralizer, BOU, 24 - heater Low pressure condensation of IPA, 25 - a drain pump, 26 - boiler pump.
На фиг. 2-4: 27 - хвостовая часть котла, 28 - перекрытие камеры теплообменника, съемная крышка, 29 - предохранительный клапан, 30 - запорный вентиль, 31, 32 - обратная и прямая линии ВГТ, 33 - обратный клапан, 34 - дымосос, 35 - камера для размещения узла глубокой утилизации, 36 - регулировочный дроссель-клапан (шибер, заслонка) с приводом, 37 - байпасный канал.In FIG. 2-4: 27 - the tail of the boiler, 28 - the overlap of the heat exchanger chamber, a removable cover, 29 - the safety valve, 30 - the shutoff valve, 31, 32 - the return and direct lines of the VGT, 33 - the check valve, 34 - the smoke exhaust, 35 - a chamber for placement of a deep utilization unit, 36 - an adjustment throttle valve (gate, damper) with an actuator, 37 - a bypass channel.
Байпасный канал отделен от рабочего пространства камеры разделительной стенкой, что делает конструкцию максимально компактной.The bypass channel is separated from the working space of the chamber by a dividing wall, which makes the design as compact as possible.
Установка каплеуловителя необязательна (по условиям работы узла).Installation of a droplet eliminator is optional (according to the operating conditions of the unit).
Как видно из схемы фиг. 1, конденсат пара из конденсатосборника 17 под напором конденсатного насоса 11 подают в сборный бак 20 и в коллектор конденсата 21. Оттуда конденсат направляют на блочную обессоливающую установку (БОУ) 23. Из БОУ часть входящего конденсата подают на вход в ВГТ, другую часть - в конденсатную линию станции, в данной схеме - на ПНД 24, а оттуда с помощью дренажного насоса 25 в деаэратор 18. Возможен режим, когда весь конденсат из БОУ 23 направляется в ВГТ 4 и, пройдя узел ГУ - 4, 6, 8, 13 - подается на ПНД 24 и в деаэратор 18.As can be seen from the diagram of FIG. 1, steam condensate from the
Нагретый конденсат из ВГТ 4 подают в конденсатную линию и последовательно в деаэратор 18, из него - на котел, через ПВД 22. Полученный в ВГТ 4 конденсат продуктов сгорания ПС сливают в поддон и резервуар 6, оттуда - в бак загрязненного конденсата 8 и перекачивают дренажным насосом 9 в бак запаса конденсата 10, а из него конденсатным насосом 11 через регулятор расхода 12 подают на участок очистки конденсата 13, где производят обработку (очистку) конденсата ПС по известной технологии. Очищенный конденсат ПС подают в ПНД 24 и далее - в деаэратор 18.Heated condensate from VGT 4 is fed into the condensate line and sequentially to
Конденсат ПС природного газа - высокого качества и нуждается в простой и недорогой обработке - декарбонизации (не всегда) и дегазации. Расход конденсата регулируют регулятором 12. Из деаэратора 18 чистый конденсат подают питательным насосом 19 в ПВД 22 и далее - в котел.Condensate PS of natural gas is of high quality and needs simple and inexpensive processing - decarbonization (not always) and degassing. Condensate flow is regulated by
Для нейтрализации (химобработки) конденсата в небольших объемах рекомендуется использовать сменные доломитовые наполнители (блоки с гранулятом), а больших - контейнеры с дозирующими устройствами для каустической соды (устройства жидкой нейтрализации) (фирма «БОШ Термотехника»For neutralization (chemical treatment) of condensate in small volumes, it is recommended to use replaceable dolomite fillers (blocks with granulate), and for large ones, containers with dosing devices for caustic soda (liquid neutralization devices) (BOSCH Thermotechnics company)
ВГТ устанавливают в камере 35 на стыке котла 27 с газоходом (фиг. 2-4).AHT is installed in the
С целью исключить конденсацию паров в газовом тракте и дымовой трубе применяют байпасирование, т.е. перепуск части горячих газов помимо ВГТ через байпасный канал (37) с регулировочным дроссель-клапаном (36). Температура смеси газов за ВГТ при байпасировании поддерживают обычно в пределах 70 (летом) - 90°C (зимой). Летом, если опасности конденсации нет, работают без байпасирования.In order to prevent vapor condensation in the gas path and chimney, bypassing is used, i.e. the bypass of part of the hot gases in addition to the VGT through the bypass channel (37) with the control throttle valve (36). The temperature of the gas mixture behind the VGT during bypassing is usually maintained within the range of 70 (in summer) - 90 ° C (in winter). In summer, if there is no danger of condensation, they work without bypass.
В качестве ВГТ применимы различные типы теплообменников - кожухотрубные, прямотрубные, с накатанными ребрами, пластинчатые или наиболее эффективная конструкция с новой формой теплообменной поверхности с малым радиусом гиба (регенератор РГ-10 НПЦ «Анод») и др. Рассматриваются и другие конструкции: 1. теплообменные блоки-секции на базе биметаллического калорифера марки ВНВ123-412-50АТЗ (ОАО «Калориферный завод», Кострома) 2. разборные аппараты компании «ГЕА Машимпэкс» или цельносварные типа GEABloc пластинчатые теплообменники из нержавеющей стали, отличающиеся высокой эффективностью и компактностью.Various types of heat exchangers are applicable as heat exchangers — shell and tube, straight pipe, with knurled fins, plate or the most efficient design with a new form of heat transfer surface with a small bending radius (RG-10 regenerator SPC “Anode”), etc. Other designs are considered: 1. heat-exchange block sections based on a bimetallic air heater of the VNV123-412-50ATZ brand (OJSC “Calorifer Plant”, Kostroma) 2. collapsible apparatus of the GEA Mashimpeks company or all-welded GEABloc type stainless steel plate heat exchangers characterized by high efficiency and compactness.
Материал теплообменника - коррозионностойкие стали и сплавы, алюминиевые трубы, ребра, полимерные покрытия и пр. Газоход, камера, газовый тракт выполняют из коррозионностойких материалов, покрытий, в частности нержавеющих сталей, пластиков - это общепринятая практика.The material of the heat exchanger - corrosion-resistant steels and alloys, aluminum pipes, fins, polymer coatings, etc. The flue, chamber, gas path is made of corrosion-resistant materials, coatings, in particular stainless steels, plastics - this is a common practice.
Количество конденсата, подаваемое из коллектора 21 в ВГТ, и соответственно его тепловую нагрузку определяют по технико-экономическим, конструктивным соображениям, с учетом режимных параметров котла, возможностей и условий технологической схемы станции.The amount of condensate supplied from the
Температура уходящих газов котлов обычно в пределах 110-130°C позволяет нагревать конденсат в ВГТ перед деаэратором до требуемых 90-100°C. Таким образом, удовлетворяются требования технологии по температурам: и нагрева конденсата (порядка 90°C) и охлаждения ПС до конденсации (до 40°C).The temperature of the flue gases of the boilers usually in the range of 110-130 ° C allows heating the condensate in the VGT before the deaerator to the required 90-100 ° C. Thus, the technology’s temperature requirements are satisfied: both condensate heating (about 90 ° C) and PS cooling to condensation (up to 40 ° C).
Повышение аэродинамического сопротивления газового тракта компенсируется снижением объемов ПС благодаря удалению паров воды и высадке конденсата, а также уменьшению расхода топлива.The increase in aerodynamic drag of the gas path is compensated by a decrease in PS volumes due to the removal of water vapor and condensate discharge, as well as a decrease in fuel consumption.
При ГУ утилизируется физическое тепло и тепло парообразования, КПД котла в конденсационном режиме порядка 105% по низшей теплоте сгорания, QP H [2, 3].In GI, physical heat and heat of vaporization are utilized, the boiler efficiency in the condensation mode is about 105% in terms of lower heat of combustion, Q P H [2, 3].
Эффективность данного решения выявляют в сравнении с существующей системой с ГПК как ближайшим аналогом и конкурентом.The effectiveness of this solution is revealed in comparison with the existing system with GPC as the closest analogue and competitor.
Принимая для расчетного примера котла с NК=10 МВт/8,6 Гкал/ч исходные данные: α=1,25, температуры: за котлом, перед ГПК ТУХ=130°C, за ГПК Т2=80°C, КПД котла ηК2=0,92, QP H=8000 ккал/м3, расход газа ВГ=8,6×106/8000×0,92=1168 м3/ч, удельный v и общий W объемы ПС: v=13,1 м3/м3, W=ВГ×v=1168×13,1=15300 м3/ч. Количество тепла, утилизируемое в ГПК: qГПК=C×W×ΔT, где С - теплоемкость ПС, ккал/м3∙град. Получим: qГПК=0.33×15300×(130-80)=0,252 Гкал/ч / 294 кВт. Далее, принимая, по многочисленным расчетам и опытным данным, количество тепла, утилизируемое при ГУ, т.е в ВГТ, QГУТ, равным 11% от NК, получим QВГТ=0,11 NК=0,11×8,6=0,946 Гкал/ч / 1100 кВт.Taking for a calculation example a boiler with N К = 10 MW / 8.6 Gcal / h the initial data: α = 1.25, temperature: behind the boiler, before the HPP T УХ = 130 ° C, for the HPP T 2 = 80 ° C, boiler efficiency η K2 = 0,92, Q P H = 8000 kcal / m 3, the gas flow rate C = 8,6 × 10 June / 8000 × 0,92 = 1,168 m 3 / h, the proportion W v and the total volume of PS : v = 13.1 m 3 / m 3 , W = V Г × v = 1168 × 13.1 = 15300 m 3 / h. The amount of heat utilized in the CCP: q CCP = C × W × ΔT, where C is the heat capacity of the PS, kcal / m 3 д deg. We get: q HPA = 0.33 × 15300 × (130-80) = 0.252 Gcal / h / 294 kW. Next, assuming the numerous calculations and experimental data, the amount of heat to disposal at SU, ie a VGT, Q GUT equal to 11% of N K, Q obtain VGT = 0.11 N K = 0,11 × 8, 6 = 0.946 Gcal / h / 1100 kW.
Выигрыш в экономии тепла от замены ГПК на предложенный узел ГУ (0,946-0,252)=0,694 Гкал/ч / 807 кВт. При коэффициенте использования мощности для станционного котла ЭС, равном КИМ=0,7, это даст экономию 532000 м3 газа в год, или около 2,7 млн руб. при цене 5 руб/м3. Экономия растет пропорционально величине QГУТ (и мощности котла).The gain in heat savings from replacing the CCP on the proposed unit GU (0.946-0.252) = 0.694 Gcal / h / 807 kW. With a power utilization factor for a power plant boiler equal to KIM = 0.7, this will save 532,000 m 3 of gas per year, or about 2.7 million rubles. at a price of 5 rubles / m 3 . Savings increase in proportion to the value of Q GUT (and boiler capacity).
При нагреве конденсата на ΔТ=90-30=60°С его расход в теплообменнике с тепловой мощностью 4 МВт составит около 57 т/ч (для данной расчетной модели).When condensate is heated by ΔТ = 90-30 = 60 ° С, its consumption in a heat exchanger with a thermal power of 4 MW will be about 57 t / h (for this calculation model).
В предлагаемой системе отпадает необходимость ВВТО для дополнительного снижения температуры уходящих газов. Охлаждение как минимум на 30°С даст дополнительно 3,5 Гкал/ч × 3=10,5 Гкал/ч теплофикационной нагрузки (или сэкономит это количество тепла).In the proposed system, there is no need for VVTO to further reduce the temperature of the flue gases. Cooling at least 30 ° C will give an additional 3.5 Gcal / h × 3 = 10.5 Gcal / h of heating load (or save this amount of heat).
Работа системы ГУ, заменяющей ГПК в известной схеме, не уменьшает доли электроэнергии в общей комбинированной выработке тепловой и электрической энергии на ТЭЦ и не отражается на общем КПД станции.The operation of the GU system, replacing the CCP in the known scheme, does not reduce the share of electricity in the total combined generation of heat and electric energy at the CHPP and does not affect the overall efficiency of the station.
Решение обеспечивает многократный эффект. Кроме энергосбережения, при глубокой утилизации:The solution provides multiple effects. In addition to energy conservation, with deep disposal:
- снижаются вредные выбросы окислов COX и NOX благодаря снижению расхода топлива, но главным образом, подавлению токсичности в присутствии воды, орошению ПС капельной влагой;- harmful emissions of oxides of CO X and NO X are reduced due to reduced fuel consumption, but mainly, suppression of toxicity in the presence of water, irrigation of PS with drop moisture;
- получение дополнительной, избыточной воды, которая после очистки может использоваться для подпитки котла и других нужд станции;- obtaining additional, excess water, which after treatment can be used to feed the boiler and other needs of the station;
- конденсация локализуется в одном месте - в ВГТ. Не считая незначительного брызгоуноса после каплеуловителя исключаются выпадение конденсата в газовом тракте и связанные с этим коррозионные воздействия влаги, образование наледи в тракте и особенно в дымовой трубе;- condensation is localized in one place - in the VGT. In addition to insignificant mudguard after the droplet eliminator, condensation in the gas path and the associated corrosive effects of moisture, the formation of ice in the duct and especially in the chimney are excluded;
- отпадает необходимость в рециркуляции - подмешивании части горячих газов к охлажденным или нагретого конденсата к холодному в целях повышения температуры уходящих ПС для предотвращения конденсации в газовом тракте и дымовой трубе (экономия энергии, средств).- there is no need for recirculation - mixing part of the hot gases to the cooled or heated condensate to the cold in order to increase the temperature of the outgoing substations to prevent condensation in the gas path and chimney (saving energy, money).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015105043A RU2607118C2 (en) | 2015-02-16 | 2015-02-16 | Method and system for deep heat recovery of boiler combustion products of thermal power plants |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015105043A RU2607118C2 (en) | 2015-02-16 | 2015-02-16 | Method and system for deep heat recovery of boiler combustion products of thermal power plants |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015105043A RU2015105043A (en) | 2016-09-10 |
| RU2607118C2 true RU2607118C2 (en) | 2017-01-10 |
Family
ID=56889311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015105043A RU2607118C2 (en) | 2015-02-16 | 2015-02-16 | Method and system for deep heat recovery of boiler combustion products of thermal power plants |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2607118C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU185511U1 (en) * | 2018-07-02 | 2018-12-07 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное внедренческое предприятие "Турбокон" | SECTIONAL CONDENSATION UNIT |
| RU2747899C1 (en) * | 2020-11-11 | 2021-05-17 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Flue gas heat recovery unit |
| RU2798634C1 (en) * | 2023-02-20 | 2023-06-23 | Мусса Фуадович Малхозов | Boiler house |
| US11859811B2 (en) | 2021-03-09 | 2024-01-02 | The Cleaver-Brooks Company, Inc. | Auxiliary boiler systems and methods of operating and implementing same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1765611A1 (en) * | 1990-05-28 | 1992-09-30 | Украинское Отделение Всесоюзного Государственного Научно-Исследовательского И Проектно-Конструкторского Института "Внипиэнергопром" | Boiler plant |
| RU2211343C1 (en) * | 2002-10-04 | 2003-08-27 | Шадек Евгений Глебович | Method of and plant for recovery of heat in contact-type steam-gas plant |
| EP1010864B1 (en) * | 1998-12-17 | 2006-06-21 | General Electric Company | Apparatus and methods for supplying auxiliary steam in a combined cycle system |
-
2015
- 2015-02-16 RU RU2015105043A patent/RU2607118C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1765611A1 (en) * | 1990-05-28 | 1992-09-30 | Украинское Отделение Всесоюзного Государственного Научно-Исследовательского И Проектно-Конструкторского Института "Внипиэнергопром" | Boiler plant |
| EP1010864B1 (en) * | 1998-12-17 | 2006-06-21 | General Electric Company | Apparatus and methods for supplying auxiliary steam in a combined cycle system |
| RU2211343C1 (en) * | 2002-10-04 | 2003-08-27 | Шадек Евгений Глебович | Method of and plant for recovery of heat in contact-type steam-gas plant |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| П.А.Березинец Г.Г.Ольховский Газотурбинные и парогазовые установки.Раздел 6.2,Парогазовые установки. ОАО "ВТИ" Раздел 6.2.2. СОВРЕМЕННЫЕ ПРИРОДООХРАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЭНЕРГЕТИКЕ. ИНФОРМАЦИОННЫЙ СБОРНИК п/р В.Я.Путилова, Издательский дом МЭИ. 2007г. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU185511U1 (en) * | 2018-07-02 | 2018-12-07 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное внедренческое предприятие "Турбокон" | SECTIONAL CONDENSATION UNIT |
| RU2747899C1 (en) * | 2020-11-11 | 2021-05-17 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Flue gas heat recovery unit |
| US11859811B2 (en) | 2021-03-09 | 2024-01-02 | The Cleaver-Brooks Company, Inc. | Auxiliary boiler systems and methods of operating and implementing same |
| RU2798634C1 (en) * | 2023-02-20 | 2023-06-23 | Мусса Фуадович Малхозов | Boiler house |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015105043A (en) | 2016-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11821637B2 (en) | Energy-saving system using electric heat pump to deeply recover flue gas waste heat from heat power plant for district heating | |
| US6981651B2 (en) | Heating system | |
| CN109780566A (en) | Steam power plant | |
| CN102444901A (en) | Coal power plant combined type heat pipe flue gas waste heat recovery system and method | |
| RU2607118C2 (en) | Method and system for deep heat recovery of boiler combustion products of thermal power plants | |
| RU2489643C1 (en) | Condensation boiler plant (versions) | |
| CN109339877A (en) | A kind of coal base distributing-supplying-energy system | |
| CN204421043U (en) | Off-gas recovery deep condensation device | |
| CN104501608B (en) | The device and method of the overheated heating furnace saturated vapor of a kind of sintering large flue waste heat | |
| Yang et al. | The calculation of fluorine plastic economizer in economy by using the equivalent heat drop | |
| CN106587238A (en) | Sea water desalination system and method with low temperature exhaust heat utilization function | |
| RU2083919C1 (en) | Plant for recovery of heat in heat generator with gas cleaning system | |
| RU2463460C1 (en) | Condensation steam power plant | |
| CN107128993B (en) | Power plant flue gas waste heat direct evaporation type desalination system with flue gas reheating function | |
| CN206410155U (en) | Power plant stack gas advanced recycling system for waste heat | |
| CN202511307U (en) | Compound phase change heat exchange system for recycling boiler flue gas waste heat | |
| CN105508055B (en) | The system and method for distributed busbar protection cooling circulating water | |
| RU2700843C1 (en) | Combined-cycle plant with deep waste gas heat recovery | |
| Ionkin et al. | Application of condensing heat utilizers at heat-power engineering objects | |
| US20170175589A1 (en) | Condensing heat recovery steam generator | |
| CN103899369A (en) | Closed water cooling system with twin-jet nozzle for evaporative cooling | |
| CN110578931B (en) | System and method for adjusting secondary air temperature by utilizing condensation water to improve heater | |
| RU2555919C1 (en) | Surface-mounted heat recovery unit for deep heat recovery of flue gases, and its operation method | |
| CN204063684U (en) | A kind of fume afterheat segmented utilizes device | |
| CN102650486B (en) | Closed water cooling system being capable of producing condensed water |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170218 |