專利名稱：工業鍋爐背壓式發電方法
技術領域：
本發明屬熱電技術領域，具體來說涉及一種工業鍋爐背壓式發電方法。
背景技術：
由于歷史原因，鍋爐按其用途被區分為電站鍋爐、工業鍋爐、民用鍋爐。不同鍋爐具有不同用途。鍋爐技術按不同用途進行劃分的方式，曾較好地滿足了不同部門的需要。隨著科技和經濟的發展，上述方式已經成為目前能源巨大浪費的重要原因，成為企業節能降耗、降低能源成本的瓶頸問題。
我國工業鍋爐目前保有量超過60萬臺，120萬蒸噸，年耗煤6億噸左右。除因工藝需要，少數工業鍋爐設有蒸汽過熱裝置外，絕大多數工業鍋爐為飽和蒸汽爐，只能供熱不能用于發電目的。
背壓式熱電聯供方式，其有效熱利用率在理論上為100％，是用熱方式中最為科學合理的方式。由于鍋爐按用途被區分為上述方式，各種鍋爐具有固定的結構特征和固定的用途，使背壓式熱電聯供方式的普及利用成為十分困難的問題。如貴州遵義堿廠將原有70T/h鍋爐供熱系統改造為100T/h鍋爐背壓式發電供熱系統，只能將原有鍋爐房拆毀、原有供熱鍋爐淘汰不用，而更換為具有過熱蒸氣產氣能力的中壓鍋爐。該技術改造淘汰部分的生產資料價值在1000萬元以上，新增投資4000萬元。我國采用上述供熱方式的工業企業甚多，如將原有生產飽和蒸汽的工業鍋爐全部淘汰，必然會造成生產資料的巨大浪費，并須增加龐大的技術改造投資。
現有的過熱蒸汽鍋爐和飽和蒸汽鍋爐在工質流程結構上，具有一個共同點，即工質經省煤器預熱后進入鍋爐，被加熱至所需輸出參數時被輸出。上述工質流程結構方式造成a、工質參數控制系統復雜，如過熱蒸汽爐需采用結構復雜的減溫系統和燃燒控制系統對過熱蒸汽溫度進行控制。由于爐膛熱負荷大，增加了燃燒過程控制的難度，降低了控制的精確度。采用噴水減溫控制過熱蒸汽溫度的方式，降低了過熱蒸汽品質。
b、飽和蒸汽爐輸出的蒸汽不能用于發電。
現有的背壓式熱電聯供系統一般采用抽氣式供熱與凝氣式發電相結合的方式，工質循環采用凝氣冷卻回收方式和用熱器凝水回收方式，造成a、凝水回收系統分散，并網困難；b、仍需設置雙曲線冷卻塔，增加了基建投資；
c、仍未能避免熱污染和熱損失，不能實現工質全熱利用。

發明內容
本發明的目的在于克服了鍋爐用途單一的傳統模式所具有的弊病，由現有鍋爐用途分工模式造成的電力生產整體布局不合理的狀況，現有工質流程結構、工質循環方式、系統控制方式技術上的不合理處。而提供的一種避免生產資料大量浪費，減少技改投資費用，打破企業節能降耗的瓶頸，推進節能事業的發展和改變現有電力生產方式及電力生產布局的適用于對工業鍋爐進行熱電聯供技術改造的工業鍋爐背壓式發電方法。
本發明的一種工業鍋爐背壓式發電方法，包括以下步驟a、按照工質一定的熱量輸出分配比例設置主爐、副爐，其具體做法是在總熱量輸出分配比例中，使主爐具有生產飽和蒸汽所具有的供熱能力，并占總熱量輸出分配比例中的70％～95％，使副爐具有過熱上述飽和蒸汽量所需的供熱能力，并占總熱量輸出分配比例中的5％～30％，將主爐與副爐用管道進行連接，形成具有聯體結構的加熱方式，對工質進行分段加熱；b、在主爐與副爐之間的接管上設有分流三通，用其上設有電動流量控制閥的旁通管的一端與分流三通連接，另一端與高低溫蒸汽混合器連接，將副爐與高低溫蒸汽混合器連接，并在高低溫蒸汽混合器與副爐之間的接管上設溫度傳感器，用過熱蒸汽總管連接高低溫蒸汽混合器出口與背壓式汽輪發電機進口，并在過熱蒸汽總管上合適位置設溫度傳感器，由設于過熱蒸汽總管上的溫度傳感器提供設于旁通管上的電動流量控制閥所需的控制信號，對飽和蒸汽旁通流量進行控制，由溫度傳感器提供設于副爐燃料進口管上的燃汽電動流量控制閥所需的控制信號，對副爐的燃燒過程進行控制，采用對飽和蒸汽旁通流量進行控制和對副爐燃燒過程進行控制相結合的聯動控制方式對過熱蒸汽輸出狀態參數實施控制；c、采用具有單級或多級抽氣方式的背壓式汽輪發電機，在背壓式汽輪發電機的抽氣管道上設電動流量控制閥，在背壓式汽輪發電機抽氣管與背壓式汽輪發電機出口管之間設高低壓蒸汽混合器，使高低壓蒸汽混合器位于電動流量控制閥之后，在高低壓蒸汽混合器后的供熱蒸汽總管上設壓力傳感器，由壓力傳感器提供抽氣管上的電動流量控制閥所需的控制信號對背壓式汽輪發電機的高壓抽氣、低壓排氣混合比實施控制的感壓流量控制方式對供熱蒸汽壓力進行控制，以保證用熱裝置所必須的蒸汽壓力，供熱蒸汽總管經壓力傳感器后與用熱裝置連接；d、在用熱裝置之后設疏水裝置，在疏水裝置與省煤器之間設具有分段反饋方式的高溫凝結水回收裝置，高溫凝結水回收裝置的具體設置方式為將疏水裝置出口與高溫凝結水回收裝置集合罐上的凝結水進口管座用凝結水管連接，集合罐上的二次蒸汽出口管座和補給水進口管座分別與除氧器上的進氣管和出水管連接，將高溫凝結水回收裝置中切換罐上的并相管連接于電動流量控制閥與高低壓蒸汽混合器之間的抽氣管上完成高溫凝結水回收裝置的具體設置，在高溫凝結水回收裝置后依次設除油器、除鐵器、除銅器，用管道連接除銅器的出口與給水泵的進口，最后將給水泵出口與省煤器進口用管道連接，再將省煤器出口與主爐給水口連接；本發明的工業鍋爐背壓式發電方法，還可以由以下技術措施來進一步實現。
在過熱蒸汽總管上設三通，在壓力傳感器后的供熱蒸汽總管上設三通，在上述三通之間設其上裝有電動控制截止閥的旁通管，對系統進行保護式切換控制，以保證背壓式汽輪發電機停機檢修時系統的正常供熱。
本發明的工業鍋爐背壓式發電方法，效果較好的是按照占總熱量輸出比例中的75％～85％設置生產飽和蒸汽的主爐與占總熱量輸出比例中的15％～25％設置具有所需過熱飽和蒸汽供熱能力的副爐。
本發明與現有技術相比，具有明顯的有益效果，由以上技術方案可知，本發明較好的實現了前述的發明目的，并較好的克服了現有技術存在的弊病a、提供了一種多功能的可用于多種用途的熱電聯供核心技術，克服了現有電站鍋爐有效熱利用率低，現有熱電聯供系統不能全熱利用，現有飽和蒸汽爐不能用于發電目的的不足之處；b、克服了發電系統、熱電聯供系統因工質流程不合理造成的控制系統復雜、回熱系統復雜等結構性問題；c、為我國目前保有的約60萬臺工業蒸汽鍋爐進行熱電聯供的技術改造，提供了科學方案。本發明克服了不能應用生產飽和蒸汽的工業鍋爐進行熱電聯供的弊病，只需在原有鍋爐后設置副爐和相應的控制機構，即可進行熱電聯供，從而克服了對現有供熱系統進行熱電聯供改造必須更換鍋爐的弊病，節約大量技改資金。
d、本發明可克服電力生產技術布局整體不合理的弊病，可優化電力生產領域的產業結構。
本發明具有現有技術不可比擬的調控靈活性，可廣泛用于大、中、小型熱電聯供系統，尤其適合作為中小企業進行技改的優先選擇方案。
本發明的普及利用將大大減少遠距長程輸電造成的能源浪費，減少電力輸送裝備投資，降低大型聯網供電在突發事件中的風險危機，促進我國分布式能源的發展。總之，本發明所提供的工業鍋爐背壓式發電方法的普及利用將產生重大的社會經濟效益，并為企業節約大量的能源成本，按每一蒸噸可獲電力70～150千W計，其普及利用每年可產生2000億左右的經濟效益。


附圖為本發明的工藝流程圖。
1、主爐；2、分流三通；3、電動流量控制閥；4、副爐；5、旁通管；6、溫度傳感器；7、高低溫蒸汽混合器；8、溫度傳感器；9、過熱蒸汽總管；10、背壓式汽輪發電機；11、電動流量控制閥；12、壓力傳感器；13、高低壓蒸汽混合器；14、供熱蒸汽總管；15、用熱裝置；16、疏水裝置；17、高溫凝結水回收裝置；18、除油器；19、除鐵器；20、除銅器；21、給水泵；22、燃汽電動流量控制閥；23、省煤器；24、三通；25、三通；26、電動控制截止閥；27、旁通管；28、凝結水管；29、凝結水管；30、凝結水管；31、集合罐；32、凝結水進口管座；33、凝結水進口管座；34、凝結水進口管座；35、二次蒸汽出口管座；36、補給水進口管座；37、切換罐；38并相管。
具體實施例方式
本發明的一種工業鍋爐背壓式發電方法，包括以下步驟1、按照工質一定的熱量輸出分配比例設置主爐1、副爐4，其具體做法是在總熱量輸出分配比例中，使主爐1具有生產飽和蒸汽所具有的供熱能力，并占總熱量輸出分配比例中的75％，使副爐4具有過熱上述飽和蒸汽量所需的供熱能力，并占總熱量輸出分配比例中的25％，將主爐1與副爐4用管道進行連接，形成具有聯體結構的加熱方式，對工質進行分段加熱；2、在主爐1與副爐4之間的接管上設有分流三通2，用其上設有電動流量控制閥3的旁通管5的一端與分流三通2連接，另一端與高低溫蒸汽混合器7連接，將副爐4與高低溫蒸汽混合器7連接，并在高低溫蒸汽混合器7與副爐4之間的接管上設溫度傳感器6，用過熱蒸汽總管9連接高低溫蒸汽混合器7出口與背壓式汽輪發電機10進口，并在過熱蒸汽總管9上合適位置設溫度傳感器8，由設于過熱蒸汽總管9上的溫度傳感器8提供設于旁通管5上的電動流量控制閥3所需的控制信號，對飽和蒸汽旁通流量進行控制，由溫度傳感器6提供設于副爐4燃料進口管上的燃汽電動流量控制閥22所需的控制信號，對副爐4的燃燒過程進行控制，采用對飽和蒸汽旁通流量進行控制和對副爐4燃燒過程進行控制相結合的聯動控制方式對過熱蒸汽輸出狀態參數實施控制；3、采用具有單級或多級抽氣方式的背壓式汽輪發電機10，在背壓式汽輪發電機10的抽氣管道上設電動流量控制閥11，在背壓式汽輪發電機10抽氣管與背壓式汽輪發電機10出口管之間設高低壓蒸汽混合器13，使高低壓蒸汽混合器13位于電動流量控制閥11之后，在高低壓蒸汽混合器13后的供熱蒸汽總管14上設壓力傳感器12，由壓力傳感器12提供抽氣管上的電動流量控制閥11所需的控制信號對背壓式汽輪發電機10的高壓抽氣、低壓排氣混合比實施控制的感壓流量控制方式對供熱蒸汽壓力進行控制，以保證用熱裝置15所必須的蒸汽壓力，供熱蒸汽總管14經壓力傳感器12后與用熱裝置15連接；
4、在用熱裝置15之后設疏水裝置16，在疏水裝置16與省煤器23之間設具有分段反饋方式的高溫凝結水回收裝置17，高溫凝結水回收裝置17的具體設置方式為將疏水裝置16出口與高溫凝結水回收裝置17集合罐31上的凝結水進口管座32、33、34分別用凝結水管28、29、30連接，集合罐31上的二次蒸汽出口管座35和補給水進口管座36分別與除氧器上的進氣管和出水管連接，將高溫凝結水回收裝置17中切換罐37上的并相管38連接于電動流量控制閥11與高低壓蒸汽混合器13之間的抽氣管上完成高溫凝結水回收裝置17的具體設置，在高溫凝結水回收裝置17后依次設除油器18、除鐵器19、除銅器20，用管道連接除銅器20的出口與給水泵21的進口，最后將給水泵21出口與省煤器23進口用管道連接，再將省煤器23出口與主爐1給水口連接；5、在過熱蒸汽總管9上設三通24，在壓力傳感器12后的供熱蒸汽總管14上設三通25，在上述三通之間設其上裝有電動控制截止閥26的旁通管27，對系統進行保護式切換控制，以保證背壓式汽輪發電機9停機檢修時系統的正常供熱。
通過使用上述步驟的技術途徑形成一種具有工質在主爐1中被加熱成飽和蒸汽后輸出，經主爐1與副爐4之間的管道進入副爐4被過熱后成為過熱蒸汽，過熱蒸汽經過熱蒸汽總管9進入背壓式汽輪發電機10膨脹做功，做功后的蒸汽經電動流量控制閥11、高低壓蒸汽混合器13、壓力傳感器12進入用熱裝置15，由用熱裝置15流出的蒸汽凝結水經疏水裝置16、凝結水管28、29、30和凝結水進口管座32、33、34進入高溫凝結水回收裝置17，經除油器18除油、除鐵器19除鐵、除銅器20除銅后經給水泵21、省煤器23輸入主爐1，由此完成整體循環。
由副爐4輸出進入背壓式汽輪發電機10的過熱蒸汽需具有穩定的溫度，以保證蒸汽在背壓式汽輪發電機10內膨脹做功的穩定性，在系統中用溫度傳感器8提供電動流量控制閥3所需控制信號，使電動流量控制閥3開啟或關閉，調控由電動流量控制閥3進入高低溫蒸汽混合器7的飽和蒸汽與由副爐4經連接副爐4、高低溫蒸汽混合器7的管道進入高低溫蒸汽混合器7的過熱蒸汽混合比，使過熱蒸汽溫度受到調控，同時用溫度傳感器6提供燃汽電動流量控制閥22所需的控制信號，對副爐4的燃燒過程進行調控，應用上述兩種方式相結合對過熱蒸汽輸出參數進行控制，使其具有背壓式汽輪發電機10所需要的額定溫度。
用壓力傳感器12提供電動流量控制閥11所需的控制信號，對背壓式汽輪發電機10的抽氣流量進行調控，使背壓式汽輪發電機10的抽氣管和排氣管進入高低壓蒸汽混合器13的蒸汽混合后由蒸汽供熱總管14進入用熱裝置15時具有所需的額定壓力。
過熱蒸汽總管9上設三通24，在壓力傳感器12后的供熱蒸汽總管14上設三通25，在上述三通之間設其上裝有電動控制截止閥26的旁通管27，當背壓式汽輪發電機10檢修停機時，設于旁通管27上的電動控制截止閥26開啟，從而保證了系統的正常供熱。本發明中使用了從疏水裝置流出的高溫凝結水進入上述回收裝置，從回收裝置流出的凝結水通過各種除污處理后，經給水泵送回鍋爐，這樣就將原有采用回熱器的間接回熱方式改造成為直接回熱方式，降低了回熱系統的投資、運行、維護費用，并具有良好的回熱功能。
由于采用了主爐1與副爐4聯體的結構方式，只對5％～30％的副爐燃燒過程進行控制，降低了爐膛熱負荷大對控制系統的不利影響，大大簡化了系統的控制難度，采用溫度傳感器8與電動流量控制閥3和溫度傳感器6與燃汽電動流量控制閥22相結合的聯動控制方式，具有控制精度高、響應速度快、控制元件少、控制系統結構合理的優點。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，任何未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種工業鍋爐背壓式發電方法，包括以下步驟a、按照占總熱量輸出比例中的70％～95％設置生產飽和蒸汽的主爐(1)與占總熱量輸出比例中的5％～30％設置具有所需過熱飽和蒸汽供熱能力的副爐(4)，將主爐(1)與副爐(4)用管道進行連接；b、在主爐(1)與副爐(4)之間的接管上設有分流三通(2)，用其上設有電動流量控制閥(3)的旁通管(5)一端與分流三通(2)連接，另一端與高低溫蒸汽混合器(7)連接，將副爐(4)輸出管與高低溫蒸汽混合器(7)連接，并在高低溫蒸汽混合器(7)與副爐(4)之間的接管上設溫度傳感器(6)，用過熱蒸汽總管(9)連接高低溫蒸汽混合器(7)出口與背壓式汽輪發電機(10)進口，并在過熱蒸汽總管(9)上適當位置處設溫度傳感器(8)，燃汽電動流量控制閥(22)設于副爐(4)燃料進口管上；c、采用具有單級或多級抽氣方式的背壓式汽輪發電機(10)，在其抽氣管道上設電動流量控制閥(11)，在其抽氣管與出口管之間設高低壓蒸汽混合器(13)，使高低壓蒸汽混合器(13)位于電動流量控制閥(11)之后，在高低壓蒸汽混合器(13)后的供熱蒸汽總管(14)上設壓力傳感器(12)，供熱蒸汽總管(14)經壓力傳感器(12)后與用熱裝置(15)連接；d、在用熱裝置(15)后設疏水裝置(16)，在疏水裝置(16)與省煤器(23)之間設具有分段反饋方式的高溫凝結水回收裝置(17)，在高溫凝結水回收裝置(17)后依次設除油器(18)、除鐵器(19)、除銅器(20)，用管道連接除銅器(20)出口與給水泵(21)進口，最后將給水泵(21)出口與省煤器(23)進口用管道連接，省煤器(23)出口與鍋爐(1)給水口連接。
2.如權利要求1所述的工業鍋爐背壓式發電方法，其特征在于高溫凝結水回收裝置(17)的設置方式為將疏水裝置(16)出口凝結水管(28)、(29)、(30)分別與高溫凝結水回收裝置(17)中集合罐(31)上的凝結水進口管座(32)、(33)、(34)進行連接，集合罐(31)上的二次蒸汽出口管座(35)、補給水進口管座(36)分別與除氧器上的進氣管和出水管連接，將高溫凝結水回收裝置(17)中切換罐(37)上的并相管(38)連接于電動流量控制閥(11)與高低壓蒸汽混合器(13)之間的抽氣管上。
3.如權利要求1或2所述的工業鍋爐背壓式發電方法，其特征在于在過熱蒸汽總管(9)上設三通(24)，在壓力傳感器(12)后的供熱蒸汽總管(14)上設三通(25)，在三通(24)與三通(25)之間設其上裝有電動控制截止閥(26)的旁通管(27)。
4.如權利要求3所述的工業鍋爐背壓式發電方法，其特征在于按照占總熱量輸出比例中的75％～85％設置生產飽和蒸汽的主爐(1)與占總熱量輸出比例中的15％～25％設置具有所需過熱飽和蒸汽供熱能力的副爐(4)。
全文摘要
本發明公開的工業鍋爐背壓式發電方法是一種使用主爐(1)、副爐(4)、高低溫蒸汽混合器(7)、背壓式汽輪發電機(10)、高低壓蒸汽混合器(13)、高溫凝結水回收裝置(17)等裝置，溫度傳感器(8)、壓力傳感器(12)、電動流量控制閥(11)、電動控制截止閥(26)等控制元件及各種管道附件，按一定方式連接組成的具有全熱利用功能的熱電聯供系統；本發明提供了一種多功能的可用于多種用途的熱電聯供核心技術，克服了現有技術有效熱利用率低，不能全熱利用的技術不足，并為我國工業蒸汽鍋爐進行熱電聯供技術改造提供了科學方案，可克服電力生產布局整體不合理的弊病。本發明可廣泛用于大、中、小型熱電聯供系統，尤其適合作為中小企業進行技改的優先選擇方案。
文檔編號F22B33/00GK1556347SQ200410021648
公開日2004年12月22日 申請日期2004年1月8日 優先權日2004年1月8日
發明者保廷榮 申請人:六盤水海龍新科技開發有限公司