本实用新型属于火力发电设备领域，特别涉及一种集成垃圾焚烧锅炉与燃煤锅炉的联合发电系统。
背景技术：
随着经济的迅速发展以及国民生活水平的日益提高，“垃圾围城”的困境日益突出，如何处理数量庞大的生活垃圾已成为目前我国面临的严峻问题之一。目前，生活垃圾的处理方式有三种：直接焚烧、卫生填埋和堆肥，相比于易造成二次污染的填埋与难以销售的垃圾堆肥，直接焚烧逐渐成为我国生活垃圾处理的主流方式。垃圾焚烧过程中，会产生大量的热量，将这部分热量用于发电，可实现余热回收及资源最大化使用。垃圾焚烧发电，主要是利用垃圾燃烧所放出的热量加热水以获得过热蒸汽，过热蒸汽膨胀做功推动汽轮机旋转，进而带动发电机发电。对于日处理垃圾量大于330t/d的垃圾焚烧发电厂，其余热锅炉的效率约为70～78％，汽轮机效率约为28～30.6％，发电机效率约为97％，垃圾焚烧发电厂的总发电效率在18～23％之间，远小于大容量燃煤电厂可达到的43％的发电效率。由此，对垃圾焚烧发电系统与常规的燃煤发电系统进行耦合，有望实现垃圾焚烧所产生热量的高效利用，进而解决垃圾焚烧发电厂效率偏低的问题。
现有的垃圾焚烧发电厂规模小，发电效率偏低，但其发电系统完备程度高，设备配置齐全，配有锅炉、汽轮机、发电机、烟气处理装置等一系列设备，以致垃圾焚烧发电厂投资成本高，单位投资约为1.8～2.2万/kW，建成后的运行与维护成本更是巨大。而常规燃煤发电是一种大型化、规模化、高效化的发电方式，其机组容量大，机组效率可达43％以上，单位投资成本较低，是垃圾焚烧发电厂的单位投资的1/4左右。由此，对垃圾焚烧发电厂与常规的燃煤发电厂进行系统集成，共用汽轮机、发电机及烟囱等设备，可节省垃圾焚烧发电厂的汽轮机发电机组及烟囱等设备的投资与运行维护费用，并可提高垃圾焚烧所产生热量的利用效率，从而带来显著的经济效益。
技术实现要素：
本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供一种集成垃圾焚烧锅炉与燃煤锅炉的联合发电系统，其特征在于，将垃圾焚烧锅炉的蒸汽循环系统与燃煤发电机组的回热系统相结合，同时将垃圾焚烧锅炉一、二次风预热系统与燃煤发电机组的回热系统相结合，从而将垃圾焚烧锅炉的蒸汽循环耦合于燃煤机组发电系统中；该联合发电系统是在燃煤锅炉1的烟道中安装燃煤锅炉省煤器2和燃煤锅炉空气预热器24；燃煤锅炉的烟道出口与静电除尘器25、脱硫塔26和烟囱27串联；燃煤锅炉的烟道顶部分别连接汽轮机高压缸3与汽轮机中压缸4，汽轮机高压缸3、汽轮机中压缸4、汽轮机低压缸5与发电机6串联；汽轮机低压缸5的抽汽分别连接凝汽器7、8#低压加热器9、7#低压加热器10、6#低压加热器11和5#低压加热器12；凝结水泵8分别连接凝汽器7、8#低压加热器9、垃圾焚烧锅炉一次风预热器23和垃圾焚烧锅炉二次风预热器22；汽轮机中压缸4的抽汽分别连接燃煤锅炉除氧器13和3#高压加热器15；燃煤锅炉给水泵14分别连接燃煤锅炉除氧器13、第三辅助加热器19、垃圾焚烧锅炉一次风预热器23和垃圾焚烧锅炉二次风预热器22；汽轮机高压缸3分别连接2#高压加热器16、1#高压加热器17和燃煤锅炉省煤器2；第一辅助加热器21、第二辅助加热器20、第三辅助加热器19、第四辅助加热器18分别与1#高压加热器17、2#高压加热器16、3#高压加热器15及11-6#低压加热器和12-5#低压加热器并联；垃圾焚烧锅炉28分别连接第一辅助加热器21、烟气净化塔33、垃圾焚烧锅炉省煤器29及垃圾焚烧锅炉给水泵32；烟气净化塔33通过布袋除尘器34与烟囱27串联；垃圾焚烧锅炉给水泵32经过垃圾焚烧锅炉除氧器31、高温水经减压阀30和第四辅助加热器18连接。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型提出的集成垃圾焚烧锅炉与燃煤锅炉的联合发电系统，是将垃圾焚烧锅炉的出口过热蒸汽、垃圾焚烧锅炉一、二次风预热器系统与燃煤机组的回热系统有效结合起来。对于集成垃圾焚烧锅炉与燃煤锅炉的联合发电系统，燃煤侧的发电效率与煤耗率基本不变，而联合系统发电功率大于分开发电的发电功率之和的主要原因在于利用垃圾焚烧锅炉出口过热蒸汽梯级加热部分给水及凝结水，降低了汽轮机的高压缸、中压缸及低压缸的抽汽流量，增加了发电的蒸汽流量，发电机输出的电量增加，进而提高了垃圾焚烧所产生热量的利用率，使原垃圾焚烧锅炉产出的过热蒸汽的发电功率增加。这种集成方式既保证了锅炉给水参数能达到设计值，又保证了垃圾焚烧锅炉内的正常燃烧。解决了垃圾焚烧发电效率过低的问题，同时减少了垃圾焚烧发电的汽轮机、发电机、烟囱等设备的投资，缩小了占地面积，在燃煤发电功率基本保持不变的情况下，与同规模的垃圾焚烧发电站相比，联合发电系统将垃圾焚烧锅炉的烟气能量利用率提高了30％以上。
附图说明
图1为集成垃圾焚烧锅炉与燃煤锅炉的联合发电系统流程示意图
标号说明：1-燃煤锅炉；2-燃煤锅炉省煤器；3-汽轮机高压缸；4-汽轮机中压缸；5-汽轮机低压缸；6-发电机；7-凝汽器；8-凝结水泵；9-8#低压加热器；10-7#低压加热器；11-6#低压加热器；12-5#低压加热器；13-燃煤锅炉除氧器；14-燃煤锅炉给水泵；15-3#高压加热器；16-2#高压加热器；17-1#高压加热器；18-第四辅助加热器；19-第三辅助加热器；20-第二辅助加热器；21-第一辅助加热器；22-垃圾焚烧锅炉二次风预热器；23-垃圾焚烧锅炉一次风预热器；24-燃煤锅炉空气预热器；25-静电除尘器；26-脱硫塔；27-烟囱；28-垃圾焚烧锅炉；29-垃圾焚烧锅炉省煤器29；30-减压阀；31-垃圾焚烧锅炉除氧器；32-垃圾焚烧锅炉给水泵；33-烟气净化塔；34-布袋除尘器
具体实施方式
本实用新型提供一种集成垃圾焚烧锅炉与燃煤锅炉的联合发电系统，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
如图1所示的集成垃圾焚烧锅炉与燃煤锅炉的联合发电系统，是将垃圾焚烧锅炉的出口过热蒸汽、垃圾焚烧锅炉一次风预热器、二次风预热器系统和燃煤机组的回热系统有效结合起来；在燃煤锅炉的烟道中安装燃煤锅炉省煤器2和燃煤锅炉空气预热器24；燃煤锅炉的烟道出口与静电除尘器25、脱硫塔26和烟囱27串联；燃煤锅炉的烟道顶部分别连接汽轮机高压缸3与汽轮机中压缸4，汽轮机高压缸3、汽轮机中压缸4、汽轮机低压缸5与发电机6串联；汽轮机低压缸5的抽汽分别连接凝汽器7、8#低压加热器9、7#低压加热器10、6#低压加热器11和5#低压加热器12；凝结水泵8分别连接凝汽器7、8#低压加热器9、垃圾焚烧锅炉一次风预热器23和垃圾焚烧锅炉二次风预热器22；汽轮机中压缸4的抽汽分别连接燃煤锅炉除氧器13和3#高压加热器15；燃煤锅炉给水泵14分别连接燃煤锅炉除氧器13、第三辅助加热器19、垃圾焚烧锅炉一次风预热器23和垃圾焚烧锅炉二次风预热器22；汽轮机高压缸3分别连接2#高压加热器16、1#高压加热器17和燃煤锅炉省煤器2；第一辅助加热器21、第二辅助加热器20、第三辅助加热器19、第四辅助加热器18分别与1#高压加热器17、2#高压加热器16、3#高压加热器15及11-6#低压加热器和12-5#低压加热器并联；垃圾焚烧锅炉28分别连接第一辅助加热器21、烟气净化塔33、垃圾焚烧锅炉省煤器29及垃圾焚烧锅炉给水泵32；烟气净化塔33通过布袋除尘器34与烟囱27串联；垃圾焚烧锅炉给水泵32经过垃圾焚烧锅炉除氧器31、高温水经减压阀30和第四辅助加热器18连接。
上述集成垃圾焚烧锅炉与燃煤锅炉的联合发电系统的联合发电原理是在燃煤发电机组回热系统的基础上，利用垃圾焚烧锅炉出口过热蒸汽依次经第一辅助加热器21、第二辅助加热器20、第三辅助加热器19、第四辅助加热器18梯级加热部分给水及凝结水，每个加热器给水或凝结水出口达到设计温度后送回燃煤发电机组的回热系统；从燃煤发电机组的回热系统抽取部分给水及凝结水在垃圾焚烧锅炉一次风预热器23中加热垃圾焚烧锅炉一次风，垃圾焚烧锅炉一次风达到设计温度后从炉排下部送入垃圾焚烧锅炉28用于干燥和助燃；从燃煤发电机组的回热系统抽取部分给水及凝结水在垃圾焚烧锅炉二次风预热器22中加热垃圾焚烧锅炉二次风，垃圾焚烧锅炉二次风达到设计温度后送入垃圾焚烧锅炉28用于提高燃烧效果及保持燃烧室的温度。
具体地，垃圾焚烧锅炉出口过热蒸汽输送至第一辅助加热器21；2#高压加热器16出口给水分出一路给水经第一辅助加热器21吸收垃圾焚烧锅炉出口过热蒸汽热量，再分出一路给水经1#高压加热器17吸收热量，两路给水均达到设计温度后混合，然后进入燃煤锅炉省煤器2加热。第一辅助加热器21出口蒸汽输送至第二辅助加热器20；3#高压加热器15出口给水分出一路给水经第二辅助加热器20吸收蒸汽热量，而后打回到2#高压加热器16入口；再分出一路给水经2#高压加热器16吸收热量，给水均达到设计温度后进入1#高压加热器17。
第二辅助加热器20出口高温水输送至第三辅助加热器19；燃煤锅炉给水泵14出口给水一路经第三辅助加热器19吸收高温水热量，另一路给水经3#高压加热器15吸收热量；两路给水均达到设计温度后混合，进入2#高压加热器16加热。
第三辅助加热器19出口高温水输送至第四辅助加热器18；7#低压加热器10出口凝结水一路依次进入6#低压加热器11及5#低压加热器12，另一路凝结水经第四辅助加热器18换热后与前一路凝结水混合后进入燃煤锅炉除氧器13；第四辅助加热器18出口高温水经减压阀30减压到垃圾焚烧锅炉除氧器31所要求的额定压力，经垃圾焚烧锅炉除氧器31除氧后，进入垃圾焚烧锅炉给水泵32加压，达到设计压力后进入垃圾焚烧锅炉省煤器29加热，抽取部分燃煤锅炉回热系统的抽汽作为垃圾焚烧锅炉除氧器31的热源，以保证垃圾焚烧锅炉除氧器31工作稳定。
5#低压加热器12出口凝结水分两路，一路凝结水经燃煤锅炉除氧器13加热，另一路经垃圾焚烧锅炉一次风预热器23与垃圾焚烧锅炉二次风预热器22的第一加热段放热，放热后凝结水打到8#低压加热器9入口；2#高压加热器16出口给水分出一路经垃圾焚烧锅炉一次风预热器23的第二加热段放热，给水达到设计温度后打到燃煤锅炉给水泵14出口，而后依次进入高压加热器加热；3#高压加热器15出口给水分出一路经垃圾焚烧锅炉二次风预热器22的第二加热段放热，给水达到设计温度后打到燃煤锅炉给水泵14出口，而后依次进入高压加热器加热。
为了避免垃圾焚烧锅炉蒸汽循环系统耦合于燃煤发电系统后对系统的安全运行以及经济性产生较大影响，通过控制垃圾焚烧锅炉过热蒸汽所加热的给水及凝结水的流量和垃圾焚烧锅炉一、二次风预热所用的给水及凝结水流量，保证燃煤锅炉给水参数能达到设计值。
燃煤锅炉空气预热器24出口烟气依次经过静电除尘器25，脱硫塔26后进入烟囱27排出；垃圾焚烧锅炉28出口烟气依次经烟气净化塔33，布袋除尘器34后与燃煤锅炉1的烟气混合后进入烟囱27排出。
当燃煤锅炉1全停之后，在启动时由垃圾焚烧锅炉28提供合格的辅助蒸汽，对锅炉的管道、旋风分离器等进行暖管，均匀受热，使其达到起炉的标准。
技术特征：
1.一种集成垃圾焚烧锅炉与燃煤锅炉的联合发电系统，其特征在于，将垃圾焚烧锅炉的蒸汽循环系统与燃煤发电机组的回热系统相结合，同时将垃圾焚烧锅炉一、二次风预热系统与燃煤发电机组的回热系统相结合，从而将垃圾焚烧锅炉的蒸汽循环系统耦合于燃煤机组发电系统中；该联合发电系统是在燃煤锅炉(1)的烟道中安装燃煤锅炉省煤器(2)和燃煤锅炉空气预热器(24)；燃煤锅炉的烟道出口与静电除尘器(25)、脱硫塔(26)和烟囱(27)串联；燃煤锅炉的烟道顶部分别连接汽轮机高压缸(3)与汽轮机中压缸(4)，汽轮机高压缸(3)、汽轮机中压缸(4)、汽轮机低压缸(5)与发电机(6)串联；汽轮机低压缸(5)的抽汽分别连接凝汽器(7)、8#低压加热器(9)、7#低压加热器(10)、6#低压加热器(11)和5#低压加热器(12)；凝结水泵(8)分别连接凝汽器(7)、8#低压加热器(9)、垃圾焚烧锅炉一次风预热器(23)和垃圾焚烧锅炉二次风预热器(22)；汽轮机中压缸(4)的抽汽分别连接燃煤锅炉除氧器(13)和3#高压加热器(15)；燃煤锅炉给水泵(14)分别连接燃煤锅炉除氧器(13)、第三辅助加热器(19)、垃圾焚烧锅炉一次风预热器(23)和垃圾焚烧锅炉二次风预热器(22)；汽轮机高压缸(3)分别连接2#高压加热器(16)、1#高压加热器(17)和燃煤锅炉省煤器(2)；第一辅助加热器(21)、第二辅助加热器(20)、第三辅助加热器(19)、第四辅助加热器(18)分别与1#高压加热器(17)、2#高压加热器(16)、3#高压加热器(15)及6#低压加热器(11)和5#低压加热器(12)并联；垃圾焚烧锅炉(28)分别连接第一辅助加热器(21)、烟气净化塔(33)、垃圾焚烧锅炉省煤器(29)及垃圾焚烧锅炉给水泵(32)；烟气净化塔(33)通过布袋除尘器(34)与烟囱(27)串联；垃圾焚烧锅炉给水泵(32)经过垃圾焚烧锅炉除氧器(31)、高温水经减压阀(30)和第四辅助加热器(18)连接。
技术总结
本实用新型属于火力发电设备领域的一种集成垃圾焚烧锅炉与燃煤锅炉的联合发电系统。该系统将垃圾焚烧锅炉的蒸汽循环系统与燃煤发电机组的回热系统相结合，同时将垃圾焚烧锅炉一、二次风预热系统与燃煤发电机组的回热系统相结合，从而将垃圾焚烧锅炉的蒸汽循环系统耦合于燃煤机组发电系统中；其垃圾焚烧锅炉出口过热蒸汽加热部分给水及凝结水，减少了回热系统的抽汽流量；同时，从回热系统抽取部分给水及凝结水预热垃圾焚烧锅炉一、二次风，以保证垃圾焚烧锅炉内的正常燃烧。控制垃圾焚烧锅炉过热蒸汽所加热的给水及凝结水的流量，保证燃煤锅炉给水参数能达到设计值。提高垃圾焚烧所产生热量的利用效率，提高了系统的经济效益。
技术研发人员：徐钢;姚贤槐;刘金鑫;齐震;刘文毅;陈宏刚
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：.12.18
技术公布日：.10.11
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