專利名稱：一種蒸汽二次再熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力設(shè)備，尤其涉及一種新穎的蒸汽二次再熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在常規(guī)火力發(fā)電廠中，可采用再熱來提高熱力循環(huán)效率。其中，再熱是指將汽輪機(jī)內(nèi)做了部分功的蒸汽引出進(jìn)行再次加熱，然后引回汽輪機(jī)繼續(xù)做功。通過合理的再熱，可以降低排汽濕度，提高熱力循環(huán)效率。一般，再熱次數(shù)多則熱力循環(huán)效率高，但與此同時(shí)造價(jià)也高，故大多數(shù)火電廠采用鍋爐一次再熱系統(tǒng)，只有極少數(shù)火電廠采用鍋爐二次再熱系統(tǒng)。常規(guī)鍋爐二次再熱系統(tǒng)造價(jià)高的一個(gè)主要因素是煙氣-蒸汽換熱的第二級(jí)再熱的壓力低、溫度高、蒸汽密度小、容積流量大，不但鍋爐第二級(jí)再熱受熱面大、汽輪機(jī)第二級(jí)再熱中壓缸通流體積大，設(shè)備的造價(jià)高，而且相應(yīng)要求第二級(jí)再熱管道規(guī)格大，并且從鍋爐到汽輪機(jī)的距離遠(yuǎn)，汽輪機(jī)與鍋爐之間第二級(jí)再熱來回的管道長(zhǎng)，管道的造價(jià)相應(yīng)高。另外，來回管道長(zhǎng)，導(dǎo)致流阻大，影響了熱力循環(huán)效率。這些因素導(dǎo)致常規(guī)鍋爐二次再熱系統(tǒng)的投資收益較差，無法推廣。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明的發(fā)明人特別開發(fā)了一種結(jié)構(gòu)新穎的蒸汽二次再熱系統(tǒng)。本發(fā)明基于熱力循環(huán)基本原理，針對(duì)鍋爐二次再熱系統(tǒng)造價(jià)高的難題，研制出了本發(fā)明的蒸汽二次再熱系統(tǒng)，其中第一級(jí)再熱是常規(guī)的鍋爐一次再熱系統(tǒng)，第二級(jí)再熱所用的再熱器采用汽水-蒸汽換熱器，代替鍋爐煙氣-蒸汽換熱器。此外，本發(fā)明進(jìn)一步采用汽輪機(jī)的高、中壓缸抽汽加熱第二級(jí)再熱蒸汽。具體地，本發(fā)明提出了一種蒸汽二次再熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括汽輪機(jī)，所述汽輪機(jī)包括依次連接的高壓缸、中壓缸和低壓缸；二次再熱器，設(shè)置于鍋爐外部，同所述汽輪機(jī)的一個(gè)中壓缸的排汽口連接并同所述汽輪機(jī)的另一中壓缸或低壓缸的進(jìn)汽口連接，其中，所述二次再熱器產(chǎn)生高溫再熱蒸汽，并將該高溫再熱蒸汽引入所述另一中壓缸或低壓缸。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在上述蒸汽二次再熱系統(tǒng)中，所述二次再熱器采用汽水-蒸汽換熱的換熱方式。 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在上述蒸汽二次再熱系統(tǒng)中，所述二次再熱器與高壓缸、中壓缸或這兩者相連接，其中所述高壓缸、中壓缸或這兩者作為所述二次再熱器的汽源。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在上述蒸汽二次再熱系統(tǒng)中，所述二次再熱器從所述高壓缸、中壓缸或這兩者抽汽。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在上述蒸汽二次再熱系統(tǒng)中，所述高壓缸、中壓缸或這兩者向所述二次再熱器排汽。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在上述蒸汽二次再熱系統(tǒng)中，所述二次再熱器進(jìn)一步與所述蒸汽二次再熱系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)加熱器相連接，其中所述一個(gè)或多個(gè)加熱器的回?zé)嵯到y(tǒng)壓力與所述二次再熱器的經(jīng)換熱后的疏水排汽的壓力相匹配(相當(dāng)或稍低)，其中所述二次再熱器將經(jīng)換熱后的疏水排汽排入所述一個(gè)或多個(gè)加熱器。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在上述蒸汽二次再熱系統(tǒng)中，所述汽輪機(jī)的高壓缸、中壓缸、低壓缸同軸帶一臺(tái)發(fā)電機(jī)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在上述蒸汽二次再熱系統(tǒng)中，所述汽輪機(jī)的高壓缸、中壓缸、低壓缸不同軸帶多臺(tái)發(fā)電機(jī)。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的蒸汽二次再熱系統(tǒng)至少有以下優(yōu)點(diǎn)a.本發(fā)明的蒸汽二次再熱系統(tǒng)較常規(guī)鍋爐一次再熱系統(tǒng)的熱力循環(huán)效率高；b.與常規(guī)鍋爐二次再熱系統(tǒng)相比，新型蒸汽二次再熱系統(tǒng)的汽水-蒸汽換熱的第二級(jí)再熱器位于汽輪機(jī)附近，第二級(jí)再熱管道相對(duì)短很多，管道流阻大幅降低，管道效率得到提高；c.與常規(guī)鍋爐二次再熱系統(tǒng)相比，汽水-蒸汽換熱的第二級(jí)再熱器位于汽輪機(jī)附近，第二級(jí)再熱管道相對(duì)短很多，而且介質(zhì)溫度低，低溫鋼管道較高溫鋼管道單價(jià)低，管徑小，管道造價(jià)大幅降低；d.汽水-蒸汽換熱的第二級(jí)再熱器的溫度低，與常規(guī)的高溫鍋爐第二級(jí)再熱器相比，蒸汽密度大，體積流量小，第二級(jí)再熱器的換熱設(shè)備造價(jià)低；e.汽水-蒸汽換熱的第二級(jí)再熱器的出口再熱蒸汽溫度低，與常規(guī)的高溫鍋爐二次再熱系統(tǒng)汽輪機(jī)相比，第二級(jí)再熱汽輪機(jī)設(shè)備造價(jià)低；f.汽水-蒸汽換熱的第二級(jí)再熱器的加熱蒸汽來自汽輪機(jī)高壓缸抽汽和排汽，進(jìn)入鍋爐一次再熱器的蒸汽流量減少，鍋爐一次再熱器的換熱面積減小，相應(yīng)鍋爐一次再熱器的造價(jià)降低。綜上，針對(duì)常規(guī)鍋爐一次再熱系統(tǒng)效率低、常規(guī)鍋爐二次再熱系統(tǒng)投資收益比較差的問題，本發(fā)明的蒸汽二次再熱系統(tǒng)在提高效率的同時(shí)，大幅降低二次再熱系統(tǒng)的投資， 具有良好的投資收益技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明以上的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都是示例性和說明性的， 并且旨在為如權(quán)利要求所述的本發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。


包括附圖是為提供對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的理解，它們被收錄并構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分， 附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并與本說明書一起起到解釋本發(fā)明原理的作用。附圖中圖1示意性地示出了現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)一次再熱系統(tǒng)。圖2示意性地示出了現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)二次再熱系統(tǒng)。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的蒸汽二次再熱系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意性結(jié)構(gòu)。圖4-6示出了根據(jù)本發(fā)明的三個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意性結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1示意性地示出了現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)一次再熱系統(tǒng)。圖2示意性地示出了現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)二次再熱系統(tǒng)。圖1和圖2所示的再熱系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與本發(fā)明的類似，該部分內(nèi)容將在以下段落中詳細(xì)描述。圖1所示的常規(guī)一次再熱系統(tǒng)的主要特點(diǎn)在于僅有一級(jí)鍋爐再熱裝置101。圖2所示的常規(guī)二次再熱系統(tǒng)的主要特點(diǎn)在于(1) 一次再熱器202和二次再熱器203都設(shè)置于鍋爐201的內(nèi)部。此外，在圖2所示的二次再熱系統(tǒng)中，該二次再熱器203 為煙氣-蒸汽換熱器。如圖2所示，該二次再熱器203與汽輪機(jī)的第一級(jí)中壓缸204的排汽接口以及第二級(jí)中壓缸205的進(jìn)汽接口通過二次再熱管道相接。然而，從圖中亦可以看到的是，在圖2的方案中，由于鍋爐與汽輪機(jī)之間間距大，因此二次再熱管道必須較長(zhǎng)。簡(jiǎn)言之，圖1所示的常規(guī)一次再熱系統(tǒng)的熱力循環(huán)效率較低，圖2所示的常規(guī)二次再熱系統(tǒng)的效率較高，但第二級(jí)再熱的壓力低、溫度高、蒸汽密度小、容積流量大，不但鍋爐第二級(jí)再熱受熱面大、汽機(jī)第二級(jí)再熱中壓缸通流體積大，設(shè)備的造價(jià)高，而且相應(yīng)要求第二級(jí)再熱管道規(guī)格大，并且從鍋爐到汽機(jī)的距離遠(yuǎn)，汽機(jī)與鍋爐之間第二級(jí)再熱來回的管道長(zhǎng)，管道的造價(jià)相應(yīng)高；另外來回管道長(zhǎng)，導(dǎo)致流阻大，影響了熱力循環(huán)效率。由于鍋爐第二級(jí)再熱器、汽機(jī)第二級(jí)再熱中壓缸、第二級(jí)再熱管道等造價(jià)高，在超臨界及以上參數(shù)機(jī)組中情況更加明顯，這導(dǎo)致常規(guī)鍋爐二次再熱系統(tǒng)的投資收益較差，無法推廣。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的蒸汽二次再熱系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意性結(jié)構(gòu)。如圖3 所示，本發(fā)明的蒸汽二次再熱系統(tǒng)300主要包括鍋爐301、汽輪機(jī)、二次再熱器306、若干加熱器307、凝汽器308和發(fā)電機(jī)309。其中，汽輪機(jī)包含依次連接的高壓缸302、第一級(jí)中壓缸303、第二級(jí)中壓缸304和低壓缸305。本發(fā)明的特點(diǎn)之一在于二次再熱器306設(shè)置于鍋爐301的外部。實(shí)際上，該二次再熱器306優(yōu)選布置于汽輪機(jī)附近。在該實(shí)施例中，該二次再熱器306連接到汽輪機(jī)的第一級(jí)中壓缸303的排汽口連接并同汽輪機(jī)的第二級(jí)中壓缸304的進(jìn)汽口連接。該二次再熱器306能夠產(chǎn)生高溫的再熱蒸汽，并將該高溫的再熱蒸汽引入第二級(jí)中壓缸304中，以實(shí)現(xiàn)再熱。不同于現(xiàn)有技術(shù)，上述二次再熱器306采用汽水-蒸汽換熱的換熱方式。因此，由于在本發(fā)明中汽水-蒸汽換熱器(即二次再熱器306)與汽輪機(jī)之間的間距較近，所以二次再熱管道較短。在該實(shí)施例中，該二次再熱器306連接到高壓缸302，該高壓缸302作為該二次再熱器306的汽源。特別是，可以是該二次再熱器306從高壓缸302抽汽或者是該高壓缸302 向該二次再熱器306排汽的方式向二次再熱器306供汽。另一方面，如圖所示，二次再熱器 306進(jìn)一步連接到一個(gè)加熱器307 (或壓力較低一級(jí)加熱器)，該加熱器307 (或壓力較低一級(jí)加熱器)的回?zé)嵯到y(tǒng)壓力需要與二次再熱器306的經(jīng)換熱后的疏水排汽的壓力相匹配 (相當(dāng)或稍低)，以使該二次再熱器306可以將經(jīng)換熱后的疏水排汽排入該加熱器307(或壓力較低一級(jí)加熱器)。此外，在圖3的實(shí)施例中汽輪機(jī)的高壓缸302、第一級(jí)中壓缸303、第二級(jí)中壓缸 304和低壓缸305同軸帶一臺(tái)發(fā)電機(jī)309。但，如下所述，這些缸也可以不同軸帶多臺(tái)發(fā)電機(jī)。根據(jù)上述實(shí)施例，在工作時(shí)，低溫的二次再熱蒸汽將從汽輪機(jī)的第一級(jí)中壓缸303 輸出，經(jīng)低溫第二級(jí)再熱管道，進(jìn)入汽水-蒸汽換熱的二次再熱器306，被加熱后成為高溫二次再熱蒸汽。該高溫的二次再熱蒸汽經(jīng)高溫第二級(jí)再熱管道進(jìn)入汽輪機(jī)的第二級(jí)中壓缸 304繼續(xù)做功。 此外，汽水-蒸汽換熱的二次再熱器306的加熱蒸汽可以來自汽輪機(jī)的高壓缸302 的排汽，即低溫第一級(jí)再熱蒸汽；或者也可以用汽輪機(jī)的中壓缸的抽汽和高壓缸的排汽分別加熱，優(yōu)化主汽輪機(jī)效率。加熱蒸汽經(jīng)汽水-蒸汽換熱的二次再熱器306后，疏水或排汽回到回?zé)嵯到y(tǒng)壓力相匹配的加熱器307(或壓力較低一級(jí)加熱器)。例如，對(duì)1臺(tái)1000MW600°C超超臨界發(fā)電機(jī)組，采用圖3的實(shí)施例，與常規(guī)鍋爐一次再熱系統(tǒng)相比，投資增加約1億，熱力循環(huán)效率可提高約1%，每年可節(jié)煤1. 5萬噸，降低運(yùn)行費(fèi)用1200萬元，8. 3年即可收回投資，具有良好的投資效益。例如，對(duì)1臺(tái)1000MW600°C超超臨界發(fā)電機(jī)組，采用圖3的實(shí)施例，與常規(guī)鍋爐二次再熱系統(tǒng)相比，設(shè)備及管道造價(jià)降低約2億，雖然運(yùn)行收益少約600萬元，但投資回收年限縮短一半，具有更好的投資效益。對(duì)將來高溫再熱采用鎳基合金的700°C火力發(fā)電技術(shù)，因鎳基合金的單位重量?jī)r(jià)格較600°C高溫鋼貴10倍以上，與常規(guī)鍋爐二次再熱系統(tǒng)相比，本發(fā)明的蒸汽二次再熱系統(tǒng)具有更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性。以下結(jié)合圖4-6來進(jìn)一步討論本發(fā)明的其它三個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。圖4的基本結(jié)構(gòu)與以上圖3所示的實(shí)施例相類似。因此，同前圖相同或相近的結(jié)構(gòu)將不再贅述。圖4的實(shí)施例的主要區(qū)別點(diǎn)在于在圖4的實(shí)施例中，二次再熱器406的汽源進(jìn)一步包括高壓缸，即用汽輪機(jī)的高壓缸的抽汽進(jìn)一步升溫提高效率。圖5的基本結(jié)構(gòu)與以上圖4所示的實(shí)施例相類似。因此，同前圖相同或相近的結(jié)構(gòu)將不再贅述。圖5的實(shí)施例的主要區(qū)別點(diǎn)在于在圖5的實(shí)施例中，只有一個(gè)中壓缸以減少汽缸總數(shù)量，即圖5中的中壓缸是單獨(dú)的汽輪機(jī)缸體，因此在該實(shí)施例中二次再熱器同汽輪機(jī)的低壓缸的進(jìn)氣口連接。該二次再熱器能夠產(chǎn)生高溫的再熱蒸汽，并將該高溫的再熱蒸汽引入低壓缸中，以實(shí)現(xiàn)再熱。圖6的基本結(jié)構(gòu)與以上圖5所示的實(shí)施例相類似。因此，同前圖相同或相近的結(jié)構(gòu)將不再贅述。圖6的實(shí)施例的主要區(qū)別點(diǎn)在于在圖6的實(shí)施例中，汽輪機(jī)的高、中、低壓缸不同軸帶多臺(tái)發(fā)電機(jī)609-1、609-2，提高機(jī)組效率及出力。綜上，本發(fā)明的蒸汽二次再熱系統(tǒng)基于熱力循環(huán)基本原理，與一次再熱系統(tǒng)相比， 提高了熱力循環(huán)效率，提高經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)達(dá)到節(jié)能減排的綜合效益。本發(fā)明新型蒸汽二次再熱系統(tǒng)采用汽水-蒸汽換熱的第二級(jí)再熱器，與第二級(jí)再熱器為煙氣-蒸汽換熱的常規(guī)二次再熱系統(tǒng)相比，設(shè)備、管道等投資大幅降低，具有更好的投資收益技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。此外，本發(fā)明的蒸汽二次再熱系統(tǒng)的加熱蒸汽有多種可選汽源，疏水排汽有多種回?zé)崛ハ颍幌抻诟綀D所示實(shí)施例，對(duì)不同參數(shù)機(jī)組有廣泛適用性。此外，本發(fā)明新型蒸汽二次再熱系統(tǒng)的高溫再熱蒸汽可引至另一中壓缸或低壓缸，具有多種方式，對(duì)不同廠家、不同技術(shù)的汽輪機(jī)有廣泛適用性。此外，本發(fā)明新型蒸汽二次再熱系統(tǒng)的汽輪機(jī)高、中、低壓缸可以同軸帶一臺(tái)發(fā)電機(jī)，也可以不同軸帶多臺(tái)發(fā)電機(jī)，具有多種方式，對(duì)各種大小容量的機(jī)組有廣泛適用性。本領(lǐng)域技術(shù)人員可顯見，可對(duì)本發(fā)明的上述示例性實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變型而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此，旨在使本發(fā)明覆蓋落在所附權(quán)利要求書及其等效技術(shù)方案范圍內(nèi)的對(duì)本發(fā)明的修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種蒸汽二次再熱系統(tǒng)，包括汽輪機(jī)，所述汽輪機(jī)包括依次連接的高壓缸、中壓缸和低壓缸；二次再熱器，設(shè)置于鍋爐外部，同所述汽輪機(jī)的一個(gè)中壓缸的排汽口連接并同所述汽輪機(jī)的另一中壓缸或低壓缸的進(jìn)汽口連接，其中，所述二次再熱器產(chǎn)生高溫再熱蒸汽，并將該高溫再熱蒸汽引入所述另一中壓缸或低壓缸。
2.如權(quán)利要求1所述的蒸汽二次再熱系統(tǒng)，其特征在于，所述二次再熱器采用汽水-蒸汽換熱的換熱方式。
3.如權(quán)利要求1所述的蒸汽二次再熱系統(tǒng)，其特征在于，所述二次再熱器與高壓缸、中壓缸或這兩者相連接，其中所述高壓缸、中壓缸或這兩者作為所述二次再熱器的汽源。
4.如權(quán)利要求3所述的蒸汽二次再熱系統(tǒng)，其特征在于，所述二次再熱器從所述高壓缸、中壓缸或這兩者抽汽。
5.如權(quán)利要求3所述的蒸汽二次再熱系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓缸、中壓缸或這兩者向所述二次再熱器排汽。
6.如權(quán)利要求1所述的蒸汽二次再熱系統(tǒng)，其特征在于，所述二次再熱器進(jìn)一步與所述蒸汽二次再熱系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)加熱器相連接，其中所述一個(gè)或多個(gè)加熱器的回?zé)嵯到y(tǒng)壓力與所述二次再熱器的經(jīng)換熱后的疏水排汽的壓力相匹配，其中所述二次再熱器將經(jīng)換熱后的疏水排汽排入所述一個(gè)或多個(gè)加熱器。
7.如權(quán)利要求1所述的蒸汽二次再熱系統(tǒng)，其特征在于，所述汽輪機(jī)的高壓缸、中壓缸、低壓缸同軸帶一臺(tái)發(fā)電機(jī)。
8.如權(quán)利要求1所述的蒸汽二次再熱系統(tǒng)，其特征在于，所述汽輪機(jī)的高壓缸、中壓缸、低壓缸不同軸帶多臺(tái)發(fā)電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種蒸汽二次再熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括汽輪機(jī)，所述汽輪機(jī)包括依次連接的高壓缸、中壓缸和低壓缸；二次再熱器，設(shè)置于鍋爐外部，同所述汽輪機(jī)的一個(gè)中壓缸的排氣口連接并同所述汽輪機(jī)的另一中壓缸或低壓缸的進(jìn)氣口連接，其中，所述二次再熱器產(chǎn)生高溫再熱蒸汽，并將該高溫再熱蒸汽引入所述另一中壓缸或低壓缸。本發(fā)明的蒸汽二次再熱系統(tǒng)在提高效率的同時(shí)，大幅降低二次再熱系統(tǒng)的投資，具有良好的投資收益技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)F22G1/00GK102486308SQ20101057548
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者葉勇健, 施剛夜, 林磊, 申松林, 董倫雄, 陳仁杰 申請(qǐng)人:中國(guó)電力工程顧問集團(tuán)華東電力設(shè)計(jì)院