背壓式小汽機驅(qū)動給水泵的空冷再熱機組系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種背壓式小汽機驅(qū)動給水泵的空冷再熱機組系統(tǒng)，具體地，所述空冷再熱機組系統(tǒng)包括：再熱系統(tǒng)、空冷系統(tǒng)、背壓式汽動給水泵系統(tǒng)和回?zé)嵯到y(tǒng)，其中，在背壓式汽動給水泵系統(tǒng)中，背壓式小汽機的進汽管道與再熱系統(tǒng)中汽輪機高壓缸或超高壓缸的排氣管道相連，背壓式小汽機的排汽管道與回?zé)嵯到y(tǒng)相連。本發(fā)明利用再熱前蒸汽供背壓式小汽輪機以驅(qū)動給水泵，然后利用過熱度較低的小汽機抽汽和排汽，通過加熱器和/或除氧器來加熱凝結(jié)水和給水，提高了系統(tǒng)熱力循環(huán)效率，減少了再熱器換熱面積。并且對于直接空冷機組，無需配置小汽輪機凝汽器和小汽機間接空冷塔；對于間接空冷機組，節(jié)省了主機間接空冷塔的換熱面積。
【專利說明】背壓式小汽機驅(qū)動給水泵的空冷再熱機組系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地涉及一種背壓式小汽機驅(qū)動給水泵的空冷再熱機組系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的采用一次再熱或二次再熱(以下統(tǒng)稱為再熱)技術(shù)的空冷火力發(fā)電廠通常包括再熱系統(tǒng)、回?zé)嵯到y(tǒng)、空冷系統(tǒng)以及背壓式汽動給水泵系統(tǒng)，其中
[0003]再熱系統(tǒng)主要是將主汽輪機內(nèi)做了部分功的蒸汽引出進行再次加熱，然后引回汽輪機繼續(xù)做功，從而提高了熱力系統(tǒng)效率。
[0004]回?zé)嵯到y(tǒng)主要是將主汽輪機抽汽的熱量通過加熱器來加熱凝結(jié)水和給水，從而將抽汽的熱量全部回收到工質(zhì)水中，減少循環(huán)水帶走的汽化潛熱排放，以提高熱力系統(tǒng)效率。
[0005]空冷系統(tǒng)主要包括間接空冷系統(tǒng)和直接空冷系統(tǒng)。間接空冷系統(tǒng)指混合式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)和具有表面式凝汽器間接空冷系統(tǒng)及其它型式的間接空冷系統(tǒng)。直接空冷系統(tǒng)指利用機械通風(fēng)使汽輪機排汽直接在翅片管式空冷凝汽器中凝結(jié)，一般由大管徑排汽管道、空冷凝汽器、軸流冷卻風(fēng)機和凝結(jié)水泵等組成。
[0006]背壓式汽動給水泵系統(tǒng)通常包括背壓式小汽輪機和給水泵，系統(tǒng)配置可2臺50%背壓式汽動給水泵或I臺100%背壓式汽動給水泵。
[0007]圖1-8顯示了現(xiàn)有空冷火力發(fā)電廠中各系統(tǒng)的連接關(guān)系，其中，圖1-4為一次再熱系統(tǒng)的空冷火力發(fā)電廠結(jié)構(gòu)示意圖，汽輪機高壓缸11排汽引至再熱器，進行加熱升溫，然后進入汽輪機中壓缸13，中壓缸13中間設(shè)有兩個或兩個以上抽汽口，從該抽汽口引出蒸汽，通過加熱器31和/或除氧器32來加熱凝結(jié)水和給水，回收汽化潛熱。背壓式汽動給水泵系統(tǒng)中背壓式小汽輪機的進汽管道411與中壓缸的排汽管道131相連。小汽輪機則依靠中壓缸的排汽做功驅(qū)動給水泵，并將做功后的小汽輪機排汽排至空冷系統(tǒng)。當空冷系統(tǒng)為直接空冷系統(tǒng)時，小汽輪機的排汽經(jīng)小汽輪機凝汽器7排至空冷系統(tǒng)。
[0008]圖5-8為二次再熱系統(tǒng)的空冷火力發(fā)電廠結(jié)構(gòu)示意圖，汽輪機超高壓缸15排汽引至一次再熱器121，第一次加熱升溫后引入高壓缸11繼續(xù)做功，高壓缸11排汽引至二次再熱器122，再次加熱升溫后進入汽輪機中壓缸13，從汽輪機中壓缸13中間設(shè)有兩個或兩個以上抽汽口，從該抽汽口引出蒸汽，通過加熱器31和/或除氧器32來加熱凝結(jié)水和給水，回收汽化潛熱。背壓式汽動給水泵系統(tǒng)中背壓式小汽輪機的進汽管道411與中壓缸的排汽管道131相連。小汽輪機依靠中壓缸的排汽做功驅(qū)動給水泵，并將做功后的小汽輪機排汽排至空冷系統(tǒng)。當空冷系統(tǒng)為直接空冷系統(tǒng)時，小汽輪機的排汽經(jīng)小汽輪機凝汽器7排至空冷系統(tǒng)。
[0009]由于經(jīng)過再熱器的排汽進入中壓缸后所引出的蒸汽受再熱作用，溫度提高，過熱度隨之增加，使得本可用來做功的能量卻用來加熱凝結(jié)水和給水，因此降低了熱力循環(huán)效率。并且小汽輪機做功后的排汽直接排至空冷系統(tǒng)，降低了小汽機的使用效率。
[0010]因此，針對現(xiàn)有的空冷火力發(fā)電廠中存在的熱力循環(huán)效率低下的問題，有必要設(shè)計新型的背壓式小汽機驅(qū)動給水泵的空冷再熱機組系統(tǒng)，以提高能源利用率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種背壓式小汽機驅(qū)動給水泵的空冷再熱機組系統(tǒng)，以提聞系統(tǒng)熱力循環(huán)效率和小汽機的使用效率。
[0012]本發(fā)明第一方面提供了一種背壓式小汽機驅(qū)動給水泵的空冷再熱機組系統(tǒng)，所述機組系統(tǒng)包括:再熱系統(tǒng)、空冷系統(tǒng)、背壓式汽動給水泵系統(tǒng)和回?zé)嵯到y(tǒng)，所述背壓式汽動給水泵系統(tǒng)中，背壓式小汽機的進汽管道與再熱系統(tǒng)中汽輪機高壓缸或超高壓缸的排氣管道相連，背壓式小汽機的排汽管道與所述回?zé)嵯到y(tǒng)相連。
[0013]在另一優(yōu)選例中，所述機組系統(tǒng)還包括排汽流量平衡管道系統(tǒng)，所述排汽流量平衡管道系統(tǒng)設(shè)置在所述背壓式小汽機的排汽管道上，將背壓式小汽機的排汽管道與再熱系統(tǒng)中的汽輪機中壓缸排汽管道相連。
[0014]在另一優(yōu)選例中，所述背壓式汽動給水泵系統(tǒng)中的背壓式小汽機還設(shè)有抽汽管道，所述抽汽管道與所述回?zé)嵯到y(tǒng)相連。
[0015]在另一優(yōu)選例中，所述再熱系統(tǒng)為:
[0016]一次再熱系統(tǒng)，包括汽輪機高壓缸、再熱器、汽輪機中壓缸和汽輪機低壓缸；或
[0017]二次再熱系統(tǒng)，包括汽輪機超高壓缸、一次再熱器、汽輪機高壓缸、二次再熱器、汽輪機中壓缸和汽輪機低壓缸。
[0018]在另一優(yōu)選例中，所述背壓式汽動給水泵系統(tǒng)配置2臺50%背壓式汽動給水泵或I臺loo 1?壓式汽動給水栗。
[0019]在另一優(yōu)選例中，所述機組系統(tǒng)還包括啟動排汽管道系統(tǒng)，所述啟動排汽管道系統(tǒng)設(shè)置在所述背壓式小汽機的排汽管道上，將背壓式小汽機的排汽管道與所述空冷系統(tǒng)相連。
[0020]在另一優(yōu)選例中，所述空冷系統(tǒng)為直接空冷系統(tǒng)或間接空冷系統(tǒng)。
[0021]在另一優(yōu)選例中，所述回?zé)嵯到y(tǒng)包括低壓加熱器、高壓加熱器和除氧器。
[0022]在另一優(yōu)選例中，所述低壓或高壓加熱器為單列100%容量加熱器或雙列50%容量加熱器。
[0023]應(yīng)理解，在本發(fā)明范圍內(nèi)中，本發(fā)明的上述各技術(shù)特征和在下文(如實施例)中具體描述的各技術(shù)特征之間都可以互相組合，從而構(gòu)成新的或優(yōu)選的技術(shù)方案。限于篇幅，在
此不再一一累述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1-8為現(xiàn)有空冷再熱機組系統(tǒng)八種實施方式的系統(tǒng)流程示意圖。
[0025]圖9為本發(fā)明空冷再熱機組系統(tǒng)第一種實施方式的系統(tǒng)流程示意圖。
[0026]圖10為本發(fā)明空冷再熱機組系統(tǒng)第二種實施方式的系統(tǒng)流程示意圖。
[0027]圖11為本發(fā)明空冷再熱機組系統(tǒng)第三種實施方式的系統(tǒng)流程示意圖。
[0028]圖12為本發(fā)明空冷再熱機組系統(tǒng)第四種實施方式的系統(tǒng)流程示意圖。
[0029]圖13為本發(fā)明空冷再熱機組系統(tǒng)第五種實施方式的系統(tǒng)流程示意圖。
[0030]圖14為本發(fā)明空冷再熱機組系統(tǒng)第六種實施方式的系統(tǒng)流程示意圖。[0031]圖15為本發(fā)明空冷再熱機組系統(tǒng)第七種實施方式的系統(tǒng)流程示意圖。
[0032]圖16為本發(fā)明空冷再熱機組系統(tǒng)第八種實施方式的系統(tǒng)流程示意圖。
【具體實施方式】
[0033]發(fā)明人經(jīng)過廣泛深入的研究，在現(xiàn)有空冷再熱機組系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出一種新型背壓式小汽機驅(qū)動給水泵的空冷再熱機組系統(tǒng)，通過將機組系統(tǒng)中的背壓式小汽機的進汽管道與機組系統(tǒng)中高壓缸的排氣管道相連，并且將背壓式小汽機的排汽和抽汽管道與回?zé)嵯到y(tǒng)相連。充分利用過熱度較低的背壓式汽動給水泵系統(tǒng)的排汽和抽汽，將排汽或抽汽的熱量及工質(zhì)通過回?zé)嵩O(shè)備回收到熱力循環(huán)系統(tǒng)中，避免了使用熱度較高的抽汽用來加熱凝結(jié)水和給水，提高了熱力循環(huán)效率，在此基礎(chǔ)上完成了本發(fā)明。
[0034]如本文所用，“背壓式小汽機”、“背壓式小汽輪機”、“小汽機”和“小汽輪機”可互換使用，是指排汽到高于大氣壓的換熱器或熱網(wǎng)的汽輪機稱為背壓式小汽機。
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下主要優(yōu)點:
[0036](I)將背壓式小汽輪機的進汽管道與汽輪機高壓缸或超高壓缸的排汽管道相連，利用過熱度較低的小汽輪機的抽汽和排汽加熱凝結(jié)水和給水，既提高了系統(tǒng)熱力循環(huán)效率同時也提高了小汽機的使用效率。
[0037](2)避免使用過熱度較高的汽輪機中壓缸抽汽加熱凝結(jié)水和給水，節(jié)約了能量并提聞了系統(tǒng)熱力循環(huán)效率。
[0038](3)由于小汽輪機的排汽和抽汽的過熱度較低，因此避免背壓式小汽輪機的排汽排至凝汽器，對直接空冷系統(tǒng)而言，無需配置小汽輪機凝汽器和小汽輪機間接空冷塔，對間接空冷系統(tǒng)而言，節(jié)省了主機間接空冷塔的換熱面積。
[0039]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件或按照制造廠商所建議的條件。
[0040]除非另行定義，文中所使用的所有專業(yè)與科學(xué)用語與本領(lǐng)域熟練人員所熟悉的意義相同。此外，任何與所記載內(nèi)容相似或均等的方法及材料皆可應(yīng)用于本發(fā)明方法中。文中所述的較佳實施方法與材料僅作示范之用。
[0041]實施例
[0042]圖9-16分別為本發(fā)明背壓式小汽機驅(qū)動給水泵的空冷再熱機組系統(tǒng)的8個實施例的系統(tǒng)流程示意圖。
[0043]背壓式小汽機驅(qū)動給水泵的空冷再熱機組系統(tǒng)包括:再熱系統(tǒng)、空冷系統(tǒng)、背壓式汽動給水泵系統(tǒng)、回?zé)嵯到y(tǒng)、排汽流量平衡管道系統(tǒng)和啟動排汽管道系統(tǒng)，其中，再熱系統(tǒng)可以為一次再熱系統(tǒng)(包括汽輪機高壓缸11、再熱器12、汽輪機中壓缸13和汽輪機低壓缸14)，也可以為二次再熱系統(tǒng)(包括汽輪機超高壓缸15、一次再熱器121、汽輪機高壓缸11、二次再熱器122、汽輪機中壓缸13和汽輪機低壓缸14)。
[0044]空冷系統(tǒng)可以是間接空冷系統(tǒng)或直接空冷系統(tǒng)。間接空冷系統(tǒng)可以為混合式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)、帶有表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)或其它常規(guī)型式的間接空冷系統(tǒng)。直接空冷系統(tǒng)由大管徑排汽管道、空冷凝汽器、軸流冷卻風(fēng)機和凝結(jié)水泵等設(shè)備組成。
[0045]回?zé)嵯到y(tǒng)包括加熱器31 (如低壓加熱器、高壓加熱器)和除氧器32等回?zé)嵩O(shè)備，其中低壓或高壓加熱器可為單列100%容量加熱器或雙列50%容量加熱器。
[0046]背壓式汽動給水泵系統(tǒng)包括背壓式小汽輪機41和給水泵42，本發(fā)明的背壓式汽動給水泵系統(tǒng)可配置2臺50%背壓式汽動給水泵或I臺100%背壓式汽動給水泵。背壓式小汽輪機41設(shè)有進汽管道411、抽汽管道412和排汽管道413，抽汽管道412和排汽管道413可根據(jù)需要配置為一級抽汽和排汽管道、二級抽汽和排汽管道或二級以上抽汽和排汽管道(如三級抽汽和排汽管道、四級抽汽和排汽管道等)。配置為相應(yīng)級別的抽汽和排汽管道，則對應(yīng)相應(yīng)級別的回?zé)嵩O(shè)備。
[0047]排汽流量平衡管道系統(tǒng)5將背壓式小汽機的排汽管道413與再熱系統(tǒng)中的汽輪機中壓缸13排汽管道131相連，以穩(wěn)定小汽機的排汽壓力，平衡回?zé)嵩O(shè)備所需蒸汽流量與小汽機的排汽流量。
[0048]啟動排汽管道系統(tǒng)6將背壓式小汽機的排汽管道413與空冷系統(tǒng)相連。
[0049]圖9示出了本發(fā)明背壓式小汽機驅(qū)動給水泵的空冷再熱機組系統(tǒng)的第一實施例的系統(tǒng)流程圖。本實施例中再熱系統(tǒng)為一次再熱系統(tǒng)，并采用2臺50%背壓式汽動給水泵的配置，空冷系統(tǒng)采用直接空冷系統(tǒng)，直接空冷系統(tǒng)包括:空冷島221、熱井222。正常運行時，從汽輪機高壓缸排汽管道111排出的部分蒸汽不經(jīng)過再熱器12加熱，直接通過兩臺小汽輪機的進氣管道411分別進入兩臺小汽機，蒸汽帶動兩臺小汽機轉(zhuǎn)動并做功，兩臺小汽機分別同時帶動給水泵42轉(zhuǎn)動，做功后的蒸汽通過兩臺小汽機的抽汽管道412和排汽管道413排汽，從抽汽管道412排出的蒸汽進入回?zé)嵩O(shè)備(如加熱器)并用來加熱凝結(jié)水和給水。從排汽管道413排出的蒸汽進入進入回?zé)嵩O(shè)備(如加熱器、除氧器)用于加熱凝結(jié)水和給水。由于小汽機的排汽管道413同時與啟動排汽管道系統(tǒng)6連接，因此，當機組在啟動階段，小汽輪機排汽不能向汽輪機中壓缸13排汽管系排放時，可將排汽排至凝汽器、擴容器或大氣中，以滿足機組啟動要求。
[0050]當回?zé)嵩O(shè)備所需蒸汽流量大于小汽機的排汽流量時，汽輪機中壓缸13的排汽通過排汽流量平衡管道系統(tǒng)5向回?zé)嵩O(shè)備補充蒸汽；當回?zé)嵩O(shè)備所需蒸汽流量小于小汽機的排汽流量時，小汽機的排汽通過排汽流量平衡管道系統(tǒng)5向汽輪機中壓缸13的排汽管道131排汽溢流。提高了運行靈活和可靠性。
[0051]圖10所示的第二實施例與圖9所示的第一實施例基本工作原理相同，不同的是，本實施例采用I臺100%背壓式汽動給水泵的配置。
[0052]圖11所不的第三實施例與圖9所不的第一實施例基本工作原理相同，不同的是，本實施例中的空冷系統(tǒng)采用間接空冷系統(tǒng)，間接空冷系統(tǒng)包括:間接空冷凝汽器211。由于小汽輪機的排汽和抽汽的過熱度較低，節(jié)省了主機間接空冷塔的換熱面積，從而大幅度降低了工程的初投資費用。
[0053]圖12所示的第四實施例與圖9所示的第一實施例基本工作原理相同，不同的是，本實施例采用I臺100%背壓式汽動給水泵的配置，空冷系統(tǒng)采用間接空冷系統(tǒng)。
[0054]圖13所不的第五實施例與圖9所不的第一實施例基本工作原理相同，不同的是，本實施例中再熱系統(tǒng)為二次再熱系統(tǒng)。正常運行時，從汽輪機超高壓缸15排汽管道排出的蒸汽經(jīng)過一次再熱器121加熱后，引入汽輪機高壓缸11繼續(xù)做功，將不經(jīng)過二次再熱器122加熱的，從汽輪機高壓缸11排出的部分蒸汽直接通過兩臺小汽輪機41的進氣管道411分別進入兩臺小汽機，帶動兩臺小汽機轉(zhuǎn)動做功，并分別同時帶動給水泵42轉(zhuǎn)動。[0055]圖14所示的第六實施例與圖13所示的第五實施例基本工作原理相同，不同的是，本實施例采用I臺100%背壓式汽動給水泵的配置。
[0056]圖15所示的第七實施例與圖13所示的第五實施例基本工作原理相同，不同的是，本實施例中的空冷系統(tǒng)采用間接空冷系統(tǒng)。
[0057]圖16所示的第八實施例與圖13所示的第五實施例基本工作原理相同，不同的是，本實施例采用I臺100%背壓式汽動給水泵的配置，空冷系統(tǒng)采用間接空冷系統(tǒng)。
[0058]由于進入背壓式小汽輪機的進汽管道的蒸汽直接來自汽輪機高壓缸所排除的部分蒸汽，避免了使用過熱度較高的中壓缸抽汽加熱凝結(jié)水和給水。并且由于小汽輪機的抽汽和排汽過熱度較低，因此在滿足加熱凝結(jié)水和給水要求的同時還提高了系統(tǒng)熱力循環(huán)效率和小汽機的使用效率。此外，對于直接空冷機組，系統(tǒng)無需配置單獨的小汽輪機凝汽器，如果小汽輪機采用間接空冷，可以省去間接空冷塔，大幅度降低了工程的初投資費用；對于間接空冷機組，正常工況下，小汽輪機排汽無需進入主凝汽器，減少了間接空冷的換熱面積。
[0059]此外，由于進入背壓式小汽輪機進汽管道的蒸汽來自汽輪機高壓缸所排除的部分蒸汽，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，進入一次再熱器或二次再熱器的蒸汽流量顯著減少，再熱器的換熱面積和再熱管道的通流面積也相應(yīng)減少，從而再熱系統(tǒng)的造價大幅降低。
[0060]在本發(fā)明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種背壓式小汽機驅(qū)動給水泵的空冷再熱機組系統(tǒng)，所述機組系統(tǒng)包括:再熱系統(tǒng)、空冷系統(tǒng)、背壓式汽動給水泵系統(tǒng)和回?zé)嵯到y(tǒng)，其特征在于，所述背壓式汽動給水泵系統(tǒng)中，背壓式小汽機的進汽管道與再熱系統(tǒng)中汽輪機高壓缸或超高壓缸的排氣管道相連，背壓式小汽機的排汽管道與所述回?zé)嵯到y(tǒng)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的機組系統(tǒng)，其特征在于，所述機組系統(tǒng)還包括排汽流量平衡管道系統(tǒng)，所述排汽流量平衡管道系統(tǒng)設(shè)置在所述背壓式小汽機的排汽管道上，將背壓式小汽機的排汽管道與再熱系統(tǒng)中的汽輪機中壓缸排汽管道相連。
3.如權(quán)利要求1所述的機組系統(tǒng)，其特征在于，所述背壓式汽動給水泵系統(tǒng)中的背壓式小汽機還設(shè)有抽汽管道，所述抽汽管道與所述回?zé)嵯到y(tǒng)相連。
4.如權(quán)利要求1所述的機組系統(tǒng)，其特征在于，所述背壓式汽動給水泵系統(tǒng)配置2臺50%背壓式汽動給水泵或I臺100%背壓式汽動給水泵。
5.如權(quán)利要求1所述的機組系統(tǒng)，其特征在于，所述機組系統(tǒng)還包括啟動排汽管道系統(tǒng)，所述啟動排汽管道系統(tǒng)設(shè)置在所述背壓式小汽機的排汽管道上，將背壓式小汽機的排汽管道與所述空冷系統(tǒng)相連。
6.如權(quán)利要求1所述的機組系統(tǒng)，其特征在于，所述空冷系統(tǒng)為直接空冷系統(tǒng)或間接空冷系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求1所述的機組系統(tǒng)，其特征在于，所述回?zé)嵯到y(tǒng)包括低壓加熱器、高壓加熱器和除氧器。
8.如權(quán)利要求7所述的機組系統(tǒng)，其特征在于，所述低壓或高壓加熱器為單列100%容量加熱器或雙列50%容量加熱器。
9.如權(quán)利要求1所述的機組系統(tǒng)，其特征在于，所述再熱系統(tǒng)為: 一次再熱系統(tǒng)，包括汽輪機高壓缸、再熱器、汽輪機中壓缸和汽輪機低壓缸；或 二次再熱系統(tǒng)，包括汽輪機超高壓缸、一次再熱器、汽輪機高壓缸、二次再熱器、汽輪機中壓缸和汽輪機低壓缸。
【文檔編號】F01D15/08GK103498708SQ201310471095
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】張 杰, 申松林, 林磊, 葉勇健, 陳仁杰, 施剛夜, 姚君, 董倫雄, 陽虹, 陳學(xué)文, 余炎, 范世望, 劉曉瀾 申請人:中國電力工程顧問集團華東電力設(shè)計院, 上海汽輪機廠有限公司