一種用于一次再熱機組的新型高效給水回熱系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
(—)技術(shù)領(lǐng)域:
[0001]本發(fā)明一種用于一次再熱機組的新型高效給水回熱系統(tǒng)涉及一種火電站一次再熱機組使用的新型給水回熱技術(shù)方案，能顯著降低機組熱耗的給水回熱系統(tǒng)。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]現(xiàn)有技術(shù)的火電站使用的一次再熱電站鍋爐用于向一次再熱的汽輪發(fā)電機組供汽，典型的高效超超臨界汽輪機的汽機側(cè)主汽溫度/一次再熱汽溫度的設計值為6000C /6200C ;一次再熱的汽輪機組通常由同軸的高壓缸、中壓缸、低壓缸及眾多輔助設備組成；一次再熱器(以下簡稱再熱器)布置在高壓缸的排汽缸與中壓缸的中壓聯(lián)合汽門之間。
[0003]給水回熱是降低汽輪機組熱耗的有效手段?，F(xiàn)有技術(shù)的一次再熱汽輪機組通常由高、中、低壓缸分別提供不同壓力的共7級到9級抽汽，與該機組所配置的高壓加熱器、除氧器、低壓加熱器數(shù)相匹配用于給水回熱和凝結(jié)水回熱。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)認為回熱級數(shù)越多，抽汽管道壓降越小，加熱器端差越小，給水溫度越高的給水回熱系統(tǒng)是越接近理想的給水回熱系統(tǒng)；充分利用較低壓力的抽汽可以增大回熱做功比，降低機組熱耗。典型的高效一次再熱機組的給水回熱系統(tǒng)配有3臺高壓加熱器和I臺分離的蒸汽冷卻器，鍋爐給水溫度可高達300°C;高壓缸的排汽溫度一般在340?360°C。
[0005]高效超超臨界機組的中壓缸進汽溫度高達620°C，3抽(中壓缸的前級抽汽)焓值升高，溫度可到500°C以上；4抽(中壓缸的后級抽汽)也接近400°C ；3抽和4抽的回熱做功比急劇下降，用高焓值、高過熱度的中壓缸抽汽去加熱給水會大幅度增加給水回熱過程exergy (火用)損失,抬升機組的熱耗。
[0006]再熱溫度由亞臨界機組的535°C逐步攀升到高效超超臨界機組的620°C使給水回熱過程exergy (火用)損失增大的問題變得越來越突出，如不改進，到700°C /720°C機組，問題會更嚴重。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)一次再熱汽輪機組使用的高壓加熱器是機組給水回熱系統(tǒng)的重要組成部分，典型的高壓加熱器為臥式、U形傳熱管、管殼式換熱器;U形傳熱管組通常分為過熱蒸汽冷卻區(qū)、凝結(jié)放熱區(qū)、疏水冷卻區(qū)三部分，以凝結(jié)放熱區(qū)為主；3臺高壓加熱器的管側(cè)串聯(lián)布置，給水泵出口與3號高壓加熱器的管側(cè)入口連接，3號高壓加熱器的管側(cè)出口與2號高壓加熱器的管側(cè)入口連接，2號高壓加熱器的管側(cè)出口與I號高壓加熱器的管側(cè)入口連接，I號高壓加熱器的管側(cè)出口與分離的蒸汽冷卻器的管側(cè)入口連接，分離的蒸汽冷卻器的管側(cè)出口與一次再熱鍋爐的省煤器入口連接；1號高壓加熱器殼側(cè)接受汽輪機高壓缸抽汽(I抽)，高壓缸的排汽(2抽)進入2號高壓加熱器殼側(cè)，3抽(中壓缸的前級抽汽)經(jīng)分離的蒸汽冷卻器的殼側(cè)預冷，進入3號高壓加熱器殼側(cè)；給水在3號高壓加熱器內(nèi)被加熱到3抽壓力下的飽和溫度，給水在2號高壓加熱器內(nèi)被加熱到2抽壓力下的飽和溫度，給水在I號高壓加熱器內(nèi)被加熱到I抽壓力下的飽和溫度，給水在分離的蒸汽冷卻器中另有3?6K溫度升高；高壓加熱器的疏水逐級回流，I號高壓加熱器的疏水回流到2號高壓加熱器的殼側(cè)，2號高壓加熱器的疏水回流到3號高壓加熱器的殼側(cè)，3號高壓加熱器的疏水回流到除氧器。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)的2號高壓加熱器通常具有最高的給水溫升，最大的換熱面積，最大的凝汽量，是因為2抽與I抽、3抽相比較，2抽具有較大的回熱做功比。多用2抽，在現(xiàn)有技術(shù)的給水回熱系統(tǒng)條件下，從熱經(jīng)濟性角度看是合理的。
[0009]除氧器和給水泵驅(qū)動用小汽輪機通常共用4抽(中壓缸的后級抽汽)，小汽輪機的排汽排入主機的凝汽器/單設的凝汽器?，F(xiàn)有技術(shù)給水泵驅(qū)動用小汽輪機也有采用主機高壓缸排汽和/或鍋爐低溫再熱汽出口蒸汽驅(qū)動，小汽輪機排汽送入除氧器，小汽輪機的抽汽用于主機給水回熱的設計，但此種設計難以使小汽輪機和主機給水回熱始終同時處于高效匹配狀態(tài)，通常其主機熱耗還略高于小汽輪機使用4抽的方案。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0010]所要解決的技術(shù)問題:
[0011]大幅度減少給水回熱過程exergy (火用)損失，以新3抽、新4抽頂替中壓缸上的3抽、4抽，明顯增加發(fā)電機輸出功率，降低機組熱耗、提高運行安全性；用高速變頻同步電動機替代給水泵驅(qū)動小汽輪機，解決現(xiàn)有技術(shù)的一次再熱機組進一步降低熱耗的問題。
[0012]解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案:
[0013]本發(fā)明的目的是提供一種用于一次再熱機組的新型高效給水回熱系統(tǒng)，采取與現(xiàn)有技術(shù)完全不同的技術(shù)路線。
[0014]本發(fā)明一種用于一次再熱機組的新型高效給水回熱系統(tǒng)包括I號高加進汽逆止閥(28)、I號高加進汽截止閥(31)、2號高加進汽逆止閥(29)、2號高加進汽截止閥(32)、3號高加進汽逆止閥(30)、3號高加進汽截止調(diào)節(jié)閥(33)、除氧器進汽逆止閥(43)、除氧器進汽截止閥(44)、I號高壓加熱器(34)、2號高壓加熱器(35)、3號高壓加熱器(36)、I號高加疏水調(diào)節(jié)閥(37)、2號高加疏水調(diào)節(jié)閥(38)、3號高加疏水調(diào)節(jié)閥(39)、除氧器(22)、給水泵(15)、給水泵出口閥(14)、貯水箱出口截止閥(8)、分離器水位調(diào)節(jié)閥(9)、帶全部給水回熱抽汽的高壓缸(42)、中壓缸(20);帶全部給水回熱抽汽的高壓缸(42)包括高壓缸(17)的全部壓力級葉輪、噴嘴、配汽機構(gòu)及I抽抽汽口，排汽缸成為大型抽汽口，排汽缸后新增加4級短葉片的壓力級，分流的蒸汽在新增壓力級中繼續(xù)膨脹做功并分別從新3抽、新4抽接口輸出低焓值抽汽；帶全部給水回熱抽汽的高壓缸(42)的抽汽(I抽)通過I號高加進汽逆止閥(28)和I號高加進汽截止閥(31)向I號高壓加熱器(34)供汽；帶全部給水回熱抽汽的高壓缸(42)的2抽通過2號高加進汽逆止閥(29)、2號高加進汽截止閥(32)向2號高壓加熱器(35)供汽；帶全部給水回熱抽汽的高壓缸(42)的新3抽通過3號高加進汽逆止閥(30)、3號高加進汽截止調(diào)節(jié)閥(33)向3號高壓加熱器(36)供汽；帶全部給水回熱抽汽的高壓缸(42)的新4抽通過除氧器進汽逆止閥(43)、除氧器進汽截止閥(44)向除氧器
(22)供汽；使用4抽的給水泵驅(qū)動小汽輪機(40)被高速變頻同步電動機取代沖壓缸(20)上的3抽抽汽口和4抽抽汽口被封閉；給水泵(15)的出口經(jīng)給水泵出口閥(14)與3號高壓加熱器(36)的管側(cè)入口連接，3號高壓加熱器(36)的管側(cè)出口與2號高壓加熱器(35)的管側(cè)入口連接，2號高壓加熱器(35)的管側(cè)出口與I號高壓加熱器(34)的管側(cè)入口連接，I號高壓加熱器(34)的管側(cè)出口與省煤器(5)的入口連接；1號高壓加熱器(34)的疏水經(jīng)I號高加疏水調(diào)節(jié)閥(37)回流到2號高壓加熱器(35)的殼側(cè)，2號高壓加熱器(35)的疏水經(jīng)2號高加疏水調(diào)節(jié)閥(38)回流到3號高壓加熱器(36)的殼側(cè)，3號高壓加熱器(36)的疏水經(jīng)3號高加疏水調(diào)節(jié)閥(39)回流到除氧器(22);增大高壓缸進汽量，以較低焓值的新3抽頂替較高焓值的3抽用于加熱給水，高焓值3抽在中壓缸、低壓缸得以完整轉(zhuǎn)換為軸功率；以較低焓值的新4抽頂替較高焓值的4抽用于除氧器(22)加熱給水，高焓值4抽在中壓缸、低壓缸得以完整轉(zhuǎn)換為軸功率；頂替較高焓值的3抽、4抽的新3抽和新4抽的質(zhì)量流量要大于3抽、4抽的質(zhì)量流量，并且抽汽點前移，不進入再熱器，再熱器吸熱份額減少；中壓缸取消抽汽口可以簡化中壓缸結(jié)構(gòu)，減少中壓缸發(fā)生水沖擊的危險；優(yōu)化中壓通流子午面型線，進一步提高中壓缸內(nèi)效率；優(yōu)化提高新4抽、新3抽的壓力，即多用一些新4抽、新3抽去頂替一部分2抽，可以進一步降低主機熱耗；控制3號高加進汽截止調(diào)節(jié)閥(33)的開度可以提高主機加負荷瞬態(tài)響應能力。
[0015]發(fā)明的有益效果:
[0016].以較低焓值的新3抽頂替較高焓值的3抽用于加熱給水，高焓值3抽在中壓缸、低壓缸得以完整轉(zhuǎn)換為軸功率，有明顯的熱經(jīng)濟性效益；
[0017].以較低焓值的新4抽頂替較高焓值的4抽用于在除氧器內(nèi)加熱給水，高焓值4抽在中壓缸、低壓缸得以完整轉(zhuǎn)換為軸功率，有明顯的熱經(jīng)濟性效益；
[0018].新3抽、新4抽的回熱做功比已高于2抽，適當提高新4抽、新3抽的壓力，即多用一些新4抽、新3抽去頂替一部分2抽，可以進一步降低主機熱耗；
[0019].使用4抽的給水泵驅(qū)動小汽輪機被高速變頻同步電動機取代，發(fā)電機組熱耗大幅度下降，因為高速變頻同步電動機的變速傳動效率頗高于小汽輪機，機組供電煤耗也有所下降；
[0020].高壓加熱器的U形傳熱管組通常分為過熱蒸汽冷卻區(qū)、凝結(jié)放熱區(qū)、疏水冷卻區(qū)三部分，凝結(jié)放熱區(qū)的傳熱系數(shù)明顯高于過熱蒸汽的傳熱系數(shù)，高壓加熱器的進汽過熱度越低，給水溫升相同的高壓加熱器的尺寸越小，造價越低；
[0021].高壓加熱器的進汽過熱度越低，高壓加熱器的管板的熱應力越小、熱疲勞越輕微，有利于高壓加熱器的長周期安全運行；
[0022].高壓加熱器的進汽溫度越低，同樣殼體材質(zhì)的許用應力越高，造價越低；
[0023].中壓缸取消抽汽口可以簡化中壓缸結(jié)構(gòu)，減少中壓缸發(fā)生水沖擊的危險，優(yōu)化中壓通流子午面型線，進一步提高中壓缸