專利名稱：帶過熱蒸汽給水加熱器的兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)，尤其涉及一種帶過熱蒸汽給水加熱器的兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
按照熱力發(fā)電廠汽輪機回熱循環(huán)的理論，提高鍋爐給水溫度能提高兩次再熱汽輪發(fā)電機組的熱效率，理論上存在著最佳的給水溫度。在兩次再熱汽輪發(fā)電機組中，通過兩次汽輪機排汽到鍋爐加熱后重新回汽輪機汽輪做功的汽輪發(fā)電機組。通常地，汽輪機高壓缸的排汽進入鍋爐加熱再熱器I后重新進入汽輪機第一中壓缸做功，汽輪機第一中壓缸的排汽進入鍋爐再熱器II加熱后重新進入汽輪機第二中壓缸做功。其中，高壓缸作為兩次再熱汽輪機組的一部分，接收鍋爐過熱器出口的蒸汽，排汽回鍋爐再熱器I，蒸汽在高壓缸中膨脹做功。第一中壓缸作為兩次再熱汽輪機組的一部分，接收鍋爐再熱器I出口的蒸汽，排汽回鍋爐再熱器II，蒸汽在第一中壓缸中膨脹做功。第二中壓缸作為兩次再熱汽輪發(fā)電機組的一部分，接收鍋爐再熱器II出口的蒸汽，排汽進入汽輪機低壓缸，蒸汽在第二中壓缸中膨脹做功。目前的兩次再熱汽輪發(fā)電機組的給水溫度遠低于最佳給水溫度。根據(jù)熱力學原理，對于兩次再熱汽輪發(fā)電機組存在著最佳給水溫度，其它外部條件相同的情況下，當給水溫度達到最佳給水溫度時，兩次再熱汽輪發(fā)電機組的熱效率最高。但是在實際工程運用上， 兩次再熱汽輪發(fā)電機組由于受汽輪機結(jié)構(gòu)、鍋爐結(jié)構(gòu)、制造成本等各種因素的影響，給水溫度遠低于理論的最佳給水溫度。因此，通過提高給水溫度的方法來提高兩次再熱汽輪發(fā)電機組的整體熱效率仍然有很大的空間。目前，汽輪機組采用的回熱系統(tǒng)加熱器的作用也是將汽輪機的抽汽加熱給水，提高給水溫度。現(xiàn)有的兩次再熱汽輪發(fā)電機組通過回熱系統(tǒng)提高給水溫度和汽輪發(fā)電機組整體效率。汽輪機各級汽缸的抽汽通過高壓給水加熱器和低壓給水加熱器加熱給水，抽汽被凝結(jié)為水。抽汽向給水傳遞的熱量大部分來自于抽汽的蒸汽汽化潛熱。這樣的系統(tǒng)提高了換熱器的換熱效率，降低了換熱器的成本，但是也存在如下的缺點由于現(xiàn)有的兩次再熱機組都是多級回熱系統(tǒng)，給水在各級加熱器中逐級加熱，并且抽汽在給水加熱器中將凝結(jié)為水，因此給水加熱器出口的給水溫度受到抽汽壓力對應(yīng)的飽和溫度的限制。目前的工程實踐中，實際設(shè)定的加熱器出口給水溫度一般等于為本級加熱器抽汽壓力對應(yīng)的飽和溫度， 或相差不大于士3°C。因此現(xiàn)有的給水加熱器加熱給水的能力受到限制。

實用新型內(nèi)容本實用新型通過在給水系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置過熱蒸汽給水加熱器，利用抽汽的過熱度提高給水溫度，因此可以提高兩次再熱汽輪發(fā)電機組的熱效率。此外，本實用新型將過熱蒸汽給水加熱器設(shè)置在鍋爐進口與常規(guī)的給水加熱器之間，利用抽汽的過熱度加熱給水，使得給水進一步提高。由于過熱蒸汽給水加熱器設(shè)置在常規(guī)給水加熱器下游，給水溫度的提高不受到限制。因此本實用新型在現(xiàn)有兩次再熱汽輪機組熱力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提高了汽輪機的效率。具體地，本實用新型提出了一種帶過熱蒸汽給水加熱器的兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)，包括鍋爐；汽輪機，包括高壓缸、第一中壓缸、第二中壓缸和低壓缸，其中所述高壓缸與所述鍋爐的出口相連；發(fā)電機；第一再熱器，設(shè)置于所述鍋爐內(nèi)并連接于所述高壓缸和所述第一中壓缸之間；第二再熱器，設(shè)置于所述鍋爐內(nèi)并連接于所述第一中壓缸和所述第二中壓缸之間；給水加熱器組，與所述低壓缸相連；過熱蒸汽給水加熱器，連接于所述給水加熱器組和所述鍋爐的進口之間。根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施例，在上述兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)中，所述過熱蒸汽給水加熱器的汽源為所述高壓缸的排汽、所述高壓缸的抽汽、所述第一中壓缸的排汽、所述第一中壓缸的抽汽或者所述第二中壓缸的抽汽。根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施例，在上述兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)中，還包括所述過熱蒸汽給水加熱器的數(shù)量為兩個或多個，且所述兩個或多個過熱蒸汽給水加熱器串聯(lián)于所述給水加熱器組和所述鍋爐的進口之間。根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施例，在上述兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)中，還包括所述過熱蒸汽給水加熱器的數(shù)量為兩個或多個，且所述兩個或多個過熱蒸汽給水加熱器并聯(lián)于所述給水加熱器組和所述鍋爐的進口之間。根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施例，在上述兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)中，所述給水加熱器組包括高壓給水加熱器組和低壓給水加熱器組，其中所述低壓給水加熱器組、 高壓給水加熱器組和過熱蒸汽給水加熱器依此順序相連接。根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施例，在上述兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)中，來自所述汽源的蒸汽在所述過熱蒸汽給水加熱器中被冷卻后被排入所述高壓給水加熱器組中的一個高壓給水加熱器以繼續(xù)加熱給水。根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施例，在上述兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)中，所述高壓給水加熱器組為2-5級，且每一級高壓給水加熱器為單列或雙列?？梢姡緦嵱眯滦偷倪^熱蒸汽給水加熱器與現(xiàn)有的給水加熱器還存在以下不同之處(1)現(xiàn)有的給水加熱器的抽汽經(jīng)過加熱器后凝結(jié)為水，本實用新型的過熱蒸汽給水加熱器的抽汽經(jīng)過加熱器后仍然為蒸汽，可排入現(xiàn)有的給水加熱器繼續(xù)加熱給水；( 現(xiàn)有的給水加熱器加熱給水的熱量主要來自于抽汽的汽化潛熱，本實用新型的過熱蒸汽給水加熱器加熱給水的熱量主要來自于蒸汽的過熱度；C3)現(xiàn)有的給水加熱器加熱給水后給水溫度受抽汽壓力對應(yīng)的飽和溫度的限制而無法進一步提高，本實用新型的過熱蒸汽給水加熱器加熱給水后給水溫度不受抽汽壓力對應(yīng)的飽和溫度的限制，因此給水溫度可以加熱得更尚ο應(yīng)當理解，本實用新型以上的一般性描述和以下的詳細描述都是示例性和說明性的，并且旨在為如權(quán)利要求所述的本實用新型提供進一步的解釋。

包括附圖是為提供對本實用新型進一步的理解，它們被收錄并構(gòu)成本申請的一部分，附圖示出了本實用新型的實施例，并與本說明書一起起到解釋本實用新型原理的作用。附圖中圖1示出了根據(jù)本實用新型的帶過熱蒸汽給水加熱器的兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。圖2示出了根據(jù)本實用新型的帶過熱蒸汽給水加熱器的兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)的另一實施例的示意圖。
具體實施方式
現(xiàn)在將詳細參考附圖描述本實用新型的實施例。如圖1所示，本實用新型的帶過熱蒸汽給水加熱器的兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)主要包括以下組件鍋爐101、汽輪機(包括高壓缸102、低壓中壓缸103、第二中壓缸104、 低壓缸105)、發(fā)電機106、凝汽器107、凝結(jié)水泵108、低壓加熱器組109、除氧器110、給水泵 111、高壓給水加熱器組112-1和112-2以及過熱蒸汽給水加熱器組113。如圖所示，汽輪發(fā)電機組為單軸，即其高壓缸102、第一中壓缸103、第二中壓缸 104、低壓缸105和發(fā)電機106依次連接在同一軸系上。高壓缸102進一步與鍋爐101的出口相連。第一再熱器114-1設(shè)置于鍋爐101內(nèi)并連接于高壓缸102和第一中壓缸103之間， 第二再熱器114-2設(shè)置于鍋爐101內(nèi)并連接于第一中壓缸103和第二中壓缸104之間。低壓給水加熱器組、高壓給水加熱器組和過熱蒸汽給水加熱器依此順序相連接。此外，雖然未圖示，但高壓給水加熱器組還可以包括更多級。優(yōu)選地，該高壓給水加熱器組為2-5級，且每一級高壓給水加熱器可以為單列或雙列。此外，雖然未圖示，所述汽輪發(fā)電機組可以為雙軸，含兩個發(fā)電機，即高壓缸102、第一中壓缸103和發(fā)電機106依次連接在一軸系上，第二中壓缸104、低壓缸105和另一發(fā)電機106依次連接在另一軸系上。此外，雖然未圖示，所述汽輪發(fā)電機組可以為雙軸，含兩個發(fā)電機，即高壓缸102、第一中壓缸103、第二中壓缸104、 和發(fā)電機106依次連接在一軸系上，低壓缸105和另一發(fā)電機106依次連接在另一軸系上。特別是，在該實施例中，將一過熱蒸汽給水加熱器113連接于給水加熱器組和鍋爐101的進口之間，即設(shè)置在所有常規(guī)給水加熱器的下游。該過熱蒸汽給水加熱器113是將汽輪機抽汽或排汽的過熱熱量加熱給水的換熱器，與通常的汽輪機給水加熱器不同的是， 該換熱器只將抽汽的過熱度的熱量轉(zhuǎn)換至給水，過熱的抽汽通過過熱蒸汽給水加熱器113 冷卻后的蒸汽仍然保持在蒸汽狀態(tài)，不凝結(jié)成水。在圖1所示的實施例中，只設(shè)置了 1級過熱蒸汽給水加熱器113。且，該過熱蒸汽給水加熱器113的加熱汽源可以為以下之一高壓缸102的排汽、高壓缸102的某一級抽汽、第一中壓缸103的排汽、第一中壓缸103的某一級抽汽、第二中壓缸104的某一級抽汽。 此外，該級過熱蒸汽給水加熱器113可以為一個加熱器，也可為若干個加熱器并聯(lián)。蒸汽經(jīng)過過熱蒸汽給水加熱器113后得到冷卻，冷卻后的溫度在其飽和溫度以上，冷卻后的蒸汽可以排入某一級常規(guī)的高壓給水加熱器112代替該高壓給水加熱器112的加熱汽源，繼續(xù)加熱給水。需要說明的是，在圖1中，虛線表示過熱蒸汽給水加熱器113可能的上游蒸汽來源和下游蒸汽排出對象。以下聯(lián)系圖2來進一步討論本實用新型的另一實施例。如圖2所示，本實用新型的帶過熱蒸汽給水加熱器的兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)主要包括以下組件鍋爐201、汽輪機(包括高壓缸202、低壓中壓缸203、第二中壓缸204、 低壓缸20 、發(fā)電機206、凝汽器207、凝結(jié)水泵208、低壓加熱器組209、除氧器120、給水泵 211、高壓給水加熱器組212-1和212-2以及兩級過熱蒸汽給水加熱器組213-1和213-2。如圖所示，汽輪發(fā)電機組為單軸，即其高壓缸202、第一中壓缸203、第二中壓缸 204、低壓缸205和發(fā)電機206依次連接在同一軸系上。高壓缸202進一步與鍋爐201的出口相連。第一再熱器214-1設(shè)置于鍋爐201內(nèi)并連接于高壓缸202和第一中壓缸203之間， 第二再熱器214-2設(shè)置于鍋爐201內(nèi)并連接于第一中壓缸203和第二中壓缸204之間。低壓給水加熱器組、高壓給水加熱器組和過熱蒸汽給水加熱器依此順序相連接。此外，雖然未圖示，但高壓給水加熱器組還可以包括更多級。優(yōu)選地，該高壓給水加熱器組為2-5級，且每一級高壓給水加熱器可以為單列或雙列。此外，雖然未圖示，所述汽輪發(fā)電機組可以為雙軸，含兩個發(fā)電機，即高壓缸202、第一中壓缸203和發(fā)電機206依次連接在一軸系上，第二中壓缸204、低壓缸205和另一發(fā)電機206依次連接在另一軸系上。此外，雖然未圖示，所述汽輪發(fā)電機組可以為雙軸，含兩個發(fā)電機，即高壓缸202、第一中壓缸203、第二中壓缸204、 和發(fā)電機206依次連接在一軸系上，低壓缸205和另一發(fā)電機206依次連接在另一軸系上。特別是，在該實施例中，將兩級過熱蒸汽給水加熱器213-1和213-2連接于給水加熱器組和鍋爐201的進口之間，即設(shè)置在所有常規(guī)給水加熱器的下游。該過熱蒸汽給水加熱器將汽輪機抽汽或排汽的過熱熱量加熱給水的換熱器，與通常的汽輪機給水加熱器不同的是，該換熱器只將抽汽的過熱熱量轉(zhuǎn)換至給水，過熱的抽汽通過過熱蒸汽給水加熱器冷卻后的蒸汽仍然保持在蒸汽狀態(tài)，不產(chǎn)生水。在圖2所示的實施例中，設(shè)置了 2級過熱蒸汽給水加熱器。該兩級過熱蒸汽給水加熱器依給水流向串聯(lián)或并聯(lián)于給水加熱器組和鍋爐201的進口之間。該過熱蒸汽給水加熱器213的加熱汽源可以為以下之一高壓缸202的排汽、高壓缸202的某一級抽汽、第一中壓缸203的排汽、第一中壓缸203的某一級抽汽、第二中壓缸204的某一級抽汽。此外， 該級過熱蒸汽給水加熱器213可以為一個加熱器，也可為若干個加熱器并聯(lián)。蒸汽經(jīng)過過熱蒸汽給水加熱器213后得到冷卻，冷卻后的溫度在其飽和溫度以上，冷卻后的蒸汽可以排入某一級常規(guī)的高壓給水加熱器212代替該高壓給水加熱器212的加熱汽源，繼續(xù)加熱給水。需要說明的是，在圖2中，虛線表示過熱蒸汽給水加熱器213可能的上游蒸汽來源和下游蒸汽排出對象?？梢岳斫?，按照類似的方式，本實用新型還可以設(shè)置2級以上的過熱蒸汽給水加熱器。目前用于兩次再熱汽輪發(fā)電機組的常規(guī)給水加熱器都是多級回熱系統(tǒng)，即給水在各級加熱器中逐級加熱，采用抽汽(或排汽)加熱給水，抽汽在給水加熱器中將凝結(jié)為水， 因此給水加熱器出口的給水溫度受到抽汽壓力對應(yīng)的飽和溫度的限制。目前的工程實際設(shè)定的加熱器出口給水溫度一般等于為本級加熱器抽汽壓力對應(yīng)的飽和溫度，或相差不大于士3°C。因此現(xiàn)有的給水加熱器加熱給水的能力受到限制。本實用新型在常規(guī)的給水加熱器與鍋爐進口之間設(shè)置過熱蒸汽給水加熱器利用蒸汽的過熱度加熱給水，給水加熱溫度不受限制，可在現(xiàn)有常規(guī)給水加熱器的基礎(chǔ)上進一步提高給水溫度，以提高汽輪機組的整體效率。[0032]以1000MW超超臨界兩次再熱機組為例。如采用常規(guī)的給水加熱器的兩次再熱汽輪機組的給水溫度通常為308°C，這個溫度比對應(yīng)的抽汽壓力下的飽和溫度高1°C，汽輪機組的熱耗為6994KJ/KWh，機組絕對效率為51. 47%。在常規(guī)的回熱循環(huán)熱力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上， 增加兩級過熱蒸汽給水加熱器，每級過熱蒸汽給水加熱器提高給水溫度約5°C，使得最終的給水溫度達到317°C，汽輪機的熱耗下降到6947KJ/KWh，機組絕對效率提高到51. 82%，可減少發(fā)電煤耗約1. 7g/KW!。本領(lǐng)域技術(shù)人員可顯見，可對本實用新型的上述示例性實施例進行各種修改和變型而不偏離本實用新型的精神和范圍。因此，旨在使本實用新型覆蓋落在所附權(quán)利要求書及其等效技術(shù)方案范圍內(nèi)的對本實用新型的修改和變型。
權(quán)利要求1.一種帶過熱蒸汽給水加熱器的兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)，包括鍋爐；汽輪機，包括高壓缸、第一中壓缸、第二中壓缸和低壓缸，其中所述高壓缸與所述鍋爐的出口相連；發(fā)電機；第一再熱器，設(shè)置于所述鍋爐內(nèi)并連接于所述高壓缸和所述第一中壓缸之間；第二再熱器，設(shè)置于所述鍋爐內(nèi)并連接于所述第一中壓缸和所述第二中壓缸之間；給水加熱器組，與所述汽輪機相連；過熱蒸汽給水加熱器，連接于所述給水加熱器組和所述鍋爐的進口之間。
2.如權(quán)利要求1所述的兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)，其特征在于，所述過熱蒸汽給水加熱器的汽源為所述高壓缸的排汽、所述高壓缸的抽汽、所述第一中壓缸的排汽、所述第一中壓缸的抽汽或者所述第二中壓缸的抽汽。
3.如權(quán)利要求1所述的兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)，其特征在于，還包括所述過熱蒸汽給水加熱器的數(shù)量為兩個或多個，且所述兩個或多個過熱蒸汽給水加熱器串聯(lián)于所述給水加熱器組和所述鍋爐的進口之間。
4.如權(quán)利要求1所述的兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)，其特征在于，還包括所述過熱蒸汽給水加熱器的數(shù)量為兩個或多個，且所述兩個或多個過熱蒸汽給水加熱器并聯(lián)于所述給水加熱器組和所述鍋爐的進口之間。
5.如權(quán)利要求2所述的兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)，其特征在于，所述給水加熱器組包括高壓給水加熱器組和低壓給水加熱器組，其中所述低壓給水加熱器組、高壓給水加熱器組和過熱蒸汽給水加熱器依此順序相連接。
6.如權(quán)利要求5所述的兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)，其特征在于，來自所述汽源的蒸汽在所述過熱蒸汽給水加熱器中被冷卻后被排入所述高壓給水加熱器組中的一個高壓給水加熱器以繼續(xù)加熱給水。
7.如權(quán)利要求5所述的兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓給水加熱器組為2-5級，且每一級高壓給水加熱器為單列或雙列。
專利摘要本實用新型提出了一種帶過熱蒸汽給水加熱器的兩次再熱汽輪發(fā)電機組系統(tǒng)，包括鍋爐；汽輪機，包括高壓缸、第一中壓缸、第二中壓缸和低壓缸，其中所述高壓缸與所述鍋爐的出口相連；發(fā)電機；第一再熱器，設(shè)置于所述鍋爐內(nèi)并連接于所述高壓缸和所述第一中壓缸之間；第二再熱器，設(shè)置于所述鍋爐內(nèi)并連接于所述第一中壓缸和所述第二中壓缸之間；給水加熱器組，與所述汽輪機相連；過熱蒸汽給水加熱器，連接于所述給水加熱器組和所述鍋爐的進口之間。本實用新型通過在給水系統(tǒng)上設(shè)置過熱蒸汽給水加熱器，利用抽汽的過熱度提高給水溫度，因此可以提高兩次再熱汽輪發(fā)電機組的熱效率。
文檔編號F01K7/38GK202001068SQ20112007367
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者葉勇健, 施剛夜, 林磊, 申松林, 陳仁杰 申請人:中國電力工程顧問集團華東電力設(shè)計院