與一次再熱主汽輪機同軸布置的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種與一次再熱主汽輪機同軸布置的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)。其中，一次再熱主汽輪機組設(shè)有高壓缸、中壓缸、低壓缸和再熱器。背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)包括背壓抽汽小汽輪機、進汽管系、抽汽管系、排汽管系以及回熱設(shè)備。熱力系統(tǒng)利用一次再熱主汽輪機組再熱前的蒸汽作為汽源，驅(qū)動背壓抽汽小汽輪機，背壓抽汽小汽輪機的抽汽和排汽用于加熱給水和凝結(jié)水，且背壓抽汽小汽輪機與一次再熱主汽輪機同軸布置。本發(fā)明的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)能夠降低系統(tǒng)造價，同時提高熱力循環(huán)效率。
【專利說明】與一次再熱主汽輪機同軸布置的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明適用于一次再熱汽輪機發(fā)電機組，具體涉及一次再熱汽輪機組中的背壓式抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]采用一次再熱技術(shù)的火力發(fā)電廠，其再熱系統(tǒng)為，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，以提高熱力系統(tǒng)效率。
[0003]采用一次再熱技術(shù)的火力電廠，通常也配置回熱系統(tǒng)，用主汽輪機抽汽的熱量通過加熱器來加熱凝結(jié)水和給水，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。
[0004]抽汽最好過熱度低，將過熱部分能量做功，而將汽化潛熱部分能量用來回熱。但對有再熱系統(tǒng)的火力發(fā)電廠，再熱后的抽汽受再熱作用，溫度提高，過熱度隨之增加，使得可用來做功的能量用來加熱凝結(jié)水和給水，影響了熱力循環(huán)的效率。同時，對于再熱參數(shù)較高的機組(如再熱蒸汽溫度620°C以上)，再熱后的抽汽溫度高，需要提升抽汽管道、閥門、加熱器的材料等級，提高了管道、閥門及設(shè)備的制造成本。
[0005]圖1是現(xiàn)有一次再熱主機抽汽熱力系統(tǒng)，其中汽輪機高壓缸排汽引至再熱器，進行加熱升溫，然后進入汽輪機中壓缸，從汽輪機中壓缸中間設(shè)有I個、2個或以上抽汽口，從該抽汽口引出蒸汽，加熱凝結(jié)水和給水，回收汽化潛熱，提高熱力循環(huán)效率。但再熱后抽汽的溫度較高，過熱度大，過熱部分的能量也隨汽化潛熱被用來加熱水，影響熱力循環(huán)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有熱力系統(tǒng)上述情況，利用再熱前的蒸汽，驅(qū)動背壓抽汽小汽輪機，從小汽輪機中抽汽，利用過熱度較低的小汽輪機抽汽和排汽，通過加熱器來加熱凝結(jié)水和給水，與現(xiàn)有熱力系統(tǒng)相比，可提高熱力循環(huán)效率。而且顯著減少了進入再熱器的蒸汽流量，減少再熱器的換熱面積，從而大幅降低再熱系統(tǒng)的造價。
[0007]在此基礎(chǔ)上，將背壓抽汽小汽輪機與主汽輪機同軸布置。對于給水泵為電動的機組，背壓抽汽小機同軸布置主廠房整體布置將更為緊湊，可有效節(jié)省主廠房面積，節(jié)省費用。對于給水泵為汽動的機組，另設(shè)一臺凝汽式小汽輪機驅(qū)動給水泵，可有效解決背壓抽汽小汽輪機直接驅(qū)動給水泵(或其他被驅(qū)動裝置)帶來的汽量、電量平衡問題。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種與一次再熱主汽輪機同軸布置的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)，所述一次再熱主汽輪機組設(shè)有高壓缸、中壓缸、低壓缸和再熱器，所述背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)包括背壓抽汽小汽輪機、背壓抽汽小汽輪機進汽管系、背壓抽汽小汽輪機抽汽管系、背壓抽汽小汽輪機排汽管系以及背壓抽汽小汽輪機抽汽回熱設(shè)備和背壓抽汽小汽輪機排汽回熱設(shè)備，其中:
[0009]所述背壓抽汽小汽輪機進汽管系與所述一次再熱主汽輪機的再熱前的蒸汽連通，利用所述一次再熱主汽輪機組再熱前的蒸汽作為汽源，驅(qū)動所述背壓抽汽小汽輪機；以及
[0010]所述背壓抽汽小汽輪機與所述一次再熱主汽輪機同軸布置。
[0011]一優(yōu)選實施例中，背壓抽汽小汽輪機汽源為高壓缸排汽。
[0012]另一優(yōu)選實施例中，背壓抽汽小汽輪機汽源為高壓缸抽汽。
[0013]另一優(yōu)選實施例中，該背壓抽汽小汽輪機汽源為鍋爐中間加熱蒸汽。
[0014]另一優(yōu)選實施例中，該背壓抽汽小汽輪機可與一次再熱主汽輪機分缸。
[0015]另一優(yōu)選實施例中，該背壓抽汽小汽輪機可與中壓缸合缸。
[0016]另一優(yōu)選實施例中，背壓抽汽小汽輪機可通過變速箱與一次再熱主汽輪機連接。
[0017]背壓抽汽小汽輪機的抽汽可以是I級、或者2級，或者2級以上。
[0018]優(yōu)選地，背壓抽汽小汽輪機的抽汽、排汽引到加熱器、除氧器，或引到其它回熱器、輔助蒸汽系統(tǒng)或熱網(wǎng)。
[0019]優(yōu)選地，背壓抽汽小汽輪機抽汽回熱設(shè)備和背壓抽汽小汽輪機排汽回熱設(shè)備是單列100%容量加熱器，或者是雙列50%容量加熱器。
[0020]本發(fā)明的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)能夠降低系統(tǒng)造價，同時提高熱力循環(huán)效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是現(xiàn)有的一次再熱主機抽汽的熱力系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖。
[0022]圖2-4示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的與一次再熱主汽輪機同軸布置的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖。
[0023]圖5-6示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的與一次再熱主汽輪機同軸布置的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖。
[0024]圖7-9示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的與一次再熱主汽輪機同軸布置的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖。
【具體實施方式】
[0025]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細說明，以便更清楚理解本發(fā)明的目的、特點和優(yōu)點。應(yīng)理解的是，附圖所示的實施例并不是對本發(fā)明范圍的限制，而只是為了說明本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)精神。
[0026]術(shù)語解釋
[0027]再熱:將汽輪機內(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，這種方式稱為再熱。通過合理的再熱，可以降低排汽濕度，提高熱力循環(huán)效率。
[0028]背壓式汽輪機:排汽到高于大氣壓的管系或換熱器的汽輪機稱為背壓式汽輪機。
[0029]凝汽式汽輪機:排汽到低于大氣壓的真空凝汽器的汽輪機稱為凝汽式汽輪機。
[0030]抽汽:從汽輪機排汽前的中間級抽出蒸汽。
[0031]同軸布置:小汽輪機與主汽輪機高、中、低壓缸分布于同一軸系。同軸布置型式有:小汽輪機分缸、小汽輪機與中壓缸合缸、小汽輪機使用變速箱與主汽輪機連接。
[0032]本發(fā)明的與一次再熱主汽輪機同軸布置的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)是汽輪發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)的一部分。具體地，汽輪發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)包括同軸布置一次再熱背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)、高壓缸7、中壓缸8、低壓缸9、凝汽器10以及再熱器11。同軸布置一次再熱背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)由背壓抽汽小汽輪機1、背壓抽汽小汽輪機進汽管系2、背壓抽汽小汽輪機抽汽管系3、背壓抽汽小汽輪機排汽管系4以及背壓抽汽小汽輪機抽汽回熱設(shè)備5和排汽回熱設(shè)備6組成，其中，同軸布置型式有:小汽輪機I分缸、小汽輪機I與中壓缸8合缸、小汽輪機I使用變速箱12與主汽輪機的高壓缸7連接。
[0033]運行時，蒸汽(包括低溫再熱蒸汽、汽輪機高壓缸某級抽汽、鍋爐中間加熱蒸汽等汽源)通過背壓抽汽小汽輪機進汽管系2進入背壓抽汽小汽輪機1，蒸汽帶動背壓抽汽小汽輪機I轉(zhuǎn)動，用于發(fā)電。背壓抽汽小汽輪機I的抽汽通過抽汽管系3進入回熱設(shè)備5(包括加熱器或除氧器5a、5b、5c等回熱設(shè)備)以加熱給水和/或凝結(jié)水，或供熱給熱用戶，背壓抽汽小汽輪機I的抽汽數(shù)量可以是I級、2級、3級及以上。背壓抽汽小汽輪機I的排汽通過排汽管系4進入回熱設(shè)備6 (包括加熱器或除氧器6a等回熱設(shè)備)以加熱給水和/或凝結(jié)水，或供熱給熱用戶，抽汽、排汽的熱量及工質(zhì)通過回熱設(shè)備回收到熱力循環(huán)系統(tǒng)中。
[0034]上述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)中，對于給水泵為電動的機組，背壓抽汽小機同軸布置時，主廠房整體布置將更為緊湊，可有效節(jié)省主廠房面積，節(jié)省費用。對于給水泵為汽動的機組，另設(shè)一臺凝汽式小汽輪機(圖未示)驅(qū)動給水泵，可有效解決背壓抽汽小汽輪機直接驅(qū)動給水泵(或其他被驅(qū)動裝置)帶來的汽量、電量平衡問題。
[0035]圖2-4示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的與一次再熱主汽輪機同軸布置的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖。如圖2-4所示，本實施例中，背壓抽汽小汽輪機I分缸布置，不使用變速箱。圖2-4中，背壓抽汽小汽輪機I的汽源分別為高壓缸排汽、高壓缸抽汽和鍋爐中間加熱蒸汽，即，背壓抽汽小汽輪機的汽源分別為高壓缸排汽、高壓缸抽汽或鍋爐中間加熱蒸汽。背壓抽汽小汽輪機I設(shè)有3級抽汽口，配套3路抽汽管系4，對應(yīng)3級回熱設(shè)備5以及I級回熱設(shè)備6。本實施例中，回熱設(shè)備5包括加熱器5a、5b、5c?；責嵩O(shè)備6為除氧器6a。當然，小汽輪機抽汽口也可以是I級、2級或其他數(shù)量。本實施例中，各加熱器5a、5b、5c為單列I臺100%容量加熱器，但是，各加熱器也可采用雙列2臺50%容量型式。
[0036]圖5-6示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的與一次再熱主汽輪機同軸布置的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖。如圖5-6所示，本實施例中，背壓抽汽小汽輪機I與中壓缸8合缸布置，不使用變速箱。圖5-6中，小汽輪機汽源分別為高壓缸排汽和鍋爐中間加熱蒸汽。背壓抽汽小汽輪機I設(shè)有3級抽汽口，配套3路抽汽管系4，對應(yīng)3級回熱設(shè)備5以及I級回熱設(shè)備6。同樣，小汽輪機抽汽口也可以是I級、2級或其他數(shù)量。本實施例中，各加熱器為單列I臺100%容量加熱器，但是，各加熱器也可采用雙列2臺50%容量型式。
[0037]圖7-9示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的與一次再熱主汽輪機同軸布置的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖。如圖7-9所示，背壓抽汽小汽輪機I分缸布置，并通過變速箱12與主汽輪機的高壓缸7連接。圖7-9中，背壓抽汽小汽輪機I的汽源分別為高壓缸排汽、高壓缸抽汽和鍋爐中間加熱蒸汽。背壓抽汽小汽輪機I設(shè)有3級抽汽口，配套3路抽汽管系4，對應(yīng)3級回熱設(shè)備5以及I級回熱設(shè)備6。類似地，小汽輪機抽汽口也可以是I級、2級或其他數(shù)量。本實施例中，各加熱器為單列I臺100%容量加熱器，但是，各加熱器也可采用雙列2臺50%容量型式。
[0038]上述各實施例中，背壓抽汽小汽輪機I的排氣進入排氣回熱設(shè)備6 (除氧器或加熱器)。
[0039]上述各實施例中，背壓抽汽小汽輪機抽汽、排汽可引到加熱器、除氧器，也可引到其它回熱器、輔助蒸汽系統(tǒng)或熱網(wǎng)。
[0040]本發(fā)明的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)中，利用再熱前的蒸汽，驅(qū)動背壓抽汽小汽輪機，從小汽輪機中抽汽，利用過熱度較低的小汽輪機抽汽和排汽，通過加熱器來加熱凝結(jié)水和給水，與現(xiàn)有熱力系統(tǒng)相比，可提高熱力循環(huán)效率。另外，對于給水泵為電動的機組，背壓抽汽小機同軸布置主廠房整體布置將更為緊湊，可有效節(jié)省主廠房面積，節(jié)省費用。對于給水泵為汽動的機組，考慮保留常規(guī)凝汽式小汽輪機驅(qū)動給水泵組，背壓抽汽小汽輪機僅用于給回熱設(shè)備(或熱用戶)提供未再熱的低過熱度蒸汽，相比于驅(qū)動其他動力設(shè)備的背壓小汽輪機，不設(shè)小汽輪機排汽流量平衡管系和小汽輪機啟動排汽管系，系統(tǒng)較為簡單。
[0041]同時，本發(fā)明顯著減少了進入再熱器的蒸汽流量，可減少再熱器的換熱面積，減少再熱管道的通流面積，從而大幅降低再熱系統(tǒng)的造價。
[0042]對I臺1000MW、600°C—次再熱超超臨界發(fā)電機組，采用本發(fā)明背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)，與常規(guī)主汽輪機抽汽熱力系統(tǒng)相比，再熱系統(tǒng)投資減少約5000萬，同時熱力循環(huán)效率可提高約0.2%，相當于每年可節(jié)煤約2000噸，具有良好的投資效益。
[0043]此外，本發(fā)明顯著減少了進入汽輪機中壓缸的蒸汽量，可降低中壓缸的制造成本。
[0044]另外，本發(fā)明對于高再熱參數(shù)的汽輪機(如再熱蒸汽溫度620°C以上)，可避免高溫抽汽，降低抽汽管道、閥門、加熱器的材料等級，大幅度降低上述管道及設(shè)備的制造成本。
[0045]以上已詳細描述了本發(fā)明的較佳實施例，但應(yīng)理解到，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】
1.一種與一次再熱主汽輪機同軸布置的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)，所述一次再熱主汽輪機組設(shè)有高壓缸、中壓缸、低壓缸和再熱器，所述背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)包括背壓抽汽小汽輪機、背壓抽汽小汽輪機進汽管系、背壓抽汽小汽輪機抽汽管系、背壓抽汽小汽輪機排汽管系以及背壓抽汽小汽輪機抽汽回熱設(shè)備和背壓抽汽小汽輪機排汽回熱設(shè)備，其特征在于: 所述背壓抽汽小汽輪機進汽管系與所述一次再熱主汽輪機組再熱前的蒸汽連通，利用所述一次再熱主汽輪機組再熱前的蒸汽作為汽源，驅(qū)動所述背壓抽汽小汽輪機；以及 所述背壓抽汽小汽輪機與所述一次再熱主汽輪機同軸布置。
2.如權(quán)利要求1所述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)，其特征在于，所述背壓抽汽小汽輪機汽源為高壓缸排汽。
3.如權(quán)利要求1所述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)，其特征在于，所述背壓抽汽小汽輪機汽源為高壓缸抽汽。
4.如權(quán)利要求1所述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)，其特征在于，所述背壓抽汽小汽輪機汽源為鍋爐中間加熱蒸汽。
5.如權(quán)利要求1所述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)，其特征在于，所述背壓抽汽小汽輪機與所述一次再熱主汽輪機分缸。
6.如權(quán)利要求1所述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)，其特征在于，所述背壓抽汽小汽輪機與所述中壓缸合缸。
7.如權(quán)利要求1所述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)，其特征在于，所述背壓抽汽小汽輪機通過變速箱與所述一次再熱主汽輪機連接。
8.如權(quán)利要求1所述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)，其特征在于，所述背壓抽汽小汽輪機的抽汽是I級、或者2級,或者2級以上。
9.如權(quán)利要求1所述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)，其特征在于，所述背壓抽汽小汽輪機的抽汽、排汽引到加熱器、除氧器，或引到其它回熱器、輔助蒸汽系統(tǒng)或熱網(wǎng)。
10.如權(quán)利要求1所述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統(tǒng)，其特征在于，所述背壓抽汽小汽輪機抽汽回熱設(shè)備和所述背壓抽汽小汽輪機排汽回熱設(shè)備是單列100%容量加熱器，或者是雙列50%容量加熱器。
【文檔編號】F01K17/02GK103485848SQ201310462151
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】申松林, 葉勇健, 陳仁杰, 姚君, 施剛夜, 林磊, 蔣健, 朱佳琪, 盧國華, 陽虹, 彭澤瑛, 范世望, 何海宇 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