本發(fā)明屬于電廠節(jié)能領(lǐng)域，具體涉及一種火電廠冷端節(jié)能熱力系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

火力發(fā)電廠，電動(dòng)給水泵、鼓風(fēng)機(jī)，或其他設(shè)備改為小汽輪機(jī)拖動(dòng)，簡(jiǎn)稱電改汽，節(jié)能效果顯著。電改汽的蒸汽源來(lái)自大汽輪機(jī)抽汽。實(shí)踐中經(jīng)常遇到：抽汽參數(shù)(壓力溫度)符合小汽輪機(jī)要求，但蒸汽流量不足；或者蒸汽流量足夠，但蒸汽參數(shù)(壓力溫度)不夠。因此，解決汽源問(wèn)題就成了困擾實(shí)施“電改汽”的一個(gè)關(guān)鍵因素。

另一方面，火力發(fā)電廠的冷端損失，占整個(gè)電廠能量損失的50％以上。電廠紛紛針對(duì)“降低冷端損失”這一節(jié)能潛力技術(shù)，高效回收利用直接空冷、間接空冷或水冷汽輪機(jī)組的乏汽熱能，就是一項(xiàng)非常有效的節(jié)能手段。

針對(duì)汽輪機(jī)組乏汽回收利用，一般情況下是用于冬季供熱，因此，熱力系統(tǒng)中還需要設(shè)置若干臺(tái)套的加熱式凝汽器。另外，考慮到空冷機(jī)組出力受夏季氣溫影響較大，加熱式凝汽器還可以設(shè)計(jì)在夏季用作分擔(dān)冷端的夏季尖峰負(fù)荷。

如何將：1、解決汽源問(wèn)題；2、乏汽回收利用；3、夏季分擔(dān)尖峰負(fù)荷；4、冬季供熱，這四個(gè)方面，有效地配置整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)電改汽能順利實(shí)施，乏汽被回收高效利用，節(jié)能效益最大化，同時(shí)，在整個(gè)熱力系統(tǒng)中，參數(shù)匹配最合理，運(yùn)行方式最佳，功能齊全完備，操作維護(hù)簡(jiǎn)單，投資成本少，運(yùn)行安全可靠。這是電廠節(jié)能中需要解決的諸多問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)給水泵(或鼓風(fēng)機(jī)，或其他設(shè)備)小汽輪機(jī)凝汽器與空冷機(jī)組夏季尖峰凝汽器、冬季乏汽加熱凝汽器和熱網(wǎng)加熱器聯(lián)合運(yùn)行。提供一種火電廠冷端節(jié)能熱力系統(tǒng)，適用于進(jìn)行電廠節(jié)能改造。

一種火電廠冷端節(jié)能熱力系統(tǒng)，包括主汽輪機(jī)、排汽裝置、空冷島、小汽輪機(jī)汽源系統(tǒng)、乏汽回收利用系統(tǒng)、聯(lián)合水工系統(tǒng)；主汽輪機(jī)低壓缸排汽通過(guò)排汽裝置連接空冷島，空冷島凝結(jié)水管路連接排汽裝置的熱井；其特征在于：聯(lián)合水工系統(tǒng)包括小汽輪機(jī)凝汽器、乏汽凝汽器；小汽輪機(jī)排汽連接小汽輪機(jī)凝汽器，小汽輪機(jī)凝汽器凝結(jié)水管路連接排汽裝置的熱井；小汽輪機(jī)汽源系統(tǒng)連接于汽輪機(jī)高壓缸、中壓缸與小汽輪機(jī)之間；乏汽回收利用系統(tǒng)連接于汽輪機(jī)中壓缸、低壓缸與乏汽凝汽器之間；乏汽凝結(jié)水管路連接排汽裝置的熱井。

基于火電廠冷端節(jié)能熱力系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于，利用汽輪機(jī)高壓缸排汽作為第一增汽機(jī)動(dòng)力蒸汽，抽吸汽輪機(jī)中壓缸排汽，第一增汽機(jī)排汽作為的小汽輪機(jī)汽源；小汽輪機(jī)排汽連接小汽輪機(jī)凝汽器汽側(cè)；

利用汽輪機(jī)中壓缸排汽作為第二增汽機(jī)動(dòng)力蒸汽，抽吸汽輪機(jī)低壓缸排汽，第二增汽機(jī)排汽連接乏汽凝汽器汽側(cè)；

小汽輪機(jī)凝汽器的進(jìn)水管側(cè)與乏汽凝汽器出水管側(cè)相連接，在非采暖期接入機(jī)冷塔，在采暖期切換接入供熱熱網(wǎng)；

小汽輪機(jī)凝汽器，作為小汽輪機(jī)的冷卻設(shè)備，在非采暖期水側(cè)接入機(jī)冷塔，冷卻小汽輪機(jī)排汽，建立真空，維持真空；在采暖期水側(cè)切換接入供熱熱網(wǎng)，利用小汽輪機(jī)排汽加熱熱網(wǎng)回水，作為熱網(wǎng)回水第二級(jí)加熱源；

乏汽凝汽器，在非采暖期水側(cè)接入機(jī)冷塔，夏季尖峰季汽側(cè)接入大汽輪機(jī)乏汽作為尖峰凝汽器，用于分擔(dān)大汽輪機(jī)的負(fù)荷；采暖期水側(cè)接入供熱熱網(wǎng)，汽側(cè)接入大汽輪機(jī)乏汽，作為加熱式凝汽器，利用大汽輪機(jī)乏汽加熱熱網(wǎng)回水，作為熱網(wǎng)回水第一級(jí)加熱源。

通過(guò)上述技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了將小汽輪機(jī)凝汽器，乏汽回收利用中的加熱式凝汽器，夏季承擔(dān)尖峰負(fù)荷的尖峰凝汽器，以及熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)，有效地整合配置起來(lái)，使得在整個(gè)熱力系統(tǒng)中，參數(shù)匹配最合理，運(yùn)行方式最佳，功能發(fā)揮齊全完整，操作維護(hù)簡(jiǎn)單，投資少，安全可靠。

附圖說(shuō)明

圖1是火電廠冷端節(jié)能熱力系統(tǒng)示意圖；

其中1高壓缸，2中壓缸，3低壓缸，4排汽裝置，5熱井，6汽源增汽機(jī)，7小汽輪機(jī)，8除氧器，9空冷島，10乏汽增汽機(jī)，11小機(jī)凝汽器，12乏汽凝汽器，13熱網(wǎng)加熱器，14熱網(wǎng)循環(huán)出水管，15機(jī)冷塔，16熱網(wǎng)循環(huán)回水管，17-23控制閥門。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的內(nèi)容僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例一：

圖1是具體實(shí)施例一的火電廠冷端節(jié)能熱力系統(tǒng)配置示意圖。電廠裝機(jī)為單臺(tái)300mw級(jí)直接空冷機(jī)組，單臺(tái)機(jī)組將電泵改汽泵，單臺(tái)汽輪機(jī)的乏汽被利用。本技術(shù)同樣適用于：多臺(tái)的直接(或間接)接空冷機(jī)組和水冷機(jī)組，多臺(tái)機(jī)組電泵改汽泵，多臺(tái)汽輪機(jī)組的乏汽同時(shí)被利用的情況。

本發(fā)明火電廠冷端節(jié)能熱力系統(tǒng)，包括汽輪機(jī)、排汽裝置、空冷島、小汽輪機(jī)汽源系統(tǒng)、乏汽回收利用系統(tǒng)、聯(lián)合水工系統(tǒng)。

汽輪機(jī)低壓缸排汽進(jìn)入排汽裝置，排汽裝置下部設(shè)置熱井；排汽裝置通過(guò)管路連接空冷島，排汽裝置流出的乏汽進(jìn)入空冷島凝結(jié)后通過(guò)連接管路流回排汽裝置熱井；

其中，小汽輪機(jī)汽源系統(tǒng)連接于汽輪機(jī)高壓缸、中壓缸與小汽輪機(jī)之間。小汽輪機(jī)汽源系統(tǒng)設(shè)置第一增汽機(jī)(汽源增汽機(jī))，高壓缸排汽經(jīng)再熱器冷段連接管路至第一增汽機(jī)的動(dòng)力蒸汽入口，中壓缸排汽連接管路至第一增汽機(jī)的抽吸汽口，第一增汽機(jī)的排汽連接管路至給水泵汽輪機(jī)(小汽輪機(jī))；小汽輪機(jī)排汽管路連接小汽輪機(jī)凝汽器，凝結(jié)后通過(guò)連接管路流回排汽裝置熱井。第一增汽機(jī)可設(shè)置多臺(tái)增汽機(jī)，以適應(yīng)各種運(yùn)行工況，提高運(yùn)行靈活性；

乏汽回收利用系統(tǒng)連接于汽輪機(jī)中壓缸、低壓缸與乏汽凝汽器之間。乏汽回收利用系統(tǒng)設(shè)置第二增汽機(jī)，中壓缸排汽連接管路至第二增汽機(jī)的動(dòng)力蒸汽入口，低壓缸排汽連接管路至第二增汽機(jī)的抽吸汽口，第二增汽機(jī)的排汽連接管路至乏汽凝汽器，第二增汽機(jī)的排汽口通過(guò)管路連接進(jìn)入乏汽凝汽器的汽側(cè)，凝結(jié)后通過(guò)連接管路流回排汽裝置熱井；

第二增汽機(jī)的抽吸汽口管路上設(shè)有控制閥門17，控制閥門17在工況階段2/3/4時(shí)開啟；第二增汽機(jī)的工作蒸汽入口管路上設(shè)有控制閥門18，控制閥門18在階段/3/4時(shí)開啟。工況階段2指夏季尖峰季和冬季初末寒期，工況階段3指冬季次冷季，工況階段4指冬季深冷季。

聯(lián)合水工系統(tǒng)包括小機(jī)凝汽器(小汽輪機(jī)凝汽器)、乏汽凝汽器、機(jī)冷塔、熱網(wǎng)加熱器、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、熱網(wǎng)水系統(tǒng)、配套管系(包括管道、閥門、管件、支吊架、膨脹節(jié)等)。

汽輪機(jī)中壓缸排汽管路連接熱網(wǎng)加熱器，熱網(wǎng)加熱器汽側(cè)入口管路上設(shè)有控制閥門19，控制閥門19在工況階段4時(shí)開啟，工況階段4指冬季深冷季。熱網(wǎng)加熱器中蒸汽凝結(jié)后通過(guò)連接管路送入除氧器。

熱網(wǎng)水系統(tǒng)的熱網(wǎng)循環(huán)水管路依次經(jīng)過(guò)乏汽凝汽器、小汽輪機(jī)凝汽器和熱網(wǎng)加熱器，熱網(wǎng)循環(huán)水經(jīng)過(guò)加熱后供水給熱網(wǎng)。熱網(wǎng)循環(huán)回水管接乏汽凝汽器水側(cè)的輸入(進(jìn)水)管路，乏汽凝汽器水側(cè)的出水(輸出)管路連接小汽輪機(jī)凝汽器的水側(cè)進(jìn)水(輸入)管路，小汽輪機(jī)凝汽器的水側(cè)出水(輸出)管路通過(guò)熱網(wǎng)加熱器后連接熱網(wǎng)循環(huán)出水管；

乏汽凝汽器、小汽輪機(jī)凝汽器的水側(cè)出水(輸出)管路和進(jìn)水(輸入)管路連接有旁路，通過(guò)旁路連接機(jī)冷塔，通過(guò)控制閥門20-23控制實(shí)現(xiàn)采暖期接入熱網(wǎng)循環(huán)水，在非采暖期接入機(jī)冷塔冷卻水；控制閥門20、23在采暖期開啟，非采暖期關(guān)閉；控制閥門21、22在采暖期關(guān)閉，非采暖期開啟。

小汽輪機(jī)凝汽器作為小汽輪機(jī)的冷卻設(shè)備，用于冷卻小汽輪機(jī)排汽，建立真空，維持真空。同時(shí)，在采暖期利用小汽輪機(jī)排汽加熱熱網(wǎng)回水，使得小汽輪機(jī)冷端損失為零，以提高機(jī)組的熱利用率。

小汽輪機(jī)設(shè)計(jì)背壓為17kpa--45kpa，即夏季17kpa背壓運(yùn)行，冬季45kpa高背壓運(yùn)行。春夏秋季，小汽輪機(jī)凝汽器的冷卻水來(lái)自機(jī)冷塔，用于冷卻小汽輪機(jī)排汽，建立真空，維持真空。冬季運(yùn)行時(shí)，小汽輪機(jī)凝汽器的冷卻水為熱網(wǎng)循環(huán)水，也用于冷卻小汽輪機(jī)排汽，建立真空，維持真空。同時(shí)，冬季利用小汽輪機(jī)排汽加熱熱網(wǎng)回水，使得小汽輪機(jī)冷端損失為零，以提高機(jī)組的熱利用率。

乏汽凝汽器，夏季時(shí)作為尖峰凝汽器，用于分擔(dān)大汽輪機(jī)的負(fù)荷；冬季作為加熱式凝汽器，利用增汽機(jī)升壓升溫后的大汽輪機(jī)乏汽加熱熱網(wǎng)循環(huán)回水。

春夏秋季，乏汽凝汽器作為尖峰凝汽器，冷卻水來(lái)自機(jī)冷塔。

冬季運(yùn)行時(shí)，大汽輪機(jī)背壓設(shè)定為22.5kpa運(yùn)行。(背壓設(shè)定為22.5kpa，僅僅是為了敘述方便而舉的例子。其他參數(shù)的配置方式也在本申請(qǐng)保護(hù)范圍內(nèi))。冬季運(yùn)行時(shí)，乏汽凝汽器作為加熱式凝汽器，循環(huán)水為熱網(wǎng)循環(huán)水。

本系統(tǒng)運(yùn)行方式如下：

利用汽輪機(jī)高壓缸排汽作為第一增汽機(jī)動(dòng)力蒸汽，抽吸汽輪機(jī)中壓缸排汽，第一增汽機(jī)排汽作為“電泵改汽泵”的小汽輪機(jī)汽源；

利用汽輪機(jī)中壓缸排汽作為第二增汽機(jī)動(dòng)力蒸汽，抽吸汽輪機(jī)低壓缸排汽(乏汽)，第二增汽機(jī)排汽作為熱網(wǎng)回水一級(jí)加熱源；

小汽輪機(jī)排汽管道連接小汽輪機(jī)凝汽器殼(汽)側(cè)，機(jī)冷塔冷卻水管路連接小汽輪機(jī)凝汽器管(水)側(cè)，同時(shí)，小汽輪機(jī)凝汽器的進(jìn)水管側(cè)也與乏汽凝汽器出水管側(cè)相連接。

第二增汽機(jī)排汽管道連接乏汽凝汽器，熱網(wǎng)回水管路(或機(jī)冷塔冷卻水管路)連接乏汽凝汽器管(水)側(cè)；

夏季運(yùn)行時(shí)，小汽輪機(jī)凝汽器的冷卻水為機(jī)冷塔冷卻水；乏汽凝汽器承擔(dān)空冷機(jī)組尖峰凝汽器作用時(shí)，機(jī)冷塔冷卻水也作為乏汽凝汽器的循環(huán)水；

冬季運(yùn)行時(shí)，機(jī)冷塔不投運(yùn)，熱網(wǎng)回水先經(jīng)過(guò)乏汽凝汽器進(jìn)行第一級(jí)加熱升溫后，再進(jìn)入小汽輪機(jī)凝汽器第二次升溫，再進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器第三次升溫，送向供熱外網(wǎng)。

機(jī)冷塔冷卻水與熱網(wǎng)回水可以實(shí)現(xiàn)切換；

小機(jī)凝汽器凝和乏汽凝汽器凝結(jié)水疏水連接到排汽裝置的熱井。

小汽輪機(jī)設(shè)計(jì)背壓為17kpa--45kpa，即夏季17kpa背壓運(yùn)行，冬季45kpa高背壓運(yùn)行。

春夏秋季，小汽輪機(jī)凝汽器的冷卻水來(lái)自機(jī)冷塔，用于冷卻小汽輪機(jī)排汽，建立真空，維持真空。

冬季運(yùn)行時(shí)，小汽輪機(jī)凝汽器的循環(huán)水為熱網(wǎng)循環(huán)水。用于冷卻小汽輪機(jī)排汽，建立真空，維持真空。同時(shí)，利用小汽輪機(jī)排汽加熱熱網(wǎng)回水，使得小汽輪機(jī)冷端損失為零，以提高機(jī)組的熱利用率。

冬季運(yùn)行時(shí)，大汽輪機(jī)背壓設(shè)定為22.5kpa運(yùn)行。

水工系統(tǒng)各部份運(yùn)行如下：

第一，凝汽器汽側(cè)運(yùn)行：

對(duì)于小汽輪機(jī)凝汽器：在每個(gè)運(yùn)行工況，小汽輪機(jī)排汽都接入小汽輪機(jī)凝汽器汽側(cè)，小汽輪機(jī)凝汽器的凝結(jié)水接入大汽輪機(jī)熱井(或者小汽輪機(jī)凝汽器可自帶輸水系統(tǒng))。

對(duì)于乏汽凝汽器：運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)大汽輪機(jī)乏汽回收系統(tǒng)，分為四個(gè)工況階段：夏季尖峰季，冬季初末寒期，冬季次冷季，和冬季深冷季。工況階段2指夏季尖峰季和冬季初末寒期，工況階段3指冬季次冷季，工況階段4指冬季深冷季。

夏季尖峰季：第二增汽機(jī)的抽吸汽口旁路上控制閥門開啟，第二增汽機(jī)的動(dòng)力蒸汽入口管路上閥門關(guān)閉，熱網(wǎng)加熱器汽側(cè)入口管路上閥門關(guān)閉；夏季運(yùn)行時(shí)，乏汽凝汽器是尖峰凝汽器作用，替大機(jī)空冷島分擔(dān)部分冷卻任務(wù)，以提高大機(jī)冷卻效果，降低大機(jī)背壓，提高效率，提高出力。來(lái)自大汽輪機(jī)的部分乏汽，經(jīng)過(guò)管道，蒸汽壓力不做調(diào)整，接入乏汽凝汽器汽側(cè)，乏汽凝汽器的凝結(jié)水接入大汽輪機(jī)熱井(或者乏汽凝汽器自帶輸水系統(tǒng))。

冬季初末寒期：第二增汽機(jī)的動(dòng)力蒸汽管路上控制閥門關(guān)閉；此時(shí)，增汽機(jī)動(dòng)力蒸汽系統(tǒng)不運(yùn)行。少量乏汽自流進(jìn)入乏汽凝汽器。

在冬季次冷季和冬季深冷季：乏汽凝汽器是加熱式凝汽器作用，第二增汽機(jī)的抽吸汽口旁路上控制閥門開啟，動(dòng)力蒸汽入口管路上閥門開啟，利用大機(jī)乏汽加熱熱網(wǎng)回水，以降低大機(jī)冷端損失，提高大機(jī)整體熱利用率。來(lái)自大汽輪機(jī)的部分乏汽，經(jīng)過(guò)第二增汽機(jī)升壓升溫后，接入乏汽凝汽器汽側(cè)，乏汽凝汽器的凝結(jié)水接入大汽輪機(jī)熱井(或者乏汽凝汽器自帶輸水系統(tǒng))。

第二，凝汽器水側(cè)運(yùn)行：

小汽輪機(jī)凝汽器和乏汽凝汽器串接：分為兩個(gè)運(yùn)行工況：春夏秋季(非采暖期)，冬季(采暖期)。

春夏秋季：從機(jī)冷塔來(lái)的低溫水，進(jìn)入乏汽凝汽器和小汽輪機(jī)凝汽器，換熱升溫后，進(jìn)入機(jī)冷塔散熱降溫，然后再進(jìn)入乏汽凝汽器和小汽輪機(jī)凝汽器，構(gòu)成循環(huán)，周而復(fù)始。

冬季：機(jī)冷塔的冷卻水切換為熱網(wǎng)循環(huán)水，通過(guò)乏汽凝汽器和小汽輪機(jī)凝汽器換熱升溫后，送往首站的熱網(wǎng)加熱器。

第三，熱網(wǎng)加熱器運(yùn)行：

對(duì)于熱網(wǎng)加熱器：在冬季深冷季，熱網(wǎng)加熱器汽側(cè)入口管路上控制閥門在階段4時(shí)開啟。熱網(wǎng)加熱器對(duì)熱網(wǎng)循環(huán)水進(jìn)行第三次加熱，升溫后，送入市政供熱管網(wǎng)。熱網(wǎng)加熱器中蒸汽凝結(jié)后通過(guò)連接管路送入除氧器。

實(shí)施例二：

電廠裝機(jī)為兩臺(tái)300mw級(jí)直接空冷機(jī)組，兩臺(tái)機(jī)組電泵改汽泵，兩臺(tái)汽輪機(jī)的乏汽被利用。

如實(shí)施一所描述的技術(shù)方案。在兩臺(tái)(及多臺(tái))機(jī)電泵改汽泵及乏汽利用時(shí)，可將各自對(duì)應(yīng)的節(jié)能熱力系統(tǒng)設(shè)置成單元制，即每一臺(tái)大汽輪機(jī)的節(jié)能熱力系統(tǒng)為獨(dú)立單元，相互間獨(dú)立運(yùn)行。同樣也適用于：多臺(tái)的直接(或間接)接空冷機(jī)組和水冷機(jī)組，多臺(tái)機(jī)組電泵改汽泵，多臺(tái)汽輪機(jī)組的乏汽同時(shí)被利用的情況。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述僅為本發(fā)明的解釋，并不用于限制本發(fā)明，盡管對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。