超(超)臨界機組無除氧器回熱系統的制作方法
【專利說明】
1.
技術領域
[0001]本發明涉及一種火力發電領域的裝置，具體是一種火力發電廠超(超)臨界機組的無除氧器回熱系統。
2.
【背景技術】
[0002]在傳統熱力發電的生產流程中，為防止熱力循環系統的氧氣在高溫條件下對鍋爐給水管道、鍋爐受熱面以及熱交換器的氧化腐蝕，消除氧氣等不凝結氣體對熱交換效率的影響，在熱力循環系統中設計有除氧器裝置，來保證了熱力循環系統的汽水品質。除氧器布置于低壓凝結水系統和高壓給水系統之間。作為混合式加熱器，除氧器利用汽輪機抽汽把鍋爐給水加熱到相應壓力下的飽和溫度，并且回收加熱器疏水和鍋爐排污擴容器產生的蒸汽等，以減少電廠的汽水損失。
[0003]隨著熱力發電技術向大容量、高參數等方面發展，國外研究發現原來給水的特定處理工藝存在流動加速腐蝕(FAC)，在給水除氧的還原性環境下，金屬腐蝕生成的四氧化三鐵結構疏松，無法使金屬進入鈍化區。國外通過新的給水處理技術，即給水加氧處理的方式，使給水除氧的還原性環境轉化為氧化性環境，將原有的四氧化三鐵膜變成致密的三氧化二鐵保護膜，能夠抑制管路和設備流動加速腐蝕的發生。國內在2000年后超(超)臨界機組的大量投運，在給水加氧方面也進行了大量的研究和應用，越來越多的超(超)臨界機組采用給水加氧處理方式。這樣在機組正常運行中，給水加氧技術的采用對原來熱力系統標準配置的除氧器提出了挑戰，其除氧功能弱化甚至成為多余。如能解決機組給水系統在啟動階段需要維持低氧環境，取消原有除氧器設備，對熱力循環回熱系統進行優化設計，給超(超)臨界機組熱力系統的布置上帶來先進的思路，可以降低熱力火電廠工程的造價和提高機組的經濟性能。
[0004]除氧器在傳統的熱力發電廠中存在以下弊端:
[0005](1)對機組運行經濟性的影響。因為熱力循環系統中除氧器的存在，回熱系統被分為低壓回熱系統和高壓回熱系統。在低壓回熱系統中，凝結水泵選型要選擇高揚程，以克服高位布置的除氧器沿程阻力，使得機組運行中凝結水泵電耗較高。在高壓回熱系統中，給水泵為防止氣蝕需要增加前置泵，而為了保證前置泵安全運行，除氧器必須高位布置，進一步增加了凝結水泵的運行電耗。熱力發電廠的熱力循環在將熱井中的凝結水輸送到鍋爐的過程中，存在一個升壓-降壓-再升壓的過程，存在比較大的能量損失，影響機組運行的經濟性。
[0006](2)對工程投資造價的影響。除氧器的高位布置增加了熱力發電廠的土建工程，增加了凝結水管道和給水管路的長度。在總平布置上，除氧間的設計又增大了鍋爐房和汽機房之間的距離，增加了四大管道的投資和管路壓損。
[0007](3)是安全管理和監督的重點設備。熱力發電廠中，除氧器屬于一類壓力容器，但其體積龐大，造價較高；同時除氧器儲存了巨大的介質能量，一旦爆破危害極大，國內發生過除氧水箱破裂人員傷亡的事故。除氧器是壓力容器監督的重點對象。
[0008]經查閱國外文獻資料顯示，前蘇聯從上個世紀50年代開始研究無除氧器熱力系統，目前在俄羅斯等獨聯體國家五十多臺大型機組上運用，其特點是采用真空抽氣的混合式低壓加熱器的方式。美國從上個世紀60年代開始研究無除氧器熱力系統，從70年代起在大型發電廠得到廣泛使用，如美國西屋公司生產800MW亞臨界機組上就是采用無除氧器方式，熱力系統中高壓加熱器(兩臺)的疏水逐級自流到汽動給水泵前低壓加熱器，再由疏水泵送到給水泵入口。在整個熱力系統中，只有一臺凝結水泵，除氧只在凝汽器中進行。在法國、德國等國家，無除氧器熱力系統大多數運用在核電汽輪機上，基本上不采用混合加熱器低壓回熱系統。可見國外對無除氧器熱力系統進行了很多研究，大多在亞臨界機組方面，俄羅斯有在超臨界機組上采用無除氧器設計的應用，但采用混合式加熱器的方式。
3.
【發明內容】
[0009]針對現有火力發電廠熱力循環中除氧器存在的弊端，本發明提供了一種無除氧器設計的火力發電熱力循環系統，采用該系統包括:表面式加熱器，優化的給水和凝結水系統，本發明為實現上述目的采用的技術方案為:
[0010]3.1取消除氧器的替代方案
[0011]將目前設計的除氧器更換為表面式低壓加熱器，取代原有的除氧器。通過該表面式低壓加熱器結構上的合理設計，使出口給水溫度達到抽汽壓力下的飽和溫度，在回熱系統中起到與混合式加熱器一樣的加熱效果。為滿足機組啟動時的給水加熱問題，同樣可以在該加熱器的汽側接入輔助蒸汽來加熱。
[0012]在凝汽器中增加內置式除氧器，為滿足機組啟動時的除氧需求。
[0013]3.2凝結水系統和給水系統的優化設計
[0014]優化的凝結水系統。由于除氧器改為表面式加熱器，原來的除氧器水箱水位不需要控制，可以取消凝結水系統的除氧器水位調節站，凝結水泵仍然采用變頻調節，使凝結水量滿足負荷變化的需要。
[0015]優化的給水系統。由于除氧器改為表面式加熱器，原來的除氧器水箱水位不需要控制，可以取消給水泵的前置泵，給水泵的進水壓力由凝結水泵經過各級低壓加熱器后提供。
[0016]回熱系統水側系統的優化設計。將表面式低壓加熱器替代原混合式換熱的除氧器之后，回熱系統的熱交換器全部為表面式熱交換器。方案(1)保留原有的回熱系統水側設計，只對采用表面式低壓加熱器后系統作相應調整；方案(2)為降低熱交換器工作壓力及工程投資，可以對回熱系統水側系統進行優化設計。
[0017](1)原有回熱系統的兩級升壓供水系統
[0018]原有的八級回熱系統，除氧器作為混合式加熱器，布置于低壓凝結水系統和高壓給水系統之間，低壓加熱系統由四級回熱系統組成，高壓加熱系統由三級回熱系統組成。除氧器改為表面式熱交換器之后，對八級抽汽回熱系統基本不變，將高壓加熱系統仍保留為三級。低加和凝結水系統側由四級變為五級，凝結水泵選型時的揚程設計只需要考慮克服五臺低壓加熱器、軸封加熱器和精處理系統的壓損，并滿足給水泵的汽蝕裕量要求就可以了。取消前置泵之后，給水泵從4號低加出口升壓供水。
[0019](2)優化的兩級升壓供水系統
[0020]高壓加熱器是機組中承壓最高的設備，為保證其安全性，選材和壁厚都要求比較高，明顯增加了設備投資。除氧器改為表面式熱交換器之后，可以對八級抽汽回熱系統進行優化設計，將高壓加熱系統由三級改為兩級，原3號高加變成了 3號低加，取消前置泵之后，給水泵從3號低加出口增壓。低加和凝結水系統側由四級變為六級，凝結水泵選型時的揚程設計只需要考慮克服六臺低壓加熱器、軸封加熱器和精處理系統的壓損，并滿足給水泵的汽蝕裕量要求就可以了。這樣，3號高加的成本會大幅度降低，凝結水系統也得到優化。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明實施例1的回熱系統流程圖
[0022]圖2為本發明實施例2的回熱系統流程圖
4.
【具體實施方式】
[0023]實施例1，參見圖1。本實施例提供了一種火力發電廠超(超)臨界機組的無除氧器回熱系統，該系統包括:表面式低壓加熱器替換原有的混合式加熱的除氧器，相應優化的給水系統和凝結水系統；在凝汽器中增加內置式除氧器，為滿足機組啟動時的除氧需求。低壓加熱系統由四級回熱系統組成，分別為八號低加、七號低加、六號低加、五號低加和四號低加；高壓加熱系統由三級回熱系統組成，分別為三號高加、二號高加和一號高加。取消前置泵后，凝結水泵選型時的揚程設計需要考慮克服五臺低壓加熱器、軸封加熱器和精處理系統的壓損，并滿足給水泵的汽蝕裕量要求。
[0024]實施例2，參見圖2。實施例2其基本流程和實施例1相同，同樣由表面式低壓加熱器替換原有的混合式加熱的除氧器，凝汽器中增加內置式除氧器，為滿足機組啟動時的除氧需求；相應給水系統和凝結水系統進行優化。
[0025]該火力發電廠超(超)臨界機組的無除氧器回熱系統，不同之處在于，高壓加熱系統由二級回熱系統組成，分別為二號高加和一號高加；低壓加熱系統由五級回熱系統組成，分別為分別為八號低加、七號低加、六號低加、五號低加、四號低加和三號低加。取消前置泵后，凝結水泵選型時的揚程設計需要考慮克服五臺低壓加熱器、軸封加熱器和精處理系統的壓損，并滿足給水泵的汽蝕裕量要求。
【主權項】
1.本發明涉及一種火力發電領域的裝置，提供了一種超(超)臨界機組無除氧器回熱系統，所述的熱力循環系統包括:表面式加熱器，優化的給水和凝結水系統；將目前設計的除氧器更換為表面式低壓加熱器；在凝汽器中增加內置式除氧器，滿足機組啟動時的除氧需求；除氧器改為表面式加熱器后，原來的除氧器水箱水位不需要控制，取消除氧器水位調節站，凝結水泵仍然采用變頻調節滿足負荷變化的需要；給水泵的進水壓力由凝結水泵經過各級低壓加熱器后提供，取消給水泵的前置泵；該熱力系統適應了目前超(超)臨界機組正常運行中給水系統加氧運行的要求，對熱力循環回熱系統進行優化設計后，可以降低熱力火電廠工程的造價和提高機組的經濟性能。2.根據權利要求1所述的超(超)臨界機組無除氧器回熱系統，其特征在于，所述的熱力循環系統用于超(超)臨界火力發電機組，將目前設計的混合式加熱的除氧器更換為表面式低壓加熱器，在凝汽器中增加內置式除氧器，滿足機組啟動時的除氧需求；機組正常運行時給水采用加氧運行的方式。3.根據權利要求1所述的超(超)臨界機組無除氧器回熱系統，其特征在于，除氧器改為表面式加熱器后，原來的除氧器水箱水位不需要控制，取消除氧器水位調節站，凝結水泵仍然采用變頻調節滿足負荷變化的需要。4.根據權利要求1所述的超(超)臨界機組無除氧器回熱系統，其特征在于，除氧器改為表面式加熱器后，給水泵的進水壓力由凝結水泵經過各級低壓加熱器后提供，取消給水泵的前置泵。
【專利摘要】本發明涉及一種火力發電領域的裝置，提供了一種無除氧器設計的超(超)臨界火力發電熱力循環系統，所述的熱力循環系統包括：表面式加熱器，優化的給水和凝結水系統。將目前設計的除氧器更換為表面式低壓加熱器。在凝汽器中增加內置式除氧器，滿足機組啟動時的除氧需求。除氧器改為表面式加熱器后，原來的除氧器水箱水位不需要控制，取消除氧器水位調節站，凝結水泵仍然采用變頻調節滿足負荷變化的需要；給水泵的進水壓力由凝結水泵經過各級低壓加熱器后提供，取消給水泵的前置泵。該熱力系統適應了目前超(超)臨界機組正常運行中給水系統加氧運行的要求，對熱力循環回熱系統進行優化設計后，可以降低熱力火電廠工程的造價和提高機組的經濟性能。
【IPC分類】F22D11/06, F22D1/32
【公開號】CN105276564
【申請號】CN201410305650
【發明人】謝尉揚, 顧偉飛, 童小忠, 倪定
【申請人】浙江浙能技術研究院有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年6月27日