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的制作方法
【專利摘要】本發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。其中，一次再熱主汽輪機組設有高壓缸、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備。熱力系統利用一次再熱主汽輪機組再熱前的蒸汽作為汽源，驅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。本發明的背壓抽汽小汽輪機熱力系統能夠降低系統造價，同時提高熱力循環效率。
【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
【技術領域】
[0001]本發明適用于一次再熱汽輪機發電機組，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。
【背景技術】
[0002]采用一次再熱技術的火力發電廠，其再熱系統為，將主汽輪機內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做功，以提高熱力系統效率。
[0003]采用一次再熱技術的火力電廠，通常也配置回熱系統，用主汽輪機抽汽的熱量通過加熱器來加熱凝結水和給水，將抽汽的熱量全部回收到工質水中，減少循環水帶走的汽化潛熱排放，以提高熱力系統效率。
[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。但對有再熱系統的火力發電廠，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水和給水，影響了熱力循環的效率。同時，對于再熱參數較高的機組(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、閥門及設備的制造成本。
[0005]圖1是現有一次再熱主機抽汽熱力系統，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有I個、2個或以上抽汽口，從該抽汽口引出蒸汽，加熱凝結水和給水，回收汽化潛熱，提高熱力循環效率。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，影響熱力循環效率。
【發明內容】
[0006]本發明針對現有熱力系統上述情況，利用再熱前的蒸汽，驅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水和給水，與現有熱力系統相比，可提高熱力循環效率。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的造價。
[0007]在此基礎上，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，可有效節省主廠房面積，節省費用。對于給水泵為汽動的機組，另設一臺凝汽式小汽輪機驅動給水泵，可有效解決背壓抽汽小汽輪機直接驅動給水泵(或其他被驅動裝置)帶來的汽量、電量平衡問題。
[0008]根據本發明的一方面，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，所述一次再熱主汽輪機組設有高壓缸、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備和背壓抽汽小汽輪機排汽回熱設備，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、輔助蒸汽系統或熱網。
[0019]優選地，背壓抽汽小汽輪機抽汽回熱設備和背壓抽汽小汽輪機排汽回熱設備是單列100%容量加熱器，或者是雙列50%容量加熱器。
[0020]本發明的背壓抽汽小汽輪機熱力系統能夠降低系統造價，同時提高熱力循環效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是現有的一次再熱主機抽汽的熱力系統的系統流程圖。
[0022]圖2-4示出根據本發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的系統流程圖。
[0023]圖5-6示出根據本發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的系統流程圖。
[0024]圖7-9示出根據本發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的系統流程圖。
【具體實施方式】
[0025]以下將結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細說明，以便更清楚理解本發明的目的、特點和優點。應理解的是，附圖所示的實施例并不是對本發明范圍的限制，而只是為了說明本發明技術方案的實質精神。
[0026]術語解釋
[0027]再熱:將汽輪機內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是汽輪發電熱力循環系統的一部分。具體地，汽輪發電熱力循環系統包括同軸布置一次再熱背壓抽汽小汽輪機熱力系統、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備5和排汽回熱設備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轉動，用于發電。背壓抽汽小汽輪機I的抽汽通過抽汽管系3進入回熱設備5(包括加熱器或除氧器5a、5b、5c等回熱設備)以加熱給水和/或凝結水，或供熱給熱用戶，背壓抽汽小汽輪機I的抽汽數量可以是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進入回熱設備6 (包括加熱器或除氧器6a等回熱設備)以加熱給水和/或凝結水，或供熱給熱用戶，抽汽、排汽的熱量及工質通過回熱設備回收到熱力循環系統中。
[0034]上述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統中，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，可有效節省主廠房面積，節省費用。對于給水泵為汽動的機組，另設一臺凝汽式小汽輪機(圖未示)驅動給水泵，可有效解決背壓抽汽小汽輪機直接驅動給水泵(或其他被驅動裝置)帶來的汽量、電量平衡問題。
[0035]圖2-4示出根據本發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的系統流程圖。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設有3級抽汽口，配套3路抽汽管系4，對應3級回熱設備5以及I級回熱設備6。本實施例中，回熱設備5包括加熱器5a、5b、5c。回熱設備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示出根據本發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的系統流程圖。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設有3級抽汽口，配套3路抽汽管系4，對應3級回熱設備5以及I級回熱設備6。同樣，小汽輪機抽汽口也可以是I級、2級或其他數量。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示出根據本發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的系統流程圖。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設有3級抽汽口，配套3路抽汽管系4，對應3級回熱設備5以及I級回熱設備6。類似地，小汽輪機抽汽口也可以是I級、2級或其他數量。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、輔助蒸汽系統或熱網。
[0040]本發明的背壓抽汽小汽輪機熱力系統中，利用再熱前的蒸汽，驅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水和給水，與現有熱力系統相比，可提高熱力循環效率。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，可有效節省主廠房面積，節省費用。對于給水泵為汽動的機組，考慮保留常規凝汽式小汽輪機驅動給水泵組，背壓抽汽小汽輪機僅用于給回熱設備(或熱用戶)提供未再熱的低過熱度蒸汽，相比于驅動其他動力設備的背壓小汽輪機，不設小汽輪機排汽流量平衡管系和小汽輪機啟動排汽管系，系統較為簡單。
[0041]同時，本發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的造價。
[0042]對I臺1000MW、600°C—次再熱超超臨界發電機組，采用本發明背壓抽汽小汽輪機熱力系統，與常規主汽輪機抽汽熱力系統相比，再熱系統投資減少約5000萬，同時熱力循環效率可提高約0.2%，相當于每年可節煤約2000噸，具有良好的投資效益。
[0043]此外，本發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，本發明對于高再熱參數的汽輪機(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備的制造成本。
[0045]以上已詳細描述了本發明的較佳實施例，但應理解到，在閱讀了本發明的上述講授內容之后，本領域技術人員可以對本發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利要求書所限定的范圍。
【權利要求】
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，所述一次再熱主汽輪機組設有高壓缸、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備和背壓抽汽小汽輪機排汽回熱設備，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.如權利要求1所述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統，其特征在于，所述背壓抽汽小汽輪機汽源為高壓缸排汽。
3.如權利要求1所述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統，其特征在于，所述背壓抽汽小汽輪機汽源為高壓缸抽汽。
4.如權利要求1所述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統，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.如權利要求1所述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統，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.如權利要求1所述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統，其特征在于，所述背壓抽汽小汽輪機與所述中壓缸合缸。
7.如權利要求1所述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統，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.如權利要求1所述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統，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.如權利要求1所述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統，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、輔助蒸汽系統或熱網。
10.如權利要求1所述的背壓抽汽小汽輪機熱力系統，其特征在于，所述背壓抽汽小汽輪機抽汽回熱設備和所述背壓抽汽小汽輪機排汽回熱設備是單列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 優先權日:2013年9月30日
【發明者】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計院, 上海汽輪機廠有限公司