專利名稱:基于串聯布置的大小機凝汽器的高低背壓熱力循環裝置的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及一種火力發電廠設備,具體涉及一種串聯布置的大小機凝汽器的高低背壓熱力循環裝置。
背景技術:
在火力發電廠生產過程是將煤炭的化學能依次轉換為熱能、機械能、電能的生產流程,其中汽輪發電機組通過熱力循環裝置借助于水具有汽態和液態之間相互轉變的相變特性,實現將熱能轉換成機械能的轉變。熱力循環裝置包括通過蒸汽管道依次串聯并形成熱力循環環路的鍋爐、汽輪機組(簡稱主機)、主機凝汽器、凝結水泵、凝結水管道、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓給水管道以及高壓加熱器。將蒸汽通入汽輪機中推動多級葉輪轉動,使得蒸汽的熱能轉化為機械能,再拖動與主機同軸轉動的發電機,將實現機械能轉換為電能。在熱力循環裝置中,凝汽器為一種表面式熱交換器,用于將汽輪機作功后的低溫蒸汽冷卻凝結為水并儲存于凝汽器底部的熱井中;凝結水泵用于將凝汽器熱井中儲存的凝結水經過凝結水管道和各低壓加熱器輸送到除氧器;給水泵用于將除氧器中儲存的凝結水經過高壓給水管道和高壓加熱器輸送到鍋爐重新加熱為高溫蒸汽,實現再次循環。對稱結構的主機凝汽器上設有主機循環冷卻水管道(簡稱“主機循環冷卻水管道”),主機循環冷卻水管道包括主機凝汽器循環冷卻水進水室(簡稱“主機進水室”)、主機凝汽器循環冷卻水返水室(簡稱“主機返水室”)以及主機凝汽器循環冷卻水出水室(簡稱“主機出水室”),且主機返水室與主機返水室間、主機返水室與主機出水室間密布有大量水平穿置主機凝汽器的主機換熱管束,汽輪機排汽從主機換熱管束的外表面自上而下掠過。循環冷卻水室被分隔為左右兩側對稱的兩個流程。每個流程又被分隔為上下兩個區域,在主機凝汽器的一端設置為主機凝汽器循環冷卻水的主機進水室和主機出水室,在另一端則通過外側的管道構成主機返水室。來自循環冷卻水泵的循環冷卻水,經過主機凝汽器兩側的循環冷卻水進水閥門分別進入主機凝汽器兩側的主機進水室,流經主機凝汽器下流程的主機換熱管束內側后,再通過主機返水室折返經過主機凝汽器上流程的主機換熱管束內偵U。在吸收汽輪機排汽釋放的汽化潛熱之后,從主機凝汽器的主機出水室流出,經過主凝汽器出水側的出水閥門和管道排出。汽輪機的排汽在釋放汽化潛熱之后冷卻凝結為凝結水儲存于主機凝汽器底部的熱井之中。在熱交換過程中主機凝汽器中建立汽輪機運行需要的真空,這一真空對主機的運行至關重要,凝汽器的熱負荷增大將使得凝汽器真空下降,主機的熱能轉換效率降低。為了避免發電機組的輔助設備自身消耗電量,在現有的熱力循環裝置中常采用小汽輪機(簡稱小機)驅動給水泵,從主汽輪機四級抽汽口抽出部分蒸汽作為小汽輪機的動力汽源,小汽輪機的排汽通過帶碟閥的管道接入主機凝汽器。現有方法存在以下缺陷:1、由于蒸汽在管道中流動會損耗一定能量,使得小汽輪機排汽壓力須高于主機凝汽器的壓力,其汽化潛熱相應也比較高。2、現有裝置運行時,具有較高熱能的小汽輪機排汽與主機排汽混合,增加了主機凝汽器的熱負荷,其對應的真空度將有所下降,降低了汽輪機工作效率。
實用新型內容為了解決現有技術的不足,本實用新型提供一種串聯布置且不影響主機凝汽器效率的高低背壓熱力循環裝置。本實用新型的進一步目的是提供一種通過增設小機獨立的凝汽器,并且與主機凝汽器循環冷卻水串聯布置的連接方式來降低主機凝汽器熱負荷和綜合端差的熱力循環裝置。本實用新型通過以下方式實現:基于串聯布置的大小機凝汽器的高低背壓熱力循環裝置,包括主機凝汽器以及往復貫穿所述主機凝汽器的主機循環冷卻水管道,所述主機循環冷卻水管道包括依次連通的主機進水室、主機返水室以及主機出水室,所述主機進水室與主機返水室間、主機返水室與主機出水室間均通過若干密集并列布置的主機換熱管束連通,所述主機換熱管束穿置在所述主機凝汽器中,所述高低背壓熱力循環裝置還包括一配有小機循環冷卻水管道的小機凝汽器,所述小機循環冷卻水管道包括一貫穿在所述小機凝汽器中的小機換熱管束以及連接在所述小機換熱管束兩端的小機進水室和小機出水室,所述小機循環冷卻水管道通過所述小機進水室與所述主機出水室連通,并將所述小機出水室外延形成出水口,所述小機進水室與所述主機出水室間的管道通過一旁路管道與所述小機出水室連通;所述小機凝汽器和主機凝汽器底部均設有熱井,且通過一凝結水管道連通。在原有技術基礎上增設一與小機匹配的小機凝汽器,并在所述主機循環冷卻水管道上設置與小機凝汽器連接的小機循環冷卻水管道,形成主機凝汽器與小機循環冷卻水管道串聯布置,且通過主機凝汽器與小機凝汽器各自的熱平衡,建立起高低背壓系統,改變了小機排汽進入主機凝汽器時的物理狀態,由原先的汽體狀態改變為液體狀態,有效減小了從小機排出的低溫蒸汽對主機背壓的影響,提高汽輪機組的工作效率;小機循環冷卻水管道與所述主機循環冷卻水管道首尾連通,小機凝汽器循環冷卻水利用主機凝汽器排出的冷卻水進行冷卻,在滿足小機凝汽器換熱效果,保證小機背壓的基礎上,能夠有效利用低溫的循環冷卻水來冷卻主機凝汽器的排汽,提高主機凝汽器的冷凝效果,提高機組的發電效率。作為優選,所述主機循環冷卻水管道、小機循環冷卻水管道以及旁路管道至少為兩組,且每組分別配合連通。作為優選,所述主機進水室的進水端、主機出水室的出水端、小機進水室的進水端、小機出水室的出水端以及旁路管道上均設有閥門。通過在各自循環冷卻水管道上設置可調節的閥門,有效控制各凝汽器中循環冷卻水的流量,確保大小機凝汽器建立的背壓與汽輪機運行的工況相匹配。還可用于在整套汽動給水泵組停運時的系統隔離,方便操作。作為優選,所述凝結水管道上設有一蝶閥。該蝶閥在整套汽動給水泵組運行運時處于全開狀態,以降低小機凝汽器的凝結水自流到主機凝汽器的流動阻力。在整套汽動給水泵組停運時,該蝶閥用于系統隔離,方便操作。作為優選,所述主機循環冷卻水管道、小機循環冷卻水管道以及旁路管道間均通過三通管件連通。用三通管件實現管道間連通,既結構簡單,安裝方便,還能確保連接強度。本實用新型的有益效果:在原有技術基礎上增設一與小機匹配的小機凝汽器,并將所述主機循環冷卻水管道中主機出水室的出水口與小機循環冷卻水管道中的小機進水室的進水口相連,在不影響主機凝汽器工作效率的前提下,改變了小機排汽進入主機凝汽器時的物理狀態,有效減小了從小機排汽對主機背壓的影響;小機凝汽器循環冷卻水利用主機凝汽器排出的冷卻水進行冷卻,在滿足小機凝汽器換熱效果,保證小機背壓的基礎上,能夠有效利用低溫的循環冷卻水來冷卻主機凝汽器的排汽,提高主機凝汽器的冷凝效果,降低機組綜合端差,提聞機組的發電效率。
圖1為本實用新型結構示意圖;圖2為主機凝汽器和主機循環冷卻水管道管路結構示意圖;圖3為小機凝汽器和小機循環冷卻水管道管路結構示意圖;圖4為主機凝汽器單組管路結構示意圖;圖中:1、旁路管道,2、鍋爐,3、主機,4、主機凝汽器,5、低壓加熱器,6、除氧器,7、給水泵,8、高壓加熱器,9、小機,10、小機凝汽器,11、主機循環冷卻水管道,12、小機循環冷卻水管道,13、閥門,14、蝶閥,15、三通管件,16、凝結水管道,17、主機換熱管束,18、主機進水室,19、主機出水室,20、主機返水室,21、熱井,22、小機進水室,23、小機出水室,24、小機換
熱管束。
具體實施方式
下面結合說明書附圖和具體實施方式
對本實用新型的實質性特點作進一步的說明。如圖1所述的基于串聯布置的大小機凝汽器的高低背壓熱力循環裝置,由主機凝汽器4以及往復貫穿所述主機凝汽器4的主機循環冷卻水管道11組成,所述主機循環冷卻水管道11包括依次連通的主機進水室18、主機返水室20以及主機出水室19,所述主機進水室18與主機返水室20間、主機返水室20與主機出水室19間均通過若干密集并列布置的主機換熱管束17連通,所述主機換熱管束17穿置在所述主機凝汽器4中(如圖2所述),所述高低背壓熱力循環裝置還包括一配有小機循環冷卻水管道12的小機凝汽器10,所述小機循環冷卻水管道12包括一貫穿在所述小機凝汽器10中的小機換熱管束24以及連接在所述小機換熱管束24兩端的小機進水室22和小機出水室23 (如圖3所述),所述小機循環冷卻水管道12通過所述小機進水室22與所述主機出水室19連通,并將所述小機出水室23外延形成出水口,所述小機進水室22與所述主機出水室19間的管道通過一旁路管道I與所述小機出水室23連通;所述小機凝汽器10和主機凝汽器4底部均設有熱井21,且通過一凝結水管道16連通;所述主機循環冷卻水管道11、小機循環冷卻水管道12以及旁路管道I至少為兩組,且每組分別配合連通;所述主機進水室18的進水端、主機出水室19的出水端、小機進水室22的進水端、小機出水室23的出水端以及旁路管道I上均設有閥門13 ;所述凝結水管道16上設有一蝶閥14 ;所述主機循環冷卻水管道11、小機循環冷卻水管道12以及旁路管道I間均通過三通管件15連通。在具體操作中,發電機組包括通過管道依次串聯并形成環路的鍋爐2、主機3 (汽輪機組)、與主機3排汽口連通的主機凝汽器4、低壓加熱器5、除氧器6、給水泵7以及高壓加熱器8,所述小機9驅動給水泵7轉動,小機9的排汽口與所述小機凝汽器10的進汽口連通;所述主機3驅動發電機轉動,主機3的排汽口與所述主機凝汽器4的進汽口連通。使用時,循環冷卻水進入主機循環冷卻水管道11的主機進水室18并被平均分流至兩組有大量并聯布置的主機換熱管束17中,循環冷卻水流經內側貫穿主機凝汽器4的主機換熱管束17,在吸收從主機換熱管束17外表面流過的主機3排汽釋放的汽化潛熱之后,在依次經過主機返水室20以及主機出水室19后,被輸送至小機循環冷卻水管道12的小機進水室22中,此時通過調節旁路管道1、小機循環冷卻水管道12的進水端和出水端、主機循環冷卻水管道11的進水端和出水端上的閥門13實現調節控制進入主機凝汽器4和小機凝汽器10中循環冷卻水的流量,確保主機凝汽器4和小機凝汽器10中壓力與發電機負荷相對應的主機3和小機9背壓相匹配。主機循環冷卻水管道11的主機進水室18和主機出水室19上的閥門13在維持主機凝汽器4流量時一般不作調整。小機進水室22、小機出水室23以及旁路管道I上的閥門13用于調整流經小機凝汽器10的循環冷卻水流量實現與對應的小機9背壓相匹配。在具體操作中,小機凝汽器10中產生的凝結水通過凝結水管道16自流進入主機凝汽器4的熱井21中。從而改變了小機9尾汽進入主機凝汽器4的狀態。在具體操作中,如果在汽輪發電機組正常運行中汽動給水泵7組需要退出運行時,關閉小機循環冷卻水管道12兩端小機進水室22和小機出水室23的閥門13,全開旁路管道I閥門13,并關閉小機9凝結水管上的蝶閥14實現系統隔離。不影響主機凝汽器4的循環冷卻水正常供應。在具體操作中,所述主機循環冷卻水管道11、小機循環冷卻水管道12以及旁路管道I至少為兩組,并形成至少兩組獨立的循環水系統(如圖4所述),且各組循環水系統內的水流分布及流速均相同,以此確保主機凝汽器4和小機凝汽器10內的蒸汽凝結速率穩定,滿足主機凝汽器4和小機凝汽器10的壓力與汽輪機組對應負荷所需要的背壓相適應。在使用時,優選為兩組,可以根據實際情況而分為兩根管道或并為一根管道輸送,均應視為本實用新型的具體實施例。在具體操作中,主機循環冷卻水管道11通過密集布置于主機凝汽器4內的大量主機換熱管束17至少兩次貫穿主機凝汽器4,主機換熱管束17的組合與不同的流程分布,以及主機循環冷卻水管道11貫穿主機凝汽器4的次數可以根據實際情況而定,均應視為本實用新型的具體實施例。在實際操作中,主機凝汽器4為雙背壓單流程凝汽器時,其與小機凝汽器10的循環冷卻水采用串聯式布置,形成高、中、低背壓系統,均應視為本實用新型的具體實施例。在實際操作中,主機凝汽器4與多臺小機凝汽器10的循環冷卻水采用串聯式布置,形成高、低背壓系統,均應視為本實用新型的具體實施例。在實際操作中,主機凝汽器4與多臺驅動其它輔助設備的汽輪機的凝汽器,循環冷卻水采用串聯式布置,形成高、低背壓系統,均應視為本實用新型的具體實施例。
權利要求1.基于串聯布置的大小機凝汽器的高低背壓熱力循環裝置,包括主機凝汽器(4)以及往復貫穿所述主機凝汽器(4)的主機循環冷卻水管道(11 ),所述主機循環冷卻水管道(11)包括依次連通的主機進水室(18)、主機返水室(20)以及主機出水室(19),所述主機進水室(18)與主機返水室(20)間、主機返水室(20)與主機出水室(19)間均通過若干密集并列布置的主機換熱管束(17)連通,所述主機換熱管束(17)穿置在所述主機凝汽器(4)中,其特征在于所述高低背壓熱力循環裝置還包括一配有小機循環冷卻水管道(12)的小機凝汽器(10),所述小機循環冷卻水管道(12)包括一貫穿在所述小機凝汽器(10)中的小機換熱管束(24)以及連接在所述小機換熱管束(24)兩端的小機進水室(22)和小機出水室(23),所述小機循環冷卻水管道(12)通過所述小機進水室(22)與所述主機出水室(19)連通,并將所述小機出水室(23)外延形成出水口,所述小機進水室(22)與所述主機出水室(19)間的管道通過一旁路管道(I)與所述小機出水室(23)連通;所述小機凝汽器(10)和主機凝汽器(4 )底部均設有熱井(21),且通過一凝結水管道(16 )連通。
2.根據權利要求1所述的基于串聯布置的大小機凝汽器的高低背壓熱力循環裝置,其特征在于所述主機循環冷卻水管道(11 )、小機循環冷卻水管道(12 )以及旁路管道(I)至少為兩組,且每組分別配合連通。
3.根據權利要求2所述的基于串聯布置的大小機凝汽器的高低背壓熱力循環裝置,其特征在于所述主機進水室(18)的進水端、主機出水室(19)的出水端、小機進水室(22)的進水端、小機出水室(23)的出水端以及旁路管道(I)上均設有閥門(13)。
4.根據權利要求1所述的基于串聯布置的大小機凝汽器的高低背壓熱力循環裝置,其特征在于所述凝結水管道(16)上設有一蝶閥(14)。
5.根據權利要求3所述的基于串聯布置的大小機凝汽器的高低背壓熱力循環裝置,其特征在 于所述主機循環冷卻水管道(11)、小機循環冷卻水管道(12)以及旁路管道(I)間均通過三通管件(15)連通。
專利摘要本實用新型涉及一種基于串聯布置的大小機凝汽器的高低背壓熱力循環裝置。現有給水泵汽輪機的排汽直接排入主機凝汽器中,使得主機凝汽器熱負荷增大,影響發電機組作功效率。本實用新型包括主機凝汽器、小機凝汽器以及往復貫穿所述主機凝汽器的主機循環冷卻水管道,小機凝汽器通過一凝結水管道與所述主機凝汽器連通,主機循環冷卻水管道的出水端與小機循環冷卻水管道的進水端連通,小機循環冷卻水管道貫穿所述小機凝汽器并外延形成出水口,所述小機循環冷卻水管道的進水端與出水端間通過一旁路管道連通。在原有的主機凝汽器結構基礎上增設一與小機匹配的小機凝汽器,有效減小了從小機中排出的循環水對主機凝汽器中汽體壓力的影響。
文檔編號F01K9/00GK203081516SQ20132005139
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者倪定 申請人:浙江浙能能源技術有限公司