二次再熱增壓汽機熱力系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種二次再熱增壓汽機熱力系統，其特征在于高參數汽機發電機組具有背壓抽汽汽缸，該背壓抽汽汽缸與超高壓缸設置為分缸或合缸，回熱及二次再熱熱力循環系統具有用于回熱的第二高壓加熱器，該第二高壓加熱器的抽汽從背壓抽汽汽缸的排汽引接。本發明的二次再熱增壓汽機熱力系統進一步提高了發電熱效率，降低了供電煤耗，顯著增加了機組出力。
【專利說明】二次再熱增壓汽機熱力系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種二次再熱增壓汽機熱力系統，尤其是涉及一種具有背壓抽汽汽缸的二次再熱增壓汽機熱力系統。
【背景技術】
[0002]根據進汽參數由低到高，火力發電機組可分為亞臨界、超臨界和超超臨界。進汽參數越高，發電熱效率越高。
[0003]對20世紀80、90年代建設、至今運行時間已長的火力發電機組，受其建設年代技術限制，多采用亞臨界(典型參數16.7MPa、538°C)低參數的汽輪發電機組，供電煤耗約320g/kW.h。近年建設的新火力發電機組，多采用超臨界(典型參數24.2MPa、566°C)、超超臨界(典型參數25?28MPa、600°C)高參數的汽輪發電機組，超臨界機組供電煤耗約305g/kff.h，超超臨界機組供電煤耗約290g/kW.h。
[0004]現運行火力發電機組的汽機，通常由高壓缸、中壓缸、低壓缸組成。亞臨界(16.7MPa、538°C)低參數汽機的進汽壓力較超超臨界(25?28MPa、600°C )高參數汽機的進汽壓力低，相應供電煤耗差約30g/kW.h。
[0005]為了提高這種亞臨界等低參數火力發電機組的效率，國內外提出了一種前置汽機技術，該現有技術的二次再熱熱力系統圖參見附圖1，為對低參數汽機，增設高參數的前置汽缸，通過提高火電機組主汽參數，達到提高整體熱力循環效率的目的。
[0006]圖1中的二次再熱增壓汽機熱力系統包括:高參數汽機發電機組，該高參數汽機發電機組具有超高壓缸C4和第一發電機Gl ;低參數汽機發電機組，該低參數汽機發電機組與所述高參數汽機發電機組相連接且具有高壓缸C3、中壓缸C2、低壓缸Cl和第二發電機G2 ;以及回熱及二次再熱熱力循環系統，該回熱及二次再熱熱力循環系統與所述高參數汽機發電機組和所述低參數汽機發電機組相連接且具有用于回熱的第一高壓加熱器H2、除氧器A4、低壓加熱器Hl和用于熱力循環的凝結水泵A3、給水泵組A5。第一高壓加熱器H2、除氧器A4、低壓加熱器H1、給水泵組A5的蒸汽由低參數汽機的原有抽汽提供。
[0007]該現有技術對亞臨界低參數火電機組，如增設超超臨界高參數的前置汽缸，并采用二次再熱，可將供電煤耗降低近4% (即約15g/kW.h)，同時增加機組出力約20% (對常見300MW機組為60MW、對常見600MW機組為120MW)。
[0008]圖2中示出的現有技術是在圖1中示出的現有技術的基礎上增加I級更高壓力的抽汽和對應的聞壓加熱器，進一步提供提聞整體熱力循環效率。
[0009]但是，由于亞臨界低參數機組改造為超超臨界高參數機組，需要更換新的鍋爐、增加前置汽缸、更換加熱器、給水泵等主輔機設備，整體改造工程投資非常高，每臺300麗機組投資約需6億，每臺600麗機組投資約需12億，導致投資收益率較低，僅約5%?6%(SP回收年限為15?17年)，經濟方面不具備可行性。故現有技術一直未得到應用推廣。
[0010]因此，為了使該技術變得經濟可行，需要提供一種新的投資回收年限較快的二次再熱增壓汽機熱力系統。
【發明內容】
[0011]本發明的第一方面提供了一種二次再熱增壓汽機熱力系統，包括:
[0012]高參數汽機發電機組，該高參數汽機發電機組具有超高壓缸和第一發電機；
[0013]低參數汽機發電機組，該低參數汽機發電機組與所述高參數汽機發電機組相連接且具有高壓缸、中壓缸、低壓缸和第二發電機；以及
[0014]回熱及二次再熱熱力循環系統，該回熱及二次再熱熱力循環系統與所述高參數汽機發電機組和所述低參數汽機發電機組相連接且具有用于回熱的第一高壓加熱器、除氧器、低壓加熱器和用于熱力循環的凝結水泵、給水泵組，
[0015]該二次再熱增壓汽機熱力系統的特征在于，
[0016]所述高參數汽機發電機組還具有背壓抽汽汽缸，該背壓抽汽汽缸與所述超高壓缸設置為分缸或合缸，
[0017]所述回熱及二次再熱熱力循環系統還具有用于回熱的第二高壓加熱器，該第二高壓加熱器的抽汽從所述背壓抽汽汽缸的排汽引接。
[0018]在另一優選例中，所述第二高壓加熱器的抽汽不從所述背壓抽汽汽缸而是從所述超聞壓缸的排汽引接。
[0019]在另一優選例中，所述回熱及二次再熱熱力循環系統還具有用于熱力循環的給水升壓泵，該給水升壓泵設于所述第二高壓加熱器的入口處。
[0020]在另一優選例中，所述給水升壓泵不設于所述第二高壓加熱器入口處而是設于所述給水泵組的出口處。
[0021]在另一優選例中，所述給水泵組包括給水主泵和給水前置泵，該給水主泵由所述背壓抽汽汽缸驅動，所述背壓抽汽汽缸與所述超高壓缸設置為分缸。
[0022]在另一優選例中，所述給水升壓泵由所述背壓抽汽汽缸同軸驅動，在所述給水升壓泵和所述背壓抽汽汽缸之間設有調速齒輪箱。
[0023]在另一優選例中，所述給水泵組包括給水主泵和給水前置泵，該給水主泵由所述背壓抽汽汽缸同軸驅動，在所述給水主泵和所述背壓抽汽汽缸之間設有調速齒輪箱。
[0024]本發明針對現有的二次再熱增壓汽機熱力系統，配置背壓抽汽汽缸，其目的在于進一步提高發電熱效率、降低供電煤耗，同時多倍增加機組出力，從而提高投資收益率，使技術變得經濟可行，為廣泛應用創造條件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是示出現有技術中二次再熱增壓汽機熱力系統的結構圖。
[0026]圖2是示出另一種現有技術中二次再熱增壓汽機熱力系統的結構圖。
[0027]圖3是示出本發明實施例1中二次再熱增壓汽機熱力系統的結構圖。
[0028]圖4是示出本發明實施例2中二次再熱增壓汽機熱力系統的結構圖。
[0029]圖5是示出本發明實施例3中二次再熱增壓汽機熱力系統的結構圖。
[0030]圖6是示出本發明實施例4中二次再熱增壓汽機熱力系統的結構圖。
[0031]圖7是示出本發明實施例5中二次再熱增壓汽機熱力系統的結構圖。
[0032]圖8是示出本發明實施例6中二次再熱增壓汽機熱力系統的結構圖。[0033]圖9是示出本發明實施例7中二次再熱增壓汽機熱力系統的結構圖。
【具體實施方式】
[0034]術語解釋
[0035]背壓式:排汽到低于大氣壓的真空凝汽器的汽機稱為凝汽式汽機，排汽到高于大氣壓的管系或換熱器的汽機稱為背壓式汽機。
[0036]抽汽:從汽機排汽前的中間抽出蒸汽。
[0037]汽缸:汽機的通流組成部分，通常按壓力分為:超高壓缸、高壓缸、中壓缸、低壓缸。眾所周知，在汽機領域中，液體或氣體壓力在0.1MPa?1.6MPa稱為低壓，1.6MPa?IOMPa稱為中壓，10?22.12MPa稱為高壓，22.12MPa以上稱為超高壓。在本文中，上述超高壓缸、高壓缸、中壓缸、低壓缸中的“超高壓”、“高壓”、“中壓”、“低壓”的意思與此相同。
[0038]增壓:對低參數汽機，在前面串聯高參數的汽缸，以提高整體熱力循環效率、提升機組發電出力。
[0039]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，以下實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
[0040]實施例1
[0041]圖3是示出本發明實施例1中二次再熱增壓汽機熱力系統的結構圖。與圖1相比可以看出，在圖1示出的二次再熱增壓汽機熱力系統中，增加了現有技術中所沒有的背壓抽汽汽缸BEST和第二高壓加熱器H3。如圖所示，該二次再熱增壓汽機熱力系統中具有再熱器AO和Al、凝汽器A2、凝結水泵A3、除氧器A4、給水泵組A5、省煤器A6、過熱器A7、背壓抽汽汽缸BEST、低壓缸Cl、中壓缸C2、高壓缸C3、超高壓缸C4第一發電機G1、第二發電機G2、低壓加熱器Hl、第一高壓加熱器H2、以及第二高壓加熱器H3。其中，超高壓缸C4和第一發電機Gl等構成了高參數汽機發電機組，高壓缸C3、中壓缸C2、低壓缸Cl和第二發電機G2等構成了低參數汽機發電機組，低參數汽機發電機組與所述高參數汽機發電機組相連接，用于回熱的第一高壓加熱器H2、除氧器A4、低壓加熱器Hl和用于熱力循環的凝結水泵A3、給水泵組A5等構成了回熱及二次再熱熱力循環系統，回熱及二次再熱熱力循環系統與所述高參數汽機發電機組和所述低參數汽機發電機組相連接。低壓加熱器Hl和第一高壓加熱器H2可以是多級的加熱器。
[0042]圖3中系統的流程如下:
[0043]由鍋爐中的過熱器A7出來的高參數主蒸汽進入超高壓缸C4，做功后一部分排汽進入再熱器AO加熱，升溫后的一次再熱蒸汽進入高壓缸C3繼續做功，高壓缸C3的排汽進入鍋爐中的再熱器Al加熱，升溫后的二次再熱蒸汽進入中壓缸C2，做功后的中壓缸C2排汽進入低壓缸Cl繼續做功，做功后的低壓缸Cl排汽進入凝汽器A2，冷卻成為凝結水。從中壓缸C2和低壓缸Cl的中間由前到后多處抽出蒸汽(中壓缸:5號抽汽,低壓缸:6、7、8號抽汽)，作為低壓加熱器Hl的汽源。
[0044]超高壓缸C4的一部分排汽進入背壓抽汽汽缸BEST，從背壓抽汽汽缸BEST的中間由前到后多處抽出蒸汽(1、2、3、4號抽汽)，作為第二高壓加熱器H3、第一高壓加熱器H2、除氧器A4、給水泵組A5的小汽機和部分低壓加熱器Hl的汽源。
[0045]從凝汽器A2出來的凝結水經過凝結水泵A3升壓，進入低壓加熱器Hl加熱，隨后進入除氧器A4加熱并除氧。除氧器A4出來的給水經過給水泵組A5 (通常由小汽機驅動)升壓，進入第一高壓加熱器H2加熱，最后進入鍋爐中的省煤器A6，進行熱力循環。
[0046]與示出了現有技術的附圖1相比，本發明實施例1中的二次再熱增壓汽機熱力系統配備了背壓抽汽汽缸BEST，由于該背壓抽汽汽缸BEST，相應的第一發電機Gl的出力得到了增加。另外，超高壓缸C4的通流容量增加也使得相應的第一發電機Gl的出力得到了增力口。而且，高壓缸C3、中壓缸C2的抽汽的減少使得相應的第二發電機G2的出力得到了增加。此外，背壓抽汽汽缸BEST可提供比高壓缸C4中的I號抽汽更高壓力的O號抽汽，以新增加一個第二高壓加熱器H3，提高了進入省煤器A6的給水溫度，從而提高了熱力循環效率。
[0047]實施例2
[0048]圖4是示出本發明實施例2中二次再熱增壓汽機熱力系統的結構圖。
[0049]本發明的實施例2與實施例1相似，區別在于:新增的第二高壓加熱器H3的抽汽改為從背壓抽汽汽缸BEST的排汽引接，超高壓缸C4和背壓抽汽汽缸BEST的通流容量增力口，相應的，第一發電機Gl的出力增加。
[0050]實施例3
[0051]圖5是示出本發明實施例3中二次再熱增壓汽機熱力系統的結構圖。
[0052]本發明的實施例3與實施例2相似，區別在于:在新增的第二高壓加熱器H3的入口處增設一個給水升壓泵AS。由此，在對舊的低參數機組進行改造時，可以不用更換給水泵組及其驅動小機或電動機，不用更換原來的多級的高壓加熱器，可以顯著降低工程造價。
[0053]實施例4
[0054]圖6是示出本發明實施例4中二次再熱增壓汽機熱力系統的結構圖。
[0055]本發明的實施例4與實施例3相似，區別在于:給水升壓泵AS設在給水泵組A5的出口處。與圖4相比，給水升壓泵AS的入口處的溫度較低，技術難度低，運行可靠性高。
[0056]實施例5
[0057]圖7是示出本發明實施例5中二次再熱增壓汽機熱力系統的結構圖。
[0058]本發明的實施例5與實施例4相似，區別在于:給水泵組A5由給水主泵BI和給水前置泵B2組成,給水前置泵B2 —般為電動,給水主泵BI —般為小汽機驅動。圖7中的技術方案中提供了包括給水升壓泵AS功能的給水主泵BI，給水主泵BI揚程等于原有的揚程和給水升壓泵的揚程之和，同時將給水主泵BI改由背壓抽汽汽缸BEST驅動。此實施例中的背壓抽汽汽缸BEST與其他所有實施例不同，由于沒有與超高壓缸C4同軸，因此背壓抽汽汽缸BEST與超高壓缸C4只能設為分缸，而不能設為合缸。與圖6中的技術方案相比，無給水升壓泵電動機，廠用電率相對較低。附圖7新增高加的加熱蒸汽來自超高壓缸排汽，也可像附圖6 —樣來自背壓抽汽汽缸的抽汽。
[0059]實施例6
[0060]圖8是示出本發明實施例6中二次再熱增壓汽機熱力系統的結構圖。
[0061]本發明的實施例6與實施例3相似，區別在于:給水升壓泵AS由高參數汽輪發電機組中的背壓抽汽汽缸BEST同軸驅動，給水升壓泵AS與背壓抽汽汽缸BEST之間設置調速齒輪箱A9，正常運行時，高參數汽輪發電機組的轉速為工頻定轉速，給水升壓泵A8的轉速通過調速齒輪箱A9調節，滿足變速調壓的需要。與圖4中的技術方案相比，廠用電率相對較低。[0062]實施例7
[0063]圖9是示出本發明實施例7中二次再熱增壓汽機熱力系統的結構圖。
[0064]本發明的實施例7與實施例4相似，區別在于:給水泵組A5由給水主泵BI和給水前置泵B2組成,給水前置泵B2 —般為電動,給水主泵BI —般為小汽機驅動。圖9中的技術方案中提供了包括給水升壓泵AS功能的給水主泵BI，給水主泵BI揚程等于原有的揚程和給水升壓泵的揚程之和，同時，給水主泵BI由高參數汽輪發電機組中的背壓抽汽汽缸BEST同軸驅動，給水主泵BI與高參數汽輪發電機組之間設置調速齒輪箱A9，正常運行時，高參數汽輪發電機組的轉速為工頻定轉速，給水主泵BI的轉速通過調速齒輪箱A9調節，滿足變速調壓的需要。與圖5中的技術方案相比，無給水升壓泵電動機，廠用電率相對較低。
[0065]效果
[0066]本發明的技術方案可用于已運行的低參數火電機組改造，也可用于新建的高參數機組。例如對于典型300MW亞臨界機組，采用本發明配背壓抽汽汽缸的二次再熱增壓汽機熱力系統，可降低供電煤耗約20g/kW.h，增加150MW出力(是現有方案的2.5倍多)，投資收益率約16%，投資回收年限約6年；對于典型600MW亞臨界機組，采用本發明配背壓抽汽汽缸的二次再熱增壓汽機熱力系統，可降低供電煤耗約20g/kW.h，增加30(MW出力(是現有方案的2.5倍多)，投資收益率約16%，投資回收年限約6年。在具有良好的節能、環保社會效益的同時，具有良好的經濟可行性。
[0067]此外應理解，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。
[0068]附圖標記說明
[0069]A0，A1:再熱器
[0070]A2:凝汽器
[0071]A3:凝結水泵
[0072]A4:除氧器
[0073]A5:給水泵組
[0074]A6:省煤器
[0075]A7:過熱器
[0076]A8:給水升壓泵
[0077]A9:調速齒輪箱
[0078]B1:給水主泵
[0079]B2:給水前置泵
[0080]BEST:背壓抽汽汽缸
[0081]Cl:低壓缸
[0082]C2:中壓缸
[0083]C3:高壓缸
[0084]C4:超高壓缸
[0085]Gl:第一發電機
[0086]G2:第二發電機
[0087]Hl:低壓加熱器[0088]H2:第一高壓加熱器
[0089]H3:第二高壓加熱器
【權利要求】
1.一種二次再熱增壓汽機熱力系統，包括: 高參數汽機發電機組，該高參數汽機發電機組具有超高壓缸和第一發電機； 低參數汽機發電機組，該低參數汽機發電機組與所述高參數汽機發電機組相連接且具有高壓缸、中壓缸、低壓缸和第二發電機；以及 回熱及二次再熱熱力循環系統，該回熱及二次再熱熱力循環系統與所述高參數汽機發電機組和所述低參數汽機發電機組相連接且具有用于回熱的第一高壓加熱器、除氧器、低壓加熱器和用于熱力循環的凝結水泵、給水泵組， 該二次再熱增壓汽機熱力系統的特征在于， 所述高參數汽機發電機組還具有背壓抽汽汽缸，該背壓抽汽汽缸與所述超高壓缸設置為分缸或合缸， 所述回熱及二次再熱熱力循環系統還具有用于回熱的第二高壓加熱器，該第二高壓加熱器的抽汽從所述背壓抽汽汽缸的排汽引接。
2.如權利要求1所述的二次再熱增壓汽機熱力系統，其特征在于， 所述第二高壓加熱器的抽汽不從所述背壓抽汽汽缸而是從所述超高壓缸的排汽引接。
3.如權利要求2所述的二次再熱增壓汽機熱力系統，其特征在于， 所述回熱及二次再熱熱力循環系統還具有用于熱力循環的給水升壓泵，該給水升壓泵設于所述第二高壓加熱器的入口處。
4.如權利要求3所述的二次再熱增壓汽機熱力系統，其特征在于， 所述給水升壓泵不設于所述第二高壓加熱器入口處而是設于所述給水泵組的出口處。
5.如權利要求2所述的二次再熱增壓汽機熱力系統，其特征在于， 所述給水泵組包括給水主泵和給水前置泵，該給水主泵由所述背壓抽汽汽缸驅動，所述背壓抽汽汽缸與所述超高壓缸設置為分缸。
6.如權利要求3所述的二次再熱增壓汽機熱力系統，其特征在于， 所述給水升壓泵由所述背壓抽汽汽缸同軸驅動，在所述給水升壓泵和所述背壓抽汽汽缸之間設有調速齒輪箱。
7.如權利要求2所述的二次再熱增壓汽機熱力系統，其特征在于， 所述給水泵組包括給水主泵和給水前置泵，該給水主泵由所述背壓抽汽汽缸同軸驅動，在所述給水主泵和所述背壓抽汽汽缸之間設有調速齒輪箱。
【文檔編號】F01K17/00GK103806966SQ201410096005
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2014年3月14日
【發明者】申松林, 劉鶴忠, 陳仁杰, 葉勇健, 施剛夜, 朱佳琪, 蘭花, 姚君 申請人:中國電力工程顧問集團華東電力設計院