CN102828791B - 火电厂联合热力系统及火电厂 - Google Patents

火电厂联合热力系统及火电厂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种火电厂联合热力系统及火电厂。其中,所述火电厂包括二次再热凝汽机组和背压机组,联合热力系统包括二次再热凝汽机组的热力系统和背压机组的热力系统。二次再热凝汽机组的热力系统和背压机组的热力系统共用从凝汽器到除氧器的回热系统。二次再热凝汽机组的凝结水和背压机组的补充除盐水经过共用的回热系统后分成两路,一路进入二次再热凝汽机组,另一路进入背压机组。本发明的联合热力系统可同时满足工业大容量和高参数供热需求,并可大幅提高了热力循环效率,减少燃料消耗,减少污染物排放。同时,还可大幅减少电厂投资。

Description

火电厂联合热力系统及火电厂
技术领域
[0001] 本发明涉及电力设备,具体涉及火电厂中的热力系统。
背景技术
[0002] 现有技术在采用蒸汽轮机发电和供热的电厂中,通常采用二次再热凝汽机组的汽轮机中间抽汽对外供热,或采取背压机组的汽轮机排汽对外供热。
[0003] 对于采用汽轮机中间抽汽对外供热的二次再热凝汽机组,主要存在以下两个问题:首先,汽轮机中间抽汽的汽量占汽轮机总汽量的比例较小,供热量小;其次,供汽的压力要求稳定,但汽机中间抽汽的压力随机组负荷的降低而降低,为了保证低负荷时满足供汽压力要求,需要对高负荷时高压抽汽进行节流降压,存在做功能力损失。
[0004] 例如常规1000MW 二次再热凝汽机组,中间抽汽的最大供热能力仅约200t/h。而且,对约5MPa的高压供热,为了满足低负荷压力要求,需要从主汽(高负荷约25MPa)节流;对约IMPa的中压供热,为了满足低负荷压力要求,需要从再热(高负荷约6MPa)节流,因此存在较大节流损失。
[0005] 对于采用背压机组的汽轮机排汽对外供热的背压机组,主要存在的问题是:首先,机组的发电量变化随供热量变化,供热量减小则发电量减小,无供热时发电机组停机;其次,背压机组的发电容量较小,国内最大的背压机组约80MW,远低于常规的二次再热凝汽发电机组(300~1000MW)。
[0006] 然而,目前很多地区既存在着大量的高参数工业用热需求,同时也存在着大量的用电需求。虽然常规的采用汽轮机中间抽汽对外供热的大容量发电二次再热凝汽机组可以满足用电需求,但无法同时满足供热需求。而常规的采用汽轮机排汽对外供热的背压机组虽然可以满足供热需求,但无法满足同时用电需求。
[0007]目前的现状是即建设单独的大容量发电二次再热凝汽机组,同时又建设单独的大容量供热背压机组。因此投资大,同时存在着一定程度的浪费。
发明内容
[0008] 本发明的目的是提供一种同时满足工业大容量和高参数供热需求的火力发电技术。
[0009] 为实现上述目的,本发明提供了一种火电厂联合热力系统,所述火电厂包括二次再热凝汽机组和背压机组,其特征在于:
[0010] 所述联合热力系统包括二次再热凝汽机组的热力系统和背压机组的热力系统;
[0011] 所述二次再热凝汽机组的热力系统和背压机组的热力系统共用从凝汽器到除氧器的回热系统;
[0012] 所述二次再热凝汽机组的凝结水和所述背压机组的补充除盐水经过所述共用的回热系统后分成两路,一路进入所述二次再热凝汽机组,另一路进入所述背压机组。
[0013] 本发明的一优选实施例中,所述共用的回热系统包括凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、以及将所述凝汽器,凝结水泵,低压加热器,除氧器连接起来的管系。
[0014] 本发明的另一优选实施例中,所述二次再热凝汽机组的热力系统包括:二次再热锅炉、凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、以及将所述二次再热锅炉,凝汽器,凝结水泵,低压加热器,除氧器,给水泵,高压加热器连接起来的热力循环系统。
[0015] 本发明的另一优选实施例中,所述背压机组的热力系统包括锅炉、给水泵、以及高压加热器。
[0016] 本发明的另一优选实施例中,从二次再热凝汽机组的除氧器出来的凝结水和补充除盐水进入背压机组的给水泵,并通过给水泵进入背压机组的高压加热器。
[0017] 本发明的另一优选实施例中,所述背压机组的高压加热器与所述二次再热凝汽机组的超高压缸、或高压缸、或中压缸连接,以使用来自所述超高压缸、或高压缸、或中压缸的抽汽来加热背压机组中的凝结水和除盐水。
[0018] 本发明的另一优选实施例中,背压机组的锅炉是无再热型锅炉,经锅炉加热后的蒸汽进入背压机组的高压缸做功,高压缸排汽对外供热。
[0019] 本发明的另一优选实施例中,背压机组的锅炉是有再热型锅炉,背压机组的高压缸排汽可以进入所述有再热型锅炉,通过再热器再次加热后对外供热。
[0020] 本发明的另一优选实施例中,所述联合热力系统还包括对外供热管系,所述对外供热管系包括排汽供热管道和/或抽汽供热管道。
[0021] 本发明还提供了一种火电厂,所述火电厂包括二次再热凝汽机组和背压机组,其特征在于:所述二次再热凝汽机组的热力系统和所述背压机组的热力系统采用上述的联合热力系统。
[0022] 本发明基于热力循环的基本回热原理,将二次再热凝汽机组的回热系统和背压机组的回热系统有机的联合起来,利用二次再热凝汽机组的抽汽加热背压机组的凝结水和给水,同时满足了大容量发电和大容量高参数工业供热的需求。而且,更多的回收了凝汽机组的汽化潜热,从而大幅提高了联合回热机组的热力循环效率,减少燃料消耗,减少污染物排放。此外,发电和供热的相互牵制较小,供热和供电的负荷变化可独立调节,运行灵活性提高,机组对发电和供热量的不同需求变化具有很好的适应性。另外,除回热系统共用外,凝汽机组和背压机组的许多系统,包括水、燃料等,可以进行共用,从而大幅减少投资。
附图说明
[0023] 图1是现有技术的常规二次再热凝汽机组典型热力系统的流程图;
[0024] 图2是现有技术的一种常规背压机组典型热力系统的流程图;
[0025]图3是现有技术的另一种常规背压机组典型热力系统的流程图;
[0026] 图4是现有技术的又一种常规背压机组典型热力系统的流程图;
[0027] 图5是根据本发明的第一实施例的跨机组回热的二次再热凝汽机组和背压机组联合热力系统的流程图;
[0028] 图6是根据本发明的另一实施例的跨机组回热的二次再热凝汽机组和背压机组联合热力系统的流程图;以及
[0029] 图7是根据本发明的再一实施例的跨机组回热的二次再热凝汽机组和背压机组联合热力系统的流程图。
具体实施方式
[0030] 以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明,以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是,附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制,而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。本发明中,各实施例中相同或相似的构件标记相同的附图标记。
[0031] 以下,对本发明的主要技术术语进行说明。
[0032] 本文中,回热是指回收蒸汽的汽化潜热,以提高热力循环效率。
[0033] 本文中,二次再热是指汽轮机做功中间蒸汽先后两次进入锅炉,加热后回汽轮机继续做功。
[0034] 本文中,凝汽机组是指机组中汽轮机的排汽进入真空式凝汽器的机组。
[0035] 本文中,背压机组是指机组中汽轮机的排汽全部带压供热,而不进入真空式凝汽器的机组。
[0036] 图1示出现有技术中常规二次再热凝汽机组典型热力系统流程图。如图1所示,从凝汽器I出来的凝结水利用凝结水泵2升压后通过低压加热器(组)3,凝结水在低压加热器(组)3中利用汽轮机低压抽汽加热升温后进入除氧器4,在除氧器中利用汽轮机抽汽加热并除氧后,利用给水泵5升压后通过高压加热器(组)6,在高压加热器(组)6中利用汽轮机高压抽汽加热升温后,进入主锅炉7,在主锅炉中加热后成为过热蒸汽。
[0037] 蒸汽进入汽轮机超高压缸8做功,超高压缸排汽进入锅炉一次再热器71,再次加热后进入汽轮机高压缸9做功,高压缸排汽进入锅炉二次再热器72,再次加热后进入汽轮机中压缸10做功,中压缸排汽进入低压缸11做功,最后低压缸排汽进入凝汽器1,凝结成水,进行下一次热力系统循环。
[0038] 如图1所示,现有的常规二次再热凝汽机组典型热力系统中,通常采用汽轮机中间抽汽(例如从超高压缸或高压缸抽汽)对外供热。
[0039] 图2示出现有技术中常规的背压机组的典型热力系统流程图。如图2所示,除盐水(也称为补充除盐水)补充进水箱12,利用上水泵13升压,通过低压加热器(组)14,在低压加热器(组)中利用汽轮机低压抽汽加热升温后进入除氧器15,在除氧器中利用汽轮机抽汽加热并除氧后,利用给水泵16升压,然后通过高压加热器(组)17,在高压加热器(组)17中利用汽轮机高压抽汽加热升温后,进入锅炉18,通过锅炉18加热后蒸汽进入汽轮机高压缸19做功,高压缸排汽对外供热。或者,高压缸19排汽也可以进入锅炉20,通过再热器201再次加热后对外供热或直接对外供热,如图3所示。或者,从图3中再热器201后,进入汽轮机中压缸21做功,中压缸21排汽对外供热,如图4所示。最后,对外供热减少的工质通过除盐水补充进水箱12,进行下一次热力系统循环。
[0040] 需要指出的是,背压机组可以没有中间抽汽供热,也可以有I级或多级中间抽汽供热。
[0041] 从图1至图4可看出,二次再热凝汽机组中和背压机组中的热力系统中,有多个相同或相似的设备。因此,本发明原理在于提供一种联合热力系统,使得凝汽机组和背压机组可以共用一些设备,由此降低成本并提高热力系统的效率,并同时满足大量的高参数工业用热需求和大量的用电需求。
[0042] 图5示出根据本发明的第一实施例的跨机组回热的二次再热凝汽机组和背压机组联合热力系统的流程图。如图5所示,二次再热凝汽机组的凝结水和背压机组的补充除盐水进入二次再热凝汽机组和背压机组共用的凝汽器1,利用共用的凝结水泵2升压,通过共用的低压加热器(组)3,升温后进入共用的除氧器4,在除氧器后分成两路。
[0043] 一路通过二次再热凝汽机组的给水泵5升压(通常压力较背压机组的压力高),进入二次再热凝汽机组的高压加热器(组)6,升温后进入二次再热凝汽机组的锅炉7,通过锅炉加热后蒸汽进入汽轮机超高压缸8做功,超高压缸8排汽进入锅炉一次再热器71,再次加热后进入汽轮机高压缸9做功,高压缸9排汽进入锅炉二次再热器72,再次加热后进入汽轮机中压缸10做功,中压缸10排汽进入低压缸11做功,最后低压缸11排汽进入凝汽器1,凝结成水,进行下一次热力系统循环。
[0044] 另一路通过背压机组的给水泵16升压(通常压力较二次再热凝汽机组的压力低),进入背压机组的高压加热器17(高压加热器17中,用来加热凝结水和补充除盐水的抽汽来自二次再热凝汽机组,根据工况,可来自二次再热凝汽机组中的超高压缸8、高压缸9、或中压缸10),经高压加热器17加热升温后进入背压机组的锅炉18,通过锅炉18加热后蒸汽进入汽轮机高压缸19做功,高压缸排汽对外供热,如图5所示。或者,高压缸19排汽也可以进入锅炉20,通过再热器201再次加热后对外供热或者直接对外供热,如图6所示。或者,经再热器201再次加热后进入汽轮机中压缸21做功,中压缸排汽对外供热,如图7所示。对外供热减少的工质通过除盐水补充进凝汽器,进行下一次热力系统循环。
[0045] 上述的联合热力系统中,由于背压机组的凝结水及给水的加热抽汽来自二次再热凝汽机组,减少了二次再热凝汽机组的排汽热量损失,从而提高热力系统循环效率。
[0046] 由于供热由背压机组提供,故二次再热凝汽机组随用电负荷变化的变化对背压机组的供热影响很小。由于供电主要由二次再热凝汽机组提供,故背压机组随用热负荷变化的变化对二次再热凝汽机组的供电影响很小。总之,可以灵活的满足不同供热负荷和用电负荷的要求。
[0047] 此外,上述的联合热力系统中,二次再热凝汽机组和背压机组的热力系统跨机组联合起来,两台机组共用从凝汽器到除氧器的回热系统,包括凝汽器1、凝结水泵2、低压加热器3、除氧器4、以及相关管系。从而取消了现有技术常规的背压机组中的水箱12、上水泵13、低压加热器(组)14、除氧器15、以及相关管系,由此可大大降低设备成本,大幅减少投资。
[0048] 以1000MW 二次再热凝汽汽轮发电机和1000t/h背压汽轮发电机组成的联合回热机组为例,据测算:总发电能力可达约1100丽,总高压工业供热能力可达约1200t/h ;供热能力远远超过单独二次再热凝汽机组的200t/h,发电能力远远超过背压机组的80MW ;可将1000MW 二次再热凝汽机组的煤耗降低约20g/kW.h,年节煤约10万吨/年,提高经济收益约1.0亿/年,减排C02约40万吨/年;与单独的1000MW 二次再热凝汽机组和单独的100t/h背压机组相比,总造价降低约10亿元。
[0049]另外,需要指出的是,本发明的联合热力系统中,从二次再热凝汽机组接到背压机组的回热系统管道可采用现有的任何合适的管道。
[0050] 本发明的联合热力系统中,虽然未示出,但可以采用现有的任何合适的供热管系来供热,包括排汽供热管道和/或抽汽供热管道。[0051 ] 本发明的联合热力系统中,加热器(包括低压加热器和高压加热器)的数量可以是
I个,也可以是多个。通常,二次再热凝汽机组的加热器(包括除氧器)级数是7~10级。加热器也可以是单列,也可以是双列或多列,根据二次再热凝汽机组的容量优化确定。
[0052] 本发明的联合热力系统中,背压机组可以是锅炉无再热(如图5所示),也可以是锅炉有再热、汽轮机无再热(如图6所示),也可以是锅炉、汽轮机均有再热(如图7所示)。
[0053] 上述的联合热力系统中,背压机组可以没有中间抽汽供热,也可以有I级或多级中间抽汽供热。
[0054] 上述的联合热力系统中,背压机组的锅炉可以是无再热型锅炉(如图5所示),也可以是有再热型锅炉(如图6和7所示)
[0055] 上述的联合热力系统中,背压机组的汽轮发电机可以是无再热型式汽轮发电机(如图5和6所示),也可以是有再热型式汽轮发电机(如图7所示)
[0056] 本发明基于热力循环的基本回热原理,将二次再热凝汽机组的回热系统和背压机组的回热系统有机的联合起来,具有以下优点:
[0057] 1.利用二次再热凝汽机组的抽汽加热背压机组的凝结水和给水,从而将该部分抽汽的汽化潜热回收到背压机组的热力循环中,大幅减少了二次再热凝汽机组通过循环水的对外排热,提高了热力循环效率;
[0058] 2.除回热系统共用外,二次再热凝汽机组和背压机组的许多其他系统,包括水、燃料等,也可以进行共用,从而大幅减少投资;
[0059] 3.发电需求的变化主要由二次再热凝汽机组控制,供热需求的变化主要由背压机组控制,不同需求的互相影响很小,与原互相独立的热力系统相比,减少了发电与供热不同需求的牵制,从而提高了运行的灵活性。
[0060] 换句话说,本发明的跨机组回热的二次再热凝汽机组和背压机组联合热力系统同时满足了大量的高参数工业用热需求和大量的用电需求,显著提高了经济效益,具有良好的应用前景。
[0061] 以上已详细描述了本发明的较佳实施例,但应理解到,在阅读了本发明的上述讲授内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种火电厂联合热力系统,所述火电厂包括二次再热凝汽机组和背压机组,其特征在于: 所述联合热力系统包括二次再热凝汽机组的热力系统和背压机组的热力系统; 所述二次再热凝汽机组的热力系统和背压机组的热力系统共用从凝汽器到除氧器的回热系统; 所述二次再热凝汽机组的凝结水和所述背压机组的补充除盐水经过所述共用的回热系统后分成两路,一路进入所述二次再热凝汽机组,另一路进入所述背压机组。
2.根据权利要求1所述的联合热力系统,其特征在于:所述共用的回热系统包括凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、以及将所述凝汽器,凝结水泵,低压加热器,除氧器连接起来的管系。
3.根据权利要求1所述的联合热力系统,其特征在于:所述二次再热凝汽机组的热力系统包括:二次再热锅炉、凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、以及将所述二次再热锅炉,凝汽器,凝结水泵,低压加热器,除氧器,给水泵,高压加热器连接起来的热力循环系统。
4.根据权利要求1所述的联合热力系统,其特征在于:所述背压机组的热力系统包括锅炉、给水泵、以及高压加热器。
5.根据权利要求1所述的联合热力系统,其特征在于:从二次再热凝汽机组的除氧器出来的凝结水和补充除盐水进入背压机组的给水泵,并通过所述给水泵进入背压机组的高压加热器。
6.根据权利要求1所述的联合热力系统,其特征在于:所述背压机组的高压加热器与所述二次再热凝汽机组的超高压缸、或高压缸、或中压缸连接,以使用来自所述超高压缸、或高压缸、或中压缸的抽汽来加热背压机组中的凝结水和除盐水。
7.根据权利要求1所述的联合热力系统,其特征在于:背压机组的锅炉是无再热型锅炉,经锅炉加热后的蒸汽进入背压机组的高压缸做功,高压缸排汽对外供热。
8.根据权利要求1所述的联合热力系统,其特征在于:背压机组的锅炉是有再热型锅炉,背压机组的高压缸排汽可以进入所述有再热型锅炉,通过再热器再次加热后对外供热。
9.根据权利要求1所述的联合热力系统,其特征在于:所述联合热力系统还包括对外供热管系,所述对外供热管系包括排汽供热管道和/或抽汽供热管道。
10.一种火电厂,所述火电厂包括二次再热凝汽机组和背压机组,其特征在于:所述二次再热凝汽机组的热力系统和所述背压机组的热力系统采用如权利要求1-9中任一项所述的联合热力系统。
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