CN103498708A - 背压式小汽机驱动给水泵的空冷再热机组系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种背压式小汽机驱动给水泵的空冷再热机组系统，具体地，所述空冷再热机组系统包括：再热系统、空冷系统、背压式汽动给水泵系统和回热系统，其中，在背压式汽动给水泵系统中，背压式小汽机的进汽管道与再热系统中汽轮机高压缸或超高压缸的排气管道相连，背压式小汽机的排汽管道与回热系统相连。本发明利用再热前蒸汽供背压式小汽轮机以驱动给水泵，然后利用过热度较低的小汽机抽汽和排汽，通过加热器和/或除氧器来加热凝结水和给水，提高了系统热力循环效率，减少了再热器换热面积。并且对于直接空冷机组，无需配置小汽轮机凝汽器和小汽机间接空冷塔；对于间接空冷机组，节省了主机间接空冷塔的换热面积。

Description

背压式小汽机驱动给水泵的空冷再热机组系统

技术领域

本发明涉及发电系统的节能技术领域，具体地涉及一种背压式小汽机驱动给水泵的空冷再热机组系统。

背景技术

现有的采用一次再热或二次再热（以下统称为再热）技术的空冷火力发电厂通常包括再热系统、回热系统、空冷系统以及背压式汽动给水泵系统，其中

再热系统主要是将主汽轮机内做了部分功的蒸汽引出进行再次加热，然后引回汽轮机继续做功，从而提高了热力系统效率。

回热系统主要是将主汽轮机抽汽的热量通过加热器来加热凝结水和给水，从而将抽汽的热量全部回收到工质水中，减少循环水带走的汽化潜热排放，以提高热力系统效率。

空冷系统主要包括间接空冷系统和直接空冷系统。间接空冷系统指混合式凝汽器的间接空冷系统和具有表面式凝汽器间接空冷系统及其它型式的间接空冷系统。直接空冷系统指利用机械通风使汽轮机排汽直接在翅片管式空冷凝汽器中凝结，一般由大管径排汽管道、空冷凝汽器、轴流冷却风机和凝结水泵等组成。

背压式汽动给水泵系统通常包括背压式小汽轮机和给水泵，系统配置可2台50%背压式汽动给水泵或1台100％背压式汽动给水泵。

图1-8显示了现有空冷火力发电厂中各系统的连接关系，其中，图1-4为一次再热系统的空冷火力发电厂结构示意图，汽轮机高压缸11排汽引至再热器，进行加热升温，然后进入汽轮机中压缸13，中压缸13中间设有两个或两个以上抽汽口，从该抽汽口引出蒸汽，通过加热器31和/或除氧器32来加热凝结水和给水，回收汽化潜热。背压式汽动给水泵系统中背压式小汽轮机的进汽管道411与中压缸的排汽管道131相连。小汽轮机则依靠中压缸的排汽做功驱动给水泵，并将做功后的小汽轮机排汽排至空冷系统。当空冷系统为直接空冷系统时，小汽轮机的排汽经小汽轮机凝汽器7排至空冷系统。

图5-8为二次再热系统的空冷火力发电厂结构示意图，汽轮机超高压缸15排汽引至一次再热器121，第一次加热升温后引入高压缸11继续做功，高压缸11排汽引至二次再热器122，再次加热升温后进入汽轮机中压缸13，从汽轮机中压缸13中间设有两个或两个以上抽汽口，从该抽汽口引出蒸汽，通过加热器31和/或除氧器32来加热凝结水和给水，回收汽化潜热。背压式汽动给水泵系统中背压式小汽轮机的进汽管道411与中压缸的排汽管道131相连。小汽轮机依靠中压缸的排汽做功驱动给水泵，并将做功后的小汽轮机排汽排至空冷系统。当空冷系统为直接空冷系统时，小汽轮机的排汽经小汽轮机凝汽器7排至空冷系统。

由于经过再热器的排汽进入中压缸后所引出的蒸汽受再热作用，温度提高，过热度随之增加，使得本可用来做功的能量却用来加热凝结水和给水，因此降低了热力循环效率。并且小汽轮机做功后的排汽直接排至空冷系统，降低了小汽机的使用效率。

因此，针对现有的空冷火力发电厂中存在的热力循环效率低下的问题，有必要设计新型的背压式小汽机驱动给水泵的空冷再热机组系统，以提高能源利用率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种背压式小汽机驱动给水泵的空冷再热机组系统，以提高系统热力循环效率和小汽机的使用效率。

本发明第一方面提供了一种背压式小汽机驱动给水泵的空冷再热机组系统，所述机组系统包括：再热系统、空冷系统、背压式汽动给水泵系统和回热系统，所述背压式汽动给水泵系统中，背压式小汽机的进汽管道与再热系统中汽轮机高压缸或超高压缸的排气管道相连，背压式小汽机的排汽管道与所述回热系统相连。

在另一优选例中，所述机组系统还包括排汽流量平衡管道系统，所述排汽流量平衡管道系统设置在所述背压式小汽机的排汽管道上，将背压式小汽机的排汽管道与再热系统中的汽轮机中压缸排汽管道相连。

在另一优选例中，所述背压式汽动给水泵系统中的背压式小汽机还设有抽汽管道，所述抽汽管道与所述回热系统相连。

在另一优选例中，所述再热系统为：

一次再热系统，包括汽轮机高压缸、再热器、汽轮机中压缸和汽轮机低压缸；或

二次再热系统，包括汽轮机超高压缸、一次再热器、汽轮机高压缸、二次再热器、汽轮机中压缸和汽轮机低压缸。

在另一优选例中，所述背压式汽动给水泵系统配置2台50%背压式汽动给水泵或1台100％背压式汽动给水泵。

在另一优选例中，所述机组系统还包括启动排汽管道系统，所述启动排汽管道系统设置在所述背压式小汽机的排汽管道上，将背压式小汽机的排汽管道与所述空冷系统相连。

在另一优选例中，所述空冷系统为直接空冷系统或间接空冷系统。

在另一优选例中，所述回热系统包括低压加热器、高压加热器和除氧器。

在另一优选例中，所述低压或高压加热器为单列100%容量加热器或双列50%容量加热器。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1-8为现有空冷再热机组系统八种实施方式的系统流程示意图。

图9为本发明空冷再热机组系统第一种实施方式的系统流程示意图。

图10为本发明空冷再热机组系统第二种实施方式的系统流程示意图。

图11为本发明空冷再热机组系统第三种实施方式的系统流程示意图。

图12为本发明空冷再热机组系统第四种实施方式的系统流程示意图。

图13为本发明空冷再热机组系统第五种实施方式的系统流程示意图。

图14为本发明空冷再热机组系统第六种实施方式的系统流程示意图。

图15为本发明空冷再热机组系统第七种实施方式的系统流程示意图。

图16为本发明空冷再热机组系统第八种实施方式的系统流程示意图。

具体实施方式

发明人经过广泛深入的研究，在现有空冷再热机组系统的基础上，开发出一种新型背压式小汽机驱动给水泵的空冷再热机组系统，通过将机组系统中的背压式小汽机的进汽管道与机组系统中高压缸的排气管道相连，并且将背压式小汽机的排汽和抽汽管道与回热系统相连。充分利用过热度较低的背压式汽动给水泵系统的排汽和抽汽，将排汽或抽汽的热量及工质通过回热设备回收到热力循环系统中，避免了使用热度较高的抽汽用来加热凝结水和给水，提高了热力循环效率，在此基础上完成了本发明。

如本文所用，“背压式小汽机”、“背压式小汽轮机”、“小汽机”和“小汽轮机”可互换使用，是指排汽到高于大气压的换热器或热网的汽轮机称为背压式小汽机。

与现有技术相比，本发明具有以下主要优点：

(1)将背压式小汽轮机的进汽管道与汽轮机高压缸或超高压缸的排汽管道相连，利用过热度较低的小汽轮机的抽汽和排汽加热凝结水和给水，既提高了系统热力循环效率同时也提高了小汽机的使用效率。

(2)避免使用过热度较高的汽轮机中压缸抽汽加热凝结水和给水，节约了能量并提高了系统热力循环效率。

(3)由于小汽轮机的排汽和抽汽的过热度较低，因此避免背压式小汽轮机的排汽排至凝汽器，对直接空冷系统而言，无需配置小汽轮机凝汽器和小汽轮机间接空冷塔，对间接空冷系统而言，节省了主机间接空冷塔的换热面积。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。

除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。

实施例

图9-16分别为本发明背压式小汽机驱动给水泵的空冷再热机组系统的8个实施例的系统流程示意图。

背压式小汽机驱动给水泵的空冷再热机组系统包括：再热系统、空冷系统、背压式汽动给水泵系统、回热系统、排汽流量平衡管道系统和启动排汽管道系统，其中，再热系统可以为一次再热系统（包括汽轮机高压缸11、再热器12、汽轮机中压缸13和汽轮机低压缸14），也可以为二次再热系统（包括汽轮机超高压缸15、一次再热器121、汽轮机高压缸11、二次再热器122、汽轮机中压缸13和汽轮机低压缸14）。

空冷系统可以是间接空冷系统或直接空冷系统。间接空冷系统可以为混合式凝汽器的间接空冷系统、带有表面式凝汽器的间接空冷系统或其它常规型式的间接空冷系统。直接空冷系统由大管径排汽管道、空冷凝汽器、轴流冷却风机和凝结水泵等设备组成。

回热系统包括加热器31（如低压加热器、高压加热器）和除氧器32等回热设备，其中低压或高压加热器可为单列100%容量加热器或双列50%容量加热器。

背压式汽动给水泵系统包括背压式小汽轮机41和给水泵42，本发明的背压式汽动给水泵系统可配置2台50%背压式汽动给水泵或1台100％背压式汽动给水泵。背压式小汽轮机41设有进汽管道411、抽汽管道412和排汽管道413，抽汽管道412和排汽管道413可根据需要配置为一级抽汽和排汽管道、二级抽汽和排汽管道或二级以上抽汽和排汽管道（如三级抽汽和排汽管道、四级抽汽和排汽管道等）。配置为相应级别的抽汽和排汽管道，则对应相应级别的回热设备。

排汽流量平衡管道系统5将背压式小汽机的排汽管道413与再热系统中的汽轮机中压缸13排汽管道131相连，以稳定小汽机的排汽压力，平衡回热设备所需蒸汽流量与小汽机的排汽流量。

启动排汽管道系统6将背压式小汽机的排汽管道413与空冷系统相连。

图9示出了本发明背压式小汽机驱动给水泵的空冷再热机组系统的第一实施例的系统流程图。本实施例中再热系统为一次再热系统，并采用2台50%背压式汽动给水泵的配置，空冷系统采用直接空冷系统，直接空冷系统包括：空冷岛221、热井222。正常运行时，从汽轮机高压缸排汽管道111排出的部分蒸汽不经过再热器12加热，直接通过两台小汽轮机的进气管道411分别进入两台小汽机，蒸汽带动两台小汽机转动并做功，两台小汽机分别同时带动给水泵42转动，做功后的蒸汽通过两台小汽机的抽汽管道412和排汽管道413排汽，从抽汽管道412排出的蒸汽进入回热设备（如加热器）并用来加热凝结水和给水。从排汽管道413排出的蒸汽进入进入回热设备（如加热器、除氧器）用于加热凝结水和给水。由于小汽机的排汽管道413同时与启动排汽管道系统6连接，因此，当机组在启动阶段，小汽轮机排汽不能向汽轮机中压缸13排汽管系排放时，可将排汽排至凝汽器、扩容器或大气中，以满足机组启动要求。

当回热设备所需蒸汽流量大于小汽机的排汽流量时，汽轮机中压缸13的排汽通过排汽流量平衡管道系统5向回热设备补充蒸汽；当回热设备所需蒸汽流量小于小汽机的排汽流量时，小汽机的排汽通过排汽流量平衡管道系统5向汽轮机中压缸13的排汽管道131排汽溢流。提高了运行灵活和可靠性。

图10所示的第二实施例与图9所示的第一实施例基本工作原理相同，不同的是，本实施例采用1台100%背压式汽动给水泵的配置。

图11所示的第三实施例与图9所示的第一实施例基本工作原理相同，不同的是，本实施例中的空冷系统采用间接空冷系统，间接空冷系统包括：间接空冷凝汽器211。由于小汽轮机的排汽和抽汽的过热度较低，节省了主机间接空冷塔的换热面积，从而大幅度降低了工程的初投资费用。

图12所示的第四实施例与图9所示的第一实施例基本工作原理相同，不同的是，本实施例采用1台100%背压式汽动给水泵的配置，空冷系统采用间接空冷系统。

图13所示的第五实施例与图9所示的第一实施例基本工作原理相同，不同的是，本实施例中再热系统为二次再热系统。正常运行时，从汽轮机超高压缸15排汽管道排出的蒸汽经过一次再热器121加热后，引入汽轮机高压缸11继续做功，将不经过二次再热器122加热的，从汽轮机高压缸11排出的部分蒸汽直接通过两台小汽轮机41的进气管道411分别进入两台小汽机，带动两台小汽机转动做功，并分别同时带动给水泵42转动。

图14所示的第六实施例与图13所示的第五实施例基本工作原理相同，不同的是，本实施例采用1台100%背压式汽动给水泵的配置。

图15所示的第七实施例与图13所示的第五实施例基本工作原理相同，不同的是，本实施例中的空冷系统采用间接空冷系统。

图16所示的第八实施例与图13所示的第五实施例基本工作原理相同，不同的是，本实施例采用1台100%背压式汽动给水泵的配置，空冷系统采用间接空冷系统。

由于进入背压式小汽轮机的进汽管道的蒸汽直接来自汽轮机高压缸所排除的部分蒸汽，避免了使用过热度较高的中压缸抽汽加热凝结水和给水。并且由于小汽轮机的抽汽和排汽过热度较低，因此在满足加热凝结水和给水要求的同时还提高了系统热力循环效率和小汽机的使用效率。此外，对于直接空冷机组，系统无需配置单独的小汽轮机凝汽器，如果小汽轮机采用间接空冷，可以省去间接空冷塔，大幅度降低了工程的初投资费用；对于间接空冷机组，正常工况下，小汽轮机排汽无需进入主凝汽器，减少了间接空冷的换热面积。

此外，由于进入背压式小汽轮机进汽管道的蒸汽来自汽轮机高压缸所排除的部分蒸汽，因此，与现有技术相比，进入一次再热器或二次再热器的蒸汽流量显著减少，再热器的换热面积和再热管道的通流面积也相应减少，从而再热系统的造价大幅降低。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，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 (9)

1.一种背压式小汽机驱动给水泵的空冷再热机组系统，所述机组系统包括：再热系统、空冷系统、背压式汽动给水泵系统和回热系统，其特征在于，所述背压式汽动给水泵系统中，背压式小汽机的进汽管道与再热系统中汽轮机高压缸或超高压缸的排气管道相连，背压式小汽机的排汽管道与所述回热系统相连。

2.如权利要求1所述的机组系统，其特征在于，所述机组系统还包括排汽流量平衡管道系统，所述排汽流量平衡管道系统设置在所述背压式小汽机的排汽管道上，将背压式小汽机的排汽管道与再热系统中的汽轮机中压缸排汽管道相连。

3.如权利要求1所述的机组系统，其特征在于，所述背压式汽动给水泵系统中的背压式小汽机还设有抽汽管道，所述抽汽管道与所述回热系统相连。

4.如权利要求1所述的机组系统，其特征在于，所述背压式汽动给水泵系统配置2台50%背压式汽动给水泵或1台100％背压式汽动给水泵。

5.如权利要求1所述的机组系统，其特征在于，所述机组系统还包括启动排汽管道系统，所述启动排汽管道系统设置在所述背压式小汽机的排汽管道上，将背压式小汽机的排汽管道与所述空冷系统相连。

6.如权利要求1所述的机组系统，其特征在于，所述空冷系统为直接空冷系统或间接空冷系统。

7.如权利要求1所述的机组系统，其特征在于，所述回热系统包括低压加热器、高压加热器和除氧器。

8.如权利要求7所述的机组系统，其特征在于，所述低压或高压加热器为单列100%容量加热器或双列50%容量加热器。

9.如权利要求1所述的机组系统，其特征在于，所述再热系统为：

一次再热系统，包括汽轮机高压缸、再热器、汽轮机中压缸和汽轮机低压缸；或

二次再热系统，包括汽轮机超高压缸、一次再热器、汽轮机高压缸、二次再热器、汽轮机中压缸和汽轮机低压缸。

Images