CN104329127B - 多机组联合扩容系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多机组联合扩容系统，包括在现役机组上经过扩容后的机组以及扩容装置，该扩容后的机组包括经过扩容后的锅炉和汽轮机以及未经过扩容的冷端，该系统还包括扩容装置，扩容装置包括至少一根联合蒸汽母管，其中每根联合蒸汽母管与至少两台汽轮机流体连通，以及扩容装置还包括连接在联合蒸汽母管上的至少一个用热设备和/或从联合蒸汽母管出来的蒸汽至少一部分用于直接对外供热。由于增加了扩容装置，因此克服了在机组扩容中必须对每台机组的冷端进行改造的缺点并最大限度地保留原有机组的冷端系统。
Description
技术领域
本发明涉及电力领域，具体涉及一种多机组联合扩容系统。
背景技术
根据中电联的统计数据，截止2013年底我国发电装机容量首次超越美国位居世界第一、达到12.5亿千瓦，其中近70％为火力发电机组。同时，随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，全社会用电量还在继续增长。一方面可以建设新的发电机组满足新增用电需求，另一方面，对在役机组进行综合升级改造大幅降低供电煤耗并在条件允许的情况进行适当增容，也是增加我国发电装机容量的手段之一。
在对现役的机组进行增容改造时，常常会遇到一些现有的系统和设备的限制，其中热力循环的冷端就是一个主要的限制瓶颈。由于现役机组的冷端是根据原有的机组容量等条件进行设计的，而机组扩容后向冷源排出的热量也相应增大，如原有冷端不变将会使机组的排汽背压大幅升高，导致机组的效率大幅下降，严重的会造成机组跳机，因此必须对机组的原有冷端进行扩容改造才能满足运行的要求。
针对现役机组已有的冷端系统，而又要实现机组增容的目标，现有技术是将受限的冷端放大，以满足增加的机组排汽的冷却要求。但是，凝汽器、冷却塔等一旦建成很难再进行冷却面积的扩大，只能通过凝汽器流道优化，或采用新型的冷却塔填料少量提升冷却设备的冷却能力，无法满足大幅扩容的系统要求。此外，通常单机容量300MW及以上机组均为单元制冷端系统，如对发电厂多台机组进行扩容，则需对每台机组的冷端进行改造。如此大面积的改造将大幅增加发电厂改造所需的时间，加大电厂的停机损失。
此外，因为改造的方式有如下几种：对凝汽器进行流道优化、对循环水泵进行叶轮改造、对冷却塔采用新型填料等改造，这些改造都能一定程度上提高冷却设备的冷却能力，但提高的幅度有限，一般小于10％，不满足大幅增容的改造目标。还有更换冷却面积更大的凝汽器或冷却塔，这种方式虽然可以彻底解决原有系统冷端受限的问题，但是这种改造方式所需的改造时间较长，都在半年以上，对于现役机组，将大大增加电厂的停机损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种多机组联合扩容系统，从而克服在机组扩容中必须对每台机组的冷端进行改造的缺点并最大限度地保留原有机组的冷端系统。
根据本发明的一个方面，提供了一种多机组联合扩容系统，所述系统包括在现役机组上经过扩容后的机组以及扩容装置，所述机组包括经过扩容后的锅炉和汽轮机以及未经过扩容的冷端，其特征在于：所述系统还包括扩容装置，所述扩容装置包括至少一根联合蒸汽母管，其中每根所述联合蒸汽母管与至少两台所述汽轮机流体连通，以及所述扩容装置还包括连接在所述联合蒸汽母管上的至少一个用热设备和/或从所述联合蒸汽母管出来的蒸汽至少一部分用于直接对外供热。
较佳地，所述至少一根联合蒸汽母管经由管道与所述汽轮机的任何一级抽汽流体连通。
较佳地，所述至少一根联合蒸汽母管经由管道与所述汽轮机的中压缸抽汽、中压缸排汽或高压缸排汽流体连通。
较佳地，所述多机组联合扩容系统包括一根联合蒸汽母管，该联合蒸汽母管与每一台所述汽轮机流体连通。
较佳地，所述多机组联合扩容系统包括两根联合蒸汽母管，两根联合蒸汽母管分别与不同的所述汽轮机流体连通。
较佳地，所述两根联合蒸汽母管分别与不同的用热设备连接。
较佳地，每一个所述汽轮机都连接有联合蒸汽母管。
较佳地，所述用热设备包括在现役机组的基础上新增的至少一个背压机。
较佳地，所述用热设备包括在现役机组的基础上新增的至少一个纯凝机。
较佳地，所述用热设备包括在现役机组的基础上新增的至少一个纯凝机和至少一个背压机。
较佳地，所述用热设备包括在现役机组的基础上新增的至少一个纯凝机和/或至少一个背压机，从所述纯凝机和/或所述背压机出来的蒸汽至少一部分用于直接对外供热。
由于本发明在现役机组的基础上增加了扩容装置，在机组扩容较大(可扩容10％～40％)的情况下，仍可保留机组原有的冷端系统和设备不变。与现有技术对每台机组冷端进行扩容相比，大幅节省了被改造机组的停机时间，而对电厂来说，1天的停机意味着数百万的利润损失，因此，本发明可为电厂缩短数月的改造时间，以节省巨额的停机利润损失。另外，从各台机组抽出的蒸汽统一接入联合蒸汽母管后，可根据电厂的实际需求实现蒸汽的多种利用，有供热、发电、驱动设备等多种用途；由于是多机组供汽，因此联合蒸汽母管的蒸汽比仅靠一台机组供汽更可靠，更有保障。对于我国北方缺水地区现有的湿冷机组，会遇到水资源不足的问题无法进行增容改造。而采用本发明则可保留原有冷端不变，对于新增的冷端采用空冷，这样可在不增加水资源消耗的前提下实现机组大幅增容的目标。
附图说明
图1为本发明第一实施方式多机组联合扩容系统示意图。
图2为本发明第二实施方式多机组联合扩容系统示意图。
具体实施方式
以下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。
术语说明：
冷端：在热力循环中，热机从热源取热量，向外做功，冷端是接受热力循环所放出热量的系统和设备。
凝汽机：机组中汽轮机的排汽进入真空式凝汽器。
背压机：机组中汽轮机的排汽全部带压供热，不进入真空式凝汽器。
用热设备：连接在联合蒸汽母管上并使用联合蒸汽母管中的蒸汽的各种设备。
现役机组：扩容前的机组。
图1和图2示出根据本发明的实施例的用于火力发电厂的多机组联合扩容系统100。如图1和2所示，扩容系统100包括在现役机组上经过扩容后的机组10，扩容后的机组10包括经过扩容后的锅炉11和汽轮机12、未经过扩容的冷端13以及扩容装置101，该扩容装置101包括与多个汽轮机12流体连通的至少一根联合蒸汽母管，其中每根所述联合蒸汽母管与至少两台所述汽轮机流体连通，以及所述扩容装置101还包括连接在所述联合蒸汽母管上的至少一个用热设备和/或从所述联合蒸汽母管出来的蒸汽至少一部分用于直接对外供热。
运行中，从锅炉中出来的蒸汽在汽轮机中做功后，一部分流向冷端，一部分进入联合蒸汽母管，经过联合蒸汽母管流向连接在联合蒸汽母管上的各用热设备或直接对外供热。下面结合附图对本发明的多机组联合扩容系统进行详细描述。
实施例1
如图1所示，本发明的多机组联合扩容系统100包括在现役机组上经过扩容后的机组10以及扩容装置101。扩容后的机组10包括经过扩容后的锅炉11和汽轮机12以及未经过扩容的冷端13。扩容装置101包括联合蒸汽母管20以及用热设备30。
在本实施例中，机组10的数量只是示意性地画出4个，但是本领域的技术人员可以理解，根据实际情况，该机组可以为大于或等于2个的任意数量，这取决于实际使用该多机组联合扩容系统的电厂的实际情况。
如图1所示，机组10包括锅炉11、汽轮机12和冷端13。锅炉11依次与汽轮机12和冷端13连接。来自锅炉11的蒸汽在汽轮机12中做功后排向冷端13。
联合蒸汽母管20连接在汽轮机12上，并使得汽轮机12中抽出的蒸汽能够流入联合蒸汽母管20。联合蒸汽母管20与汽轮机12的连接方式可以使用本领域常规的连接方法。
在本实施例中，联合蒸汽母管20的数量为1根，且机组10中的每一台汽轮机12都与联合蒸汽母管20连接。
如图1所示，从联合蒸汽母管20出来的蒸汽有一部分用于直接对外供热，同时在蒸汽母管20上连接用热设备30。在本实施例中，用热设备30包括背压机和纯凝机。
下面结合图1具体描述本发明的多机组联合扩容系统的运行。
在锅炉11中产生的蒸汽在汽轮机12中做功后，由于机组扩容导致冷端13无法消化的蒸汽进入联合蒸汽母管20，由于联合蒸汽母管20与每台汽轮机12都流体连通，因此，所有经过扩容后多出来的蒸汽都流入蒸汽母管20并在联合蒸汽母管20中汇集。联合蒸汽母管20一方面将这些蒸汽汇集起来，另一方面又通过与其连接的各用热设备对这些蒸汽进行再次利用，从而不仅解决了机组扩容的问题，同时还提高了能源的利用率，即环保又经济。
如图1所示，在本实施例中，从联合蒸汽母管出来的蒸汽一部分用于直接对外供热，此种情况适用于供热用户所需的参数与联合蒸汽母管的蒸汽参数接近的情况；同时联合蒸汽母管连接了多个用热设备，第一用热设备为背压机31，来自联合蒸汽母管20的蒸汽在该背压机31中发电后再对外供热，适用于联合蒸汽母管的蒸汽参数较高，而供热用户所需的参数较低的情况；第二用热设备为纯凝机32，来自联合蒸汽母管20的蒸汽通过纯凝机32发电后再流向新的冷端，适用于无供热用户的情况；第三用热设备为背压机33，来自联合蒸汽母管20的蒸汽在背压机33中做功后再对外放热，适用于有较大功率的转动设备及供热需求的情况；第四用热设备为纯凝机34，来自联合蒸汽母管20的蒸汽在纯凝机34中做功并驱动外界设备，然后流向新的冷端，适用于有较大功率的转动设备及供热需求的情况。
虽然在本实施例中，连接在联合蒸汽母管20上的用热设备30为4个，但是本领域的技术人员可以理解，根据与联合蒸汽母管20连接的汽轮机12数量的多少，以及机组扩容的程度，联合蒸汽母管20上连接的用热设备可以多于4个也可以少于4个。这完全根据实际的使用情况决定，本实施例仅仅是给出一种示例。
实施例2
下面根据图2描述本发明的第二种实施方式。该实施方式与实施例1的主要不同之处在于其具有两根联合蒸汽母管。下面参照图2详细描述本实施方式。
如图2所示，本发明的多机组联合扩容系统100包括在现役机组上经过扩容后的机组10以及扩容装置101。扩容后的机组10包括经过扩容后的锅炉11和汽轮机12、以及未经过扩容的冷端13。扩容装置101包括联合蒸汽母管20A、联合蒸汽母管20B以及用热设备40。
在本实施例中，机组10的数量只是示意性地画出4个，但是本领域的技术人员可以理解，根据实际情况，该机组可以为大于或等于2个的任意数量。这取决于实际使用该多机组联合扩容系统的电厂的实际情况。
如图2所示，机组10包括锅炉11、汽轮机12和冷端13。锅炉11依次与汽轮机12和冷端13连接。来自锅炉11的蒸汽在汽轮机12中做功后排向冷端13。
联合蒸汽母管20A和联合蒸汽母管20B分别连接在不同的汽轮机12上，并且保证机组10中的所有汽轮机12都与联合蒸汽母管20A或联合蒸汽母管20B连接。联合蒸汽母管20A和联合蒸汽母管20B与汽轮机12的连接方式可以采用本领域的常规方法。
如图2所示，在联合蒸汽母管20A上连接有用热设备40A，在联合蒸汽母管20B上连接有用热设备40B。在本实施例中，用热设备40A包括第一用热设备背压机41，蒸汽通过第一用热设备背压机41发电后再对外供热，第二用热设备背压机42，蒸汽通过第二用热设备背压机42驱动设备后再对外供热；从联合蒸汽母管20B出来的蒸汽一部分用于直接对外供热，同时在联合蒸汽母管20B上还连接有用热设备40B，用热设备40B包括第三用热设备纯凝机43，来自联合蒸汽母管20B的蒸汽在第三用热设备纯凝机44中发电后再流向新的冷端，第四用热设备纯凝机44，来自联合蒸汽母管20B的蒸汽通过纯凝机45驱动设备后流向新的冷端。
然而，本领域的技术人员可以理解，虽然本实施例中描述的用热设备为背压机41、背压机42、纯凝机43以及纯凝机44等，但是根据实际使用的情况，也可以选择其它的用热设备，或以上设备的任意组合。或许直接对外供热和连接上述用热设备之间的任意组合。
此外，虽然在本实施方式中，使用了两根联合蒸汽母管，然而根据电厂的实际情况以及扩容的程度等，可以使用多跟联合蒸汽母管，这依然属于本发明保护的范畴。
在本实施方式中，由于使用了两根联合蒸汽母管，并通过在两根联合蒸汽母管上连接不同的汽轮机，从而能够实现对机组更大的扩容。
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)
1.一种多机组联合扩容系统，所述系统包括在现役机组上经过扩容后的机组以及扩容装置，所述经过扩容后的机组包括经过扩容后的锅炉和汽轮机以及未经过扩容的冷端，其特征在于：所述系统还包括扩容装置，所述扩容装置包括至少一根联合蒸汽母管，其中每根所述联合蒸汽母管与至少两台所述汽轮机流体连通，以及所述扩容装置还包括连接在所述联合蒸汽母管上的至少一个用热设备和/或从所述联合蒸汽母管出来的蒸汽至少一部分用于直接对外供热。
2.根据权利要求1所述的多机组联合扩容系统，其特征在于：所述至少一根联合蒸汽母管经由管道与所述汽轮机的任何一级抽汽流体连通。
3.根据权利要求1所述的多机组联合扩容系统，其特征在于：所述至少一根联合蒸汽母管经由管道与所述汽轮机的中压缸抽汽、中压缸排汽或高压缸排汽流体连通。
4.根据权利要求1所述的多机组联合扩容系统，其特征在于：所述多机组联合扩容系统包括一根联合蒸汽母管，该联合蒸汽母管与每一台所述汽轮机流体连通。
5.根据权利要求1所述的多机组联合扩容系统，其特征在于：所述多机组联合扩容系统包括两根联合蒸汽母管，两根联合蒸汽母管分别与不同的所述汽轮机流体连通。
6.根据权利要求5所述的多机组联合扩容系统，其特征在于：所述两根联合蒸汽母管分别与不同的用热设备连接。
7.根据权利要求1所述的多机组联合扩容系统，其特征在于：所述用热设备包括在现役机组的基础上新增的至少一个背压机。
8.根据权利要求1所述的多机组联合扩容系统，其特征在于：所述用热设备包括在现役机组的基础上新增的至少一个纯凝机。
9.根据权利要求1所述的多机组联合扩容系统，其特征在于：所述用热设备包括在现役机组的基础上新增的至少一个纯凝机和至少一个背压机。
10.根据权利要求1所述的多机组联合扩容系统，其特征在于：所述用热设备包括在现役机组的基础上新增的至少一个纯凝机和/或至少一个背压机，从所述纯凝机和/或所述背压机出来的蒸汽至少一部分用于直接对外供热。
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