CN104358596A - 多汽轮机联合发电超超临界机组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多汽轮机联合发电超超临界机组，包括超超临界压力二次再热锅炉(含加热蒸发过热器、一次再热器和二次再热器)、前置汽轮发电机组(含超高压缸和抽汽背压式汽轮机)、多台低参数汽轮发电机组。加热蒸发过热器出口蒸汽通过输汽管路与超高压缸蒸汽进口相连，超高压缸蒸汽出口通过管路分别与一次再热器蒸汽进口和抽汽背压式汽轮机蒸汽进口相连，抽汽背压式汽轮机蒸汽出口通过管路与除氧器进口相连。一次再热器蒸汽出口通过管路与低参数机组高压缸蒸汽进口相连，高压缸蒸汽出口通过管路与二次再热器进口相连。其目的是提供可使两台或多台低参数发电机组循环热效率大幅度提高，供电能耗大幅度下降，并产生巨大节能减排效益的多汽轮机联合发电超超临界机组。
Description
技术领域
本发明涉及一种多汽轮机联合发电超超临界机组。
背景技术
现有的汽轮机按照蒸汽参数(压力和温度)分为：
低压汽轮机：主蒸汽压力小于1.47Mpa；
中压汽轮机：主蒸汽压力在1.96-3.92Mpa；
高压汽轮机：主蒸汽压力在5.88-9.8Mpa；
超高压汽轮机：主蒸汽压力在11.77-13.93Mpa；
亚临界压力汽轮机：主蒸汽压力在15.69-17.65Mpa；
超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于22.15Mpa；
超超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于28Mpa或进汽温度高于580℃。
早期投产的传统低参数超高压发电机组如典型200MW超高压机组、亚临界发电机组如典型300MW或600MW亚临界机组，由于进汽参数相对较低，机组设计性能及制造工艺也相对落后，供电能耗普遍偏高，多数属于能效落后设备，如不加以改造升级，就会面临着被淘汰的命运。
现有超高压或亚临界发电机组节能改造技术中，通常采用对单台机组进行通流改造技术。通过先进通流汽动设计技术及制造加工技术，对老机组进行升级改造，进而提高机组通流效率。
这种实现技术的缺点在于：仅限提高机组通流效率，并不能改变机组进汽参数偏低进而影响整个机组效率的实质问题，导致其供电能耗依然偏高。
上述现有改造技术中，未能充分发挥当前发电先进技术进步的应有潜力，并且单台逐台机组地进行升级改造，施工工期及施工成本也必然较高，有时施工场地要求也较难满足。
发明内容
本发明的目的是提供可使现有的发电机组循环热效率大幅度增加，供电能耗大幅度下降，并可产生巨大的节能减排效益的多汽轮机联合发电超超临界机组。
本发明的多汽轮机联合发电超超临界机组，包括超超临界压力二次再热锅炉，还包括多台低参数汽轮发电机组，每台低参数汽轮发电机组分别包括高压缸、中压缸、低压缸和发电机；
所述超超临界压力二次再热锅炉内设有加热蒸发过热器、一次再热器和二次再热器，加热蒸发过热器的蒸汽出口通过压力蒸汽输汽管路与前置汽轮机发电机组的超高压缸的蒸汽进口相连，超高压缸的蒸汽出口通过压力蒸汽排汽管路分别与所述一次再热器的蒸汽进口和前置汽轮机发电机组的抽汽背压式汽轮机的蒸汽进口相连，抽汽背压式汽轮机的蒸汽出口通过管路与除氧器的进口相连，抽汽背压式汽轮机排出的蒸汽用于加热除氧器，除氧器的出口通过主回流管路与所述加热蒸发过热器的进口相连，主回流管路自进口端至出口端依次串联有前置给水泵、给水泵和多个高压加热器；给水泵的驱动轴通过调速齿轮箱或液力耦合器与所述前置汽轮机发电机组的驱动轴传动相连；
所述一次再热器的蒸汽出口通过串联有截门的管路分别与每台低参数汽轮发电机组的高压缸的蒸汽进口相连，每台低参数汽轮发电机组的高压缸的蒸汽出口分别通过串联有截门的管路与所述二次再热器的蒸汽进口相连，二次再热器的蒸汽出口分别通过串联有截门的管路与每台低参数汽轮发电机组的中压缸的蒸汽进口相连，每台低参数汽轮发电机组的中压缸的蒸汽出口通过管路与该低参数汽轮发电机组的低压缸的蒸汽进口相连，每台低参数汽轮发电机组的低压缸的蒸汽出口分别通过串联有凝汽器、凝结水泵、轴封加热器和多个低压加热器的管路与所述除氧器的进口相连。
进一步的，所述低参数汽轮发电机组的数量为2-5台，低参数汽轮发电机组的型号为N200-12.7/535/535或N300-16.7/537/537或N600-16.7/538/538。
进一步的，所述高压加热器的数量为3-6台，位于前面的高压加热器通过抽汽管路与抽汽背压式汽轮机内的蒸汽通路相连，位于后面的一台高压加热器通过输汽管路与超高压缸内的蒸汽通路相连。
进一步的，所述每台低参数汽轮发电机组的低压加热器的数量分别为3-6台，每台低压加热器分别通过抽蒸汽管路与低参数汽轮发电机组的低压缸内的蒸汽通路相连，低参数汽轮发电机组的高压缸内的蒸汽通路不得与任何加热器相连。
本发明的多汽轮机联合发电超超临界机组，增加了带超高压缸和抽汽背压式汽轮机的前置汽轮机发电机组，利用抽汽背压式汽轮机的排汽全部去加热多台低参数汽轮发电机组共用的除氧器，让抽汽背压式汽轮机无冷源损失，提高了机组循环热效率，加上提高整个发电机组进汽参数至超超临界等级，并采用多次再热循环，相比一次再热机组，其热效率可提高3％-4％，进而大幅提高机组循环热效率。
本发明的多汽轮机联合发电超超临界机组的技术方案，将原有两台或多台超高压或亚临界低参数汽轮机组合升级为三轴或多轴超超临界参数机组，实现了整体升级改造，并在此基础上增加了发电出力，实现了提高循环热效率和增加发电收益的双重效果。
如果是利用本发明的技术方案对现有的汽轮机机组进行改造，可在两台或多台超高压或亚临界参数发电机组基础之上，增加一套带超高压缸和抽汽背压式汽轮机的前置发电机组，拆除原有锅炉并新建一台超超临界压力二次再热锅炉，保留原低压加热器及凝结水系统，新建一套共用的除氧器、高压加热器、给泵组及给水系统，构成组合式超超临界二次再热机组。
现有的超高压机组如200MW机组参数12.7MPa/535℃/535℃，其供电煤耗高达340-360g/(kW.h)，典型亚临界低参数机组如300MW或600MW机组参数16.7MPa/538℃/538℃，其供电煤耗达320g/(kW.h)，而典型超临界机组供电煤耗达305g/(kW.h)。本发明的多汽轮机超超临界联合发电机组，其供电煤耗可降低至270-280g/(kW.h)。按照《国务院办公厅关于印发能源发展战略行动计划(2014-2020年)的通知》(国办发〔2014〕31号)要求，到2020年，现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克/千瓦时，同时要求加快淘汰单机容量20万千瓦级及以下设计寿命期满和不实施供热改造的常规燃煤火电机组。本发明的技术方案可将两台或多台超高压或亚临界机组采用组合改造方法，一次性升级至超超临界二次再热机组，不仅节能效果显著和降低改造成本，对盘活老旧机组资产的意义也很重大。本发明的多汽轮机超超临界联合发电机组，因为进汽压力和温度的大幅提升，相比传统低参数的超高压、亚临界发电技术，发电机组循环热效率可大幅度增加，供电能耗大幅度下降，并可产生巨大的节能减排效益。本发明还可由一台超超临界压力二次再热锅炉、一台前置汽轮发电机组拖带两台或者多台低参数汽轮机组构成的三轴或多轴组合式超超临界机组，大大增加了机组调度运行的灵活性。由于前置汽轮机组可以外加旁路系统，整个组合式机组中停运其中任意一台机组，不影响其它机组连续运行，提高了机组运行安全性。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
图1是本发明的多汽轮机联合发电超超临界机组的工作原理图。
具体实施方式
参见图1，本发明的多汽轮机联合发电超超临界机组，包括超超临界压力二次再热锅炉1，还包括多台低参数汽轮发电机组18，每台低参数汽轮发电机组18分别包括高压缸19、中压缸20、低压缸21和发电机16；
超超临界压力二次再热锅炉1内设有加热蒸发过热器2、一次再热器4和二次再热器3，加热蒸发过热器2的蒸汽出口通过压力蒸汽输汽管路5与前置汽轮机发电机组6的超高压缸7的蒸汽进口相连，超高压缸7的蒸汽出口通过压力蒸汽排汽管路8分别与一次再热器4的蒸汽进口和前置汽轮机发电机组6的抽汽背压式汽轮机9的蒸汽进口相连，抽汽背压式汽轮机9的蒸汽出口通过管路与除氧器11的进口相连，抽汽背压式汽轮机9排出的蒸汽用于加热除氧器11，除氧器11的出口通过主回流管路12与加热蒸发过热器2的进口相连，主回流管路12自进口端至出口端依次串联有前置给水泵13、给水泵14和多个高压加热器15；给水泵14的驱动轴通过调速齿轮箱或液力耦合器17与前置汽轮机发电机组6的驱动轴传动相连；
在使用时，经加热蒸发过热器2加热输出的超高压蒸汽可达到32Mpa以上，超超高压蒸汽经由压力蒸汽输汽管路5进入前置汽轮机发电机组6的超高压缸7，膨胀做功驱动前置汽轮机发电机组6发电，由超高压缸7排出的高压蒸汽会通过压力蒸汽排汽管路8分别进入一次再热器4和前置汽轮机发电机组6的抽汽背压式汽轮机9内，其中大部分蒸汽会进入一次再热器4，一小部分进入前置汽轮机发电机组6的抽汽背压式汽轮机9内，进入抽汽背压式汽轮机9内的蒸汽也会膨胀做功驱动前置汽轮机发电机组6发电，从抽汽背压式汽轮机9的蒸汽出口排出的蒸汽会通过管路进入除氧器11，用于加热除氧器11内的流体，从除氧器11的出口流出的流体则会通过主回流管路12进入加热蒸发过热器2，在此过程中，多个高压加热器15会加热主回流管路12内的流体，主回流管路12串联的前置给水泵13和给水泵14则可为主回流管路12内的流体提供驱动力，令其保持循环状态；其中的给水泵14利用前置汽轮机发电机组6的驱动轴驱动；由于给水泵14采取利用前置汽轮机发电机组6的驱动轴的同轴驱动，实现了系统的简化布置和能源的最佳梯级利用。
一次再热器4的蒸汽出口通过串联有截门的管路分别与每台低参数汽轮发电机组18的高压缸19的蒸汽进口相连，每台低参数汽轮发电机组18的高压缸19的蒸汽出口分别通过串联有截门的管路与二次再热器3的蒸汽进口相连，二次再热器3的蒸汽出口分别通过串联有截门的管路与每台低参数汽轮发电机组18的中压缸20的蒸汽进口相连，每台低参数汽轮发电机组18的中压缸20的蒸汽出口通过管路与该低参数汽轮发电机组18的低压缸21的蒸汽进口相连，每台低参数汽轮发电机组18的低压缸21的蒸汽出口分别通过串联有凝汽器22、凝结水泵23、轴封加热器24和多个低压加热器25的管路与除氧器11的进口相连。
在使用时，进入一次再热器4内的流体被加热后，会流向每台低参数汽轮发电机组18的高压缸19，并膨胀做功驱动每台低参数汽轮发电机组18发电，自每台低参数汽轮发电机组18的高压缸19流出的蒸汽会进入二次再热器3后再次被加热，然后再流向每台低参数汽轮发电机组18的中压缸20内并膨胀做功驱动每台低参数汽轮发电机组18发电，然后蒸汽再进入该低参数汽轮发电机组18的低压缸21，继续膨胀做功驱动每台低参数汽轮发电机组18发电，从每台低参数汽轮发电机组18的低压缸21流出的蒸汽会通过串联有凝汽器22、凝结水泵23、轴封加热器24和多个低压加热器25的管路流到除氧器11内。
作为本发明的进一步改进，上述低参数汽轮发电机组18的数量为2-5台，低参数汽轮发电机组18的型号为N200-12.7/535/535或N300-16.7/537/537或N600-16.7/538/538。
作为本发明的进一步改进，上述高压加热器15的数量为3-6台，位于前面的高压加热器15通过抽汽管路与抽汽背压式汽轮机9内的蒸汽通路相连，位于后面的一台高压加热器15通过输汽管路与超高压缸7内的蒸汽通路相连。高压加热器15汽源因为采用部分做功蒸汽，过热度大幅降低，减少了高压加热器15的设计难度。
作为本发明的进一步改进，上述每台低参数汽轮发电机组18的低压加热器25的数量分别为3-6台，每台低压加热器25分别通过抽蒸汽管路与低参数汽轮发电机组18的低压缸21内的蒸汽通路相连，低参数汽轮发电机组18的高压缸19内的蒸汽通路不得与任何加热器相连。
本发明的多汽轮机超超临界联合发电机组，可通过在两台或者多台低参数发电机组加公用前置发电机组方式，一次性、整体性地将原有两台或者多台低参数机组增容升参数至超超临界二次再热机组，在避免两次或者多次分单元对低参数机组进行升级改造同时，既大幅提高了机组参数和循环热效率，又增加了发电出力和售电收益。按照本发明对现有的汽轮机组进行技术改造，也就是可通过增加前置汽轮发电机组等改造方案，可将现有的多台低参数汽轮机升级为组合式超超临界二次再热机组，由此可使机组容量总计增加30％-50％，供电煤耗可降低40-80g/kWh。以两台200MW超高压参数机组为例，机组容量可由400MW最大扩容至600MW，供电煤耗可有原来的360g/kWh降低至280g/kWh，按照年运行小时数5000小时、标煤单价550元/吨、售电边际利润0.12元/度计算，年可节约燃料费用0.88亿元，增加售电收益1.2亿元。其中的利用加前置汽轮发电机组的抽汽背压式汽轮机9的排汽加热除氧器一项，每年即可回收利用排汽余热79-118万吉焦。
本发明还可由一台超超临界压力二次再热锅炉、一台前置汽轮发电机组拖带两台或者多台低参数汽轮机组构成的三轴或多轴组合式超超临界机组，大大增加了机组调度运行的灵活性。由于前置汽轮机组可以外加旁路系统，整个组合式机组中停运其中任意一台机组，不影响其它机组连续运行，提高了机组运行安全性。
包括以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.多汽轮机联合发电超超临界机组，其特征在于：包括超超临界压力二次再热锅炉(1)，还包括多台低参数汽轮发电机组(18)，每台低参数汽轮发电机组(18)分别包括高压缸(19)、中压缸(20)、低压缸(21)和发电机(16)；
所述超超临界压力二次再热锅炉(1)内设有加热蒸发过热器(2)、一次再热器(4)和二次再热器(3)，加热蒸发过热器(2)的蒸汽出口通过压力蒸汽输汽管路(5)与前置汽轮机发电机组(6)的超高压缸(7)的蒸汽进口相连，超高压缸(7)的蒸汽出口通过压力蒸汽排汽管路(8)分别与所述一次再热器(4)的蒸汽进口和前置汽轮机发电机组(6)的抽汽背压式汽轮机(9)的蒸汽进口相连，抽汽背压式汽轮机(9)的蒸汽出口通过管路与除氧器(11)的进口相连，抽汽背压式汽轮机(9)排出的蒸汽用于加热除氧器(11)，除氧器(11)的出口通过主回流管路(12)与所述加热蒸发过热器(2)的进口相连，主回流管路(12)自进口端至出口端依次串联有前置给水泵(13)、给水泵(14)和多个高压加热器(15)；给水泵(14)的驱动轴通过调速齿轮箱或液力耦合器(17)与所述前置汽轮机发电机组(6)的驱动轴传动相连；
所述一次再热器(4)的蒸汽出口通过串联有截门的管路分别与每台低参数汽轮发电机组(18)的高压缸(19)的蒸汽进口相连，每台低参数汽轮发电机组(18)的高压缸(19)的蒸汽出口分别通过串联有截门的管路与所述二次再热器(3)的蒸汽进口相连，二次再热器(3)的蒸汽出口分别通过串联有截门的管路与每台低参数汽轮发电机组(18)的中压缸(20)的蒸汽进口相连，每台低参数汽轮发电机组(18)的中压缸(20)的蒸汽出口通过管路与该低参数汽轮发电机组(18)的低压缸(21)的蒸汽进口相连，每台低参数汽轮发电机组(18)的低压缸(21)的蒸汽出口分别通过串联有凝汽器(22)、凝结水泵(23)、轴封加热器(24)和多个低压加热器(25)的管路与所述除氧器(11)的进口相连。
2.根据权利要求1所述的多汽轮机联合发电超超临界机组，其特征在于：所述低参数汽轮发电机组(18)的数量为2-5台，低参数汽轮发电机组(18)的型号为N200-12.7/535/535或N300-16.7/537/537或N600-16.7/538/538。
3.根据权利要求2所述的多汽轮机联合发电超超临界机组，其特征在于：所述高压加热器(15)的数量为3-6台，位于前面的高压加热器(15)通过抽汽管路与抽汽背压式汽轮机(9)内的蒸汽通路相连，位于后面的一台高压加热器(15)通过输汽管路与超高压缸(7)内的蒸汽通路相连。
4.根据权利要求1或2或3所述的多汽轮机联合发电超超临界机组，其特征在于：所述每台低参数汽轮发电机组(18)的低压加热器(25)的数量分别为3-6台，每台低压加热器(25)分别通过抽蒸汽管路与低参数汽轮发电机组(18)的低压缸(21)内的蒸汽通路相连，低参数汽轮发电机组(18)的高压缸(19)内的蒸汽通路不得与任何加热器相连。
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