CN104456519A - 一种用于二次再热机组的新型高效给水回热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明一种用于二次再热机组的新型高效给水回热系统涉及一种火电站二次再热机组使用的新型给水回热技术方案，能显著降低机组热耗的给水回热系统。以焓值较低、过热度较低的新2抽、新3抽、新4抽顶替焓值较高、过热度较高的高、中压缸上的2抽、3抽、4抽、5抽、6抽，由于给水回热过程exergy(火用)损失大幅度减少，明显增加发电机输出功率，降低机组热耗、提高运行安全性，有明显的热经济性效益；由于新3抽的过热度大幅度下降，使用控制3号高加进汽截止调节阀的开度来提高主机的加负荷瞬态响应能力；新2抽、新3抽、新4抽由在超高压缸增加6级短叶片的压力级，分流的蒸汽在新增压力级中继续膨胀做功并分别从新2抽、新3抽、新4抽接口输出低焓值抽汽。
Description
(一)技术领域：
本发明一种用于二次再热机组的新型高效给水回热系统涉及一种火电站二次再热机组使用的新型给水回热技术方案，能显著降低机组热耗的给水回热系统。
(二)背景技术：
现有技术的火电站使用的二次再热电站锅炉用于向二次再热的汽轮发电机组供汽，典型的汽机侧主汽温度/一次再热汽温度/二次再热汽温度的设计值为600℃/620℃/620℃；二次再热的汽轮机组通常由同轴的超高压缸、高压缸、中压缸、低压缸及众多辅助设备组成；一次再热器布置在超高压缸的排汽缸与高压缸的一次再热联合汽门之间；二次再热器布置在高压缸的排汽缸与中压缸的二次再热联合汽门之间。
现有技术认为回热级数越多，抽汽管道压降越小，加热器端差越小，给水温度越高的给水回热系统是越接近理想的给水回热系统；充分利用较低压力的抽汽可以增大回热做功比，降低机组热耗。典型的二次再热的给水回热系统配有4台/5台高压加热器和2台/3台分离的蒸汽冷却器。锅炉给水温度可高达330℃；超高压缸的排汽温度和高压缸的排汽温度一般在415～450℃。
高效超超临界二次再热机组的高、中压缸进汽温度均高达620℃，2抽(高压缸的前级抽汽)焓值升高，温度可到540℃以上；3抽(高压缸的后级抽汽)也达510℃；4抽(高压缸排汽)434℃；5抽(中压缸的前级抽汽)又高达545℃；6抽(中压缸的后级抽汽)供除氧器使用仍高达432℃，甚至需要用专用的减温减压器先期减温减压后再送入除氧器；2抽、3抽、4抽、5抽、6抽的回热做功比急剧下降，用高焓值、高过热度的高、中压缸抽汽去加热给水会大幅度增加给水回热过程exergy(火用)损失，抬升机组的热耗。
再热温度由亚临界机组的535℃逐步攀升到高效超超临界机组的620℃，由一次再热演进为二次再热，使给水回热过程exergy(火用)损失增大的问题变得越来越突出，如不改进，到700℃/720℃、700℃/720℃/720℃机组，会更严重地损害高参数、二次再热带来的节能效果。
现有技术的二次再热的汽轮机组使用的高压加热器是机组给水回热系统的重要组成部分，典型的高压加热器为卧式、U形传热管、管壳式换热器；U形传热管组通常分为过热蒸汽冷却区、凝结放热区、疏水冷却区三部分；4台/5台高压加热器的管侧串联布置，给水泵出口与5号高压加热器的管侧入口连接，5号高压加热器的管侧出口与4号高压加热器的管侧入口连接，4号高压加热器的管侧出口与3号高压加热器的管侧入口连接，3号高压加热器的管侧出口与2号高压加热器的管侧入口连接，2号高压加热器的管侧出口与1号高压加热器的管侧入口连接，1号高压加热器的管侧出口与分离的蒸汽冷却器的管侧入口连接，分离的蒸汽冷却器的管侧出口与二次再热锅炉的省煤器入口连接；1号高压加热器壳侧接受汽轮机超高压缸排汽(1抽)；高压缸的前级抽汽(2抽)经分离的蒸汽冷却器(2抽)的壳侧预冷，进入2号高压加热器壳侧；高压缸的后级抽汽(3抽)经分离的蒸汽冷却器(3抽)的壳侧预冷，进入3号高压加热器壳侧；4号高压加热器壳侧接受高压缸的排汽(4抽)；中压缸的前级抽汽(5抽)经分离的蒸汽冷却器(5抽)的壳侧预冷，进入5号高压加热器壳侧；给水在5号高压加热器内被加热到5抽压力下的饱和温度，给水在4号高压加热器内被加热到4抽压力下的饱和温度，给水在3号高压加热器内被加热到3抽压力下的饱和温度，给水在2号高压加热器内被加热到2抽压力下的饱和温度，给水在1号高压加热器内被加热到1抽压力下的饱和温度，给水在分离的蒸汽冷却器中另有8～11K温度升高；高压加热器的疏水逐级回流，1号高压加热器的疏水回流到2号高压加热器的壳侧，2号高压加热器的疏水回流到3号高压加热器的壳侧，3号高压加热器的疏水回流到4号高压加热器的壳侧，4号高压加热器的疏水回流到5号高压加热器的壳侧，5号高压加热器的疏水回流到除氧器。
现有技术的汽轮机组通常提供不同压力的7级到10级抽汽，与该机组所配置的高压加热器、除氧器、低压加热器数相匹配。
现有技术的二次再热机组，1号高压加热器通常具有最高的给水焓升，最大的换热面积，最大的凝汽量，是因为1抽与2抽、3抽、4抽、5抽、6抽相比较，1抽相对具有较大的回热做功比。多用1抽，就现有技术的给水回热系统，从热经济性角度看是合理的。
(三)发明内容：
所要解决的技术问题：
大幅度减少给水回热过程exergy(火用)损失，以新2抽、新3抽、新4抽顶替高、中压缸上的2抽、3抽、4抽、5抽、6抽，明显增加发电机输出功率，降低机组热耗、提高运行安全性；用高速同步电动机替代给水泵驱动小汽轮机，解决现有技术的二次再热机组进一步显著降低热耗的问题。
解决其技术问题采用的技术方案：
本发明的目的是提供一种用于二次再热机组的新型高效给水回热系统，采取与现有技术完全不同的技术路线。
本发明一种用于二次再热机组的新型高效给水回热系统包括：1号高加进汽逆止阀(36)、1号高加进汽截止阀(40)、2号高加进汽逆止阀(37)、2号高加进汽截止阀(41)、3号高加进汽逆止阀(38)、3号高加进汽截止调节阀(42)、除氧器减压排汽阀(33)、除氧器进汽逆止阀(34)、除氧器进汽截止阀(35)、1号高压加热器(44)、2号高压加热器(45)、3号高压加热器(46)、1号高加疏水调节阀(48)、2号高加疏水调节阀(49)、3号高加疏水调节阀(50)、除氧器(22)、给水泵(15)、给水泵出口阀(14)、贮水箱出口截止阀(19)、分离器水位调节阀(31)、带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)、高压缸(17)、中压缸(20)；带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)包括超高压缸(21)的全部压力级叶轮、喷嘴、配汽机构，排汽缸成为大型抽汽口，排汽缸后新增加6级短叶片的压力级，分流的蒸汽在新增压力级中继续膨胀做功并分别从新2抽、新3抽、新4抽接口输出低焓值抽汽；带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)的排汽(1抽)通过1号高加进汽逆止阀(36)和1号高加进汽截止阀(40)向1号高压加热器(44)供汽；带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)的新2抽通过2号高加进汽逆止阀(37)、2号高加进汽截止阀(41)向2号高压加热器(45)供汽；带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)的新3抽通过3号高加进汽逆止阀(38)、3号高加进汽截止调节阀(42)向3号高压加热器(46)供汽；带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)的新4抽通过除氧器进汽逆止阀(34)、除氧器进汽截止阀(35)向除氧器(22)供汽；使用5抽(中压缸后级抽汽)的给水泵驱动小汽轮机(52)被高速变频同步电动机取代；封闭高压缸(17)的2抽接口；封闭高压缸(17)的去3抽接口；封闭中压缸的4抽接口；封闭中压缸的5抽接口；高压加热器由4台/5台优化为3台；弃用分离的蒸汽冷却器(2抽)(8)和分离的蒸汽冷却器(4抽)(9)；除氧器(22)提高承压能力；给水泵(15)的出口经给水泵出口阀(14)与3号高压加热器(46)的管侧入口连接，3号高压加热器(46)的管侧出口与2号高压加热器(45)的管侧入口连接，2号高压加热器(45)的管侧出口与1号高压加热器(44)的管侧入口连接，1号高压加热器(44)的管侧出口与省煤器(5)的入口连接；1号高压加热器(44)的疏水经1号高加疏水调节阀(48)回流到2号高压加热器(45)的壳侧，2号高压加热器(45)的疏水经2号高加疏水调节阀(49)回流到3号高压加热器(46)的壳侧，3号高压加热器(46)的疏水经3号高加疏水调节阀(50)回流到除氧器(22)；增大带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)的进汽量，以较低焓值的新2抽、新3抽顶替较高焓值的2抽、3抽、4抽用于加热给水，高焓值的2抽、3抽在高压缸、中压缸、低压缸得以完整转换为轴功率；以较低焓值的新4抽顶替较高焓值的5抽用于除氧器(22)加热给水，高焓值5抽在中压缸、低压缸得以完整转换为轴功率；顶替较高焓值的2抽、3抽、4抽、5抽的新2抽、新3抽和新4抽的质量流量要大于2抽、3抽、4抽、5抽的质量流量，并且抽汽点前移，不进入一次再热器和二次再热器，一次再热器吸热份额减少，二次再热器吸热份额也有所减少；高压缸取消抽汽口可以简化高压缸结构，进一步提高高压缸内效率，减少高压缸发生水冲击的危险；中压缸取消抽汽口可以简化中压缸结构，进一步提高中压缸内效率，减少中压缸发生水冲击的危险；优化高压缸通流子午面型线，进一步提高高压缸内效率；优化中压缸通流子午面型线，进一步提高中压缸内效率；优化提高新2抽、新3抽、新4抽的压力，即多用一些新4抽、新3抽、新2抽去顶替一部分1抽，可以进一步降低主机热耗；控制3号高加进汽截止调节阀(42)的开度提高主机的加负荷瞬态响应能力。
封闭高压缸(17)的2抽接口是指拆除2号高加进汽逆止阀，在2抽近本体端用“窝头形”封头封闭，并设置疏水袋和疏水阀，避免积水。
封闭高压缸(17)的去3抽接口是指拆除3号高加进汽逆止阀，在3抽近本体端用“窝头形”封头封闭，并设置疏水袋和疏水阀，避免积水。
封闭中压缸的4抽接口是指拆除4号高加进汽逆止阀，在4抽近本体端用“窝头形”封头封闭，并设置疏水袋和疏水阀，避免积水。
封闭中压缸的5抽接口是指拆除除氧器进汽逆止阀和去小机管道，在5抽近本体端用“窝头形”封头封闭，并设置疏水袋和疏水阀，避免积水。
有的汽轮机供应商设计的二次再热汽轮机组配有5级高压加热器，其高压缸有2级抽汽，较低焓值的新2抽、新3抽同样可以顶替较高焓值的2抽、3抽、4抽、5抽，较低焓值的新4抽顶替较高焓值的6抽，维持1号高加的出口给水温度不变，本发明一种用于二次再热机组的新型高效给水回热系统同样可以在配有5级高压加热器的汽轮机组上应用，并取得更好的节能、减排效果。
发明的有益效果：
●以焓值较低、过热度较低的新2抽、新3抽、新4抽顶替焓值较高、过热度较高的高、中压缸上的2抽、3抽、4抽、5抽、6抽，明显增加发电机输出功率，降低机组热耗、提高运行安全性，有明显的热经济性效益；
●高压加热器的U形传热管组通常分为过热蒸汽冷却区、凝结放热区、疏水冷却区三部分，凝结放热区的传热系数明显高于过热蒸汽的传热系数，高压加热器的进汽过热度越低，给水温升相同的高压加热器的尺寸越小，造价越低，高压加热器由4/5台加2/3台分离的蒸汽冷却器优化为3台高压加热器，基建投资大幅度降低；
●高压加热器的进汽过热度越低，高压加热器的管板的热应力越小、热疲劳越轻微，有利于高压加热器的长周期安全运行；
●高压加热器的进汽温度越低，同一壳体材质的许用应力越高，造价越低；
●由于新3抽的过热度大幅度下降，有条件使用控制3号高加进汽截止调节阀(42)的开度来提高主机的加负荷瞬态响应能力，而不必使用能耗大的主机调阀预节流/主机旁通补汽阀方案；
●高压缸取消抽汽口可以简化高压缸结构，进一步提高高压缸内效率，减少高压缸发生水冲击的危险；
●中压缸取消抽汽口可以简化中压缸结构，进一步提高中压缸内效率，减少中压缸发生水冲击的危险；
●连接高压加热器系统的管道因高压加热器数量减少和工作温度降低，投资额明显减少；
●顶替较高焓值的2抽、3抽、4抽、5抽、6抽的新2抽、新3抽、新4抽的总质量流量，要大于2抽、3抽、4抽、5抽、6抽的质量流量的总和，并且抽汽点前移，进入一次再热器的质量流量明显减少，进入二次再热器的质量流量也有所减少，锅炉一次高温再热器受热面可以减少，降低造价，锅炉二次再热器的中、低负荷下的调温特性改善，煤种适应能力增强；
●舍弃分离的蒸汽冷却器，略低的给水温度有利于锅炉水冷壁管的选材和取得较低的排烟温度；
●由于给水回热过程exergy(火用)损失大幅度减少，发电机输出功率明显增加，本发明兼具增加机组出力、降低热耗、减排温室气体、提高运行安全性的效果。
(四)附图说明：
图1为现有技术给水回热系统图(四级高加)；
图2为新型高效给水回热系统图。
在图1和图2中：
1 高温过热器、 2 屏式过热器、 3 低温过热器、
4 水冷壁、 5 省煤器、 6 汽水分离器、
7 汽水分离器贮水箱、 8 分离的蒸汽冷却器(2抽)、
9 分离的蒸汽冷却器(4抽)、 10一次高温再热器、
11 一次低温再热器、 12 分流孔板、 13 高压旁路阀、
14 给水泵出口阀、 15 给水泵、 16 超高压主汽阀、
17 高压缸、 18 二次再热联合汽门、 19 贮水箱出口截止阀、
20 中压缸、 21 超高压缸、 22 除氧器、
23 低压旁路阀、 24 低压缸、 25 凝汽器、
26 凝结水泵、 27 超高压旁路阀、 28 低压加热器、
29 二次高温再热器、 30 二次低温再热器、 31 分离器水位调节阀、
32 一次再热联合汽门、 33 除氧器减压排汽阀、 34 除氧器进汽逆止阀、
35 除氧器进汽截止阀、 36 1号高加进汽逆止阀、 37 2号高加进汽逆止阀、
38 3号高加进汽逆止阀、 39 4号高加进汽逆止阀、 40 1号高加进汽截止阀、
41 2号高加进汽截止阀、 42 3号高加进汽截止调节阀、
43 4号高加进汽截止阀、 44 1号高压加热器、 45 2号高压加热器、
46 3号高压加热器、 47 4号高压加热器、 48 1号高加疏水调节阀、
49 2号高加疏水调节阀、 50 3号高加疏水调节阀、 51 4号高加疏水调节阀、
52 给水泵驱动小汽轮机、 53 小机主汽阀、
54 带全部給水回热抽汽的超高压缸。
(五)具体实施方式：
实施例1：
现结合图2，以一台1000MW等级，汽机侧主汽温度/一次再热汽温度/二次再热汽温度的设计值为600℃/620℃/620℃的二次再热汽轮机组为例说明实现发明的优选方式。该型二次再热汽轮机组采用了5台高压加热器，3台分离的蒸汽冷却器，其高压缸多一级抽汽(高压缸后级抽汽)送3号高压加热器，高压缸排汽成为4抽送4号高压加热器，除氧器和小机用汽成为6抽(中压缸后级抽汽)。
本发明一种用于二次再热机组的新型高效给水回热系统包括：1号高加进汽逆止阀(36)、1号高加进汽截止阀(40)、2号高加进汽逆止阀(37)、2号高加进汽截止阀(41)、3号高加进汽逆止阀(38)、3号高加进汽截止调节阀(42)、除氧器减压排汽阀(33)、除氧器进汽逆止阀(34)、除氧器进汽截止阀(35)、1号高压加热器(44)、2号高压加热器(45)、3号高压加热器(46)、1号高加疏水调节阀(48)、2号高加疏水调节阀(49)、3号高加疏水调节阀(50)、除氧器(22)、给水泵(15)、给水泵出口阀(14)、贮水箱出口截止阀(19)、分离器水位调节阀(31)、带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)、高压缸(17)、中压缸(20)；带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)包括超高压缸(21)的全部压力级叶轮、喷嘴、配汽机构，排汽缸成为大型抽汽口，排汽缸后新增加6级短叶片的压力级，分流的蒸汽在新增压力级中继续膨胀做功并分别从新2抽、新3抽、新4抽接口输出低焓值抽汽；带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)的排汽(1抽)通过1号高加进汽逆止阀(36)和1号高加进汽截止阀(40)向1号高压加热器(44)供汽；带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)的新2抽通过2号高加进汽逆止阀(37)、2号高加进汽截止阀(41)向2号高压加热器(45)供汽；带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)的新3抽通过3号高加进汽逆止阀(38)、3号高加进汽截止调节阀(42)向3号高压加热器(46)供汽；带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)的新4抽通过除氧器进汽逆止阀(34)、除氧器进汽截止阀(35)向除氧器(22)供汽；使用6抽(中压缸后级抽汽)的给水泵驱动小汽轮机(52)被高速变频同步电动机取代；封闭高压缸(17)的2抽接口；封闭高压缸(17)的3抽接口；封闭高压缸(17)的去4抽接口；封闭中压缸的5抽接口；封闭中压缸的6抽接口；弃用3台分离的蒸汽冷却器；高压加热器由5台优化为3台；除氧器(22)提高承压能力；给水泵(15)的出口经给水泵出口阀(14)与号高压加热器(46)的管侧入口连接，3号高压加热器(46)的管侧出口与2号高压加热器(45)的管侧入口连接，2号高压加热器(45)的管侧出口与1号高压加热器(44)的管侧入口连接，1号高压加热器(44)的管侧出口与省煤器(5)的入口连接；1号高压加热器(44)的疏水经1号高加疏水调节阀(48)回流到2号高压加热器(45)的壳侧，2号高压加热器(45)的疏水经2号高加疏水调节阀(49)回流到3号高压加热器(46)的壳侧，3号高压加热器(46)的疏水经3号高加疏水调节阀(50)回流到除氧器(22)；增大带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)的进汽量，以较低焓值的新2抽、新3抽顶替较高焓值的2抽、3抽、4抽、5抽用于加热给水，高焓值的2抽、3抽、4抽、5抽在高压缸、中压缸、低压缸得以完整转换为轴功率；以较低焓值的新4抽顶替较高焓值的6抽用于除氧器(22)加热给水，高焓值6抽在中压缸、低压缸得以完整转换为轴功率；顶替较高焓值的2抽、3抽、4抽、5抽、6抽的新2抽、新3抽和新4抽的总质量流量要大于2抽、3抽、4抽、5抽、6抽的质量流量，并且抽汽点前移，不进入一次再热器和二次再热器，一次再热器吸热份额减少，二次再热器吸热份额也有所减少；高压缸取消抽汽口可以简化高压缸结构，进一步提高高压缸内效率，减少高压缸发生水冲击的危险；中压缸取消抽汽口可以简化中压缸结构，进一步提高中压缸内效率，减少中压缸发生水冲击的危险；优化高压缸通流子午面型线，进一步提高高压缸内效率；优化中压缸通流子午面型线，进一步提高中压缸内效率；优化提高新2抽、新3抽、新4抽的压力，即多用一些新4抽、新3抽、新2抽去顶替一部分1抽，可以进一步降低主机热耗；控制3号高加进汽截止调节阀(42)的开度提高主机的加负荷瞬态响应能力。
封闭高压缸(17)的2抽接口是指拆除2号高加进汽逆止阀，在2抽近本体端用“窝头形”封头封闭，并设置疏水袋和疏水阀，避免积水。
封闭高压缸的3抽接口是指在3抽近本体端用“窝头形”封头封闭，“窝头形”封头的材质与3抽的最高工作温度相匹配并设置疏水袋和疏水阀，避免积水。
封闭高压缸(17)的去4抽接口是指在4抽近本体端用“窝头形”封头封闭，“窝头形”封头的材质与3抽的最高工作温度相匹配并设置疏水袋和疏水阀，避免积水。
封闭中压缸的5抽接口是指在5抽近本体端用“窝头形”封头封闭，“窝头形”封头的材质与5抽的最高工作温度相匹配并设置疏水袋和疏水阀，避免积水。
封闭中压缸的6抽接口是指在6抽近本体端用“窝头形”封头封闭，“窝头形”封头的材质与6抽的最高工作温度相匹配并设置疏水袋和疏水阀，避免积水。
2号高压加热器(45)、3号高压加热器(46)的外壳材质可以使用Q345R。
1号高加疏水调节阀(48)、2号高加疏水调节阀(49)、3号高加疏水调节阀(50)均为笼式平衡阀芯调节阀，最大通流能力均为VWO质量流量的30％。
带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)提供的新2抽的压力与2号高压加热器(45)的出口水温相匹配；提供的新2抽的抽汽量与其在2号高压加热器(45)的凝汽量相匹配。
带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)提供的新3抽的压力与3号高压加热器(46)的出口水温相匹配；提供的新3抽的抽汽量与其在3号高压加热器(46)的凝汽量相匹配。
带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)提供的新4抽的压力与除氧器(22)出口水温的饱和压力相匹配；新4抽的抽汽量与其在除氧器(22)的耗汽量相匹配；除氧器(22)能够承受3号高加进汽截止调节阀(42)全关时的新4抽的压力，并有足够的安全余量。
该型机组在THA工况下，2抽的焓值为3534.4kJ/kg，压力6.278MPa，温度548.2℃；3抽的焓值为3458.7kJ/kg，压力5.000MPa，温度510.4℃；4抽的焓值为3308.5kJ/kg，压力3.090MPa，温度434.5℃；5抽的焓值为3571.3kJ/kg，压力1.735MPa，温度545.5℃；6抽的焓值为3335.2kJ/kg，压力0.837MPa，温度432.1℃；新2抽焓值为3057.34kJ/kg，压力6.40MPa，温度358.32℃(饱和温度279.83℃)；新3抽焓值为2916.5kJ/kg，压力3.27MPa，温度274.48℃(饱和温度238.69℃)；新4抽焓值为2741.08kJ/kg，压力1.233MPa，温度189.19℃(干度为0.9780)，可见新2抽、新3抽、新4抽的焓值和过热度颇低于2抽、3抽、4抽、5抽、6抽的焓值和过热度，新4抽已进入湿蒸汽区域；低压缸排汽焓为2408.9kJ/kg，2抽、3抽、4抽、5抽、6抽与新2抽、新3抽、新4抽相比，在汽轮机组内的做功能力有巨大差异。
经过再热的高焓值蒸汽用于发电，不再参与高exergy(火用)损失的给水回热过程。
2抽的质量流量为23.648kg/s；2抽留在机组内可增发36.59MW；
3抽的质量流量为38.354kg/s；3抽留在机组内可增发56.44MW；
4抽的质量流量为32.594kg/s；4抽留在机组内可增发43.07MW；
5抽的质量流量为26.569kg/s；5抽留在机组内可增发30.88MW；
6抽的质量流量为52.489kg/s；6抽留在机组内可增发48.62MW。
增加带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)的进汽量，以新2抽、新3抽、新4抽顶替2抽、3抽、4抽、5抽、6抽，主机热耗6824.2kJ/kWh比基准热耗7092.3kJ/kWh低268.1kJ/kWh。此热耗值已接近采用现有技术的给水回热系统的一次再热的700℃/720℃机组的热耗期望值。
使用6抽的给水泵驱动小汽轮机被高速变频同步电动机取代后，6抽进给水泵驱动小汽轮机的蒸汽质量流量为48.812kg/s；留在机组内可增发45.214MW，主机热耗进一步下降到6596.6kJ/kWh(高速变频电动给水泵)，主机热耗比基准热耗7092.3kJ/kWh低495.7kJ/kWh。比基准值热耗下降达495.7kJ/kWh，是一个颇为可观的数字。
汽动给水泵是现有技术的流行选择，几乎成为不二选择，汽动给水泵可以明显降低厂用电率。但是，从工程热力学的角度看，其本质是增加了一个效率较低的、在运行中大范围变速的小低压缸，小机的平均运行效率要比大机的中、低压缸内效率低20％或者更多，越是高效、大容量的机组采用高速变频电动给水泵，越有明显的节能、减排效益。
增加带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)的进汽量，以新2抽、新3抽、新4抽顶替2抽、3抽、4抽、5抽、6抽，锅炉一次再热系统有效热量占锅炉总有效热量由16.2％下降到13.1％；锅炉二次再热系统有效热量占锅炉总有效热量由11.7％下降到11.0％；经过再热的较高焓值的2抽、3抽、4抽、5抽、6抽全部用于发电，不再参与高exergy(火用)损失的给水回热过程，具有明显的热经济效益。
新3抽焓值为2916.5kJ/kg，压力3.27MPa，温度274.48℃(饱和温度238.69℃)，过热度35.79K；2抽、3抽、4抽、5抽、6抽中过热度最小的是4抽，4抽的过热度为199K，最大的是5抽，5抽的过热度为340.2K，由于新3抽过热度大幅度下降，有条件使用控制3号高加进汽截止调节阀(42)的开度提高主机的加负荷瞬态响应能力，在主机接到加负荷信号后，在锅炉加风、加燃料量的同时关小3号高加进汽截止调节阀(42)的开度，3号高压加热器(46)的凝汽量减少，流经高、中、低压缸的流量瞬态增加，有效改进了节流调节方式的主机的加负荷瞬态响应能力，而不必使用能耗高的主机调阀预节流/主机旁通补汽阀方案；3号高加进汽截止调节阀(42)由全开到全关，主机瞬态出力可增加80MW以上，并不会使3号高压加热器(46)产生过大的热应力，但考虑主机调节应有合理的调节静态曲线，应该适当限制3号高加进汽截止调节阀(42)关闭的速度和行程。
3号高加进汽截止调节阀(42)是一只通用的中压截止阀，有良好的关断截止能力，不过其控制信号由开关量改为模拟量，可以全开、全关也可以接受DCS的指令停留在之间某一开度，宜采用快速变频电驱执行机构或者气动执行机构。
Claims (10)
1.一种用于二次再热机组的新型高效给水回热系统，其特征在于：包括：1号高加进汽逆止阀(36)、1号高加进汽截止阀(40)、2号高加进汽逆止阀(37)、2号高加进汽截止阀(41)、3号高加进汽逆止阀(38)、3号高加进汽截止调节阀(42)、除氧器减压排汽阀(33)、除氧器进汽逆止阀(34)、除氧器进汽截止阀(35)、1号高压加热器(44)、2号高压加热器(45)、3号高压加热器(46)、号高加疏水调节阀(48)、2号高加疏水调节阀(49)、3号高加疏水调节阀(50)、除氧器(22)、给水泵(15)、给水泵出口阀(14)、贮水箱出口截止阀(19)、分离器水位调节阀(31)、带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)、高压缸(17)、中压缸(20)；带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)包括超高压缸(21)的全部压力级叶轮、喷嘴、配汽机构，排汽缸成为大型抽汽口，排汽缸后新增加6级短叶片的压力级，分流的蒸汽在新增压力级中继续膨胀做功并分别从新2抽、新3抽、新4抽接口输出低焓值抽汽；带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)的排汽(1抽)通过1号高加进汽逆止阀(36)和1号高加进汽截止阀(40)向1号高压加热器(44)供汽；带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)的新2抽通过2号高加进汽逆止阀(37)、2号高加进汽截止阀(41)向2号高压加热器(45)供汽；带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)的新3抽通过3号高加进汽逆止阀(38)、3号高加进汽截止调节阀(42)向3号高压加热器(46)供汽；带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)的新4抽通过除氧器进汽逆止阀(34)、除氧器进汽截止阀(35)向除氧器(22)供汽；使用5抽(中压缸后级抽汽)的给水泵驱动小汽轮机(52)被高速变频同步电动机取代；封闭高压缸(17)的2抽接口；封闭高压缸(17)的去3抽接口；封闭中压缸的4抽接口；封闭中压缸的5抽接口；高压加热器由4台/5台优化为3台；弃用分离的蒸汽冷却器(2抽)(8)和分离的蒸汽冷却器(4抽)(9)；除氧器(22)提高承压能力；给水泵(15)的出口经给水泵出口阀(14)与3号高压加热器(46)的管侧入口连接，3号高压加热器(46)的管侧出口与2号高压加热器(45)的管侧入口连接，2号高压加热器(45)的管侧出口与1号高压加热器(44)的管侧入口连接，1号高压加热器(44)的管侧出口与省煤器(5)的入口连接；1号高压加热器(44)的疏水经1号高加疏水调节阀(48)回流到2号高压加热器(45)的壳侧，2号高压加热器(45)的疏水经2号高加疏水调节阀(49)回流到3号高压加热器(46)的壳侧，3号高压加热器(46)的疏水经3号高加疏水调节阀(50)回流到除氧器(22)；增大带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)的进汽量，以较低焓值的新2抽、新3抽顶替较高焓值的2抽、3抽、4抽用于加热给水，高焓值的2抽、3抽在高压缸、中压缸、低压缸得以完整转换为轴功率；以较低焓值的新4抽顶替较高焓值的5抽用于除氧器(22)加热给水，高焓值5抽在中压缸、低压缸得以完整转换为轴功率；顶替较高焓值的2抽、3抽、4抽、5抽的新2抽、新3抽和新4抽的质量流量要大于2抽、3抽、4抽、5抽的质量流量，并且抽汽点前移，不进入一次再热器和二次再热器，一次再热器吸热份额减少，二次再热器吸热份额也有所减少；高压缸取消抽汽口可以简化高压缸结构，进一步提高高压缸内效率，减少高压缸发生水冲击的危险；中压缸取消抽汽口可以简化中压缸结构，进一步提高中压缸内效率，减少中压缸发生水冲击的危险；优化高压缸通流子午面型线，进一步提高高压缸内效率；优化中压缸通流子午面型线，进一步提高中压缸内效率；优化提高新2抽、新3抽、新4抽的压力，即多用一些新4抽、新3抽、新2抽去顶替一部分1抽，可以进一步降低主机热耗；控制3号高加进汽截止调节阀(42)的开度提高主机的加负荷瞬态响应能力。
2.根据权利要求1所述的一种用于二次再热机组的新型高效给水回热系统，其特征是所述的封闭高压缸(17)的2抽接口是指拆除2号高加进汽逆止阀，在2抽近本体端用“窝头形”封头封闭，并设置疏水袋和疏水阀，避免积水。
3.根据权利要求1所述的一种用于二次再热机组的新型高效给水回热系统，其特征是所述的封闭高压缸(17)的去3抽接口是指拆除3号高加进汽逆止阀，在3抽近本体端用“窝头形”封头封闭，并设置疏水袋和疏水阀，避免积水。
4.根据权利要求1所述的一种用于二次再热机组的新型高效给水回热系统，其特征是所述的封闭中压缸的4抽接口是指拆除4号高加进汽逆止阀，在4抽近本体端用“窝头形”封头封闭，并设置疏水袋和疏水阀，避免积水。
5.根据权利要求1所述的一种用于二次再热机组的新型高效给水回热系统，其特征是所述的封闭中压缸的5抽接口是指拆除除氧器进汽逆止阀和去小机管道，在5抽近本体端用“窝头形”封头封闭，并设置疏水袋和疏水阀，避免积水。
6.根据权利要求1所述的一种用于二次再热机组的新型高效给水回热系统，其特征是所述的带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)提供的新2抽的压力与2号高压加热器(45)的出口水温相匹配；提供的新2抽的抽汽量与其在2号高压加热器(45)的凝汽量相匹配。
7.根据权利要求1所述的一种用于二次再热机组的新型高效给水回热系统，其特征是所述的带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)提供的新3抽的压力与3号高压加热器(46)的出口水温相匹配；提供的新3抽的抽汽量与其在3号高压加热器(46)的凝汽量相匹配。
8.根据权利要求1所述的一种用于二次再热机组的新型高效给水回热系统，其特征是所述的带全部給水回热抽汽的超高压缸(54)提供的新4抽的压力与除氧器(22)出口水温的饱和压力相匹配；新4抽的抽汽量与其在除氧器(22)的耗汽量相匹配；除氧器(22)能够承受3号高加进汽截止调节阀(42)全关时的新4抽的压力，并有足够的安全余量。
9.根据权利要求1所述的一种用于二次再热机组的新型高效给水回热系统，其特征是所述的控制3号高加进汽截止调节阀(42)的开度提高主机的加负荷瞬态响应能力，是指在主机接到加负荷信号后，在锅炉加风、加燃料量的同时关小3号高加进汽截止调节阀(42)的开度，3号高压加热器(46)的凝汽量减少，流经高、中、低压缸的流量瞬态增加，有效改进了节流调节方式的主机的加负荷瞬态响应能力，而不必使用能耗高的主机调阀预节流/主机旁通补汽阀方案。
10.根据权利要求1所述的一种用于二次再热机组的新型高效给水回热系统，其特征是所述的3号高加进汽截止调节阀(33)是一只通用的中压截止阀，有良好的关断截止能力，不过其控制信号由开关量改为模拟量，可以全开、全关也可以接受DCS的指令停留在之间某一开度，宜采用快速变频电驱执行机构或者气动执行机构。
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