CN105089724B - 一种并列运行的蒸汽轮机组锅炉给水加热系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种并列运行的蒸汽轮机组锅炉给水加热系统，包括锅炉、高背压汽轮机、低背压汽轮机、凝汽器、凝结水水池、循环冷却水水泵、循环水冷却塔、高压加热器、低压加热器、除氧器，利用并列运行的排汽背压不同的蒸汽轮机组，用高背压汽轮机抽汽和循环水余热替代低背压汽轮机抽汽加热低背压汽轮机锅炉给水，达到降低汽轮机发电煤耗的节能目的。

Description

一种并列运行的蒸汽轮机组锅炉给水加热系统

技术领域

本发明涉及锅炉给水加热领域，特别是指一种并列运行的蒸汽轮机组锅炉给水加热系统。

背景技术

蒸汽轮机组工作时的能量转换过程是，锅炉产生的蒸汽经过蒸汽轮机做功后变成乏汽，乏汽经过蒸汽轮机后面的冷却系统冷却后凝结成水，凝结水再次被用作锅炉给水，又被送回锅炉变成蒸汽，蒸汽再进入蒸汽轮机做功，如此循环往复，凝结水在被作为锅炉给水送入锅炉之前，需要被加热到锅炉给水的设计温度，加热锅炉给水的热源来自汽轮机的低压缸抽汽和中压缸抽汽，加热锅炉给水所用的加热设备分别为锅炉给水低压加热器、除氧器和高压加热器。

目前，火力发电厂的发电系统通常是蒸汽轮机发电机组与锅炉，以及辅机系统一一对应，组成单套机组独立运行的发电系统，或者同时并列运行多套汽轮发电机组。这两种发电系统在发电机组的能源效率方面并没有不同，但是，如果在并列运行的多台汽轮机的排汽背压并不相同，其中有一台或者多台汽轮机的排汽背压高于其它汽轮机的排汽背压，由于用于加热锅炉给水的汽轮机抽汽，离开汽轮机后就不再驱动汽轮机发电，因此汽轮机排汽背压越低，抽出来的蒸汽损失的发电量就越大，也就是说从湿冷汽轮机抽汽加热锅炉给水，比从空冷机组抽汽加热锅炉给水，汽轮机损失的发电量更大，或者说消耗的煤更多，造成两种汽轮机的整体效率偏低。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术的状况，提出了一种并列运行的蒸汽轮机组锅炉给水加热系统，以解决现有锅炉给水系统消耗过多和效率偏低的情况。

本发明主要是通过以下技术方案来实现的：一种并列运行的蒸汽轮机组锅炉给水加热系统，包括与M台高背压汽轮机连通的锅炉给水加热系统A、热泵、与N台低背压汽轮机连通的锅炉给水加热系统B和控制系统，M≧1，N≧1；

进一步地，所述加热系统A和加热系统B分别包括与锅炉、汽轮机依次串联的凝汽器和凝结水水池，低压加热器，除氧器，锅炉给水泵和高压加热器，还分别包括与所述凝汽器串联并形成闭环的循环冷却水管道的循环冷却水水泵和循环水冷却塔；

进一步地，所述高背压汽轮机分别与热泵、加热系统A和B的低压加热器、除氧器、高压加热器连接，将高背压汽轮机的循环水分流一部分到热泵；所述热泵的冷水管道与加热系统B的低压加热器连接，并且所述热泵的热水管道并联在加热系统A的循环冷却水管道上；设有补偿凝结水水泵的加热系统A和B的凝结水水池的连接管道，将凝结水从低背压汽轮机凝结水水池送回高背压汽轮机凝结水水池。

进一步地，所述高背压汽轮机的低压缸通过低压缸抽气管道分别与加热系统A和B的低压加热器、除氧器相连通。

进一步地，所述高背压汽轮机的中压缸通过中压缸抽气管道分别与加热系统A和B的高压加热器相连通。

进一步地，所述高背压汽轮机与热泵连接，将高背压汽轮机的循环水分流一部分到热泵。

进一步地，所述的加热系统A和B的凝结水水池连接管道上设有补偿凝结水水泵，所述补偿凝结水水泵，将凝结水从低背压汽轮机凝结水水池送回高背压汽轮机凝结水水池，补偿平衡两种汽轮机的锅炉给水。

进一步地，所述控制系统包括轮机抽气量控制单元、去往热泵的循环水水量控制单元、热泵控制单元、湿冷汽轮机凝结水量和空冷汽轮机凝结水量平衡控制单元、锅炉给水流量控制单元、锅炉给水加热器控制单元和锅炉给水加热系统控制中心，所述控制系统用于采集并控制两种汽轮机的锅炉给水加热系统的运行数据。

本发明的有益效果是：

将两台或两台以上的不同背压的汽轮发电机组和锅炉系统有机地结合起来，在不新增蒸汽量的情况下，从高背压汽轮机多抽汽用于加热低背压汽轮机的锅炉给水，替代和减少低背压汽轮机用于加热锅炉给水的抽汽量，同时利用热泵回收高背压汽轮机排汽余热加热低背压汽轮机的锅炉给水，进一步减少低背压汽轮机用于加热锅炉给水的抽气量，利用两种汽轮机的背压差别，两种汽轮发电机组集中调度运行，在同样的蒸汽量调节下，追求最大发电量，提高整体发电效率、降低发电能耗，达到两台及两台以上不同背压汽轮发电机组的电厂节约能源的目的，为建设资源节约型和环境友好型的“两型”火电厂提供创新技术支持。

附图说明

图1为本发明一种并列运行的蒸汽轮机组锅炉给水加热系统的结构剖面图。

附图标记：1-锅炉、2-中压缸抽气、3-低压缸抽气、4A-高背压汽轮机、4B-低背压汽轮机、5-凝汽器、6-凝结水水池、7-循环冷却水水泵、8-循环冷却水塔、9-补偿凝结水水泵、10-热泵、11-低压加热器、12-除氧器、13-锅炉给水泵、14-高压加热器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种并列运行的蒸汽轮机组锅炉给水加热系统做进一步描述：该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图所示，一种并列运行的蒸汽轮机组锅炉给水加热系统，包括与M台高背压汽轮机连通的锅炉给水加热系统A、热泵10、与N台低背压汽轮机连通的锅炉给水加热系统B和控制系统；加热系统A和加热系统B分别包括与锅炉1、汽轮机4依次串联的凝汽器5和凝结水水池6，低压加热器11，除氧器12，锅炉给水泵13和高压加热器14，还分别包括与凝汽器5串联并形成闭环的循环冷却水管道的循环冷却水水泵7和循环水冷却塔8；高背压汽轮机4A分别与热泵10、加热系统A和B的低压加热器11、除氧器12、高压加热器14连接；热泵10的冷水管道与加热系统B的低压加热器连接；高背压汽轮机的低压缸通过低压缸抽气管道分别与加热系统A和B的低压加热器11、除氧器12相连通；高背压汽轮机的中压缸通过中压缸抽气管道分别与加热系统A和B的高压加热器14相连通；加热系统A和B的凝结水水池6连接管道上设有补偿凝结水水泵9，所述补偿凝结水水泵9，将凝结水从低背压汽轮机凝结水水池送回高背压汽轮机凝结水水池，补偿平衡两种汽轮机的锅炉给水。

锅炉给水加热系统由一个专用控制系统管理，控制系统的功能是，当两种排汽背压不同的蒸汽轮机同时工作时，控制系统采集并控制两种汽轮机的锅炉给水加热系统的运行数据，然后，根据低背压汽轮机锅炉给水加热所需的蒸汽量，调度本技术锅炉给水加热系统，从高背压汽轮机4A抽取加热低背压汽轮机锅炉给水所需的蒸汽，并从高背压汽轮机排汽冷却循环水抽取一部分循环水到热泵10里面，利用热泵10加热低背压汽轮机锅炉给水，从而最大限度地减少从低背压汽轮机抽汽加热低背压汽轮机锅炉给水，同时，控制系统还要控制两种汽轮机的锅炉给水量保持平衡。

控制系统包括汽轮机抽气量控制单元，去往热泵的循环水水量控制单元，热泵控制单元，湿冷汽轮机凝结水量和空冷汽轮机凝结水量平衡控制单元，锅炉给水流量控制单元，锅炉给水加热器控制单元，和锅炉给水加热系统控制中心。其中：

汽轮机抽汽量控制单元分别设置在空冷汽轮机的抽汽孔与加热湿冷汽轮机的锅炉给水的热泵、低压加热器、除氧器、高压加热器的连接管路上，还设置在湿冷汽轮机的抽汽孔与加热湿冷汽轮机的锅炉给水的低压加热器、除氧器、高压加热器的连接管路上，用于调节加热湿冷汽轮机的锅炉的给水所需要的抽气量；

去往热泵的循环水水量控制单元设置在空冷汽轮机循环水管道与热泵的连接管路上，用于调节热泵所需的循环水水量；

热泵控制单元设置在加热湿冷汽轮机锅炉给水的热泵机组上，用于控制热泵的运行；

湿冷汽轮机凝结水量和空冷汽轮机凝结水量平衡控制单元设置在连接空冷汽轮机凝结水水池和湿冷汽轮机凝结水水池的管路上，用于控制从湿冷汽轮机凝结水水池流向空冷汽轮机凝结水水池的水量，补偿空冷汽轮机因为多抽汽而减少的凝结水水量，平衡两种汽轮机的锅炉给水；

锅炉给水流量控制单元设置在凝结水水池与热泵、低压加热器、除氧器、高压加热器的连接管路上，用于控制锅炉给水水量；

所述锅炉给水加热器控制单元设置在加热锅炉给水的热泵、低压加热器、除氧器、高压加热器上，用于分别控制各阶段加热的情况；

锅炉给水加热系统控制中心与设置在上述各个控制单元向上连接，对上述各个控制单元实施集中控制和监测，同时，该中心与电厂厂级控制中心相连接，受厂级控制中心的指挥控制。

以M＝1，N＝1为例，在一台空冷汽轮发电机组和配套锅炉，即高背压汽轮机4A和配套锅炉1A，和一台湿冷汽轮发电机组和配套锅炉，即低背压汽轮机4B和配套锅炉1B，并列运行的情况下，将空冷汽轮机4A的抽汽用作热泵10的驱动热源和将空冷汽轮机4A排汽冷却循环水余热用作热泵10的低温热源，并加热湿冷汽轮机配套锅炉1B给水的热泵10，加热锅炉给水的低压加热器11，除氧器12，和高压加热器器14，凝汽器5，凝结水水池6，循环水冷却水水泵7，循环水冷却塔8，中压缸抽汽2，低压缸抽汽3，锅炉给水泵13，将空冷汽轮机4A的循环水分流一部分到热泵10的水泵，锅炉给水泵13A，将凝结水从湿冷汽轮机凝结水水池6B送回空冷汽轮机凝结水水池6A的泵，循环水冷却塔8A。

加热系统还包括连接空冷汽轮机抽汽孔与热泵的蒸汽管道，连接空冷汽轮机排汽冷却循环水管道与热泵的热水管道，连接热泵与湿冷汽轮机配套的锅炉给水低压加热器的管道，连接空冷汽轮机抽汽孔与湿冷汽轮机配套的加热锅炉给水的低压加热器的蒸汽管道，连接空冷汽轮机抽汽孔与湿冷汽轮机配套的加热锅炉给水的除氧器的蒸汽管道，连接空冷汽轮机抽汽孔与湿冷汽轮机配套的加热锅炉给水的高压加热器的蒸汽管道，连接空冷汽轮机和湿冷汽轮机凝结水水量补偿平衡管道。

控制系统包括汽轮机抽气量控制单元，去往热泵的循环水水量控制单元，热泵控制单元，湿冷汽轮机凝结水量和空冷汽轮机凝结水量平衡控制单元，锅炉给水流量控制单元，锅炉给水加热器控制单元，和锅炉给水加热系统控制中心。

控制单元全部为自动调节或受动调节。锅炉给水加热系统不工作时，并列运行两套汽轮机组系统可以按原运行，模式工作。

在并列运行的高背压汽轮机和低背压汽轮机发电系统各自工作运行中，控制单元分别采集两套发电系统的抽汽流量、压力、温度数据，凝结水的温度、压力、流量数据，循环水的温度、压力、流量数据，低压加热器、除氧器、高压加热器的温度、压力、流量数据，锅炉给水设备的工作数据，热泵的工作状况数据等，把数据发给控制中心；

控制中心根据收到的数据，自动检查锅炉给水加热系统的工作状况，并分析处理锅炉给水加热负荷数据，控制中心通过对锅炉给水在各个加热段的流量和温度，凝结水流量和温度收集，根据能量平衡和质量平衡原理，分析锅炉给水加热负荷，得出控制各处抽汽量和循环水量，以及凝结水平衡量的结果；

控制中心根据分析处理的锅炉给水加热负荷结果，将控制各处抽汽量、循环水余热回收量，以及凝结水平衡补偿的配送比例等负荷配送数据，发信号给控制单元；

控制单元接收控制中心发来的负荷配送信号后，分别发出配送指令给热泵控制单元，抽汽量控制单元和循环水流量控制单元，以及凝结水平衡控制单元等，将高背压汽轮机的抽汽和循环水向低背压汽轮机的锅炉给水加热系统配送，从而使高背压汽轮机的抽汽和排汽冷却循环水余热可以利用低背压汽轮机的排汽背压更低的优势，多发电。

在M≥1，N≥1的情况下，按照上述技术方案，可以将多台高背压汽轮机组与多台低背压汽轮机组配对连接，利用高背压汽轮机抽汽和排汽冷却循环水余热加热低背压汽轮机配套的锅炉给水，替代低背压汽轮机的加热锅炉给水的抽汽。

Claims (5)

1.一种并列运行的蒸汽轮机组锅炉给水加热系统，包括与M台高背压汽轮机(4A)连通的锅炉给水加热系统A、热泵(10)、与N台低背压汽轮机(4B)连通的锅炉给水加热系统B和控制系统，M≧1，N≧1；其中，所述加热系统A和加热系统B分别包括与锅炉(1)、汽轮机(4)依次串联的凝汽器(5)和凝结水水池(6)，低压加热器(11)，除氧器(12)，锅炉给水泵(13)和高压加热器(14)，还分别包括与所述凝汽器(5)串联并形成闭环的循环冷却水管道的循环冷却水水泵(7)和循环水冷却塔(8)；所述高背压汽轮机(4A)分别与热泵(10)、加热系统A和B的低压加热器(11)、除氧器(12)、高压加热器(14)连接，将高背压汽轮机的循环水分流一部分到热泵(10)；所述热泵(10)的冷水管道与加热系统B的低压加热器(11B)连接，并且所述热泵(10)的热水管道并联在加热系统A的循环冷却水管道上；设有补偿凝结水水泵(9)的加热系统A和B的凝结水水池(6)的连接管道，将凝结水从低背压汽轮机凝结水水池(6B)送回高背压汽轮机凝结水水池(6A)。

2.如权利要求1所述的锅炉给水加热系统，其特征在于，所述高背压汽轮机的低压缸通过低压缸抽气(3A)管道分别与加热系统A和B的低压加热器(11)、除氧器(12)相连通。

3.如权利要求1所述的锅炉给水加热系统，其特征在于，所述高背压汽轮机的中压缸通过中压缸抽气(2A)管道分别与加热系统A和B的高压加热器(14)相连通。

4.如权利要求1所述的锅炉给水加热系统，其特征在于，加热系统A和B的凝结水水池(6)连接管道上设有补偿凝结水水泵(9)，所述补偿凝结水水泵，将凝结水从低背压汽轮机凝结水水池(6B)送回高背压汽轮机凝结水水池(6A)，补偿平衡两种汽轮机的锅炉给水。

5.如权利要求1所述的锅炉给水加热系统，其特征在于，所述控制系统包括轮机抽气量控制单元、去往热泵的循环水水量控制单元、热泵控制单元、湿冷汽轮机凝结水量和空冷汽轮机凝结水量平衡控制单元、锅炉给水流量控制单元、锅炉给水加热器控制单元和锅炉给水加热系统控制中心，所述控制系统用于采集并控制两种汽轮机的锅炉给水加热系统的运行数据。