CN105697077A - 一种大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的改造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的改造方法，用于改造大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统，包括：将热网回水管路打断为热网回水凝汽器进水管、热网回水凝汽器出水管；冷却进水管在循环冷却水进水阀、凝汽器之间的位置与热网回水凝汽器进水管连通，冷却出水管在循环冷却水出水阀、凝汽器之间的位置与热网回水凝汽器出水管连通。在本发明中由于冷却进水管在循环冷却水进水阀、凝汽器之间的位置与热网回水凝汽器进水管连通，冷却出水管在循环冷却水出水阀、凝汽器之间的位置与热网回水凝汽器出水管连通。利用汽轮机排汽的热量提升热网内冷媒的温度，提高了可以利用的热效率。

Description

一种大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的改造方法
技术领域
本发明涉及发电领域，特别是一种大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的改造方法。
背景技术
目前北方地区电力供给结构性长期过剩，采暖热需求增加的形势，
大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统热效率低、热污染严重的原因是要把做功后的乏汽冷凝为水返回锅炉再产蒸汽，乏汽蕴含的热量被浪费，且冷却该乏汽还要消耗能源，故热效率低；冷凝过程中，冷却介质又把热量散发在空气中，对环境造成热污染。可见，问题的关键是为乏汽找到一条可资利用的出路。
这条出路就是用乏汽对城市居民提供采暖供热，它不仅使老热电厂逃脱被关停的厄运，还获利匪浅，效益倍增。进一步的，还抽取部分中压蒸汽，向工业用户提供工业供热。现有技术中将抽汽凝汽式机组提高背压的改造方法需要更换锅炉、转子、凝汽器，存在更换的周期长、费用大（通常需要8500万元-1.2亿元）的缺点。
因此，现有技术中可以利用的热效率低。
发明内容
本发明目的在于提供一种大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的改造方法，提高大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统可以利用的热效率。
为达上述优点，本发明提供一种大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的改造方法，用于改造大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统，包括：
将热网回水管路打断为热网回水凝汽器进水管、热网回水凝汽器出水管；
冷却进水管在循环冷却水进水阀、凝汽器之间的位置与热网回水凝汽器进水管连通，冷却出水管在循环冷却水出水阀、凝汽器之间的位置与热网回水凝汽器出水管连通。
在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：
在所述凝汽器的进气端设置雾化补水管路的步骤，所述雾化补水管路用于为所述凝汽器内注入雾化水汽。
在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：
所述热网补水管路与所述冷却进水管连通的步骤，所述冷却进水管的热网回水凝汽器进水管与所述凝汽器之间的位置与所述热网补水管路连通。
在本发明的一个实施例中，发电机组、凝汽器、厂内热网、冷却塔。
在本发明的一个实施例中，所述发电机组包括：汽轮机的高压缸、中压缸、低压缸和发电机。
在本发明的一个实施例中，所述厂内热网包括：第一加热器、第二加热器。
在本发明的一个实施例中，所述第一加热器和所述第二加热器均与热网回水凝汽器出水管连通。
在本发明的一个实施例中，所述热网回水凝汽器进水管、所述热网回水凝汽器出水管与用户热网连通。
在本发明的一个实施例中，所述雾化补水管路上安装有雾化补水阀。
在本发明的一个实施例中，所述中压缸、所述低压缸之间设有蒸汽管，所述蒸汽管上安装有蒸汽阀,所述厂内热网不需要供应热水时，所述蒸汽阀处于全开状态，打开所述循环冷却水进水阀、所述循环冷却水出水阀，关闭所述热网回水凝汽器进水阀、热网回水凝汽器出水阀；
所述厂内热网需要供应热水时，所述蒸汽阀调整至保证所述低压缸运行的最小安全蒸汽流量，所述关闭循环冷却水进水阀、所述循环冷却水出水阀，打开所述热网回水凝汽器进水阀、所述热网回水凝汽器出水阀
在本发明中由于冷却进水管在循环冷却水进水阀、凝汽器之间的位置与热网回水凝汽器进水管连通，冷却出水管在循环冷却水出水阀、凝汽器之间的位置与热网回水凝汽器出水管连通。利用汽轮机排汽的热量提升热网内冷媒的温度，提高了可以利用的热效率。在本发明中利用汽轮机低压缸进汽导管调节阀的关小，减少向低压缸排气（汽量减少至低压缸转子不发生摩擦、振动、鼓风等不安全问题时的量），从而减少低压缸做功，增大热电比例，提高采暖抽汽能力；同时由于低压缸排汽的减少使得利用采暖供热回水作为凝汽器冷却水（冷却塔循环水采暖期切断，塔停用），即低压缸排汽的热量提升热网内冷媒的温度，提高了可以利用的热效率及采暖供热能力。
附图说明
图1所示为现有的大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的结构示意图。
图2所示为本发明第一实施例的大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
图1所示为现有的大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的结构示意图。请参见图1、现有的大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统，用于向外部热网200供热、和发电，现有的大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统包括，发电机组10、凝汽器20、厂内热网30、冷却塔40。
发电机组10，包括：汽轮机的高压缸11、中压缸12、低压缸15和发电机17。中压缸12、低压缸15之间设有蒸汽管13，蒸汽管13上安装有蒸汽阀131。蒸汽阀131可以调节蒸汽的流量。在蒸汽阀131与低压缸15可以安装流量计和压力传感器（图未视）。
凝汽器20，将汽轮机排汽冷凝成水的一种换热器，又称复水器，用于将蒸汽冷却为冷却水。在凝汽器20的蒸汽液化水出水端与冷却水补水管路23连通，补水管路23上设有补水控制阀231。凝汽器20的蒸汽液化水出水端安装温度采集装置。
厂内热网30包括热网回水管路30a，采暖补水阀32、采暖水泵35、第一加热器37、第二加热器39。第一加热器37抽取中压缸12的蒸汽加热网回水管路30a内的热媒。第一加热器37、第二加热器39加热热媒后将热媒送往外部热网200，热媒降温后经热网回水管路30a流回厂内热网30。热网回水管路30a与热网补水管路36连通。
冷却塔40，与冷却进水管41，冷却出水管43连通，冷却进水管41，冷却出水管43在凝汽器20内闭合。冷却进水管41，冷却出水管43上分别安装有循环冷却水进水阀411、循环冷却水出水阀431。
图2所示为本发明第一实施例的大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的结构示意图。请参见图2，
本实施例的大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统100将热网回水管路30a打断为热网回水凝汽器进水管31、热网回水凝汽器出水管33，冷却进水管41在循环冷却水进水阀411、凝汽器20之间的位置与热网回水凝汽器进水管31连通，冷却出水管43在循环冷却水出水阀431、凝汽器20之间的位置与热网回水凝汽器出水管33连通。
热网回水凝汽器进水管31、热网回水凝汽器出水管33上分别安装有热网回水凝汽器进水阀311、热网回水凝汽器出水阀331。
通过关闭循环冷却水进水阀411、循环冷却水出水阀431，打开热网回水凝汽器进水阀311、热网回水凝汽器出水阀331。可以切换热网内的热媒进入凝汽器20与汽轮机排汽交换热量。同时提升厂内热网30内的热媒的温度。这样可以提高凝汽器20冷却汽轮机排汽所释放热量的可利用率。
由于热网回水的温度想到温度较高，为保证凝汽器20的冷却效果，在凝汽器20蒸汽液化水出水端的补水管路23关闭或去除，凝汽器20的进气端（喉部）新增雾化补水管路21，雾化补水管路21用于为凝汽器20内注入雾化低温水汽，以保证凝汽器20冷却冷却水的效果。雾化补水管路21上安装有雾化补水阀211.
热网补水管路38与热网回水凝汽器进水管31靠近凝汽器20的位置连通。使进入凝汽器20的热媒温度降低。热网补水管路38上安装有热网补水阀。
当热网回水的回水量不足时，多组热电联产机组可以根据回水量将多台热电联产机组中的一部分按本发明第一实施例改造。如装有两台300MW等级热电联产机组的电厂改造其中一台；四台300MW等级热电联产机组改两台机，实现乏汽热量回收,以此来增大采暖供热能力，提高机组热效率，降低发电煤耗，增加电厂经济收益。
利用采暖供热回水作为凝汽器循环冷却水（低真空供热技术），特别适用于300MW等级抽凝式采暖供热或同时具有工业蒸汽负荷的热电联产机组或类似机组的电厂，以装有两台C350/272-24.2/0.4/566/566的热电联产机组的吉林长春市某热电厂为例，由凝汽器喉部通过喷水雾化形式补入冷却水。若补水量按50t/h，温度15℃计算，可使排汽温度降低0.21℃。热网补水在热网回水进入凝汽器之前处补入，通过减低回水温度提高冷却效果，以进一步降低汽轮机排汽温度。若补水量按100t/h，温度15℃计算，此法可使排汽温度降低0.35℃。
采用本方法并对相关热力系统进行简单改造各可带来以下效果：1、增加采暖供热165MW（对长春地区可增加供热面积300万平方米），是额定供热能力的近1/3，如果工业蒸汽负荷余量大，可增加采暖负荷更多；2、降低发电煤耗降低（因热电比提高，冷源损失大大减少）4—8克/千瓦.时；3、增加经济效益约4000万元/年（如果工业蒸汽负荷有余量，即未达到额定负荷的电厂增加经济收益可达6000余万元/年）。而相关改造费用800万元以下（因各电厂情况不同而异）。
本发明的工作原理如下：
不需要向厂内热网供应热水时，蒸汽阀131处于全开状态，打开循环冷却水进水阀411、循环冷却水出水阀431，关闭热网回水凝汽器进水阀311、热网回水凝汽器出水阀331，这时热电比低，发电效率高。
需要向厂内热网供应热水时，蒸汽阀131调小至保证低压缸最小安全蒸汽流量，关闭循环冷却水进水阀411、循环冷却水出水阀431，打开热网回水凝汽器进水阀311、热网回水凝汽器出水阀331，这时热电比高，发电效率高。
蒸汽阀131调整至保证低压缸最小安全蒸汽流量，即不发生叶片鼓风、振动、摩擦，缸体膨胀不均等不安全情况。最小安全蒸汽流量可以由汽机制造厂家提供，最小安全蒸汽流量机型和机组容量而不同。减少电力做功，增加采暖抽汽流量，通过增加热电比提高供热能力。如果工业抽汽（高压蒸汽）有余量，则余量部分做功降至采暖抽汽参数后可增加供热抽汽，可以提高供热能力。
在本发明的其他实施例中，将两台机组其中一台用供热网回水做凝汽器20的汽轮机排汽增加供热能力（低真空供热）。回水经凝汽器吸收低压缸排汽的汽化潜热后温度升高7-8℃，再进入由采暖抽汽加热的首站加热器加热至热网供水温度再去厂内热网。由于没有热量损失，因此总体经济效益远高于两台机组因低真空运行和低压缸汽量减少降低做功而带来的效益降低值。
综上，本发明的大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的改造方法
至少具有以下的优点:
在本发明中由于冷却进水管在循环冷却水进水阀、凝汽器之间的位置与热网回水凝汽器进水管连通，冷却出水管在循环冷却水出水阀、凝汽器之间的位置与热网回水凝汽器出水管连通。利用汽轮机排汽的热量提升热网内冷媒的温度，具体的通过关闭循环冷却水进水阀、循环冷却水出水阀，打开热网回水凝汽器进水阀、热网回水凝汽器出水阀。可以切换热网内的热媒进入凝汽器与汽轮机排汽交换热量。同时提升厂内热网内的热媒的温度，即提高了凝汽器冷却汽轮机排汽所释放热量的可利用率。
在本发明中，大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统运行安全可靠，运行方式切换简单、方便（时间短，不揭缸换转子）。
在本发明中，大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统改造简单、费用低。换转子的高背压改造一般费用8500万元—1.2亿元，本发明方法涉及改造费用800万元以下。
在本发明中，大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统改造适应目前及今后电力供给过剩，机组利用小时降低的趋势；增加的经济效益及供热能力幅度大。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化和修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的改造方法，用于改造大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统（100），其特征在于，包括：
将热网回水管路（30a）打断为热网回水凝汽器进水管（31）、热网回水凝汽器出水管（33）；
连通冷却进水管（41）在循环冷却水进水阀（411）、凝汽器（20）之间的位置与热网回水凝汽器进水管（31），连通冷却出水管（43）在循环冷却水出水阀（431）、凝汽器（20）之间的位置与热网回水凝汽器出水管（33）。
2.根据权利要求1所述的大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的改造方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述凝汽器（20）的进气端设置雾化补水管路（21）的步骤，所述雾化补水管路（21）用于为所述凝汽器（20）内注入雾化水。
3.根据权利要求1所述的大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的改造方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述热网补水管路（38）与所述冷却进水管（41）连通的步骤，所述冷却进水管（41）的热网回水凝汽器进水管（31）与所述凝汽器（20）之间的位置与所述热网补水管路（38）连通。
4.根据权利要求1所述的大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的改造方法，其特征在于，所述大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统（100）包括：发电机组（10）、凝汽器（20）、厂内热网（30）、冷却塔（40）。
5.根据权利要求4所述的大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的改造方法，其特征在于，所述发电机组（10）包括：汽轮机的高压缸（11）、中压缸（12）、低压缸（15）和发电机（17）。
6.根据权利要求4所述的大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的改造方法，其特征在于，所述厂内热网（30）包括：第一加热器（37）、第二加热器（39）。
7.根据权利要求6所述的大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的改造方法，其特征在于，所述第一加热器（37）和所述第二加热器（39）均与热网回水凝汽器出水管（33）连通。
8.根据权利要求4所述的大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的改造方法，其特征在于，所述热网回水凝汽器进水管（31）、所述热网回水凝汽器出水管（33）与用户热网（200）连通。
9.根据权利要求2所述的大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的改造方法，其特征在于，所述雾化补水管路（21）上安装有雾化补水阀（211）。
10.根据权利要求5所述的大型抽汽凝汽式汽轮机热电联产系统的改造方法，其特征在于，所述中压缸（12）、所述低压缸（15）之间设有蒸汽管（13），所述蒸汽管（13）上安装有蒸汽阀（131）,所述厂内热网（30）不需要供应热水时，所述蒸汽阀（131）处于全开状态，打开所述循环冷却水进水阀(411）、所述循环冷却水出水阀（431），关闭所述热网回水凝汽器进水阀（311）、热网回水凝汽器出水阀（331）；
所述厂内热网（30）需要供应热水时，所述蒸汽阀（131）调整至保证所述低压缸（15）运行的最小安全蒸汽流量，所述关闭循环冷却水进水阀（411）、所述循环冷却水出水阀（431），打开所述热网回水凝汽器进水阀（311）、所述热网回水凝汽器出水阀（331）。
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