CN105863754A - 一种700℃超超临界二次再热热力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种700℃超超临界二次再热系统，该系统包括：锅炉、汽轮机、回热加热器、再热器、凝汽器、泵、管道等，所述汽轮机包括依次连接的高压缸、中压缸和低压缸另外还有一个独立的回热式小汽轮机。一次再热器，设置于所述高压缸和所述第一中压缸之间。二次再热器同所述汽轮机的第一中压缸的排汽口连接并同所述汽轮机的第二中压缸的进汽口连接，其中，所述二次再热后产生的高温再热蒸汽引入所述另一中压缸。独立的小汽轮机抽汽来自高压缸，独立的小汽轮机后连接发电机和给水泵，机组正常运行时，独立的小汽轮机用来驱动给水泵为锅炉输送给水，同时发电机为发电运行模式。小汽轮机设有三级抽汽，其排汽直接进入加热器。中压缸不再设置抽汽系统，中压缸排汽直接进入低压缸。本发明的700℃超超临界二次再热系统在提高效率的同时，大幅降低700℃超超临界二次再热系统高温金属材料受热面的布置，大大降低了机组的成本，具有良好的投资收益技术经济性。

Description

一种700℃超超临界二次再热热力系统
技术领域
本发明涉及一种电力设备，尤其涉及一种新颖高参数的蒸汽二次再热系统。
背景技术
火力发电机组的效率主要取决于蒸汽动力循环参数，参数越高机组效率越高。随着电力行业的快速发展，高参数机组的发展势在必行。20世纪90年代末期，欧洲、日本和美国相继提出先进超超临界燃煤电站研究计划，将蒸汽参数提高到700℃/35MPa。我国自1993年开始研究超超临界发电技术，目前经历了20年的发展历程，成功开发了600℃和625℃两个温度等级的先进铁素体材料。与超临界相比，超超临界发电技术的热效率提高了2％，每千瓦时煤耗降低了16克。因此，以奥氏体及镍合金材料为基础的700℃超超临界燃煤发电技术是洁净燃煤发电技术的根本出路。在常规火力发电厂中，可采用再热来提高热力循环效率。其中，再热是指将汽轮机内做了部分功的蒸汽引出进行再次加热，然后引回汽轮机继续做功。通过合理的再热可以降低排汽湿度，提高热力循环效率。一般，再热次数多则热力循环效率高，但与此同时锅炉受热面会越大，相应造价也会升高，尤其是700℃等级热力系统需要的高温镍基材料价格昂贵。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有700℃超超临界机组技术存在以下问题：
采用二次再热技术的700℃超超临界机组，用主汽轮机抽汽的热量通过加热器来加热凝结水和给水，将抽汽的热量全部回收到工质水中，减少循环水带走的汽化潜热排放，以提高热力系统效率。抽汽最好过热度低，将过热部分能量做功，而将汽化潜热部分能量用来回热。但现在700℃超超临界机组，从中压缸的抽汽温度很高，过热度很高，另外再热后的抽汽受再热作用，温度提高，过热度随之增加，使得可用来做功的能量用来加热凝结水和给水，影响了热力循环的效率。700℃超超临界机组，机组的主蒸汽温度压力参数都很高，在维持与一次再热相同的合理炉膛出口烟温与省煤器出口烟温的条件下，锅炉出口蒸汽参数的提高增加了总的工质吸热量，通过再热器蒸汽流量很大，因此耐高温的再热蒸汽所需的锅炉和蒸汽管道的面积很大，这两方面原因导致对昂贵的耐高温金属材料的需求量很大，整个机组的投资成本非常大。
发明内容
发明目的：为了克服现有700℃机组技术中存在的不足，本发明提供一种700℃二次再热热力系统，
技术内容：为实现上述目的，本发明提供了一种700℃超超临界二次再热系统，包括锅炉、与锅炉相连的汽轮机、分别与锅炉和汽轮机相连的回热系统，所述汽轮机包括依次连接的汽轮机高压缸、第一级中压缸、第二级中压缸和第一级低压缸、第一级低压缸、第二级低压缸；所述汽轮机内设有一独立的回热式小汽轮机；高压缸和第一中压缸之间设有一次再热器；汽轮机的第一中压缸与第二中压缸之间设置有二次再热器，其中，所述二次再热器产生高温再热蒸汽，并将该高温再热蒸汽引入第二中压缸，小汽轮机抽汽来自高压缸，中压缸排汽直接进入低压缸，所述回热系统包括依次连接的一组高压加热器、除氧器以及低压加热器。
所述高压加热器包括相互连接的第一高压加热器、第二高压加热器、第三高压加热器；所述第一高压加热器分别连接锅炉和高压缸；第二高压加热器连接高压缸；第三高压加热器连接小汽轮机。
进一步地，所述低压加热器包括相互连接的第五低压加热器、第六低压加热器、第七低压加热器、第八低压加热器、第九低压加热器、第十低压加热器；所述第五低压加热器、第六低压加热器分别与小汽轮机相连；第七低压加热器与第一级低压缸连接；第八低压加热器、第九低压加热器、第十低压加热器分别与第三级低压缸连接。
进一步地，所述除氧器设在第三高压加热器与第五低压加热器之间，除氧器与小汽轮机相连。
进一步地，第三高压加热器与除氧器之间设有第一升压泵。
进一步地，所述第六低压加热器和第七低压器之间设有第二升压泵。
进一步地，所述第八低压加热器、第九低压加热器、第十低压加热器上分别设有一疏水泵。
进一步地，所述第十低压加热器与第三级低压缸之间设有凝结水泵和凝汽器。所述小汽轮机上设有一汽动给水泵
本发明中汽轮机采用单轴6缸6排汽，分为高中低压缸，具有两级再热系统，回热系统包含三级高压加热器(H1-H3)、除氧器(H4)、六级低压加热器(H5-H10)。其中H7为混合式加热器，给水出口含有升压泵。低压加热器H8、H9、H10具有疏水泵，将疏水打入加热器的出口。其他加热器采用疏水逐级自流的方式。
高压缸具有一级中间抽汽，用来加热第一级高压加热器H1。高压缸排汽分为三部分，a进入第1级再热器，b进入加热器H2，c进入独立的小汽轮机膨胀做功。独立的小汽轮机设置了3级抽汽系统，分别进入到高压加热器H3，除氧器H4，低压加热器H5，排汽进入低压加热器H6。中压缸未设置抽汽系统，中压缸排汽直接引入低压缸。低压缸有4级抽汽系统来加热给水，排汽进入主凝汽器。
所述高压缸抽汽a进入第一级再热器，b进入加热器，c进入独立的小汽轮机作为小汽轮机的汽源。所述中压缸不再抽汽，排汽直接进入低压缸。所述汽轮机的高压缸、中压缸、低压缸同轴带一台发电机。独立的小汽轮机抽汽和排气进入回热系统的加热器去加热给水。小汽轮机进汽来自高压缸，独立的小汽轮机后连接发电机和给水泵，机组正常运行时，独立的小汽轮机用来驱动给水泵，同时带动发电机进行发电。
有益效果：本发明相对于现有技术而言具有以下优点：
与从常规的中压缸抽汽相比，独立的小汽轮机的抽汽参数降低，解决了抽汽过热问题。独立的小汽轮机的排汽会是湿蒸汽，可以直接进入加热器，不需复杂、昂贵的凝汽器。独立的小汽轮机后连接发电机和给泵，正常运行时，独立的小汽轮机驱动给水泵，同时发电机为发电运行模式。该系统解决了中压缸抽汽过热问题，同时中压缸抽汽转移到独立的小汽轮机，通过再热器的蒸汽流量减少，使得锅炉和蒸汽管道耗资大大减少。
该系统高压缸排汽的部分蒸汽进入独立的小汽轮机做功，使得一级再热蒸汽的流量比常规系统低，二级再热蒸汽流量也比常规系统低，这样大大减少了锅炉侧的再热面、再热蒸汽管道的投资。同时由于该系统中第3～6级抽汽的品质降低，抽汽流量和份额都明显大于常规系统，少抽了高品质蒸汽，且降低了蒸汽与给水的换热温差，定性上可以得出该系统比常规系统热经济性高的结论。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种700℃超超临界二次再热热力系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
图1中，出了根据本发明的蒸汽二次再热系统的一个实施例的示意性结构，具体结构如下：B为锅炉；HP为汽轮机高压缸；IP1为汽轮机第一级中压缸；IP2为汽轮机第二级中压缸；LP1为汽轮机的第一级低压缸；LP2为汽轮机的第二级低压缸；LP3为汽轮机的第三级低压缸；R-Turbine为独立的回热式小汽轮机；R1为一次再热器；R2为二次再热器；TD为汽动给水泵；CON为凝汽器；H1为第一级高压加热器；H2为第二级高压加热器；H3为第三级高压加热器；H4为除氧器；H5为第五级低压加热器；H6为第六级低压加热器；H7为第七级低压加热器；H8为第八级低压加热器；H9为第九级低压加热器；H10为第十级低压加热器；BP为升压泵；DP为疏水泵；CP为凝结水泵。如图所示，本发明的蒸汽二次再热系统主要包括锅炉、汽轮机、独立的回热式小汽轮机、两级再热器一次再热器和二次再热器、9级加热器、除氧器、凝汽器和发电机。其中，汽轮机包含依次连接的高压缸、第一级中压缸、第二级中压缸和低压缸。
独立的小汽轮机抽汽来自高压缸，小汽轮机后连接发电机和给水泵，在机组正常运行时，小汽轮机用来驱动给水泵，并且发电机处于发电模式。中压缸不再抽汽，小汽轮机抽汽与中压缸抽汽相比，抽汽参数降低，解决了抽汽过热的问题。小汽轮机抽汽，减少了再热器的蒸汽流量，管道的受热面相应减少。
其特点之一在于存在一个独立的小汽轮机，来自高压缸的排汽进入独立的小汽轮机膨胀做功，该系统中汽轮机的中压缸不再抽汽，使得一级再热蒸汽的流量比常规系统低，二级再热蒸汽流量也比常规系统低，这样大大减少了锅炉侧的再热面、再热蒸汽管道的投资。
其另一特点之一在于独立的小汽轮机后连接发电机和给水泵，机组正常运行时，独立的小汽轮机用来驱动给水泵，发电机处于发电运行模式。并且独立的小汽轮机抽汽参数降低，避免了抽汽过热问题，小汽轮机的排汽是湿蒸汽可以直接进去加热器，不需要凝汽器，节约了成本。
综上所述本发明的蒸汽二次再热系统基于热力循环基本原理，与常规700℃超超临界二次再热系统相比，进一步提高了热力循环效率，提高经济性的同时达到节能减排的综合效益。此外锅炉设备受热面、管道等高温金属材料投资大幅降低，具有更好的投资收益技术经济性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种700℃超超临界二次再热系统，其特征在于：包括锅炉、与锅炉相连的汽轮机、分别与锅炉和汽轮机相连的回热系统，所述汽轮机包括依次连接的汽轮机高压缸、第一级中压缸、第二级中压缸和第一级低压缸、第一级低压缸、第二级低压缸；所述汽轮机内设有一独立的回热式小汽轮机；高压缸和第一中压缸之间设有一次再热器；汽轮机的第一中压缸与第二中压缸之间设置有二次再热器，其中，所述二次再热器产生高温再热蒸汽，并将该高温再热蒸汽引入第二中压缸，小汽轮机抽汽来自高压缸，中压缸排汽直接进入低压缸，所述回热系统包括依次连接的一组高压加热器、除氧器以及一组低压加热器。
2.如权利要求1所述的700℃超超临界二次再热系统，其特征在于：所述高压加热器包括相互连接的第一高压加热器、第二高压加热器、第三高压加热器；所述第一高压加热器分别连接锅炉和高压缸；第二高压加热器连接高压缸；第三高压加热器连接小汽轮机。
3.如权利要求1所述的700℃超超临界二次再热系统，其特征在于：所述低压加热器包括相互连接的第五低压加热器、第六低压加热器、第七低压加热器、第八低压加热器、第九低压加热器、第十低压加热器；所述第五低压加热器、第六低压加热器分别与小汽轮机相连；第七低压加热器与第一级低压缸连接；第八低压加热器、第九低压加热器、第十低压加热器分别与第三级低压缸连接。
4.如权利要求3所述的700℃超超临界二次再热系统，其特征在于：所述除氧器设在第三高压加热器与第五低压加热器之间，除氧器与小汽轮机相连。
5.如权利要求4所述的700℃超超临界二次再热系统，其特征在于：第三高压加热器与除氧器之间设有第一升压泵。
6.如权利要求4所述的700℃超超临界二次再热系统，其特征在于：所述第六低压加热器和第七低压器之间设有第二升压泵。
7.如权利要求4所述的700℃超超临界二次再热系统，其特征在于：所述第八低压加热器、第九低压加热器、第十低压加热器上分别设有一疏水泵。
8.如权利要求4所述的700℃超超临界二次再热系统，其特征在于：所述第十低压加热器与第三级低压缸之间设有凝结水泵和凝汽器。
9.如权利要求4所述的700℃超超临界二次再热系统，其特征在于：所述小汽轮机上设有一汽动给水泵。
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