CN105973023B - 低加轴加多级回热热压式抽真空系统及其调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种结合低压加热器以及轴封加热器的多级回热热压式抽真空系统，此系统包含动力蒸汽稳压装置、多级热压机、以及连接相关装置的阀门和管件。热压机动力气源采用辅助蒸汽，不耗厂用电，维护简单；冷凝装置采用电厂原有设备，不仅节省了设备占地面积，便于电厂改造，而且引射的乏汽经回热系统回收，余热得到了进一步的利用，提高了节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及发电厂凝汽器抽真空系统及其调节方法，尤其是低加轴加多级回热热压式抽真空系统。
背景技术
电厂中凝汽器的真空是汽轮机各项参数中对机组出力和煤耗率影响很大的参数，是影响机组经济、安全运行的一个重要指标，而对于目前我国在运行机组，尤其是国产引进型300MW机组，运行真空低于设计值是普遍存在的问题，严重影响机组经济性。目前电厂普遍采用的是以水环真空泵为基础设备的抽真空系统，此套系统在实际运行中易受到工作介质水温、凝汽器漏入空气量、吸气压力等因素的限制，尤其是工作水温的升高将导致真空泵抽气能力急剧下降，并且容易在叶轮表面发生局部水蚀现象，泵体噪音很大而且长时间运行易导致叶片的断裂，威胁机组的运行安全；真空泵抽出的不凝结气体中含有水蒸汽较多，易造成真空泵出口汽水分离器的溢流，从而浪费了大量的除盐水，水蒸汽的热量也不能得到回收利用。申请号为201410144140.6的中国专利公开了一种双背压凝汽器多级蒸汽喷射抽真空系统，蒸汽喷射器采用高温蒸汽为动力，无需厂用电而且维护成本低，但系统中未考虑抽吸过来的水蒸汽的余热利用，在节能方面还有进一步的挖掘潜力，而且针对每个蒸汽喷射器都需要配备一个相对应的冷凝装置，设备占地面积大，初投资高。申请号为201020226307.0的中国专利公开了一种应用于抽真空系统中的两级串联的射汽抽气器，其考虑了抽吸过来乏汽的热、量的回收，但与前一个专利相同，需要给射汽抽气器配置冷凝器，占地面积大，投资费用高。
现有技术中存在的主要缺陷在于：
1、水环真空泵抽真空系统噪音大、泵体易气蚀，维护工作量大，电耗较高，抽吸过来的水蒸汽热、量回收利用率差；
2、多级蒸汽喷射装置应用于抽真空系统，占地面积大，投资费用高。
发明内容
本发明提供了一种结合低压加热器以及轴封加热器的多级回热热压式抽真空系统，此系统包含动力蒸汽稳压装置、多级热压机、以及连接相关装置的阀门和管件。热压机动力气源采用辅助蒸汽，不耗厂用电，维护简单；冷凝装置采用电厂原有设备，不仅节省了设备占地面积，便于电厂改造，而且引射的乏汽经回热系统回收，余热得到了进一步的利用，提高了节能效果。
具体的，为了解决上述问题，发明了一种新型的多级热压式抽真空系统，此系统主要包括汽轮机低压缸(1)，凝汽器(2)，八号低压加热器(3)，轴封加热器(4)，第一、二、三级热压机(5、6、7)，蒸汽稳压装置(8)，凝结水泵(9)，轴加风机(10)以及连接相关装置之间的管道和阀门等，其中主要的阀门有：第一级热压机高压侧进汽阀(11)，第一级热压机排汽阀(12)，第一级热压机乏汽侧进汽阀(13)，第二级热压机乏汽进汽阀(14)。当系统正常运行时，第一级热压机(5)、第二级热压机(6)和第三级热压机(7)的动力蒸汽取自经蒸汽稳压装置(8)稳压后的辅助蒸汽，第一级热压机直接与凝汽器(2)连接，引射的凝汽器内不凝结气体与部分乏汽，混合后的排汽作为第二级热压机低压侧进汽与动力蒸汽混合后，其排汽进入八号低压加热器，经冷却后不凝结气体进入第三级热压机，第三级热压机的排汽进入轴封加热器(4)继续冷却，最后经轴加风机(10)抽吸排放到大气。其中汽轮机低压缸(1)连接凝汽器(2)、八号低压加热器(3)，凝汽器(2)分别与第一、二级热压机(5、6)连接，可以在不同工况下切换使用，第一、二级热压机(5、6)之间串联连接，第二级热压机(6)连接对应的八号低压加热器(3)，第三级热压机(7)连接八号低压加热器(3)、轴封加热器(4)，轴封加热器(4)连接轴加风机(10)，蒸汽稳压装置(8)分别与第一、二、三级热压机(5、6、7)连接。
三级热压机同时投入的时候为串联关系，当凝汽器背压提高后，可以切除第一级热压机，凝汽器内不凝结气体直接进入第二级热压机，整个抽真空系统由原来的三级串联改变为两级串联。投切的约束条件为：
定义凝汽器背压Ps，运行最低背压Ps,min，最高背压Ps,max；八号低压加热器最低运行压力Pd,min，最高运行压力Pd,max。设计第一级热压机低压侧入口压力为Ps,min，第一级热压机混合蒸汽出口压力Pd,1，且满足：
第二级热压机设计出口压力不小于Pd,max，低压侧气体入口压力为Pd,1；第三级热压机出口压力维持微负压，低压侧吸入压力取八号低压加热器长期运行工况点下的对应压力。热压机采用可调式热压机，满足灵活调节的功能。
投切的具体调节方法如下：
(1)当凝汽器背压处于较低值时，开启第一级热压机高压侧进汽阀(11)，第一级热压机排汽阀(12)、第一级热压机乏汽侧进汽阀(13)，关闭第二级热压机乏汽进汽阀(14)，三级热压机均投入使用，三者为串联关系，第一级热压机抽吸凝汽器内不凝结气体后混合排汽直接进入第二级热压机，第二级热压机排汽再进入轴封加热器冷却，冷凝后不凝结气体经第三级热压机抽吸后混合，其排汽进入轴封加热器冷却，最终气体经轴加风机排放到大气。抽吸的凝汽器内的乏汽经冷却后与轴封加热器、八号低压加热器的疏水混合回到凝汽器热井。
(2)当凝汽器的背压处于较高值时，开启第二级热压机乏汽进汽阀，关闭第一级热压机高压侧进汽阀、第一级热压机排汽阀、第一级热压机乏汽侧进汽阀，第一级热压机切除，由原来的三级热压机串联改变为两级热压机串联，第二级热压机与凝汽器直接相连抽吸其内不凝结气体，混合蒸汽进入八号低压加热器经冷凝后由第三级热压机抽吸到轴封加热器进一步冷却，最终气体由轴封加热器排放到大气。
现对于现有技术，本申请的优点在于：
1、在此系统中由于喷射器属于无转动的机械部件，因此维护方便。
2、此系统结合了电厂原系统中回热系统，利用了原有设备，节省设备占地面积及初投资，而且抽吸过来的乏汽热、量均能得到回收利用。
3、此系统耗电量少。
4、系统运行过程中噪音少，抽吸能力强。
附图说明
接下来，将参考附图对本申请作进一步地解释，其中：
图1：本申请的低加轴加多级回热热压式抽真空系统的实施例1；
图中：
1-汽轮机低压缸；
2-凝汽器；
3-八号低压加热器；
4-轴封加热器；
5-第一级热压机；
6-第二级热压机；
7-第三级热压机；
8-蒸汽稳压装置；
9-凝结水泵；
10-轴加风机；
11-第一级热压机高压侧进汽阀；
12-第一级热压机排汽阀；
13-第一级热压机乏汽侧进汽阀；
14-第二级热压机乏汽进汽阀
具体实施方式
本发明提供了一种结合低压加热器以及轴封加热器的多级回热热压式抽真空系统，此系统包含动力蒸汽稳压装置、多级热压机、以及连接相关装置的阀门和管件。热压机动力气源采用辅助蒸汽，不耗厂用电，维护简单；冷凝装置采用电厂原有设备，不仅节省了设备占地面积，便于电厂改造，而且引射的乏汽经回热系统回收，余热得到了进一步的利用，提高了节能效果。
具体地，参考图1，本发明提供了一种新型的多级热压回热式抽真空系统及其调节方法，此系统主要包括汽轮机低压缸(1)，凝汽器(2)，八号低压加热器(3)，轴封加热器(4)，第一、二、三级热压机(5、6、7)，蒸汽稳压装置(8)，凝结水泵(9)，轴加风机(10)以及连接相关装置之间的管道和阀门等，其中主要的阀门有：第一级热压机高压侧进汽阀(11)，第一级热压机排汽阀(12)，第一级热压机乏汽侧进汽阀(13)，第二级热压机乏汽进汽阀(14)。正常运行时，第一级热压机(5)、第二级热压机(6)和第三级热压机(7)的动力蒸汽取自经蒸汽稳压装置(8)稳压后的辅助蒸汽，第一级热压机直接与凝汽器(2)连接，引射的凝汽器内不凝结气体与部分乏汽，混合后的排汽作为第二级热压机低压侧进汽与动力蒸汽混合后，其排汽进入八号低压加热器，经冷却后不凝结气体进去第三级热压机，第三级热压机的排汽进入轴封加热器(4)继续冷却，最后经轴加风机(10)抽吸排放到大气。其中汽轮机低压缸(1)连接凝汽器(2)、八号低压加热器(3)，凝汽器(2)分别与第一、二级热压机(5、6)连接，可以在不同工况下切换使用，第一、二级热压机(5、6)之间串联连接，第二级热压机(6)连接对应的八号低压加热器(3)，第三级热压机(7)连接八号低压加热器(3)、轴封加热器(4)，轴封加热器(4)连接轴加风机(10)，蒸汽稳压装置(8)分别与第一、二、三级热压机(5、6、7)连接。
三级热压机同时投入的时候为串联关系，当凝汽器背压提高后，可以切除第一级热压机，凝汽器内不凝结气体直接进入第二级热压机，整个抽真空系统由原来的三级串联改变为两级串联。投切的约束条件为：
定义凝汽器背压Ps，运行最低背压Ps,min，最高背压Ps,max；八号低压加热器最低运行压力Pd,min，最高运行压力Pd,max。设计第一级热压机低压侧入口压力为Ps,min，第一级热压机混合蒸汽出口压力Pd,1，且满足：
第二级热压机设计出口压力不小于Pd,max，低压侧气体入口压力为Pd,1；第三级热压机出口压力维持微负压，低压侧吸入压力取八号低压加热器长期运行工况点下的对应压力。热压机采用可调式热压机，满足灵活调节的功能。
投切的具体调节方法如下：
(1)当凝汽器背压处于较低值时，开启第一级热压机高压侧进汽阀(11)，第一级热压机排汽阀(12)、第一级热压机乏汽侧进汽阀(13)，关闭第二级热压机乏汽进汽阀(14)，三级热压机均投入使用，三者为串联关系，第一级热压机抽吸凝汽器内不凝结气体后混合排汽直接进入第二级热压机，第二级热压机排汽再进入轴封加热器冷却，冷凝后不凝结气体经第三级热压机抽吸后混合，其排汽进入轴封加热器冷却，最终气体经轴加风机排放到大气。抽吸的凝汽器内的乏汽冷却后与轴封加热器、八号低压加热器的疏水混合后回到凝汽器热井。
(2)当凝汽器的背压处于较高值时，开启第二级热压机乏汽进汽阀，关闭第一级热压机高压侧进汽阀，第一级热压机排汽阀、第一级热压机乏汽侧进汽阀，第一级热压机切除，由原来的三级热压机串联改变为两级热压机串联，第二级热压机与凝汽器直接相连抽吸其内不凝结气体，混合蒸汽进入八号低压加热器经冷凝后由第三级热压机抽吸到轴封加热器进一步冷却，最终气体由轴封加热器排放到大气。
实施案例一：
结合某电厂330MW湿冷机组为例，机组八号低压加热器运行压力最大为30KPa、最小为12KPa，轴封加热器微负压(表压-2～-6KPa)，凝汽器设计运行压力4.9KPa，夏季由于循环水温度的升高，凝汽器背压最大能到11KPa，以此为约束条件进行热压机的选型，第一级热压机出口压力可维持在10～15KPa，第二级热压机出口压力可维持在30～35KPa左右，第三级热压机出口可维持微负压，保证轴封冷却器一定程度的真空度，避免轴封漏气的溢出。当凝汽器背压低于11KPa时，三级热压机同时投入使用，当凝汽器背压超过11KPa时，切除第一级热压机，改变三级串联为两级串联。
通过抽真空系统改造，以多级抽真空系统替代以前的水环真空泵系统，全年凝汽器背压提高约0.3KPa，而且不耗厂用电，具有显著地节能效益。
注：收益为正，成本为负。由此，相对于现有水环真空泵技术，本申请的优点在于：1、减少维护费用；2、减少厂用电耗量；3、具有显著地工质回收效益；4、由于提高凝汽器背压而提高机组效率，节煤效益明显；5、动力蒸汽增加运行成本，但是乏汽热量的回收抵消了这部分的损耗，因此相对运行成本可忽略不计。。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的保护范围由权利要求书所限定。
Claims (4)
1.一种新型的多级热压式抽真空系统，此系统主要包括汽轮机低压缸(1)，凝汽器(2)，低压加热器(3)，轴封加热器(4)，第一、二、三级热压机(5、6、7)，蒸汽稳压装置(8)，凝结水泵(9)，轴加风机(10)以及连接相关装置之间的管道和阀门，其中主要的阀门有：第一级热压机高压侧进汽阀(11)，第一级热压机排汽阀(12)，第一级热压机乏汽侧进汽阀(13)，第二级热压机乏汽进汽阀(14)；其中汽轮机低压缸(1)连接凝汽器(2)、低压加热器(3)，凝汽器(2)分别与第一、二级热压机(5、6)连接，可以在不同工况下切换使用，第一、二级热压机(5、6)之间串联连接，第二级热压机(6)连接对应的低压加热器(3)，第三级热压机(7)连接低压加热器(3)、轴封加热器(4)，轴封加热器(4)连接轴加风机(10)，蒸汽稳压装置(8)分别与第一、二、三级热压机(5、6、7)连接；
当系统正常运行时，第一级热压机(5)、第二级热压机(6)和第三级热压机(7)的动力蒸汽取自经蒸汽稳压装置(8)稳压后的辅助蒸汽；
第一级热压机直接与凝汽器(2)连接，将引射的凝汽器内不凝结气体与部分乏汽，混合后的排汽作为第二级热压机低压侧进汽，再将该第二级热压机低压侧进汽与动力蒸汽混合后，使得其排汽进入低压加热器，经冷却后不凝结气体进去第三级热压机，第三级热压机的排汽进入轴封加热器(4)继续冷却，最后不凝结气体经轴加风机(10)抽吸排放到大气。
2.根据权利要求1所述的系统，三级热压机同时投入的时候为串联关系，当凝汽器背压提高后，可以切除第一级热压机，凝汽器内不凝结气体直接进入第二级热压机，整个抽真空系统由原来的三级串联改变为两级串联。
3.根据权利要求2所述的系统，投切的约束条件为：
定义凝汽器背压Ps，运行最低背压Ps,min，最高背压Ps,max；低压加热器最低运行压力Pd,min，最高运行压力Pd,max；设计第一级热压机低压侧入口压力为凝汽器长期运行工况点下的对应压力，第一级热压机混合蒸汽出口压力Pd,1，且满足：
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第二级热压机设计出口压力不小于Pd,max，低压侧气体入口压力为Pd,1；第三级热压机出口压力维持微负压，低压侧吸入压力取低压加热器长期运行工况点下的对应压力；热压机采用可调式热压机，满足灵活调节的功能。
4.根据权利要求2所述的系统，投切的具体调节方法如下：
(1)当凝汽器背压处于较低值时，开启第一级热压机高压侧进汽阀(11)，第一级热压机排汽阀(12)、第一级热压机乏汽侧进汽阀(13)，关闭第二级热压机乏汽进汽阀(14)，三级热压机均投入使用，三者为串联关系，第一级热压机抽吸凝汽器内不凝结气体后混合排汽直接进入第二级热压机，第二级热压机排汽再进入轴封加热器冷却，冷凝后不凝结气体经第三级热压机抽吸后混合排汽进入轴封加热器冷却，最终气体经轴加风机排放到大气；抽吸的凝汽器内的乏汽冷却后与轴封加热器、低压加热器的疏水混合后回到凝汽器热井；
(2)当凝汽器的背压处于较高值时，开启第二级热压机乏汽进汽阀，关闭第一级热压机高压侧进汽阀，第一级热压机排汽阀、第一级热压机乏汽侧进汽阀，第一级热压机切除，由原来的三级热压机串联改变为两级热压机串联，第二级热压机与凝汽器直接相连抽吸其内不凝结气体，混合蒸汽进入低压加热器经冷凝后由第三级热压机抽吸到轴封加热器进一步冷却，最终气体由轴封加热器排放到大气。
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Effective date of registration: 20170310 Address after: 101399 Beijing, Shunyi District after the sand grain Xiangyun international living area, building 3, unit 1301, 15 Applicant after: Zhang Shuguang Address before: 100086 Beijing City, Haidian District Zhichun Road No. 6 (Jinqiu International Building) 23 A03 room Applicant before: Prayson energy technology (Beijing) Limited by Share Ltd |
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Denomination of invention: Multi-stage backheating hot pressing type vacuum pumping system provided with low-pressure heater and shaft seal heater and adjustment method of vacuum pumping system Effective date of registration: 20180524 Granted publication date: 20170829 Pledgee: Beijing technology intellectual property financing Company limited by guarantee Pledgor: Zhang Shuguang Registration number: 2018990000410 |
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Date of cancellation: 20190618 Granted publication date: 20170829 Pledgee: Beijing technology intellectual property financing Company limited by guarantee Pledgor: Zhang Shuguang Registration number: 2018990000410 |