CN106382620A - 一种电站机组抽汽回热低压给水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电站机组抽汽回热低压给水系统，包括沿着锅炉给水方向，依次串联的凝汽器、凝结水泵、轴封加热器、低压加热器和锅炉给水泵；所述的凝汽器具有除氧功能，凝结水由凝汽器流入凝结水泵中进行升压，成为低压锅炉给水；低压锅炉给水流经各级表面式低压加热器，进入锅炉给水泵升压后，通过高压给水管道直接进入锅炉形成蒸汽，依次进入汽轮机高压缸、中压缸和低压缸，进而带动发电机发电。本发明的电站机组抽汽回热低压给水系统进一步提高了机组运行安全性、可靠性和经济性，简化了抽汽回热系统中锅炉给水流程工艺，并降低了系统运行控制难度。

Description

一种电站机组抽汽回热低压给水系统

技术领域

本发明涉及一种电站机组的锅炉给水系统，具体涉及一种电站汽轮机抽汽回热低压给水系统，主要适用于亚临界、超临界发电机组的热力循环系统。

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。

在蒸汽热力循环中，通常是从汽轮机数个中间级抽出一部分蒸汽，送到给水加热器中用于锅炉给水的加热(即抽汽回热系统)及各种厂用汽等。采用回热循环的主要目的是提高工质在锅炉内吸热过程的平均温度，以提高级组的热经济性。采用蒸汽加热锅炉给水的目的在于减少冷源损失，一定量的蒸汽作了部分功后不再至凝汽器中向空气放热，即避免了蒸汽的热量被空气带走，使蒸汽热量得到充分利用，热耗率下降，同时由于利用了在汽轮机作过部分功的蒸汽加热给水，提高了给水温度，减少了锅炉受热面的传热温差，从而减少了给水加热工程中不可逆损失，在锅炉中的吸热量也相应减少。综合以上原因说明抽汽回热系统提高了机组循环热效率。

随着热力发电技术向大容量、高参数等方面发展，传统的汽轮机抽汽加热锅炉给水的回热循环系统不足日益显现，主要表现在以下几个方面：

(1)锅炉给水设计温度和压力越来越高，导致高压加热器和高压给水管道需要承受的温度值和压力值不断增大，这些高温、高压的容器和管道对机组运行构成较大的安全隐患。系统配备的除氧器也属于一类压力容器，为保证其除氧与储水功能，但其体积庞大且高位布置，储存了巨大的介质能量，一旦爆破危害极大，国内外均发生过除氧水箱破裂造成人员伤亡的恶性事故。除氧器也是压力容器监督的重点对象。安全管理和监督这些重点设备的工作量十分巨大。

(2)传统抽汽回热给水系统中，除氧器布置于低压凝结水系统和高压给水系统之间，其主要作用是保证了热力循环系统的汽水品质，防止热力循环系统中的氧气在高温条件下对锅炉给水管道、锅炉受热面以及热交换器的氧化腐蚀，消除氧气等不凝结气体对热交换效率的影响，结构为混合式加热器，工作原理是利用汽轮机抽汽把锅炉给水加热到相应压力下的饱和温度达到除氧效果，并且回收加热器疏水和锅炉排污扩容器产生的蒸汽等，以减少电厂的汽水损失。但除氧器的存在降低了机组运行经济性。在热力循环系统中，除氧器以锅炉给水饱和温度和压力运行，以除氧器运行参数为基准，可将锅炉给水系统分为低压给水系统(凝结水系统)和高压给水系统。在高压给水系统中,锅炉给水泵为防止气蚀需要设计前置泵,而为了保证前置泵安全运行，除氧器必须高位布置。在低压给水系统中，为了克服除氧器高位布置的沿程阻力，凝结水泵选型要选择较大扬程，这导致机组运行中凝结水泵电耗较高。锅炉给水自凝汽器热井输送到锅炉的过程是一个“升压→降压→再升压”的过程，存在比较大的能量损失,影响机组运行的经济性。

(3)高压加热器和高压给水管道对选用材料、结构基础等具有极高要求，对工程投资造价的影响巨大。除氧器的高位布置导致低压给水管道、中压给水管道和高压给水管道长度均增加，同时除氧器的巨大体积会增加土建结构造价，如采用除氧间布置方式，还会进一步增大锅炉房和汽机房的距离，增加四大管道的投资和管路压损。

目前，锅炉给水加氧技术应用与研究已经取得了大量的成果，这为锅炉给水系统中取消原有除氧器设备，改变传统的汽轮机抽汽加热锅炉给水的回热循环系统，降低电厂工程造价和提高机组经济性能奠定了基础。

发明内容

本发明为了解决以上技术问题，提供一种电站汽轮机抽汽回热低压锅炉给水系统，能够降低回热系统中锅炉给水压力；能够简化回热系统中锅炉给水流程工艺；能够提高机组运行安全性；能够提高机组运行经济性；能够降低机组运行控制难度；能够降低设备和管道的设计、制造、安装难度；能够节省工程投资。

本发明的采用的技术方案如下：

一种电站机组抽汽回热低压给水系统，包括沿着锅炉给水方向，依次串联的凝汽器、凝结水泵、轴封加热器、低压加热器和锅炉给水泵；所述的凝汽器具有除氧功能，所述的锅炉给水泵通过锅炉给水管道与锅炉相连通；凝结水由凝汽器流入凝结水泵中进行升压，成为低压锅炉给水；所述的低压锅炉给水流经低压加热器进入锅炉给水泵升压后直接进入锅炉形成蒸汽，然后蒸汽依次进入汽轮机高压缸、中压缸和低压缸，进而带动发电机发电。

进一步的，所述的低压加热器包括多个，且多个低压加热器依次串联，形成多级加热；且末级低压加热器出口与锅炉给水泵的入口相连。

进一步的，相邻的低压加热器之间串联有中继泵。

进一步的，任一个低压加热器之前外置有蒸汽冷却器。

进一步的，任一个低压加热器的输水方式采用逐级疏水方式、或采用疏水前置泵方式、

或采用外置式疏水冷却器方式。

进一步的，所述的锅炉给水泵的入口还串联有稳压装置，所述的稳压装置为稳压母管、稳压罐或者稳压水箱。

进一步的，所述的高压缸、中压缸、低压缸分别有多个抽汽管道抽取蒸汽进入低压加热器加热低压锅炉给水；冷凝后的蒸汽进入疏水管道，最后进入凝汽器。

每个低压加热器都对应的设置有一个抽汽管道。

进一步的，所述的低压加热器为表面式低压加热器。

本发明将锅炉给水泵设置于末级给水加热器出口(按锅炉给水流向)，取消了除氧器和前置泵。电站热力系统循环中的凝结水自凝汽器流出，经凝结水泵升压后，形成低压锅炉给水，逐级流经各级表面式低压加热器，在末级给水加热器出口进入锅炉给水泵，由低压锅炉给水升压为高压锅炉给水，进入锅炉中。避免了传统抽汽回热给水系统中，凝结水先由凝结水泵升压，再进入除氧器降压，然后进入前置泵和给水泵升压，最后进入锅炉的复杂流程工艺。

本发明采用表面式低压加热器取代了传统抽汽回热给水系统中的表面式高压加热器。由于本发明系统中，锅炉给水泵的位置由传统系统的除氧器出口位置移动至末级给水加热器出口(按锅炉给水流向)，使得传统系统高压加热器部分的锅炉给水压力降低，根据其新的压力参数，传统系统中的高压加热器可以替换为表面式低压加热器，提高了机组运行安全性，避免了高温、高压容器给机组系统运行造成的安全隐患。同时，传统系统中高压加热器配套设置的高压阀门组部分的锅炉给水压力也降低，根据其新的压力参数，可以替换为低压阀门组，并采用低压管道连接。在汽轮机抽汽回热给水部分均采用低压设计参数，选用表面式低压给水加热器、低压给水管道、低压给水阀门组，避免了选用大量的锅炉高压给水管道和数量较多的高压阀门，提高了系统可靠性。

本发明将原除氧器位置的加热器更换为表面式低压加热器，采用具有除氧功能的凝汽器取代了传统抽汽回热给水系统中除氧器，实现锅炉给水除氧功能。由于除氧器改为表面式加热器,不再存在除氧器水箱水位调节控制问题,从而可以取消除氧器水位调节站,并可以取消给水泵的前置泵,锅炉给水泵的进水压力由凝结水泵经过各级低压加热器后提供。凝结水泵采用变频调节,使凝结水量满足负荷变化的需要。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明能够降低汽轮机抽汽回热系统中锅炉给水的运行压力，提高机组运行可靠性。本发明中，汽轮机高压缸和中压缸抽汽回热对应的锅炉给水系统均采用低压设计参数，减少了现有技术中电站机组高温高压的管道和阀门组的数量，提高了系统可靠性。

(2)本发明能够简化抽汽回热系统中锅炉给水流程工艺。本发明的热力循环系统中凝结水自凝汽器流出，经凝结水泵升压，逐级流经各级表面式低压加热器，再进入锅炉给水泵升压，最后进入锅炉中。避免了现有技术中，凝结水先由凝结水泵升压，再进入除氧器降压，然后进入前置泵和给水泵升压，最后进入锅炉的复杂流程工艺。

(3)本发明能够提高机组运行安全性。本发明中各级抽汽加热器均采用表面式低压加热器，不再采用现有技术中表面式高压加热器和除氧器，减少了高压容器和设备的数量，减少了安全隐患。

(4)本发明能够提高机组运行经济性。本发明采用表面式低压加热器取代了现有技术中使用的除氧器，避免了除氧器在运行过程中产生的节流损失。

(5)本发明能够降低机组运行控制难度。本发明采用表面式低压加热器，不再采用现有技术中使用的除氧器，不需要调节除氧器水箱水位，并取消了前置泵，减少了需控制的设备数量。

(6)本发明能够降低设备和管道的设计、制造、安装难度。本发明中，汽轮机高压缸和中压缸抽汽回热对应的锅炉给水系统均采用低压设计参数，与现有技术相比，选用的设备和管道对制造材料和制造工艺的要求都相应降低，便于设计制造，同时因参数减小，设备和管道的体积和重量均降低，更便于安装。

(7)本发明能够节省工程投资。本发明中均采用表面式低压加热器，与现有技术采用的表面式高压加热器相比，投资费用减少，本发明还取消了前置泵，减少了设备数量，同时本发明中不再需要高位布置除氧器，进一步降低了建筑基础造价。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的电站机组抽汽回热低压给水系统图。

图2是本发明的电站机组抽汽回热低压给水系统中采用稳压装置的系统图。

图3是本发明的电站机组抽汽回热低压给水系统中采用疏水前置泵的系统图。

图4是本发明的电站机组抽汽回热低压给水系统中采用外置疏水冷却器的系统图。

图5是本发明的电站机组抽汽回热低压给水系统中采用外置蒸汽冷却器的系统图。

图6是本发明的电站机组抽汽回热低压给水系统中采用中继泵的系统图。

图中1.凝汽器；2.凝结水泵；3.轴封加热器；4.表面式低压加热器；5.锅炉给水泵；6.锅炉；7.汽轮机高压缸；8.汽轮机中压缸；9.汽轮机低压缸；10.发电机；11.抽汽管道；12.低压锅炉给水管道；13.高压锅炉给水管道；14.疏水管道；15稳压装置；16疏水前置泵；17外置疏水冷却器；18外置蒸汽冷却器；19.中继泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

本发明中公开了一种能够降低抽汽回热系统中锅炉给水压力；能够简化抽汽回热系统中锅炉给水流程工艺；能够提高机组运行安全性；能够提高机组运行经济性；能够降低机组运行控制难度；能够降低设备和管道的设计、制造、安装难度；能够节省工程投资的电站机组抽汽回热低压给水系统；具体的结构包括：具有除氧功能的凝汽器、凝结水泵、轴封加热器、表面式低压加热器、疏水冷却器、外置蒸汽冷却器、锅炉给水泵、中继泵、锅炉、汽轮机、发电机、抽汽管道、锅炉给水管道。

其中，锅炉给水泵布置于末级给水加热器出口(按锅炉给水流向)，给水泵入口可设置稳压装置，各级低压加热器之间可设置中继泵，各级低压加热器前可设置外置蒸汽冷却器，各级低压加热器疏水可采用逐级疏水方式，亦可采用疏水前置泵方式，亦可采用外置式疏水冷却器方式。

本发明将锅炉给水泵设置于末级给水加热器出口(按锅炉给水流向)，取消了除氧器和前置泵。电站热力系统循环中的凝结水自凝汽器流出，经凝结水泵升压后，形成低压锅炉给水，逐级流经各级表面式低压加热器，在末级给水加热器出口进入锅炉给水泵，由低压锅炉给水升压为高压锅炉给水，进入锅炉中。避免了传统抽汽回热给水系统中，凝结水先由凝结水泵升压，再进入除氧器降压，然后进入前置泵和给水泵升压，最后进入锅炉的复杂流程工艺。

本发明采用表面式低压加热器取代了传统抽汽回热给水系统中的表面式高压加热器。由于本发明系统中，锅炉给水泵的位置由传统系统的除氧器出口位置移动至末级给水加热器出口(按锅炉给水流向)，使得传统系统高压加热器部分的锅炉给水压力降低，根据其新的压力参数，传统系统中的高压加热器可以替换为表面式低压加热器，提高了机组运行安全性，避免了高温、高压容器给机组系统运行造成的安全隐患。同时，传统系统中高压加热器配套设置的高压阀门组部分的锅炉给水压力也降低，根据其新的压力参数，可以替换为低压阀门组，并采用低压管道连接。在汽轮机抽汽回热给水部分均采用低压设计参数，选用表面式低压给水加热器、低压给水管道、低压给水阀门组，避免了选用大量的锅炉高压给水管道和数量较多的高压阀门，提高了系统可靠性。

本发明将原除氧器位置的加热器更换为表面式低压加热器，采用具有除氧功能的凝汽器取代了传统抽汽回热给水系统中除氧器，实现锅炉给水除氧功能。由于除氧器改为表面式加热器,不再存在除氧器水箱水位调节控制问题,从而可以取消除氧器水位调节站,并可以取消给水泵的前置泵,锅炉给水泵的进水压力由凝结水泵经过各级低压加热器后提供。凝结水泵采用变频调节,使凝结水量满足负荷变化的需要。

具体的结构如图1-6所示：包括具有除氧功能的凝汽器1、凝结水泵2、轴封加热器3、表面式低压加热器4、锅炉给水泵5、锅炉6、汽轮机高压缸7；汽轮机中压缸8；汽轮机低压缸9、发电机10、抽汽管道11、低压锅炉给水管道12，13.高压锅炉给水管道；疏水管道14；稳压装置15；中继泵19以及疏水前置泵16、外置疏水冷却器17或外置蒸汽冷却器18；

凝结水由凝汽器1流入凝结水泵2中进行升压，成为低压锅炉给水12；低压锅炉给水12逐级流经N个表面式低压加热器4，在末级表面式低压加热器4出口进入锅炉给水泵5进行升压，成为高压锅炉给水13；高压锅炉给水13进入锅炉6形成蒸汽依次进入汽轮机高压缸7，中压缸8，低压缸9，带动发电机10发电；高压缸7、中压缸8、低压缸9分别有N个抽汽管道11抽取蒸汽进入表面式低压加热器4加热低压锅炉给水12；冷凝后的蒸汽进入疏水管道14逐级流动，最后进入凝汽器1。

在图2中，在末级表面式低压加热器4出口，锅炉给水泵5入口之间，设有稳压母管(稳压罐或稳压水箱)15。

在图3中，任意N个表面式低压加热器4的疏水管道14设置疏水前置泵16。

在图4中，任意N个表面式低压加热器4后(按疏水方向)设置外置疏水冷却器17。

在图5中，任意N个表面式低压加热器4前(按抽汽方向)设置外置蒸汽冷却器18。

在图6中，任意N个表面式低压加热器4之间设置中继泵19。

本发明提供的电站汽轮机抽汽回热低压给水系统，针对传统的汽轮机抽汽加热锅炉给水的回热循环系统中存在的不足，主要解决的现有热力系统存在的以下技术问题：

(1)本发明中锅炉给水泵设置于末级给水加热器出口(按锅炉给水流向)，取消了前置泵和除氧器，简化了锅炉给水流程，解决了传统抽汽回热给水系统中先升压、后降压、再升压的复杂流程工艺问题。

(2)本发明采用优化的低压锅炉给水管道，降低了汽轮机抽汽回热锅炉给水部分的系统设计压力，解决了锅炉高压给水管道长度大和高压阀门数量多，系统可靠性差的问题。

(3)本发明中抽汽回热给水设备全部采用表面式低压加热器，提高了机组运行安全性，解决了高温、高压容器给机组系统运行造成的安全隐患问题。

(4)本发明采用具有除氧功能的凝汽器，取消了除氧器，提高了机组运行经济性、安全性，降低了工程建设成本，解决了除氧器运行工况复杂，影响机组热经济性，高位布置建筑成本高等技术问题。

(5)本发明中给水泵入口设置稳压母管(稳压罐或稳压水箱)，解决了锅炉给水泵入口水压随机组运行负荷激烈波动的问题。

(6)本发明中表面式低压加热器之间设置中继泵，锅炉给水分段升压，解决了低压锅炉给水流经各级表面式低压加热器升温后可能出现汽化的问题，同时解决了仅靠凝结水泵供水升压时，需要选择较大扬程凝结水泵的问题。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种电站机组抽汽回热低压给水系统，其特征在于：包括沿着锅炉给水方向，依次串联的凝汽器、凝结水泵、轴封加热器、低压加热器和锅炉给水泵；所述的凝汽器具有除氧功能，所述的锅炉给水泵通过锅炉给水管道与锅炉相连通；凝结水由凝汽器流入凝结水泵中进行升压，成为低压锅炉给水；所述的低压锅炉给水流经低压加热器进入锅炉给水泵升压后直接进入锅炉形成蒸汽，然后蒸汽依次进入汽轮机高压缸、中压缸和低压缸，进而带动发电机发电。

2.如权利要求1所述的电站机组抽汽回热低压给水系统，其特征在于：所述的低压加热器包括多个，多个低压加热器依次串联，形成多级加热；且末级低压加热器出口与锅炉给水泵的入口相连，给水泵出口直接与锅炉相连。

3.如权利要求2所述的电站机组抽汽回热低压给水系统，其特征在于：相邻的低压加热器之间串联有中继泵。

4.如权利要求2所述的电站机组抽汽回热低压给水系统，其特征在于：任一个低压加热器之前外置有蒸汽冷却器。

5.如权利要求2所述的电站机组抽汽回热低压给水系统，其特征在于：任一个低压加热器的疏水方式采用逐级疏水方式、或采用疏水前置泵方式、或采用外置式疏水冷却器方式。

6.如权利要求2所述的电站机组抽汽回热低压给水系统，其特征在于：所述的高压缸、中压缸、低压缸分别有多个抽汽管道抽取蒸汽进入多个低压加热器加热低压锅炉给水；冷凝后的蒸汽进入疏水管道，最后进入凝汽器。

7.如权利要求2所述的电站机组抽汽回热低压给水系统，其特征在于：每个低压加热器都对应的设置有一个抽汽管道。

8.如权利要求2所述的电站机组抽汽回热低压给水系统，其特征在于：所述的锅炉给水泵的入口还串联有稳压装置。

9.如权利要求8所述的电站机组抽汽回热低压给水系统，其特征在于：所述的稳压装置为稳压母管、稳压罐或者稳压水箱。

10.如权利要求1-8任一所述的电站机组抽汽回热低压给水系统，其特征在于：所述的低压加热器为表面式低压加热器。