CN108035779A - 一种水冷汽轮机组乏汽余热回收供热系统 - Google Patents

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Abstract

一种水冷汽轮机组乏汽余热回收供热系统,包括汽轮机和对应凝汽器,利用乏汽引出系统,在凝汽器或汽轮机排汽管道上开孔将乏汽引出来,通过管道输送到增汽机乏汽回收利用供热系统;增汽机乏汽回收利用供热系统包括增汽机、增汽机凝汽器;吸收式或压缩式热泵供热系统包括吸收式或压缩式热泵机组,热泵机组动力蒸汽系统连接汽轮机中压缸排汽;增汽机乏汽回收利用供热系统和吸收式或压缩式热泵供热系统相互连接同时接入供热管网;高效回收利用火电厂水冷汽轮机乏汽余热,提高乏汽利用量,提高供热能力,最大程度地降低冷端损失,实现节能效益最大化。

Description

一种水冷汽轮机组乏汽余热回收供热系统
技术领域
本发明属于电厂节能领域,具体涉及一种基于增汽机的水冷汽轮机组乏汽余热回收供热系统。
背景技术
众所周知,大型火电厂的实际热效率通常仅为40%左右,通过冷端乏汽损失的热量占了50%左右。因此回收利用汽轮机乏汽余热,降低冷端损失,在电厂节能减排领域是最有潜力的。对于空冷机组,由于汽轮机运行背压较高,冬季供热时,基于增汽机的汽轮机组乏汽余热回收供热系统相对比较容易构建。利用增汽机(也称喷射式热泵)回收电厂汽轮机乏汽余热供热,在空冷机组上已经有了很多成功应用。对于水冷机组,由于汽轮机运行背压较小,冬季供热时,基于增汽机的汽轮机组乏汽余热回收供热系统”相对比较难构建。中国的水冷机组,在承担集中供热方面,无论是单机数量上、还是装机容量上都多于空冷机组,如果基于增汽机的汽轮机组乏汽余热回收供热系统能在水冷汽轮机组上得以大面积推广,无论从技术进步、节能减排、灵活性调峰、经济效益、社会效益等方面,都将是十分巨大的。
对于热电厂热网系统,热网回水温度一般在40-50℃。在深寒期,回水温度一般大于等于50℃。如果想要回收水冷汽轮机组乏汽余热,用于供热,需要将乏汽热量传递到热网回水里面,用乏汽去加热热网回水。由于乏汽是负压,只能用凝汽器作为加热设备。将乏汽排入凝汽器壳侧,热网回水进入凝汽器管侧。乏汽热量向热网水传递。
回水温度高,要求排入凝汽器的乏汽压力和温度也就高,否则,无法加热热网回水。例如,热网回水温度50℃。如果乏汽的热量能传递进入热网水中,就得有相应的温度差、温升和传热端差。假定热网回水温升1℃,热网凝汽器端差2.8℃,则汽轮机乏汽温度就等于50+1+2.8=53.8℃。此温度对应的蒸汽饱和压力14.88KPa.a。也就是说,如果回收利用汽轮机乏汽,用于供热,汽轮机运行背压最小值为15KPa.a。此时,乏汽回收利用效率以及乏汽利用量是比较差的。一般情况下,这个背压值应当≥20KPa.a是比较经济的。
实现回收利用汽轮机乏汽,用于供热,有下列几个方向:第一,降低热网回水温度。吸收式热泵可以做到降低热网回水温度,同时,对整个热网系统的能量又不造成浪费。在吸收式热泵中,循环水有两路,一路是取热(降温)循环水,一路是被加热(升温)循环水。其中用于取热(降温)的循环水,经过吸收式热泵机组后,水温要降低。增汽机(也称喷射式热泵)需要热网回水温度低;热网回水经过吸收式热泵机组后,水温正好可以实现降低。第二,提高乏汽压力(即汽轮机运行背压)。1、直接抬高汽轮机运行背压。适当抬高是可以考虑的,不超过报警背压(18.6KPa.a)即可,末级叶片强度振动方面也都没有问题。但是背压抬高不宜过多。2、利用增汽机(也称喷射式热泵),引射乏汽,提高乏汽压力。适当抬高运行背压,比如抬高至8-10KPa.a后,利用增汽机(也称喷射式热泵),消耗一小部分中排蒸汽进行引射乏汽,将乏汽压力抬高到约20KPa.a,可以取得很好的运行经济性。
如果能把吸收式热泵与增汽机(也称喷射式热泵)有效地组合起来,发挥二者的优势,可以解决基于增汽机的汽轮机组乏汽余热回收供热系统在水冷机组上的适用性问题,并在水冷汽轮机组上得以大面积推广。
发明内容
本发明的目的在于高效回收利用火电厂汽轮机乏汽余热,提供一种火电厂乏汽余热回收供热系统。
一种水冷汽轮机组乏汽余热回收供热系统,包括汽轮机和对应凝汽器、乏汽引出系统、增汽机乏汽回收利用供热系统、吸收式或压缩式热泵供热系统;其特征在于:利用乏汽引出系统,在凝汽器或汽轮机排汽管道上开孔将乏汽引出来,通过管道输送到增汽机乏汽回收利用供热系统;增汽机乏汽回收利用供热系统包括增汽机、增汽机凝汽器;吸收式或压缩式热泵供热系统包括吸收式或压缩式热泵机组,热泵机组动力蒸汽系统连接汽轮机中压缸排汽;增汽机乏汽回收利用供热系统和吸收式或压缩式热泵供热系统相互连接同时接入供热管网。
进一步地,一种水冷汽轮机组乏汽余热回收供热方法,其特征在于,
在水冷机组凝汽器将汽轮机乏汽引出一部分,通过管道输送到增汽机引射蒸汽入口;增汽机排汽接入增汽机凝汽器壳侧;
温度T1热网回水分成两路,一路进热网回水支管道,作为热泵放热降温介质,温度降为T0后进入水冷机组凝汽器的一路管束,温度升为T2与另一路热网回水主管道汇合,汇合后的温度T3,进入增汽机凝汽器管侧,温度升为T4;然后作为吸热介质接入热泵吸热端,温度由T4升至T5;再接入热网加热器管侧,完成全部加热过程,达到一定温度T6,送往市政管网;
增汽机、热泵、热网加热器的动力蒸汽采用中排蒸汽。
通过上述技术方案,在水冷机组中实现将增汽机乏汽回收系统与吸收式或压缩式热泵系统相结合,发挥二者的优势,使得整个热力系统参数匹配最合理,运行方式最佳,提高乏汽利用量,提高供热能力,最大程度地降低冷端损失,实现节能效益最大化。
附图说明
图1是一种基于增汽机的水冷汽轮机组乏汽余热回收供热系统示意图;
其中1汽轮机、2凝汽器、3乏汽引出系统、4增汽机、5增汽机凝汽器、6热泵、7热网加热器、8凝汽器循环水系统、9热网回水、10水冷塔、11热网供水、12中排蒸汽、13汽阀、14水阀。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明作进一步描述,应当理解,此处所描述的内容仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例一:
某电厂装机为2台300MW级机组,其中一台汽轮机的乏汽被回收利用。
汽轮机组采用水冷方式。
火电厂乏汽回收供热系统,包括汽轮机和对应凝汽器,乏汽引出系统、增汽机乏汽回收利用供热系统、吸收式或压缩式热泵供热系统;
将汽轮机运行背压定位10.5KPa.a。对应的饱和温度46.8℃。乏汽经过增汽机升压到21KPa.a(增汽机排汽温度165℃,21KPa.a对应的饱和温度61.1℃)。中排蒸汽参数0.3MPa.a,233℃。
利用乏汽引出系统,从汽轮机凝汽器或汽轮机排汽管道上开孔,将汽轮机组的乏汽引出来,通过乏汽引出管输送。乏汽引出系统包括乏汽引出特制件、乏汽引出管路;乏汽引出特制件固定安装于凝汽器喉部侧面上,乏汽引出特制件所包围的喉部侧板上设置乏汽引出孔,开孔的凝汽器喉部侧面内侧设置加强结构,乏汽引出孔内侧设置乏汽导流板;乏汽引出管设有控制阀门。乏汽引出系统是将汽轮机排汽从凝汽器引出来,控制乏汽排往凝汽器的量。
增汽机乏汽回收利用供热系统,包括增汽机、增汽机凝汽器、热网加热器、热网水系统、配套管系(包括管道、阀门、管件、支吊架、膨胀节等)。
乏汽回收利用系统中设置有增汽机,汽轮机中压缸排汽连接管路至增汽机的工作(动力)蒸汽入口;乏汽引出管连接增汽机的抽吸汽口;增汽机的排汽口连接至增汽机凝汽器;热网加热器出水接入供热管网。
增汽机为可调节增汽机,也可以是不可调节增汽机。
汽轮机中压缸排汽还连接管路至热网加热器。
热网水系统的热网循环水管路依次经过增汽机凝汽器、热网加热器,热网循环水经过多级加热后供水给热网。
吸收式或压缩式热泵供热系统,包括吸收式或压缩式热泵机组;热泵机组中设置放热端和吸热端,放热端具有相应的热泵机组放热水进水口、热泵机组放热水出水口,吸热端具有热泵机组被加热水进水口、热泵机组被加热水出水口、热泵机组还具有动力蒸汽系统。热网水回水进入吸收式或压缩式热泵机组的放热端,作为热泵放热介质。
热泵机组动力蒸汽系统连接汽轮机中压缸排汽;吸收式热泵机组采用溴化锂热泵,动力蒸汽来自汽轮机中压缸排汽;压缩式热泵机组采用小汽机驱动压缩机,动力蒸汽来自汽轮机中压缸排汽;
凝汽器包含两组管束,其中第一管束里流动的是循环冷却水,自成一体,独立运行,通过调节循环水流量来调节控制汽轮机背压。第二管束里流动的是来自热泵机组放热端的放热降温介质(流量3000t/h,入口水温37.1℃),即通过热网水支管路来的部分热网水,从凝汽器出水温度为43.8℃;
热网水系统的热网循环水管路分两路,热网水主管路连接增汽机凝汽器,热网水支管路先连接热泵机组放热端的放热水进水口,热泵机组放热水出水口连接凝汽器第二管束进水口;凝汽器第二管束出水口再连接热网水主管路。
热网水主管路接入增汽机凝汽器进水口,增汽机凝汽器出水口连接至热网加热器进水口。热网加热器壳侧接汽轮机中压缸排汽。
增汽机凝汽器出水口还连接热泵机组吸热端的被加热水进水口,热泵机组吸热端的被加热水出水口连接热网加热器进水口;另外在增汽机凝汽器出水口与热网加热器进水口之间设有水路阀门,通过阀门开闭切换控制热网水流动,实现热泵机组投运或关闭。
热网水系统运行流程如下:温度50℃热网水(流量10000t/h)回水热网回水分成两路,一路(流量3000t/h)进热网回水支管道,作为热泵放热端的降温介质,温度降为37.1℃,再进入凝汽器的第二管束,温度升为43.8℃,另一路热网回水主管道(流量7000t/h,温度50℃)跟凝汽器第二管束出水(温度43.8℃的水)汇合后(流量为全部热网水流量10000t/h,温度48.1℃),进增汽机凝汽器管侧,温度升为60.6℃;然后,作为吸热介质接入吸收式热泵吸热端,温度由60.6℃升至75℃;然后再接入热网加热器管侧,完成全部加热过程,达到一定温度98℃,送往市政管网;
增汽机、热泵、热网加热器的动力蒸汽都是中排蒸汽,通过汽路阀门进行调节;
热泵的动力蒸汽管路、热泵加热端和放热端的进出水口管路、增汽机凝汽器与热网加热器之间管路上均设有水路或汽路阀门,用于实现热泵系统的投运或关闭。
增汽机凝汽器凝结水、热泵动力蒸汽疏水、热网加热器疏水,均接入电厂已有的凝结水系统,输送凝结水至汽轮机回热系统;
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的解释,并不用于限制本发明,尽管对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水冷汽轮机组乏汽余热回收供热系统,包括汽轮机和对应凝汽器、乏汽引出系统、增汽机乏汽回收利用供热系统、吸收式或压缩式热泵供热系统;其特征在于:利用乏汽引出系统,在凝汽器或汽轮机排汽管道上开孔将乏汽引出来,通过管道输送到增汽机乏汽回收利用供热系统;增汽机乏汽回收利用供热系统包括增汽机、增汽机凝汽器;吸收式或压缩式热泵供热系统包括吸收式或压缩式热泵机组,热泵机组动力蒸汽系统连接汽轮机中压缸排汽;增汽机乏汽回收利用供热系统和吸收式或压缩式热泵供热系统相互连接同时接入供热管网。
2.根据权利要求1所述的水冷汽轮机组乏汽余热回收供热系统,其特征在于,增汽机乏汽回收利用供热系统还包括热网加热器;供热管网的热网循环水管路依次经过增汽机凝汽器和热网加热器,热网循环水经过多级加热后供水给热网。
3.根据权利要求2所述的水冷汽轮机组乏汽余热回收供热系统,其特征在于,汽轮机中压缸排汽连接管路至热网加热器。
4.根据权利要求2所述的水冷汽轮机组乏汽余热回收供热系统,其特征在于,凝汽器包含两组管束,其中第一管束里流动的是循环冷却水,第二管束里流动的是通过热网水支管路来的部分热网水;热网循环水管路分两路,热网水主管路连接增汽机凝汽器,热网水支管路连接热泵机组放热端的放热水进水口,热泵机组放热水出水口连接凝汽器第二管束进水口;凝汽器第二管束出水口连接热网水主管路。
5.根据权利要求4所述的水冷汽轮机组乏汽余热回收供热系统,其特征在于,热网水主管路接入增汽机凝汽器进水口,增汽机凝汽器出水口连接至热网加热器进水口;热网加热器壳侧接汽轮机中压缸排汽;增汽机凝汽器出水口还连接热泵机组吸热端的被加热水进水口,热泵机组吸热端的被加热水出水口连接热网加热器进水口。
6.根据权利要求5所述的水冷汽轮机组乏汽余热回收供热系统,其特征在于,热泵的动力蒸汽管路、热泵加热端和放热端的进出水口管路、增汽机凝汽器与热网加热器之间管路上均设有阀门,用于实现热泵系统的投运或关闭。
7.根据权利要求2所述的水冷汽轮机组乏汽余热回收供热系统,其特征在于,乏汽回收利用供热系统中设置有增汽机,汽轮机中压缸排汽连接管路至增汽机的动力蒸汽入口;乏汽引出管连接增汽机的抽吸汽口;增汽机的排汽口连接至增汽机凝汽器。
8.根据权利要求7所述的水冷汽轮机组乏汽余热回收供热系统,其特征在于,增汽机凝汽器凝结水、热泵动力蒸汽疏水、热网加热器疏水均接入电厂的凝结水系统。
9.一种水冷汽轮机组乏汽余热回收供热方法,其特征在于,
在水冷机组凝汽器将汽轮机乏汽引出一部分,通过管道输送到增汽机引射蒸汽入口;增汽机排汽接入增汽机凝汽器壳侧;
温度T1热网回水分成两路,一路进热网回水支管道,作为热泵放热降温介质,温度降为T0后进入水冷机组凝汽器的一路管束,温度升为T2与另一路热网回水主管道汇合,汇合后的温度T3,进入增汽机凝汽器管侧,温度升为T4;然后作为吸热介质接入热泵吸热端,温度由T4升至T5;再接入热网加热器管侧,完成全部加热过程,达到一定温度T6,送往市政管网;
增汽机、热泵、热网加热器的动力蒸汽采用中排蒸汽。
10.根据权利要求9所述的水冷汽轮机组乏汽余热回收供热方法,其特征在于,增汽机凝汽器凝结水、热泵动力蒸汽疏水、热网加热器疏水接入电厂凝结水系统,输送凝结水至汽轮机回热系统;
水冷机组凝汽器包含两个管束,第一管束接入经热泵放热降温后的热网支路回水;第二管束接入循环冷却水,独立运行,通过调节循环水流量来调节控制汽轮机背压。
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