CN108592005A - 无除氧器给水机组及热能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无除氧器给水机组及热能系统，无除氧器给水机组，包括依次连通的高压给水泵、加热器组件、凝汽组件，凝汽组件用于冷却汽轮机输出的蒸汽，并将冷却形成的给水输送至加热器组件，加热器组件用于抽取汽轮机内的蒸汽并加热给水，高压给水泵的入口用于接收加热器组件内的给水，高压给水泵的出口用于与锅炉连通。上述无除氧器给水机组，高压给水泵位于加热器组件靠近锅炉的一侧，在将加热器组件内的给水供给至锅炉时，在工作时可有效减少加热器组件内各加热器受到的工作压力，增加了上述无除氧器给水机组运行的可靠性，此外由于工作压力减少，因此相应降低了对加热器组件及连接各部件的管件的设备要求，可减少设备费用或检修费用。

Description

无除氧器给水机组及热能系统
技术领域
本发明涉及热力系统供水设备，特别是涉及一种无除氧器给水机组及热能系统。
背景技术
无除氧器热力系统在国外已经得到广泛的应用，在我国也有成功运行的经验。
无除氧器热力系统是在中性水和加氧处理与混合式低压加热器的基础上发展起来的。随着超临界和超超临界蒸汽压力和温度不断提高，要求的给水压力也越来越高，传统无除氧器热力系统的系统配置使得高压加热器管侧设计压力相应提高，例如1000MW等级二次再热超超临界机组高压加热器管侧设计压力已经提高至44MPa，过高的压力会导致高压加热器的运行可靠性降低。
发明内容
基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种可靠性较好的无除氧器给水机组及热能系统。
其技术方案如下：
一种无除氧器给水机组，包括依次连通的高压给水泵、加热器组件、凝汽组件，所述凝汽组件用于冷却汽轮机输出的蒸汽，并将冷却形成的给水输送至所述加热器组件，所述加热器组件用于抽取汽轮机内的蒸汽并加热所述给水，所述高压给水泵的入口用于接收所述加热器组件内的给水，所述高压给水泵的出口用于与锅炉连通。
上述无除氧器给水机组，锅炉对汽轮机输出蒸汽，汽轮机通过蒸汽做功，做功后的蒸汽进入凝汽组件并冷却形成给水，给水进入加热器组件，由于部分蒸汽在做功后动能较小但温度较高，直接进入凝汽组件冷却会造成能源的浪费，因此加热器组件抽取汽轮机内的部分蒸汽，用于对给水进行加热，此时锅炉对给水的加热所需的能源较少，提高了能源利用率，同时由于高压给水泵位于加热器组件靠近锅炉的一侧，在将加热器组件内的给水供给至锅炉时，相比于将高压给水泵设于加热器组件中段，在工作时可有效减少加热器组件内各加热器受到的工作压力，增加了上述无除氧器给水机组运行的可靠性，此外由于工作压力减少，因此相应降低了对加热器组件及连接各部件的管件的设备要求，可减少设备费用或检修费用。
进一步地，所述加热器组件包括依次串联的第一加热器及第二加热器，所述高压给水泵、所述第一加热器及所述第二加热器依次设置，所述第一加热器与所述第二加热器均为间壁式加热器。
进一步地，所述第一加热器与所述第二加热器的数量均为至少两个，在沿远离所述高压给水泵的方向上，所述第一加热器、所述第二加热器用于依次分级抽取汽轮机内的蒸汽，所述第一加热器用于抽取汽轮机内的前段蒸汽，所述第二加热器用于抽取汽轮机内的后段蒸汽。
进一步地，所述加热器组件还包括第一抽汽管与第二抽汽管，所述第一加热器通过所述第一抽汽管与所述汽轮机连通，所述第二加热器通过所述第二抽汽管与所述汽轮机连通，其中至少一个所述第一抽汽管上设有用于补充蒸汽的第一补汽口，其中至少一个所述第二抽汽管上设有用于补充蒸汽的第二补汽口。
进一步地，所述第一加热器内设有第一通路及第二通路，所述第二加热器内设有第三通路及第四通路，所述第一通路与所述第三通路依次连通形成用于通过给水的给水通道，所述第二通路与所述第一抽汽管连通，所述第二通路用于与所述第一通路换热，所述第四通路与所述第二抽汽管连通，所述第四通路用于与所述第三通路换热。
进一步地，在沿远离所述高压给水泵的方向上，前一个所述第一加热器的第二通路的出口与后一个所述第一加热器的第二通路连通，最后一个所述第一加热器的第二通路的出口与所述给水通道连通。
进一步地，所述凝汽组件包括凝汽器热井及凝结水泵，所述凝汽器热井用于冷却汽轮机输出的蒸汽，所述凝结水泵用于将冷却形成的给水输送至给水通道。
进一步地，上述无除氧器给水机组还包括加药装置，所述加药装置设于所述第二加热器与所述凝结水泵之间，所述加药装置用于向所述给水通道内输送除氧药品或加氧药品。
进一步地，上述无除氧器给水机组还包括轴封冷却器，沿靠近所述凝结水泵的方向，前一个所述第二加热器的第四通路的出口与后一个所述第二加热器的第四通路连通，最后一个所述第二加热器的第四通路的出口与所述凝汽器热井连通，所述凝结水泵通过所述轴封冷却器与所述给水通道连通，所述轴封冷却器内设有疏水管，所述疏水管与所述凝汽器热井连通。
一种无除氧器热能系统，包括锅炉、汽轮机及如上述的无除氧器给水机组，所述高压给水泵的出口与所述锅炉的入口连通，所述锅炉的出口与所述汽轮机的进汽口连通，所述汽轮机的出汽口与所述凝汽组件的入口连通，所述加热器组件用于抽取所述汽轮机内的蒸汽。
上述无除氧器热能系统，通过将高压给水泵设于加热器组件靠近锅炉的一侧，在工作时可有效减少加热器组件内各加热器受到的工作压力，增加了上述无除氧器热能系统运行的可靠性，此外由于工作压力减少，因此相应降低了对加热器组件及连接各部件的管件的设备要求，可减少设备费用或检修费用。
附图说明
图1为本发明实施例所述的无除氧器给水机组及热能系统的结构示意图。
附图标记说明：
100、高压给水泵，200、加热器组件，210、第一加热器，211、第二通路，220、第二加热器，221、第四通路，230、第一抽汽管，240、第二抽汽管，300、凝汽组件，310、凝汽器热井，320、凝结水泵，400、加药装置，500、轴封冷却器，10、汽轮机，20、锅炉，30、发动机。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
如图1所示，无除氧器给水机组包括依次连通的高压给水泵100、加热器组件200、凝汽组件300，凝汽组件300用于冷却汽轮机10输出的蒸汽，并将冷却形成的给水输送至加热器组件200，加热器组件200用于抽取汽轮机10内的蒸汽并加热给水，高压给水泵100的入口用于接收加热器组件200内的给水，高压给水泵100的出口用于与锅炉20连通。
上述无除氧器给水机组，锅炉20对汽轮机10输出蒸汽，汽轮机10通过蒸汽做功，做功后的蒸汽进入凝汽组件300并冷却形成给水，给水进入加热器组件200，由于部分蒸汽在做功后动能较小但温度较高，直接进入凝汽组件300冷却会造成能源的浪费，因此加热器组件200抽取汽轮机10内的部分蒸汽，用于对给水进行加热，此时锅炉20对给水的加热所需的能源较少，提高了能源利用率，同时由于高压给水泵100位于加热器组件200靠近锅炉20的一侧，在将加热器组件200内的给水供给至锅炉20时，相比于将高压给水泵100设于加热器组件200中段，在工作时可有效减少加热器组件200内各加热器受到的工作压力，增加了上述无除氧器给水机组运行的可靠性，此外由于工作压力减少，因此相应降低了对加热器组件200及连接各部件的管件的设备要求，可减少设备费用或检修费用。
进一步地，如图1所示，加热器组件200包括依次串联的第一加热器210及第二加热器220，高压给水泵100、第一加热器210及第二加热器220依次设置，第一加热器210与第二加热器220均为间壁式加热器。此时在给水的输送方向上，高压给水泵100位于第一加热器210及第二加热器220的下游，同时第一加热器210及第二加热器220均为间壁式加热器，上述设置可保证第一加热器210及第二加热器220的工作压力大致相等，防止部分加热器的工作压力过大，可提高运行的可靠性。
具体地，间壁式换热器在使用时，给水及由汽轮机10抽取的蒸汽被一壁面隔开，不相混合，并通过上述壁面进行热交换。相比于混合加热器，可减小事故工况下高压给水泵100发生汽蚀的风险。
具体地，根据上述无除氧器给水机组进行设置，第一加热器210及第二加热器220的工作压力差距较小，且第一加热器210相较于传统的高压加热器，工作压力有了较大的降低。
进一步地，如图1所示，第一加热器210与第二加热器220的数量均为至少两个，在沿远离高压给水泵100的方向上，第一加热器210、第二加热器220用于依次分级抽取汽轮机10内的蒸汽，第一加热器210用于抽取汽轮机10内的前段蒸汽，第二加热器220用于抽取汽轮机10内的后段蒸汽。上述结构中，通过至少两个第一加热器210抽取汽轮机10的前段蒸汽，通过至少两个第二加热器220抽取汽轮机10的后段蒸汽，可充分对汽轮机10内做完功的高温蒸汽进行利用。
由于锅炉20内的蒸汽进入汽轮机10后，部分蒸汽先做功，此部分蒸汽即为加热器所抽取的前段蒸汽，且此前段蒸汽位于汽轮机10靠近入口的位置处。
本实施例中，上述“依次分级”抽取汽轮机10内的蒸汽具体为根据第一加热器210、第二加热器220布置的前后顺序抽取汽轮机10内的蒸汽。例如第一加热器210、第二加热器220中，最靠近高压给水泵100的加热器抽取汽轮机10中最前段的蒸汽，距离高压给水泵100最远的加热器抽取汽轮机10中最后段的蒸汽。
可选地，第一加热器210及第二加热器220的数量均为四个。此时的经济性及对能源利用率均较好。
进一步地，如图1所示，加热器组件200还包括第一抽汽管230与第二抽汽管240，第一加热器210通过第一抽汽管230与汽轮机10连通，第二加热器220通过第二抽汽管240与汽轮机10连通，其中至少一个第一抽汽管230上设有用于补充蒸汽的第一补汽口，其中至少一个第二抽汽管240上设有用于补充蒸汽的第二补汽口。由于在系统运转中，蒸汽会存在泄露等情况，影响对给水的加热，因此可利用第一补汽口及第二补汽口补充蒸汽，保证给水在输送至高压给水泵100时，满足高压给水泵100的入口的最低水温，减少了事故工况下高压给水泵100产生汽蚀的风险，此时对各级第一加热器210、第二加热器220的布置标高要求相对较低，也可减少厂房的建造费用。
进一步地，如图1所示，第一加热器210内设有第一通路及第二通路211，第二加热器220内设有第三通路及第四通路221，第一通路与第三通路依次连通形成用于通过给水的给水通道，第二通路211与第一抽汽管230连通，第二通路211用于与第一通路换热，第四通路221与第二抽汽管240连通，第四通路221用于与第三通路换热。
可选地，上述第一通路、第二通路211、第三通路及第四通路221可为管；或由间隔设置的隔板围成。
进一步地，如图1所示，在沿远离高压给水泵100的方向上，前一个第一加热器210的第二通路211的出口与后一个第一加热器210的第二通路211连通，最后一个第一加热器210的第二通路211的出口与给水通道连通。此时第二通路211内的蒸汽在经过换热后，依次汇流至后一个第一加热器210的第二通路211，由于第二通路211内的蒸汽为汽轮机10内的前端蒸汽，即使经过与第一通路的换热后，温度仍较高，此时依次汇流至最后一个第一加热器210，并进入给水通道，可对给水进行再一次的加热，对热能的利用效率较高。
可选地，上述最后一个第一加热器210的第二通路211通过水泵与给水通道连通。
具体地，在沿远离高压给水泵100的方向上，给水通道上用于与第一加热器210连通的输入口位于最后一个第一加热器210与倒数第二个第一加热器210之间。
进一步地，如图1所示，凝汽组件300包括凝汽器热井310及凝结水泵320，凝汽器热井310用于冷却汽轮机10输出的蒸汽，凝结水泵320用于将冷却形成的给水输送至给水通道。通过凝结水泵320将冷却后的给水输送至给水通道，并经过第一加热器210及第二加热器220的加热，再利用高压给水泵100将加热后的给水输送至锅炉20，此时上述无除氧器给水机组为单压给水，可确保各加热器的工作压力相近。
进一步地，如图1所示，上述无除氧器给水机组还包括加药装置400，加药装置400设于第二加热器220与凝结水泵320之间，加药装置400用于向给水通道内输送除氧药品或加氧药品。
具体地，当上述无除氧器给水机组处于待启动状态时，加药装置400向给水通道内输送除氧药品；当上述无除氧器给水机组处于运行状态时，加药装置400向给水通道内输送加氧药品。在待启动状态时，通过向给水通道内输送除氧药品，可去除给水通道内的水中的氧气；而在运行状态下，通过向给水通道内供氧，可在输送给水的管道的内壁上形成氧化层，可有效防止发生腐蚀等情况。
可选地，除氧药品可为联氨等，加氧药品可为过氧化氢等。
可选地，上述无除氧器给水机组可用于超临界或超超临界火力发电机组中。由于超临界或超超临界火力发电机组中，汽轮机10内的蒸汽压力和温度较高，要求给水的水压也较高，则使得加热器的工作压力也相应提高，此时会影响加热器运行的可靠性，因此将上述无除氧器给水机组应用于超临界或超超临界火力发电机组，使加热器，尤其是第一加热器210能在较低工作压力下运行，则第一加热器210、第二加热器220的工作压力分布较为平均，提高了超临界或超超临界火力发电机组的可靠性。此外，上述无除氧器给水机组也可用于更高工作压力及工作温度的火力发电机组中。
进一步地，如图1所示，上述无除氧器给水机组还包括轴封冷却器500，沿靠近凝结水泵320的方向，前一个第二加热器220的第四通路221的出口与后一个第二加热器220的第四通路221连通，最后一个第二加热器220的第四通路221的出口与凝汽器热井310连通，凝结水泵320通过轴封冷却器500与给水通道连通，轴封冷却器500内设有疏水管，疏水管与凝汽器热井310连通。轴封冷却器500用于防止蒸汽泄漏。
无除氧器热能系统包括汽轮机10、锅炉20及如上述的无除氧器给水机组，高压给水泵100的出口与锅炉20的入口连通，锅炉20的出口与汽轮机10的进汽口连通，汽轮机10的出汽口与凝汽组件300的入口连通，加热器组件200用于抽取汽轮机10内的蒸汽。
上述无除氧器热能系统，通过将高压给水泵100设于加热器组件200靠近锅炉20的一侧，在工作时可有效减少加热器组件200内各加热器受到的工作压力，增加了上述无除氧器热能系统运行的可靠性，此外由于工作压力减少，因此相应降低了对加热器组件200及连接各部件的管件的设备要求，可减少设备费用或检修费用。
可选地，如图1所示，无除氧器热能系统还包括发动机30，汽轮机10的输出轴与发动机30传动连接。通过汽轮机10输出轴的转动带动发动机30做功，可用于发电等。
具体地，一1000MW超超临界火力发电机组中，汽轮机10内的蒸汽经凝汽器热井310凝结成为给水，给水经凝结水泵320升压至12MPa，并依次通过各加热器进行加热，水温由初始40℃提高至300℃，再由高压给水泵100升压并送至锅炉20。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种无除氧器给水机组，其特征在于，包括依次连通的高压给水泵、加热器组件、凝汽组件，所述凝汽组件用于冷却汽轮机输出的蒸汽，并将冷却形成的给水输送至所述加热器组件，所述加热器组件用于抽取汽轮机内的蒸汽并加热给水，所述高压给水泵的入口用于接收所述加热器组件内的给水，所述高压给水泵的出口用于与锅炉连通。
2.根据权利要求1所述的无除氧器给水机组，其特征在于，所述加热器组件包括依次串联的第一加热器及第二加热器，所述高压给水泵、所述第一加热器及所述第二加热器依次设置，所述第一加热器与所述第二加热器均为间壁式加热器。
3.根据权利要求2所述的无除氧器给水机组，其特征在于，所述第一加热器与所述第二加热器的数量均为至少两个，在沿远离所述高压给水泵的方向上，所述第一加热器、所述第二加热器用于依次分级抽取汽轮机内的蒸汽，所述第一加热器用于抽取汽轮机内的前段蒸汽，所述第二加热器用于抽取汽轮机内的后段蒸汽。
4.根据权利要求2所述的无除氧器给水机组，其特征在于，所述加热器组件还包括第一抽汽管与第二抽汽管，所述第一加热器通过所述第一抽汽管与所述汽轮机连通，所述第二加热器通过所述第二抽汽管与所述汽轮机连通，其中至少一个所述第一抽汽管上设有用于补充蒸汽的第一补汽口，其中至少一个所述第二抽汽管上设有用于补充蒸汽的第二补汽口。
5.根据权利要求4所述的无除氧器给水机组，其特征在于，所述第一加热器内设有第一通路及第二通路，所述第二加热器内设有第三通路及第四通路，所述第一通路与所述第三通路依次连通形成用于通过给水的给水通道，所述第二通路与所述第一抽汽管连通，所述第二通路用于与所述第一通路换热，所述第四通路与所述第二抽汽管连通，所述第四通路用于与所述第三通路换热。
6.根据权利要求5所述的无除氧器给水机组，其特征在于，在沿远离所述高压给水泵的方向上，前一个所述第一加热器的第二通路的出口与后一个所述第一加热器的第二通路连通，最后一个所述第一加热器的第二通路的出口与所述给水通道连通。
7.根据权利要求5所述的无除氧器给水机组，其特征在于，所述凝汽组件包括凝汽器热井及凝结水泵，所述凝汽器热井用于冷却汽轮机输出的蒸汽，所述凝结水泵用于将冷却形成的给水输送至给水通道。
8.根据权利要求7所述的无除氧器给水机组，其特征在于，还包括加药装置，所述加药装置设于所述第二加热器与所述凝结水泵之间，所述加药装置用于向所述给水通道内输送除氧药品或加氧药品。
9.根据权利要求7所述的无除氧器给水机组，其特征在于，还包括轴封冷却器，沿靠近所述凝结水泵的方向，前一个所述第二加热器的第四通路的出口与后一个所述第二加热器的第四通路连通，最后一个所述第二加热器的第四通路的出口与所述凝汽器热井连通，所述凝结水泵通过所述轴封冷却器与所述给水通道连通，所述轴封冷却器内设有疏水管，所述疏水管与所述凝汽器热井连通。
10.一种无除氧器热能系统，其特征在于，包括锅炉、汽轮机及如权利要求1-9任一项所述的无除氧器给水机组，所述高压给水泵的出口与所述锅炉的入口连通，所述锅炉的出口与所述汽轮机的进汽口连通，所述汽轮机的出汽口与所述凝汽组件的入口连通，所述加热器组件用于抽取所述汽轮机内的蒸汽。
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