CN108644860A - 一种大型火电厂空冷机组乏汽余热回收供热系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于大型火电厂空冷机组的乏汽余热回收供热系统，利用乏汽引出系统将汽轮机乏汽引出；两汽轮机都有各自独立的乏汽引出系统，每个汽轮机的乏汽引出管路连接至对应前置凝汽器加热热网回水；每个汽轮机的乏汽引出管路还连接至对应增汽机；每个增汽机的排汽口连接至对应增汽机凝汽器加热热网回水；高效回收利用火电厂空冷汽轮机组乏汽余热，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

一种大型火电厂空冷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，具体涉及一种大型火电厂空冷机组乏汽余热回收供热系统。
背景技术
众所周知，火力发电厂朗肯循环的冷端损失，占整个电厂能量损失的50％以上。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，基于增汽机的汽轮机组乏汽余热回收供热系统已有初步应用，其通常是利用增汽机对火力发电厂双汽轮机中的单台汽轮机排出乏汽进行增压，接入对外供热系统进行余热利用。但是，在供热面积特别大的情况下，利用单台汽轮机排出乏汽增压后进行余热利用无法充分满足外部的供热需求，同时电厂中双汽轮机的乏汽余热也没有充分利用，需要进一步根据电厂及所对应供热区域实际状况，构建更加合理的供热热力系统，进一步实现乏汽余热回收供热系统接纳整个火力发电厂的乏汽量，提高节能效果，这是乏汽余热回收供热工程中必须解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大型火电厂空冷机组乏汽余热回收供热系统，尤其是对应外部供热面积特别大时。
一种用于大型火电厂空冷机组的乏汽余热回收供热系统，其中大型火电厂空冷机组,包括两汽轮机和对应凝汽设备，汽轮机低压缸通过排汽管道连接凝汽设备；其特征在于，乏汽余热回收供热系统包括乏汽引出系统、增汽机、前置凝汽器和增汽机凝汽器，其中利用乏汽引出系统将汽轮机乏汽引出；两汽轮机都有各自独立的乏汽引出系统，每个汽轮机的乏汽引出管路连接至对应前置凝汽器，前置凝汽器壳侧通入适当抬高背压的汽轮机乏汽，水侧通入热网回水，进行汽水换热加热热网回水；每个汽轮机的乏汽引出管路还连接至对应增汽机的抽吸蒸汽入口，并且汽轮机供热抽汽连接管路至增汽机的动力蒸汽入口，利用供热抽汽抽吸乏汽进行增压；每个增汽机的排汽口连接至对应增汽机凝汽器，增汽机凝汽器壳侧通入增压乏汽，水侧通入热网回水，进行汽水换热加热热网回水。
通过上述技术方案，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是大型火电厂空冷机组乏汽余热回收供热系统构成方式一；
图2是大型火电厂空冷机组乏汽余热回收供热系统构成方式二；
其中1、1#汽轮机低压缸；2、2#汽轮机低压缸；3、1#空冷岛(或间接空冷机组凝汽器)；4、2#空冷岛(或间接空冷机组凝汽器)；5、1#乏汽引出系统；6、 2#乏汽引出系统；7、1#增汽机；8、2#增汽机；9、1#前置凝汽器；10、2#前置凝汽器；11、2#增汽机凝汽器；12、2#增汽机凝汽器；13、热网加热器；14、热网水系统；15、供热抽汽管道；16、汽轮机乏汽管道。
具体实施方式
下面结合附图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。
对于大型火电厂空冷机组,包括两汽轮机和对应两直接空冷岛(或间接空冷机组凝汽器)，汽轮机低压缸通过排汽管道连接直接空冷岛(或间接空冷机组凝汽器)；构建乏汽余热回收供热系统，利用乏汽引出系统从两直接空冷机组排汽管道(或间接空冷机组凝汽器喉部)上开孔将乏汽引出来；两汽轮机都有各自独立的乏汽引出系统，每个汽轮机的乏汽引出管路连接至对应前置(乏汽)凝汽器，前置凝汽器壳侧通入适当抬高背压的汽轮机乏汽，水侧通入热网回水，进行汽水换热用于加热热网回水；每个汽轮机的乏汽引出管路还连接至对应增汽机的抽吸蒸汽入口，并且汽轮机供热抽汽连接管路至增汽机的动力蒸汽入口，利用供热抽汽抽吸乏汽进行增压。每个增汽机的排汽口连接至对应增汽机凝汽器，其壳侧通入增压乏汽，水侧通入热网回水，进行汽水换热用于加热热网回水；
汽轮机供热抽汽还连接管路至热网加热器。
供热抽汽来自于两汽轮机，即相应乏汽回收利用的汽轮机和相邻另一台汽轮机。供热抽汽也可采用中排蒸汽。
乏汽引出系统包括乏汽引出特制件、乏汽引出管路；乏汽引出特制件安装于直接空冷机组排汽管道(或间接空冷机组凝汽器喉部)上的开孔部位；还可以进一步设置乏汽母管，乏汽母管连接在两汽轮机乏汽引出管路之间，乏汽母管上设置有调节阀门，通过调节阀门开启或关闭，可实现两乏汽引出管路的联合或隔离不同工作方式。
针对供热热网系统，对热网回水采用多级加热方式，顺序连接多级加热式凝汽器，加热式凝汽器为汽水换热结构，包括多台前置凝汽器、多台增汽机凝汽器、热网加热器，利用不同背压的低压乏汽、增压乏汽和供热抽汽，合理调整布置多级加热式凝汽器的连接顺序，实现热网回水梯度加热，充分利用电厂乏汽余热。
第一汽轮机乏汽连接第一前置凝汽器，同时经第一增汽机连接第一增汽机凝汽器，第一增汽机排汽压力高于第一汽轮机乏汽压力。第二汽轮机乏汽连接第二前置凝汽器，同时经第二增汽机连接第二增汽机凝汽器，第二增汽机排汽压力高于第二汽轮机乏汽压力。
第二增汽机排汽压力大于第一增汽机排汽压力。其中，第一汽轮机乏汽压力相同或低于第二汽轮机乏汽压力；两增汽机的升压比可相同或不同，增汽机采用可调式结构，或采用固定式结构。
如第二汽轮机乏汽压力低于第一增汽机排汽压力，多级加热式凝汽器的连接顺序可采用，第一前置凝汽器、第二前置凝汽器、第一增汽机凝汽器、第二增汽机凝汽器、热网加热器。
如第二汽轮机乏汽压力高于第一增汽机排汽压力，多级加热式凝汽器的连接顺序可采用，第一前置凝汽器、第一增汽机凝汽器、第二前置凝汽器、第二增汽机凝汽器、热网加热器。
进一步可设置流向切换控制的阀门调节系统。
阀门调节系统(图中未示)包括，首先，第一增汽机凝汽器和第二前置凝汽器顺序连接；在第一增汽机凝汽器的水侧进口端引出两路管道，分别连接到第一前置凝汽器水侧出口和第二增汽机凝汽器水侧进口；第二前置凝汽器的水侧出口端引出两路管道，同样的分别连接到第一前置凝汽器水侧出口和第二增汽机凝汽器水侧进口。在四路管道上分别安装有调节阀门，通过调节阀门的开闭来控制通过第一增汽机凝汽器和第二前置凝汽器的热网水流向切换，方式一时(如图1)实现热网水从第二前置凝汽器流入从第一增汽机凝汽器流出，或者方式二时(如图2)实现热网水从第一增汽机凝汽器流入从第二前置凝汽器流出。可现场根据两汽轮机、两增汽机参数调整所导致低压乏汽、增压乏汽的压力变化，灵活配置系统不同运行方式。
增汽机各蒸汽管路和热网循环水管路上均设有调节阀门，用于实现系统的投运调节或关闭；各级加热式凝汽器设有并联旁路，用于实现各级独立投运或关闭。
实施例一：如图1所示
某电厂装机为2台330MW级直接空冷机组。
对外供热面积2300万㎡，热网回水温度25-40℃，供水温度120℃，热网水量10500t/h。供热抽汽参数0.2--0.4MPa.a、233℃。(上述参数仅仅是为了叙述方便而举的例子。其他参数的配置方式也在本申请保护范围内)。
该电厂及供热区域实际状况是：热网供热面积特别大，热网回水温度25-40℃，供水温度120℃。该火电厂作为城市供热的热源点，其首站的热量主要来源为：1、该电厂两台330MW级直接空冷机组乏汽余热；2、该电厂两台330MW级直接空冷机组供热抽汽。
该大型火电厂空冷机组乏汽余热回收供热系统，包括两汽轮机和对应两空冷岛，乏汽引出系统、1#前置凝汽器、2#前置凝汽器、1#增汽机、2#增汽机、1#增汽机凝汽器、2#增汽机凝汽器；利用乏汽引出系统，分别在两直接空冷机组排汽管道上开孔将乏汽引出来，通过管道输送到增汽机或前置凝汽器；两汽轮机的运行背压不同；热网循环水管路顺序接入1#前置凝汽器、2#前置凝汽器、1#增汽机凝汽器、2#增汽机凝汽器、热网加热器进行加热。
冬季供热时，两汽轮机具有不同运行背压，分别为高背压汽轮机、低背压汽轮机。比如，其中一台汽轮机背压为10.5KPa.a(对应的饱和温度46.75℃)运行，另一台汽轮机背压为15KPa.a(对应的饱和温度54℃)运行。(10.5KPa.a和15KPa.a，仅仅是为了叙述方便而举的例子。其他参数的配置方式也在本申请保护范围内)。两台机组的乏汽利用增汽机系统都被回收利用。
利用乏汽引出系统，分别从1#330MW级汽轮机排汽管道上和2#330MW汽轮机排汽管道上开孔将乏汽引出来，将两台直接空冷的乏汽引出来。乏汽引出系统包括乏汽引出特制件、乏汽引出管路和乏汽母管。
1#乏汽引出管连接1#前置凝汽器汽侧和1#增汽机抽吸蒸汽入口；2#乏汽引出管连接2#前置凝汽器汽侧和2#增汽机抽吸蒸汽入口。
汽轮机供热抽汽连接管路至两个增汽机的工作蒸汽入口；乏汽引出管路分别连接对应增汽机的抽吸汽口；1#增汽机排汽口连接至1#增汽机凝汽器，2#增汽机排汽口连接至2#增汽机凝汽器。
1#增汽机动力蒸汽压力0.2--0.4MPa.a(温度233℃)，1#增汽机引射蒸汽压力10.5KPa.a(温度46.75℃)，1#增汽机排汽压力20KPa.a。
2#增汽机动力蒸汽压力0.2--0.4MPa.a(温度233℃)，2#增汽机引射蒸汽压力15KPa.a(温度54℃)，2#增汽机排汽压力31KPa.a。
增汽机采用可调式结构，或采用固定式结构。
供热抽汽来自于相应乏汽回收利用的汽轮机和相邻另一台汽轮机。
增汽机蒸汽管路和热网循环水管路上均设有调节阀门，用于实现系统的投运调节或关闭。
回水温度25-40℃热网循环水依次流过1#前置凝汽器、2#前置凝汽器、1#增汽机凝汽器、2#增汽机凝汽器和热网加热器。经过1#前置凝汽器后，热网水温度达到45 ℃；经过2#前置凝汽器后，热网水温度达到52.5℃；经过1#增汽机凝汽器后，热网水温度达到58.5℃；经过2#增汽机凝汽器后，热网水温度达到68.3℃；经过热网加热器后，热网水温度达到120℃。热网循环水经过多级加热后达到120℃，送往市政管网。
实施例二：如图2所示
某电厂装机为2台330MW级直接空冷机组。
供热面积2300万㎡，热网回水温度25-40℃，供水温度120℃，热网水量10500t/h。供热抽汽参数0.2--0.4MPa.a、233℃。(上述参数仅仅是为了叙述方便而举的例子。其他参数的配置方式也在本申请保护范围内)。
该电厂及供热区域实际状况是：热网供热面积特别大，且该热网属于大温差供热。该火电厂作为城市供热的热源点，其首站的热量主要来源为：1、该电厂两台330MW 级直接空冷机组乏汽余热；2、该电厂两台330MW级直接空冷机组供热抽汽。
该大型火电厂空冷机组乏汽余热回收供热系统，包括两汽轮机和对应两空冷岛，乏汽引出系统、1#前置凝汽器、2#前置凝汽器、1#增汽机、2#增汽机、1#增汽机凝汽器、2#增汽机凝汽器；利用乏汽引出系统，分别在两直接空冷机组排汽管道上开孔将乏汽引出来，通过管道输送到增汽机或新增前置凝汽器；两汽轮机的运行背压不同；热网循环水管路接入1#前置凝汽器、1#增汽机凝汽器、2#前置凝汽器、2#增汽机凝汽器、热网加热器进行加热。
冬季供热时，两汽轮机具有不同运行背压，分别为高背压汽轮机、低背压汽轮机。比如，其中一台汽轮机背压为10.5KPa.a(对应的饱和温度46.75℃)运行，另一台汽轮机背压为28KPa.a(对应的饱和温度67.5℃)运行。(10.5KPa.a和28KPa.a，仅仅是为了叙述方便而举的例子。其他参数的配置方式也在本申请保护范围内)。两台机组的乏汽都被回收利用。
利用乏汽引出系统，分别从1#330MW级汽轮机排汽管道上和2#330MW汽轮机排汽管道上开孔将乏汽引出来，将两台直接空冷的乏汽引出来。乏汽引出系统包括乏汽引出特制件、乏汽引出管路和乏汽母管。
1#乏汽引出管连接前置凝汽器汽侧和1#增汽机抽吸蒸汽入口；2#乏汽引出管连接2#前置凝汽器汽侧和2#增汽机抽吸蒸汽入口。
汽轮机供热抽汽连接管路至两个增汽机的工作蒸汽入口；乏汽引出管路分别连接对应增汽机的抽吸汽口；1#增汽机排汽口连接至1#增汽机凝汽器，2#增汽机排汽口连接至2#增汽机凝汽器。
1#增汽机动力蒸汽压力0.2--0.4MPa.a(温度233℃)，1#增汽机引射蒸汽压力10.5KPa.a(温度46.75℃)，1#增汽机排汽压力20KPa.a。
2#增汽机动力蒸汽压力0.2--0.4MPa.a(温度233℃)，2#增汽机引射蒸汽压力28KPa.a(温度67.5℃)，2#增汽机排汽压力48KPa.a。
增汽机采用可调式结构，或采用固定式结构。
供热抽汽来自于相应乏汽回收利用的汽轮机和相邻另一台汽轮机。
增汽机蒸汽管路和热网循环水管路上均设有调节阀门，用于实现系统的投运调节或关闭。
回水温度25-40℃热网循环水依次流过1#前置凝汽器、1#增汽机凝汽器、2#前置凝汽器、2#增汽机凝汽器和热网加热器。经过1#前置凝汽器后，热网水温度达到45 ℃；经过1#增汽机凝汽器后，热网水温度达到58.5℃；经过2#前置凝汽器后，热网水温度达到66℃；经过2#增汽机凝汽器后，热网水温度达到79℃；经过热网加热器后，热网水温度达到120℃。热网循环水经过多级加热后达到120℃，送往市政管网。
实施例三：如图1所示
某电厂装机为2台600MW级间接空冷机组。
供热面积3500万㎡，热网回水温度25-40℃，供水温度125℃，热网水量15000t/h。供热抽汽参数0.2--0.4MPa.a、233℃。(上述参数仅仅是为了叙述方便而举的例子。其他参数的配置方式也在本申请保护范围内)。
冬季供热时，两汽轮机具有不同运行背压，分别为高背压汽轮机、低背压汽轮机。比如，其中一台汽轮机背压为10.5KPa.a(对应的饱和温度46.75℃)运行，另一台汽轮机背压为15KPa.a(对应的饱和温度54℃)运行。(10.5KPa.a和15KPa.a，仅仅是为了叙述方便而举的例子。其他参数的配置方式也在本申请保护范围内)。两台机组的乏汽都被回收利用。
1#增汽机动力蒸汽压力0.2--0.4MPa.a(温度233℃)，1#增汽机引射蒸汽压力10.5KPa.a(温度46.75℃)，1#增汽机排汽压力20KPa.a。
2#增汽机动力蒸汽压力0.2--0.4MPa.a(温度233℃)，2#增汽机引射蒸汽压力15KPa.a(温度54℃)，2#增汽机排汽压力31KPa.a。
回水温度25-40℃热网循环水依次流过1#前置凝汽器、2#前置凝汽器、1#增汽机凝汽器、2#增汽机凝汽器和热网加热器。经过1#前置凝汽器后，热网水温度达到45 ℃；经过2#前置凝汽器后，热网水温度达到52.5℃；经过1#增汽机凝汽器后，热网水温度达到58.5℃；经过2#增汽机凝汽器后，热网水温度达到68.3℃；经过热网加热器后，热网水温度达到120℃。热网循环水经过多级加热后达到120℃，送往市政管网。
实施例四：如图2所示
某电厂装机为2台600MW级间接空冷机组。
供热面积3500万㎡，热网回水温度25-40℃，供水温度125℃，热网水量15000t/h。供热抽汽参数0.2--0.4MPa.a、233℃。(上述参数仅仅是为了叙述方便而举的例子。其他参数的配置方式也在本申请保护范围内)。
冬季供热时，两汽轮机具有不同运行背压，分别为高背压汽轮机、低背压汽轮机。比如，其中一台汽轮机背压为10.5KPa.a(对应的饱和温度46.75℃)运行，另一台汽轮机背压为28KPa.a(对应的饱和温度67.5℃)运行。(10.5KPa.a和28KPa.a，仅仅是为了叙述方便而举的例子。其他参数的配置方式也在本申请保护范围内)。两台机组的乏汽都被回收利用。
1#增汽机动力蒸汽压力0.2--0.4MPa.a(温度233℃)，1#增汽机引射蒸汽压力10.5KPa.a(温度46.75℃)，1#增汽机排汽压力20KPa.a。
2#增汽机动力蒸汽压力0.2--0.4MPa.a(温度233℃)，2#增汽机引射蒸汽压力28KPa.a(温度67.5℃)，2#增汽机排汽压力48KPa.a。
回水温度25-40℃热网循环水依次流过1#前置凝汽器、2#前置凝汽器、1#增汽机凝汽器、2#增汽机凝汽器和热网加热器。经过1#前置凝汽器后，热网水温度达到45 ℃；经过2#前置凝汽器后，热网水温度达到52.5℃；经过1#增汽机凝汽器后，热网水温度达到58.5℃；经过2#增汽机凝汽器后，热网水温度达到68.3℃；经过热网加热器后，热网水温度达到120℃。热网循环水经过多级加热后达到120℃，送往市政管网。
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)

1.一种用于大型火电厂空冷机组的乏汽余热回收供热系统，其中大型火电厂空冷机组,包括两汽轮机和对应凝汽设备，汽轮机低压缸通过排汽管道连接凝汽设备；其特征在于，乏汽余热回收供热系统包括乏汽引出系统、增汽机、前置凝汽器和增汽机凝汽器，其中利用乏汽引出系统将汽轮机乏汽引出；两汽轮机都有各自独立的乏汽引出系统，每个汽轮机的乏汽引出管路连接至对应前置凝汽器，前置凝汽器壳侧通入适当抬高背压的汽轮机乏汽，水侧通入热网回水，进行汽水换热加热热网回水；每个汽轮机的乏汽引出管路还连接至对应增汽机的抽吸蒸汽入口，并且汽轮机供热抽汽连接管路至增汽机的动力蒸汽入口，利用供热抽汽抽吸乏汽进行增压；每个增汽机的排汽口连接至对应增汽机凝汽器，增汽机凝汽器壳侧通入增压乏汽，水侧通入热网回水，进行汽水换热加热热网回水。
2.根据权利要求1所述的一种用于大型火电厂空冷机组的乏汽余热回收供热系统，其特征在于，多台前置凝汽器和多台增汽机凝汽器顺序串联，构成多级梯度热网回水加热系统。
3.根据权利要求1所述的一种用于大型火电厂空冷机组的乏汽余热回收供热系统，其特征在于，第一汽轮机乏汽连接第一前置凝汽器，同时经第一增汽机连接第一增汽机凝汽器，第一增汽机排汽压力高于第一汽轮机乏汽压力；第二汽轮机乏汽连接第二前置凝汽器，同时经第二增汽机连接第二增汽机凝汽器，第二增汽机排汽压力高于第二汽轮机乏汽压力。
4.根据权利要求3所述的一种用于大型火电厂空冷机组的乏汽余热回收供热系统，其特征在于，第二增汽机排汽压力大于第一增汽机排汽压力；其中，第一汽轮机乏汽压力相同于或低于第二汽轮机乏汽压力。
5.根据权利要求1所述的一种用于大型火电厂空冷机组的乏汽余热回收供热系统，其特征在于，两增汽机的升压比相同或不同，增汽机采用可调式结构，或采用固定式结构。
6.根据权利要求3所述的一种用于大型火电厂空冷机组的乏汽余热回收供热系统，其特征在于，第二汽轮机乏汽压力低于第一增汽机排汽压力，多级梯度热网回水加热系统的连接顺序为第一前置凝汽器、第二前置凝汽器、第一增汽机凝汽器、第二增汽机凝汽器。
7.根据权利要求3所述的一种用于大型火电厂空冷机组的乏汽余热回收供热系统，其特征在于，第二汽轮机乏汽压力高于第一增汽机排汽压力，多级梯度热网回水加热系统的连接顺序为第一前置凝汽器、第一增汽机凝汽器、第二前置凝汽器、第二增汽机凝汽器。
8.根据权利要求2所述的一种用于大型火电厂空冷机组的乏汽余热回收供热系统，其特征在于，多级梯度热网回水加热系统还包括热网加热器，汽轮机供热抽汽连接管路至热网加热器。
9.根据权利要求3所述的一种用于大型火电厂空冷机组的乏汽余热回收供热系统，其特征在于，多级梯度热网回水加热系统中设置流向切换控制的阀门调节系统，用于对第二前置凝汽器和第一增汽机凝汽器进行热网水流向切换。
10.根据权利要求9所述的一种用于大型火电厂空冷机组的乏汽余热回收供热系统，其特征在于，第一增汽机凝汽器和第二前置凝汽器顺序连接；在第一增汽机凝汽器的水侧进口端引出两路管道，分别连接到第一前置凝汽器水侧出口和第二增汽机凝汽器水侧进口；第二前置凝汽器的水侧出口端引出两路管道，同样的分别连接到第一前置凝汽器水侧出口和第二增汽机凝汽器水侧进口；在四路管道上分别安装有调节阀门，通过调节阀门的开闭来控制通过第一增汽机凝汽器和第二前置凝汽器的热网水流向切换。
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