CN108843412B - 一种汽轮机回热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽轮机组，尤其是一种背压式回热汽轮机和给水泵汽轮机组成的双小机系统，属于汽轮机装置技术领域；该汽轮机组包括锅炉、具有多级汽缸的主汽轮机、第一级汽缸连接有第二发电机的背压式汽轮机、中压缸连接有用于驱动给水泵的给水泵汽轮机以及和回热系统，借助背压式汽轮机内的蒸汽用于回热系统中，将给水泵采用单独的给水泵汽轮机，以实现通过双小机组充分利用蒸汽能源；本发明解决了汽轮机的变负荷工况和启动工况的调节控制比较复杂，需要协调加热器的抽汽量、给水泵、小发电机功率和小汽轮机进汽量等的问题，能够降低回热抽汽温度，减小再热蒸汽流量，降低高温管道和加热器成本，提高循环效率。

Description

一种汽轮机回热系统
技术领域
本发明涉及汽轮机组，尤其是一种背压式回热汽轮机和给水泵汽轮机组成的双小机系统，属于汽轮机装置技术领域。
背景技术
传统的汽轮机回热系统的抽汽主要来自主汽轮机的抽排汽，这种回热抽汽的方式有效地提高循环的吸热平均温，使循环效率得到大幅度的提高。针对进汽温度高于630℃的超超临界燃煤发电机组，许多厂家提出了大汽轮机和小汽轮机的抽排汽共同组成回热系统，这种回热系统的缺点是汽轮机的变负荷工况和启动工况的调节控制比较复杂，需要协调加热器的抽汽量、给水泵、小发电机功率和小汽轮机进汽量等。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种汽轮机回热系统，这种方式不仅同样能够降低回热抽汽温度，减小再热蒸汽流量，降低高温管道和加热器成本，提高循环效率，系统更加利于控制和调节，在变工况运行和机组启停阶段，有利于整个系统的调节和变工况运行并保证变工况运行的高效性。
本发明采用的技术方案如下：
一种汽轮机回热系统，包括锅炉、具有多级汽缸的主汽轮机、连接有第二发电机的背压式汽轮机以及驱动给水泵的给水泵汽轮机，所述主汽轮机的进汽来自锅炉并用于驱动第一发电机，该背压式汽轮机的进汽来自于主汽轮机的第一级汽缸的排汽以驱动第二发电机，该给水泵汽轮机的进汽来自主汽轮机，
还包括回热系统，该回热系统包括多个表面式加热器和1个或多个混合式加热器，至少1个表面式加热器或/和至少1个混合式加热器的进汽来源于背压式汽轮机的抽汽/排汽，该回热系统中还设置有连接于给水泵汽轮机（9）的给水泵。
本发明的一种汽轮机回热系统通过设置背压式回热汽轮机提供给汽轮机回热系统中部分加热器的回热抽汽的同时中压抽汽进入给水泵汽轮机驱动给水泵，使整个系统调节控制比常规背压式给水泵汽轮机的抽排汽组成的回热系统更加简单有效，变工况运行更加安全、高效。
进一步的，该回热系统包括6组依次连通的加热器，依次为高压加热器组、第一低压加热器组、第一混合式加热器组、第二混合式加热器组、第二低压加热器组以及第三低压加热器组；
该高压加热器组的进汽来自于第一级汽缸的排汽，该第三低压加热器组的进汽来自主汽轮机的最后一级汽缸的抽汽，第一低压加热器组和第一混合式加热器组的进汽来自于背压式汽轮机的抽汽，第二混合式加热器组的进汽来自于背压式汽轮机的排汽，第二低压加热器组的进汽来自于背压式汽轮机的排汽或/和主汽轮机的最后一级汽缸的抽汽。
进一步的，该第二低压加热器组的进汽来自于背压式汽轮机的排汽和主汽轮机的最后一级汽缸的抽汽，该第二低压加热器组与背压式汽轮机的连接管道设置有截止阀。
进一步的，该第一低压加热器组与第一混合式加热器组连通管道上设置有给水泵，第一混合式加热器组与第二混合式加热器组连通管道上设置有疏水泵。
进一步的，该主汽轮机的汽缸包括超高压缸、高压缸、中压缸和低压缸，该汽缸的蒸汽回路串联连通，该超高压缸的蒸汽来自锅炉，超高压缸与高压缸、高压缸与中压缸连通的蒸汽管路通过锅炉，该背压式汽轮机的进汽来自于超高压缸的排汽。
进一步的，该主汽轮机的汽缸包括高压缸、中压缸和低压缸，该汽缸的蒸汽回路串联连通，该高压缸的蒸汽来自锅炉，高压缸与中压缸连通的蒸汽管路通过锅炉，该背压式汽轮机的进汽来自于高压缸的排汽。
进一步的，该给水泵汽轮机的进汽来自中压缸抽汽或排汽，并采用半转速，该给水泵汽轮机同轴连接给水泵以驱动给水泵。
进一步的，该给水泵汽轮机为凝汽式汽轮机，其单独设置一个小凝汽器或和大机共同使用一个凝汽器。
进一步的，该第一低压加热器组和第三低压加热器组具有多个加热器，高压加热器组、第一混合式加热器组、第二低压加热器组以及第二混合式加热器组具有一个或者多个加热器。
进一步的，该第一混合式加热器组和第二混合式加热器组包括至少1个具有除氧功能的加热器。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的一种汽轮机回热系统解决了汽轮机的变负荷工况和启动工况的调节控制比较复杂，需要协调加热器的抽汽量、给水泵、小发电机功率和小汽轮机进汽量等的问题，不仅同样能够降低回热抽汽温度，减小再热蒸汽流量，降低高温管道和加热器成本，提高循环效率，系统更加利于控制和调节，在变工况运行和机组启停阶段，有利于整个系统的调节和变工况运行并保证变工况运行的高效性。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的结构示意图之一；
图2是本发明的结构示意图之二。
图中标记：1-超高压缸、2-高压缸、3-中压缸、4-低压缸、5-第一发电机、6- 锅炉、7-背压式汽轮机、8-第二发电机、9-给水泵汽轮机、10-给水泵、11-高压加热器组、12-第一低压加热器组、13-第一混合式加热器组、14-疏水泵、15-第二混合式加热器组、16-第二低压加热器组、17-第三加热器组。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例
一种汽轮机回热系统，如图1和图2所示，包括锅炉6、具有多级汽缸的主汽轮机、连接有第二发电机8的背压式汽轮机7以及驱动给水泵的给水泵汽轮机9，所述主汽轮机的进汽来自锅炉6并用于驱动第一发电机5，该背压式汽轮机7的进汽来自于主汽轮机的第一级汽缸的排汽以驱动第二发电机8，该给水泵汽轮机9的进汽来自主汽轮机；
还包括回热系统，该回热系统包括多个表面式加热器和1个或多个混合式加热器，至少1个表面式加热器或/和至少1个混合式加热器的进汽来源于背压式汽轮机的抽汽/排汽，该回热系统中还设置有连接于给水泵汽轮机9的给水泵10。
本实施例中，采用背压式汽轮机组驱动第二发电机进行发电，同时将背压式汽轮机内的蒸汽充分利用到回热系统中，能够有效的提高对能源的充分利用，降低生产成本，提高工作效率。更加具体的，背压式汽轮机与第二发电机之间为同轴驱动。更加具体的，该回热系统中的部分所需要加热的水来自于汽轮机组的凝汽器
基于上述具体实施方式的设计原则上，在正对回热系统进行充分的设计，在另一具体实施方式的设计原则中，该回热系统包括6组依次连通的加热器，依次为高压加热器组11、第一低压加热器组12、第一混合式加热器组13、第二混合式加热器组15、第二低压加热器组16以及第三低压加热器组17；
该高压加热器组11的进汽来自于第一级汽缸的排汽，该第三低压加热器组17的进汽来自主汽轮机的最后一级汽缸的抽汽，第一低压加热器组12和第一混合式加热器组13的进汽来自于背压式汽轮机的抽汽，第二混合式加热器组15的进汽来自于背压式汽轮机的排汽，第二低压加热器组16的进汽来自于背压式汽轮机的排汽或/和主汽轮机的最后一级汽缸的抽汽。
上述具体实施方式中，采用具体的结构设计能够有效的实现背压式汽轮机内蒸汽能源的利用。作为更加具体的，该会热系统内的加热器组主要是用于加热用于锅炉的液体水，则每个加热器组均设置有进液口和出液口，该进液口和出液口依次串联连通形成液体通道。当然，在本实施方式中，高压加热器组11、第一低压加热器组12、第二低压加热器组16以及第三低压加热器组17为表面式加热器。作为优选的，该设计方案中，可以采用至少一个高压加热器组，例如1个，1-3个低压加热器组以及1个混合式加热器组。
为了保证最初加热的第二低压加热器组的效果，在蒸汽的进汽中，为了实现更好的效果，尤其是根据背压式排汽的效果，在另一具体实施方式中，该第二低压加热器组16的进汽来自于背压式汽轮机的排汽和主汽轮机的最后一级汽缸的抽汽，该第二低压加热器组16与背压式汽轮机7的连接管道设置有截止阀。该方式能够有效的保证背压式汽轮机内蒸汽的利用效率。
当然，为了更好的保证整个液体的效果，在另一具体实施方式中，该第一低压加热器组12与第一混合式加热器组13连通管道上设置有给水泵10，第一混合式加热器组13与第二混合式加热器组15连通管道上设置有疏水泵14。
基于上述具体实施方式的设计原则上，为了实现适用于进汽温度在630℃等级及以上的二次再热高温汽轮机，如图1所示，在其中一具体实施方式中，该主汽轮机的汽缸包括超高压缸1、高压缸2、中压缸3和低压缸4，该汽缸的蒸汽回路串联连通，该超高压缸1的蒸汽来自锅炉，超高压缸1与高压缸2、高压缸2与中压缸3连通的蒸汽管路通过锅炉，该背压式汽轮机7的进汽来自于超高压缸1的排汽。二次再热机组中的超高压缸排汽用于高压加热器回热抽汽，其余高压加热器的抽汽由背压式回热汽轮机提供。
与上述具体实时方式不同的是，如图2所示，在另一具体实施方式中，该主汽轮机的汽缸包括高压缸2、中压缸3和低压缸4，该汽缸的蒸汽回路串联连通，该高压缸2的蒸汽来自锅炉，高压缸2与中压缸3连通的蒸汽管路通过锅炉，该背压式汽轮机7的进汽来自于高压缸2的排汽。一次再热机组中的高压缸排汽用于高压加热器回热抽汽，其余高压加热器的抽汽由背压式回热汽轮机提供。
上述两种具体实施方式中，所提到的：该汽缸的蒸汽回路串联连通。以图1为例，通过汽缸之间蒸汽流程进行说明，锅炉将蒸汽送入到超高压缸，超高压缸排出蒸汽通过锅炉后进入到高压缸，高压缸排出的蒸汽再次通过锅炉后进入到中压缸，中压缸的排汽直接进去到低压缸，低压缸的排汽进汽凝汽器。该蒸汽该流程中，必然需要采用管道，并串联连通汽轮机的汽缸。
作为更加进一步的优化，并完全采用汽轮机自身能源的情况，在另一具体实施方式中，该给水泵汽轮机10的进汽来自中压缸抽汽或排汽，并采用半转速，该给水泵汽轮机9同轴连接给水泵10以驱动给水泵。该方式的设计有利于采用自身蒸汽动力驱动给水泵的工作。
针对给水泵汽轮机进一步的优化，在另一具体实施方式中，该给水泵汽轮机9为凝汽式汽轮机，其单独设置一个小凝汽器或和大机共同使用一个凝汽器。更加具体的，该给水泵汽轮机单独连接一个小型凝汽器。当然，也可以直接连接主汽轮机的凝汽器（图未示出）。
基于上述具体实施方式的设计原则上，在另一具体实施方式中，该第一低压加热器组12和第三低压加热器组17具有多个加热器，高压加热器组11、第一混合式加热器组13、第二低压加热器组16以及第二混合式加热器组15具有一个或者多个加热器。作为更加具体的设计，该第一低压加热器组12或第三低压加热器组17可以为3个表面加热器或者5个表面加热器，高压加热器组11、第一混合式加热器组13、第二低压加热器组16以及第二混合式加热器组15有1个加热器。作为交错的，高压加热器组11、第一混合式加热器组13、第二低压加热器组16或第二混合式加热器组15有2-4个加热器。作为优选的，选择为1个加热器。
基于上述具体实施方式的设计原则上，在另一具体实施方式中，该第一混合式加热器组13和第二混合式加热器组15包括至少1个具有除氧功能的加热器。作为更加具体的理解，该第一混合式加热器组13包括至少1个具有除氧功能的加热器，第二混合式加热器组15包括至少1个具有除氧功能的加热器。一般来说，采用设计为1个加热器，混合式加热器组的加热器则为除氧功能的加热器。
以上述具体实施方式中，二次再热机组为背景，以1000MW超超临界汽轮发电机组为例，蒸汽参数35MPa 615℃/630℃/630℃，回热系统如图1所示。高压加热器11的进汽由超高压缸1排汽提供，此时高压加热器11只有一个表面式加热器。第一低压加热器组12由背压式回热汽轮机7的抽汽提供，共有五段抽汽管，此时第一低压加热器组12由3-5个表面式加热器组成。第一混合式加热器组13由背压式汽轮机的抽汽提供供回热抽汽，此时第一混合式加热器组13只有一个表面式加热器，为除氧加热器，并由背压式汽轮机7的抽汽提供。第二混合式加热器组15也具有除氧功能，其进汽由背压式汽轮机7排汽提供。第二低压加热器组16，此时有一个表面式加热器，其进汽由背压式汽轮机7排汽和主汽轮机提供抽汽，当背压式汽轮机排汽不足时，由汽轮机抽汽补充。给水泵汽轮机9由主蒸汽机的中压缸3抽汽提供汽源，同轴驱动给水泵10。
当机组变工况运行时，由于调节背压式汽轮机进汽量使得抽汽参数和第二发电机8功率变化，其进汽量的增减影响到第二低压加热器组16时，由主汽轮机低压缸4进行抽汽调节；此时，给水泵由给水泵汽轮机9进行调节。此时，变工况运行，不会因背压式回热汽轮机回热抽汽参数的调整问题，影响整个回热循环的经济性和给水泵的出力，甚至是个别加热器的安全性。
综上所述，本发明的一种汽轮机回热系统解决了汽轮机的变负荷工况和启动工况的调节控制比较复杂，需要协调加热器的抽汽量、给水泵、小发电机功率和小汽轮机进汽量等的问题，不仅同样能够降低回热抽汽温度，减小再热蒸汽流量，降低高温管道和加热器成本，提高循环效率，系统更加利于控制和调节，在变工况运行和机组启停阶段，有利于整个系统的调节和变工况运行并保证变工况运行的高效性。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种汽轮机回热系统，其特征在于：包括锅炉（6）、具有多级汽缸的主汽轮机、连接有第二发电机（8）的背压式汽轮机（7）以及驱动给水泵的给水泵汽轮机（9），所述主汽轮机的进汽来自锅炉（6）并用于驱动第一发电机（5），该背压式汽轮机（7）的进汽来自于主汽轮机的第一级汽缸的排汽以驱动第二发电机（8），该给水泵汽轮机（9）的进汽来自主汽轮机；
还包括回热系统，该回热系统包括多个表面式加热器和1个或多个混合式加热器，至少1个表面式加热器或/和至少1个混合式加热器的进汽来源于背压式汽轮机的抽汽/排汽，该回热系统中还设置有连接于给水泵汽轮机（9）的给水泵（10）；
该回热系统包括6组依次连通的加热器，依次为高压加热器组（11）、第一低压加热器组（12）、第一混合式加热器组（13）、第二混合式加热器组（15）、第二低压加热器组（16）以及第三低压加热器组（17）；
该第一低压加热器组（12）与第一混合式加热器组（13）连通管道上设置有给水泵（10），第一混合式加热器组（13）与第二混合式加热器组（15）连通管道上设置有疏水泵（14）。
2.如权利要求1所述的一种汽轮机回热系统，其特征在于：该高压加热器组（11）的进汽来自于第一级汽缸的排汽，该第三低压加热器组（17）的进汽来自主汽轮机的最后一级汽缸的抽汽，第一低压加热器组（12）和第一混合式加热器组（13）的进汽来自于背压式汽轮机的抽汽，第二混合式加热器组（15）的进汽来自于背压式汽轮机的排汽，第二低压加热器组（16）的进汽来自于背压式汽轮机的排汽或/和主汽轮机的最后一级汽缸的抽汽。
3.如权利要求1所述的一种汽轮机回热系统，其特征在于：该第二低压加热器组（16）的进汽来自于背压式汽轮机的排汽和主汽轮机的最后一级汽缸的抽汽，该第二低压加热器组（16）与背压式汽轮机（7）的连接管道设置有截止阀。
4.如权利要求1所述的一种汽轮机回热系统，其特征在于：该主汽轮机的汽缸包括超高压缸（1）、高压缸（2）、中压缸（3）和低压缸（4），该汽缸的蒸汽回路串联连通，该超高压缸（1）的蒸汽来自锅炉，超高压缸（1）与高压缸（2）、高压缸（2）与中压缸（3）连通的蒸汽管路通过锅炉，该背压式汽轮机（7）的进汽来自于超高压缸（1）的排汽。
5.如权利要求1所述的一种汽轮机回热系统，其特征在于：该主汽轮机的汽缸包括高压缸（2）、中压缸（3）和低压缸（4），该汽缸的蒸汽回路串联连通，该高压缸（2）的蒸汽来自锅炉，高压缸（2）与中压缸（3）连通的蒸汽管路通过锅炉，该背压式汽轮机（7）的进汽来自于高压缸（2）的排汽。
6.如权利要求4或5所述的一种汽轮机回热系统，其特征在于：该给水泵汽轮机（10）的进汽来自中压缸抽汽或排汽，并采用半转速，该给水泵汽轮机（9）同轴连接给水泵（10）以驱动给水泵。
7.如权利要求6所述的一种汽轮机回热系统，其特征在于：该给水泵汽轮机（9）为凝汽式汽轮机，其单独设置一个小凝汽器或和大机共同使用一个凝汽器。
8.如权利要求1所述的一种汽轮机回热系统，其特征在于：该第一低压加热器组（12）和第三低压加热器组（17）具有多个加热器，高压加热器组（11）、第一混合式加热器组（13）、第二低压加热器组（16）以及第二混合式加热器组（15）具有一个或者多个加热器。
9.如权利要求1所述的一种汽轮机回热系统，其特征在于：该第一混合式加热器组（13）和第二混合式加热器组（15）包括至少1个具有除氧功能的加热器。
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