CN109296413A - 一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电装置及方法，包括锅炉、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸、凝汽器、凝结水泵、低压加热装置、除氧器、第二给水泵、高压加热装置、调节阀、旁路汽轮机、发电机、旁路凝汽器和水泵，抽取部分汽轮机中压缸排入低压缸的蒸汽，经过调节阀后，进入旁路汽轮机，在旁路汽轮机中做功，旁路汽轮机排汽送入旁路凝汽器；深层冷海水通过水泵送入旁路凝汽器，进行冷却旁路凝汽器内的高温排汽；深层冷海水在旁路凝汽器中升温后排入海洋浅层。

Description

一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电装置及方法
技术领域
本发明属于燃煤电站节能降耗技术领域，具体涉及一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电装置及方法。
背景技术
燃煤电厂二次再热技术的应用始于20世纪50年代，美国、日本、欧盟等均有二次再热机组运行业绩。前期发展过程中受金属材料、系统结构复杂、机组可用率不高等问题的影响，机组运行可靠性和经济性较差；到20世纪80年代，美国电力研究所在总结前期运行经验教训后，依据当时技术水平进行了可行性优化研究。由于美国电力工业大力发展高效燃气蒸汽联合循环，二次再热并未在美国实施，当前国外有日本和丹麦少数几台二次再热机组保持运行，具有代表性的有日本的川越电厂和丹麦的Nordjylland电厂。
我国近年来新建了一批二次再热大型燃煤发电机组，随着煤等化石燃料成本的攀升以及碳减排压力的增加将迫使我国考虑大批采用二次再热技术，进一步提高机组整体效率，减少燃料的消耗量和燃烧污染物的排放量。然而，二次再热机组的设备成本高，经济效益甚至低于高效一次再热机组。我国目前在役燃煤机组主要以一次再热机组为主。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电装置及方法,解决了现有的二次再热机组的设备成本高，经济效益甚至低于高效一次再热机组的缺陷。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电装置，包括锅炉、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸、凝汽器、凝结水泵、低压加热装置、除氧器、第二给水泵、高压加热装置、调节阀、旁路汽轮机、发电机、旁路凝汽器和水泵，其中，锅炉的过热蒸汽出口连接汽轮机高压缸的入口，汽轮机高压缸的过热蒸汽出口连接锅炉的入口；锅炉的再热蒸汽出口连接汽轮机中压缸的入口，汽轮机中压缸的出口连接汽轮机低压缸的入口，汽轮机低压缸的出口连接凝汽器入口，凝汽器的常温液态水经过凝结水泵连接低压加热装置的入口，低压加热装置的出口连接除氧器的入口，除氧器的出口连接高压加热装置的入口，高压加热装置的出口连接锅炉；
汽轮机中压缸和汽轮机低压缸的连接管道设置有分支抽汽旁路，该抽汽旁路经过调节阀连接旁路汽轮机的入口，旁路汽轮机的排汽出口连接旁路凝汽器的入口，旁路凝汽器的凝结水出口连接凝结水泵的入口；深层冷海水通过水泵进入旁路凝汽器的冷却水入口。
优选地，锅炉的水平烟道中设置有受热面，汽轮机中压缸的一支抽汽旁路经过调节阀连接受热面的入口，受热面的出口连接旁路汽轮机的入口。
优选地，低压加热装置包括第一低压加热器、第二低压加热器、第三低压加热器和第四低压加热器，其中，凝结水泵的出口依次连接第一低压加热器、第二低压加热器、第三低压加热器和第四低压加热器的入口，第四低压加热器的出口连接除氧器的入口。
优选地，加压加热装置包括第一高压加热器、第二高压加热器、第三高压加热器，其中，除氧器的出口依次连接第一高压加热器、第二高压加热器和第三高压加热器的入口，第三高压加热器的出口连接锅炉的入口。
优选地，汽轮机中压缸上还设置有分支旁路，该分支旁路连接小汽轮机的入口，小汽轮机的出口连接凝汽器的入口。
优选地，汽轮机中压缸上还设置有分支旁路，该分支旁路连接除氧器的入口。
一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电方法，其特征在于，基于一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电装置，包括以下步骤：
煤粉与空气在锅炉中燃烧，产生的高温烟气在锅炉内加热从高压加热装置出口供出的给水，产生高温高压的过热蒸汽，送至汽轮机高压缸，汽轮机高压缸排汽送入锅炉中再次加热，形成再热蒸汽，送至汽轮机中压缸，汽轮机中压缸排汽排入汽轮机低压缸，汽轮机低压缸排汽送入凝汽器；凝汽器产生的常温液态水经过凝结水泵加压后，经过低压加热装置进行升温，之后送入除氧器；除氧器出口的高温饱和水经过给水泵加压后，经过高压加热装置进行升温后，送入锅炉，最终形成工质循环；
抽取部分汽轮机中压缸排入低压缸的蒸汽，经过调节阀后，进入旁路汽轮机，在旁路汽轮机中做功，旁路汽轮机排汽送入旁路凝汽器；
深层冷海水通过水泵送入旁路凝汽器，进行冷却旁路凝汽器内的高温排汽；深层冷海水在旁路凝汽器中升温后排入海洋浅层。
优选地，抽取部分汽轮机中压缸排入低压缸的蒸汽，经过调节阀后，进入锅炉水平烟道中设置加的受热面，使蒸汽再次过热，形成旁路二次再热过程；之后将过热蒸汽进入旁路汽轮机进行做功。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电装置，从现有汽轮机中低压缸连通管中抽取部分蒸汽，进入一个旁路低压汽轮机，增大、加厚该汽轮机末级叶片，乏汽采用深层海水冷却，尽可能使该汽轮机的排汽背压降低，并降低干度，从而降低燃煤电厂冷端损失；另一方面，在这部分蒸汽进入旁路低压汽轮机之前，将蒸汽送入锅炉尾部受热面，进行过热，提高这部分蒸汽的温度。最终从两方面提高汽轮机焓降，使该旁路低压汽轮机的效率高于原汽轮机低压缸的效率，实现降低煤耗的目的。由于只是部分抽汽，需要增加的锅炉尾部受热面较小，对锅炉系统影响较小，抽取海水量较少，工程改造难度与投资均会降低。
进一步的，本发明提供的利用深层海水冷却的旁路二次再热发电方法与装置，可有效提高进入旁路汽轮机的蒸汽温度，提高汽轮机发电效率，达到提高机组发电效率，降低煤耗的作用。
进一步的，本发明提供的利用深层海水冷却的旁路二次再热发电方法与装置，可减少燃煤电站冷端损失，降低汽轮机背压，达到提高机组发电效率，降低煤耗的作用。
进一步的，本发明提供的利用深层海水冷却的旁路二次再热发电方法与装置，系统简单易行，改造量小，经济性良好。
附图说明
图1是本发明的二次再热发电装置结构示意图；
其中，1、锅炉2、汽轮机高压缸3、汽轮机中压缸4、汽轮机低压缸5、凝汽器6、凝结水泵7、第一低压加热器8、第二低压加热器9、第三低压加热器10、第四低压加热器11、除氧器12、给水泵13、第一高压加热器14、第二高压加热器15、第三高压加热器16、小汽轮机17、调节阀18、旁路汽轮机19、发电机20、旁路凝汽器21、水泵22、受热面。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示,本发明提供的一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电装置，具体包括锅炉1、汽轮机高压缸2、汽轮机中压缸3、汽轮机低压缸4、凝汽器5、凝结水泵6、第一低压加热器7、第二低压加热器8、第三低压加热器9、第四低压加热器10、除氧器11、给水泵12、第一高压加热器13、第二高压加热器14、第三高压加热器15、小汽轮机16、调节阀17、旁路汽轮机18、发电机19、旁路凝汽器20、水泵21和受热面22，其中，
第三高压加热器15的出水口与锅炉1的进水口连接，通过煤粉与空气在锅炉1中燃烧产生的高温烟气将第三高压加热器15的给水进行加热，产生高温高压的过热蒸汽；
锅炉1上的过热蒸汽出口与汽轮机高压缸2上的过热蒸汽入口连接，通过汽轮机高压缸2进行做功，之后将做功后的过热蒸汽排入至锅炉1中再次加热，形成再热蒸汽；
锅炉1上的再热蒸汽出口与汽轮机中压缸3上的再热蒸汽入口连接，经过汽轮机中压缸3做功后，之后排汽入至汽轮机低压缸4中，经汽轮机低压缸4做功后，排入至凝汽器5内进行降温；
凝汽器5中产生的常温液态水经过凝结水泵6加压后，依次经过第一低压加热器7、第二低压加热器8、第三低压加热器9和第四低压加热器10进行加热加压，之后进入除氧器11中，除氧器11上的高温饱和水出口经过水泵12加压后，依次经过第一高压加热器13、第二高压加热器14和第三高压加热器15，送入锅炉1，最终形成工质的循环。
同时，汽轮机中压缸3上还设置有三支旁路，一支旁路的抽汽与除氧器11连接；第二支旁路的抽汽与送至小汽轮机16，小汽轮机16排汽送入凝汽器5中；第三支旁路的抽汽经过调节阀17进入锅炉1水平烟道中增加的受热面22中，使蒸汽再次过热，形成旁路二次再热过程；锅炉1中的过热蒸汽排入至旁路汽轮机18，在旁路汽轮机18中做功并驱动发电机19，旁路汽轮机18的排汽出口与旁路凝汽器20的入口连接，进入至旁路凝结器内的高温蒸汽与冷海水进行热交换，降温后的常温液态水经过凝结水泵6加压后进入第一低压加热器7内，同时，常温海水进行排出。
冷海水中的海水经过水泵21进入旁路凝汽器20内。
其流程为：
煤粉与空气在锅炉1中燃烧，产生的高温烟气在锅炉内加热从第三高压加热器15出口供出的给水，产生高温高压的过热蒸汽，送至汽轮机高压缸2，汽轮机高压缸2排汽送入锅炉1中再次加热，形成再热蒸汽，送至汽轮机中压缸3，汽轮机中压缸3排汽排入汽轮机低压缸4，汽轮机低压缸4排汽送入凝汽器5；汽轮机中压缸3部分抽汽送入除氧器11，部分抽汽送至小汽轮机16，小汽轮机16排汽送入凝汽器5；凝汽器5产生的常温液态水经过凝结水泵6加压后，依次经过第一低压加热器7、第二低压加热器8、第三低压加热器9、第四低压加热器10后，送入除氧器11；除氧器11出口的高温饱和水经过给水泵12加压后，依次经过第一高压加热器13、第二高压加热器14、第三高压加热器15后，送入锅炉1，最终形成工质循环。
抽取部分汽轮机中压缸3排入低压缸4的蒸汽，经过调节阀17后，进入锅炉1水平烟道中增加的受热面22，使蒸汽再次过热，形成旁路二次再热过程。随后的过热蒸汽进入旁路汽轮机18，在旁路汽轮机18中做功并驱动发电机19，旁路汽轮机18排汽送入旁路凝汽器20。深层冷海水通过水泵21送入旁路凝汽器20，冷却旁路凝汽器20的旁路汽轮机18排汽。深层冷海水在旁路凝汽器20中升温后排入海洋浅层。

Claims (8)

1.一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电装置，其特征在于：包括锅炉(1)、汽轮机高压缸(2)、汽轮机中压缸(3)、汽轮机低压缸(4)、凝汽器(5)、凝结水泵(6)、低压加热装置、除氧器(11)、第二给水泵(12)、高压加热装置、调节阀(17)、旁路汽轮机(18)、发电机(19)、旁路凝汽器(20)和水泵(21)，其中，锅炉(1)的过热蒸汽出口连接汽轮机高压缸(2)的入口，汽轮机高压缸(2)的过热蒸汽出口连接锅炉(1)的入口；锅炉(1)的再热蒸汽出口连接汽轮机中压缸(3)的入口，汽轮机中压缸(3)的出口连接汽轮机低压缸(4)的入口，汽轮机低压缸(4)的出口连接凝汽器(5)入口，凝汽器(5)的常温液态水经过凝结水泵(6)连接低压加热装置的入口，低压加热装置的出口连接除氧器(11)的入口，除氧器(11)的出口连接高压加热装置的入口，高压加热装置的出口连接锅炉(1)；
汽轮机中压缸(3)和汽轮机低压缸(4)的连接管道设置有分支抽汽旁路，该抽汽旁路经过调节阀(17)连接旁路汽轮机(18)的入口，旁路汽轮机(18)的排汽出口连接旁路凝汽器(20)的入口，旁路凝汽器(20)的凝结水出口连接凝结水泵(6)的入口；深层冷海水通过水泵(21)进入旁路凝汽器(20)的冷却水入口。
2.根据权利要求1所述的一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电装置，其特征在于：锅炉(1)的水平烟道中设置有受热面(22)，汽轮机中压缸(3)的一支抽汽旁路经过调节阀(17)连接受热面(22)的入口，受热面(22)的出口连接旁路汽轮机(18)的入口。
3.根据权利要求1所述的一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电装置，其特征在于：低压加热装置包括第一低压加热器(7)、第二低压加热器(8)、第三低压加热器(9)和第四低压加热器(10)，其中，凝结水泵(6)的出口依次连接第一低压加热器(7)、第二低压加热器(8)、第三低压加热器(9)和第四低压加热器(10)的入口，第四低压加热器(10)的出口连接除氧器(11)的入口。
4.根据权利要求1所述的一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电装置，其特征在于：加压加热装置包括第一高压加热器(13)、第二高压加热器(14)、第三高压加热器(15)，其中，除氧器(11)的出口依次连接第一高压加热器(13)、第二高压加热器(14)和第三高压加热器(15)的入口，第三高压加热器(15)的出口连接锅炉(1)的入口。
5.根据权利要求1所述的一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电装置，其特征在于：汽轮机中压缸(3)上还设置有分支旁路，该分支旁路连接小汽轮机(16)的入口，小轮机(16)的出口连接凝汽器(5)的入口。
6.根据权利要求1所述的一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电装置，其特征在于：汽轮机中压缸(3)上还设置有分支旁路，该分支旁路连接除氧器(11)的入口。
7.一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电方法，其特征在于，基于权利要求1所述的一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电装置，包括以下步骤：
煤粉与空气在锅炉(1)中燃烧，产生的高温烟气在锅炉内加热从高压加热装置出口供出的给水，产生高温高压的过热蒸汽，送至汽轮机高压缸(2)，汽轮机高压缸(2)排汽送入锅炉(1)中再次加热，形成再热蒸汽，送至汽轮机中压缸(3)，汽轮机中压缸(3)排汽排入汽轮机低压缸(4)，汽轮机低压缸(4)排汽送入凝汽器(5)；凝汽器(5)产生的常温液态水经过凝结水泵(6)加压后，经过低压加热装置进行升温，之后送入除氧器(11)；除氧器(11)出口的高温饱和水经过给水泵(12)加压后，经过高压加热装置进行升温后，送入锅炉(1)，最终形成工质循环；
抽取部分汽轮机中压缸(3)排入低压缸(4)的蒸汽，经过调节阀(17)后，进入旁路汽轮机(18)，在旁路汽轮机(18)中做功，旁路汽轮机(18)排汽送入旁路凝汽器(20)；
深层冷海水通过水泵(21)送入旁路凝汽器(20)，进行冷却旁路凝汽器(20)内的高温排汽；深层冷海水在旁路凝汽器(20)中升温后排入海洋浅层。
8.根据权利要求7所述的一种利用深层海水冷却的旁路二次再热发电方法，其特征在于：抽取部分汽轮机中压缸(3)排入低压缸(4)的蒸汽，经过调节阀(17)后，进入锅炉(1)水平烟道中设置加的受热面(22)，使蒸汽再次过热，形成旁路二次再热过程；之后将过热蒸汽进入旁路汽轮机(18)进行做功。
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