CN111271702A - 汽轮机平行抽汽能级提升系统 - Google Patents

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CN111271702A CN202010182662.0A CN202010182662A CN111271702A CN 111271702 A CN111271702 A CN 111271702A CN 202010182662 A CN202010182662 A CN 202010182662A CN 111271702 A CN111271702 A CN 111271702A
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Abstract

本发明公开了汽轮机平行抽汽能级提升系统,属于火力发电等领域;解决了把锅炉空气系统和烟气系统统一纳入汽轮机回热抽汽系统进行统一优化的技术问题;锅炉燃烧所需空气通过将低压缸的抽汽通过水循环换热系统和空气预热器加热之后进入锅炉空气系统,锅炉烟气系统被排挤的热烟气通过空气预热器的分仓、高压给水气水换热器、凝结水气水换热器来加热高压给水和凝结水,加热后的高压给水和凝结水被送入汽轮机回热抽汽系统,对汽轮机回热抽汽系统中的高压缸和中压缸的抽汽进行排挤,增加汽轮机效率;本发明优化了汽轮机的回热抽汽系统,降低了锅炉排烟温度,降低了汽轮机的热耗和机组的发电煤耗,达到了高效、节能、减排的效果。

Description

汽轮机平行抽汽能级提升系统
技术领域
本发明属于火力发电等领域,特别针对锅炉空气预热、热力系统回热循环、和锅炉烟气余热及汽轮机排汽余热回收利用技术领域,具体地,涉及一种汽轮机平行抽汽能级提升系统。
背景技术
利用可燃物等所含能量发电的方式统称为火力发电,按发电方式,火力发电分为燃煤汽轮机发电、燃油汽轮机发电、燃气-蒸汽联合循环发电和内燃机发电。在我国能源系统体系中燃煤火力发电机组仍是主力能源,火电仍占领电力的大部分市场,只有火电技术不断提高发展,发电效率不断提高,火力发电才能逐步转型为高效、清洁、环保的发电方式,适应和谐社会的要求。
汽轮机回热系统的结构形式对火力发电系统效率的高低至关重要。目前国内、外300MW以上成熟的湿冷机组大都采用八级回热抽汽系统,空冷机组大都采用七级回热抽汽系统,通过提高初参数,回热级数适当增加、设置外置蒸汽冷却器、采用二次再热技术等都可以进一步提高汽轮机的效率。然而,大家在对回热系统关键技术的研究中,仅局限在汽轮机系统中考虑,锅炉空气和烟气系统作为火力发电系统中的重要组成部分,并未被纳入汽轮机组回热系统中统一考虑。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足,提供一种汽轮机平行抽汽能级提升系统,目的是合理利用回热抽汽低级抽汽潜能、节省发电煤耗、提高火力发电系统热效率。
本发明是通过如下技术方案实现的。
汽轮机平行抽汽能级提升系统,包括水循环换热系统、空气预热器分仓系统、高压给水气水换热系统、凝结水气水换热系统;所述水循环换热系统包括多个蒸汽加热器和空气气水换热器,所述蒸汽加热器与低压缸抽汽的级数相对应;所述的空气预热器分仓系统包括设置有增加一个分仓的空气预热器,所述分仓连接有分仓风机;高压给水气水换热系统包括高压给水气水换热器;凝结水气水换热系统包括凝结水气水换热器;低压缸的抽汽通过水循环换热系统和空气预热器加热之后进入锅炉空气系统,为锅炉燃烧提供所需的空气;锅炉烟气系统被排挤的热烟气通过空气预热器增加的分仓加热之后,进入高压给水气水换热器和凝结水气水换热器来加热高压给水和凝结水,加热后的高压给水和凝结水被送入汽轮机回热抽汽系统,对汽轮机回热抽汽系统中的高压缸和中压缸的抽汽进行排挤,增加汽轮机效率。
进一步的,所述多个蒸汽加热器的进汽口与低压缸抽汽系统各级相连接,多个蒸汽加热器的热水出口依次串联后与空气气水换热器的高温进水口相连接,来自自然风的空气通过管路进入所述空气气水换热器进行热交换,空气气水换热器的冷却水出口通过水循环水泵与蒸汽加热器的进水口相连接;空气气水换热器的温风出口与所述的空气预热器相连接,所述空气预热器的热风出口与磨煤机进风口相连接,磨煤机风粉出口接入锅炉空气系统。
进一步的,所述分仓风机与空气预热器的冷风进口相连接,空气预热器的增加的分仓热风出口管道与所述高压给水气水换热器的热风进口相连接,所述高压给水气水换热器的热风出口与所述凝结水气水换热器的热风进口相连接,凝结水气水换热器的温风出口管道与分仓风机的进口相连接。
进一步的,低压缸的排汽口与凝汽器相连接,所述凝汽器通过凝结水泵的第一出水管路与凝结水气水换热器相连接;所述凝结水气水换热器的热水出口与除氧器相连接;所述锅炉的烟气管道经过脱硝装置与所述空气预热器连接。
进一步的,汽轮机低压缸的每段抽汽分别进入第一抽汽管路和第二抽汽管路,第一抽汽管路和第二抽汽管路上分别连接有蒸汽加热器,每段抽汽的第一抽汽管路上的蒸汽加热器相串联,每段抽汽的第二抽汽管路上的蒸汽加热器相串联,凝结水泵的第二出水管路与第一抽汽管路上的蒸汽加热器相连接。
更进一步,锅炉中的烟气经过脱硝装置脱硝后进入空气预热器,在空气预热器中与空气换热后,经除尘器除尘,经引风机增压后进入脱硫装置脱硫,然后经烟囱排放。
更进一步,凝结水气水换热器与除氧器相连接,所述除氧器出口接入高压给水泵入口,经过高压给水泵加压后的给水分成两路,一路通过蒸汽加热器加热后进入锅炉的省煤器入口管道,另一路通过高压给水气水换热器加热后接入锅炉的省煤器入口管道。
更进一步,省煤器中的高压水经过锅炉加热形成主蒸汽,锅炉出口主蒸汽管道进入汽轮机高压缸发电。
所述的水循环换热系统为闭式水循环结构,闭式水循环换热系统按汽轮机回热抽汽的相应级数设置蒸汽加热器,每级蒸汽加热器的容量按对应的抽汽参数按逐级加热的原理来确定。闭式水循环换热系统中的闭式水在最后一级蒸汽加热器通过抽汽加热后的温度满足蒸汽加热器端差要求,高温的闭式水通过锅炉冷风系统的气水换热器后冷却后的温度按进入第一级低压缸抽汽系统的凝结水温度确定。
所述的闭式水循环换热系统的热容量按满足把锅炉所有冷风从常温(20℃)加热到低压缸抽汽系统最后一级蒸汽加热器通过抽汽加热后的温度减掉换热器端差后的温度所需的热量确定。
一次风经过空气气水换热器和空气预热器加热后满足磨煤机入口干燥剂的风温要求。二次风经过空气气水换热器和空气预热器加热后满足锅炉对二次热风入口风温要求。空气气水换热器的容量满足把闭式水循环换热系统的所携带的热量全部带到冷风系统的要求。
低压缸抽汽系统按汽轮机回热抽汽的相应级数设置抽汽系统。低压缸抽汽系统的抽汽量按对应的闭式水循环换热系统的蒸汽加热量所需热量来确定,抽汽量满足按照汽轮机热平衡图的参数逐级加热的要求。
空气预热器的分仓结构是为吸收锅炉烟气系统中被排挤的高品质的热量而设置的,在此分仓中的循环的空气并不参与锅炉燃烧,它只是一个热量传递的一个介质。所述的分仓中的空气在空气预热器中吸收锅炉烟气系统中被排挤的高品质的热量,被加热后的空气在气水换热器中加热高压给水和凝结水时再把热量释放,冷却后的空气回到分仓风机入口,然后通过分仓风机升压后再重新进入空气预热器中吸收热量,如此循环。
所述的空气预热器的分仓容量可以适当加大,加大幅度按把锅炉排烟温度降到不结露的温度考虑。
所述的高压给水气水换热器中的给水自给水泵出口管道引出,经过高压给水气水换热器的加热后接入锅炉省煤器入口高压给水管道。
所述的凝结水气水换热系统中的凝结水自凝结水泵出口管道引出,经过凝结水气水换热器的加热后接入除氧器。
本发明的工作过程如下:
通过增加低压缸的抽汽量来逐级加热通过相应平行蒸汽加热器中的闭式水,升温后的闭式水通过安装在锅炉冷风系统中的空气气水换热器对冷风系统中的空气进行第一次加热,从而把汽轮机低压缸系统的部分低品质热量带进到锅炉空气系统中;换完热后的闭式水通过闭式水循环水泵再回到抽汽对应的平行蒸汽加热器的水侧的入口;经过一次加热后的空气再经过空气预热器的加热,达到磨煤机和炉膛对风温的要求;通过上述过程,把汽轮机低压缸系统中部分低品质热量带入了锅炉的冷风系统中,冷风系统从锅炉烟气系统中吸收的热量将相应减少;锅炉烟气系统中相应的被排挤的相对高品质的热量被空气预热器的分仓系统中的空气吸收,热空气通过分仓中的高压给水气水换热器、凝结水气水换热器依次加热从高压给水泵出口来的部分高压给水和从凝结水泵出口来的部分凝结水,经过加热后的高压给水接至锅炉省煤器入口的给水管道,经过加热的凝结水接至除氧器,这样烟气系统中被排挤的热量通过高压给水和凝结水又带回了汽轮机回热系统;被高压给水和凝结水冷却后的分仓系统中的空气回到分仓风机入口,准备下一循环;烟气在空气预热器中换热后经过除尘器、引风机、脱硫装置后,通过烟囱排至大气。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为。
1、本发明采用平行抽汽能级提升技术的火力发电系统的火力发电厂的效率相对于采用传统的汽轮机回热抽汽系统的效率大为提高。
2、本发明可使排烟温度降低10°- 30°。
3、本发明优化了汽轮机的回热抽汽系统,汽轮机的热耗、机组的发电标准煤耗大为降低,折算到煤耗则可降低发电标准煤耗10-20g/kWh。
综上所述,本发明优化了汽轮机的回热抽汽系统,降低了锅炉排烟温度,降低了汽轮机的热耗和机组的发电煤耗,达到了高效、节能、减排的效果。
附图说明
图1是本发明实施例1所述汽轮机平行抽汽能级提升系统的连接示意图。
图2是本发明实施例2所述汽轮机平行抽汽能级提升系统的连接示意图。
图3是空冷机组设置闭式水循环换热的平行抽汽能级提升系统连接示意图。
图4图是空冷机组未设置闭式水循环换热的平行抽汽能级提升系统连接示意图。
图中1为锅炉;2为汽轮机高压缸;3为汽轮机中压缸;4为汽轮机低压缸;5为第一高压加热器;6为第二高压加热器;7为第三高压加热器;8为除氧器;9为第一低压加热器;10为第二低压加热器;11为第三低压加热器;12为第四低压加热器;13为轴封加热器;14为凝结水泵;15为凝汽器(或排汽装置);16为高压给水泵;17为第四平行加热器;18为第三平行加热器;19为第二平行加热器;20为第一平行加热器;21为二次风气水换热器;22为一次风气水换热器;23为闭式水循环水泵;24为闭式水定压装置;25为凝结水气水换热器;26为高压给水气水换热器;27为一次风机;28为二次风机;29为N+1分仓风机;30为空气预热器;31为磨煤机;32为除尘器;33为引风机;34为脱硫装置;35为脱硝装置;36为烟囱。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,结合实施例和附图,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。下面结合实施例和附图详细说明本发明的技术方案,但保护范围不被此限制。
实施例1
如图1所示,是一种汽轮机平行抽汽能级提升系统,其中,汽轮机低压缸4的8段抽汽分两路,一路接入第四低压加热器12,另一路接入第四平行加热器17;汽轮机低压缸4的7段抽汽分两路,一路接入第三低压加热器11,另一路接入第三平行加热器18;汽轮机低压缸4的6段抽汽分两路,一路接入第二低压加热器10,另一路接入第二平行加热器19;汽轮机低压缸4的5段抽汽分两路,一路接入第一低压加热器9,另一路接入第一平行加热器20。
闭式水循环水泵23出口的闭式水接入第四平行加热器17闭式水入口,第四平行加热器17闭式水出口接入第三平行加热器18闭式水入口,第三平行加热器18闭式水出口接入第二平行加热器19闭式水入口,第二平行加热器19闭式水出口接入第一平行加热器20闭式水入口,第一平行加热器20闭式水出口分两路,一路接入二次风气水换热器21闭式水入口,另一路接入一次风气水换热器22闭式水入口,二次风气水换热器21和一次风气水换热器22出口的闭式水接入闭式水循环水泵23的入口,闭式水定压装置24接在闭式水循环水泵23入口的管道上。
环境空气经过一次风机27加压后接入一次风气水换热器22冷风进口管道,一次风气水换热器22温风出口管道接入空气预热器30一次风进口管道,空气预热器30一次热风出口管道接入磨煤机31一次风接口,磨煤机31一次风粉出口接入锅炉1一次风煤粉接口。
环境空气经过二次风机28加压后接入二次风气水换热器21冷风进口管道,二次风气水换热器21温风出口管道接入空气预热器30二次风进口管道,空气预热器30二次热风出口管道接入锅炉1二次风接口。
环境空气经过N+1分仓风机29加压后接入空气预热器30的N+1分仓的冷风进口管道,空气预热器30的N+1分仓的热风出口管道接入高压给水气水换热器26的热风进口管道,高压给水气水换热器26的热风出口管道接入凝结水气水换热器25的热风进口管道,凝结水气水换热器25的温风出口管道接入N+1分仓风机29的进口管道。
凝结水泵14出口凝结水管道通过轴封加热器13加热后分成两路,一路依次通过第四低压加热器12、第三低压加热器11、第二低压加热器10、第一低压加热器9加热后进入除氧器8,在除氧器8中进行加热和除氧,另一路通过凝结水气水换热器25加热后接入除氧器8。
除氧器8出口接入高压给水泵16入口,经过高压给水泵16加压后的给水分成两路,一路依次通过第三高压加热器7、第二高压加热器6、第一高压加热器5加热后进入锅炉1的省煤器入口管道,另一路通过高压给水气水换热器26加热后接入锅炉1的省煤器入口管道。
高压给水接入省煤器后经过锅炉1的加热后变成主蒸汽,锅炉1出口主蒸汽管道进入汽轮机高压缸2发电,做过功后的主蒸汽一路为1段抽汽接入第一高压加热器5,另一路为汽轮机高压缸2的排汽和2段抽汽,汽轮机高压缸2的排汽接入锅炉1的冷再热蒸汽(冷段)入口,2段抽汽接入第二高压加热器6。
冷再热蒸汽(冷段)经过锅炉1加热后变成热再热蒸汽(热段),热段蒸汽接入汽轮机中压缸3发电,做过功后的蒸汽一路为3段抽汽接入第三高压加热器7,另一路为汽轮机中压缸3的排汽和4段抽汽,4段抽汽接入除氧器8,排汽接入汽轮机低压缸4。
在汽轮机低压缸4中做过功后的蒸汽依次按:5段抽汽接入第一低压加热器9和第一平行加热器20;6段抽汽接入第二低压加热器10和第二平行加热器19;7段抽汽接入第三低压加热器11和第三平行加热器18;8段抽汽接入第四低压加热器12和第四平行加热器17;汽轮机低压缸4的排汽接入凝汽器15,排汽在凝汽器15中凝结成水后接入凝结水泵14入口。
锅炉1中的烟气经过脱硝装置35脱硝后进入空气预热器30,在空气预热器30中与空气换完热后,经除尘器32除尘,然后进入引风机33,经引风机33增压后进入脱硫装置34脱硫,然后经烟囱36排放。
实施例2
如图2,是一种汽轮机平行抽汽能级提升系统,其结构与实施例1的不同之处在于,不设置闭式水循环换热系统,而是通过增加凝结水泵和各级低压加热器的容量来实现。如附图2所示:凝汽器15来的凝结水经过凝结水泵14加压后,依次通过轴封加热器13、第四低压加热器12、第三低压加热器11、第二低压加热器10、第一低压加热器9加热后,一部分凝结水进入除氧器8,另一部分接入二次风气水换热器21和一次风气水换热器22水侧入口,二次风气水换热器21和一次风气水换热器22水侧出口合一起后回到凝汽器15的热井。
以上所述是针对湿冷机组的汽轮机回热抽汽系统进行叙述的,本发明同样也可用于空冷机组,空冷机组的流程图如图3、图4所示。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施方式仅限于此,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的前提下,还可以做出若干简单的推演或替换,都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (8)

1.汽轮机平行抽汽能级提升系统,其特征在于,包括水循环换热系统、空气预热器分仓系统、高压给水气水换热系统、凝结水气水换热系统;所述水循环换热系统包括多个蒸汽加热器和空气气水换热器,所述蒸汽加热器与低压缸抽汽的级数相对应;所述的空气预热器分仓系统包括设置有增加一个分仓的空气预热器,所述分仓连接有分仓风机;高压给水气水换热系统包括高压给水气水换热器;凝结水气水换热系统包括凝结水气水换热器;低压缸的抽汽通过水循环换热系统和空气预热器加热之后进入锅炉空气系统,为锅炉燃烧提供所需的空气;锅炉烟气系统被排挤的热烟气通过空气预热器的增加的分仓加热之后,进入高压给水气水换热器和凝结水气水换热器来加热高压给水和凝结水,加热后的高压给水和凝结水被送入汽轮机回热抽气系统,对汽轮机回热抽气系统中的高压缸和中压缸的抽汽进行排挤,增加汽轮机效率。
2.根据权利要求1所述的汽轮机平行抽汽能级提升系统,其特征在于,所述多个蒸汽加热器的进汽口与低压缸抽汽系统各级相连接,多个蒸汽加热器的热水出口依次串联后与空气气水换热器的高温进水口相连接,来自自然风的空气通过管路进入所述空气气水换热器进行热交换,空气气水换热器的冷却水出口通过水循环水泵与蒸汽加热器的进水口相连接;空气气水换热器的温风出口与所述的空气预热器相连接,所述空气预热器的热风出口与磨煤机进风口相连接,磨煤机风粉出口接入锅炉空气系统。
3.根据权利要求1或2所述的汽轮机平行抽汽能级提升系统,其特征在于,所述分仓风机与空气预热器的冷风进口相连接,空气预热器的分仓热风出口管道与所述高压给水气水换热器的热风进口相连接,所述高压给水气水换热器的热风出口与所述凝结水气水换热器的热风进口相连接,凝结水气水换热器的温风出口管道与分仓风机的进口相连接。
4.根据权利要求3所述的汽轮机平行抽汽能级提升系统,其特征在于,低压缸的排汽口与凝汽器相连接,所述凝汽器通过凝结水泵的第一出水管路与凝结水气水换热器相连接;所述凝结水气水换热器的热水出口与除氧器相连接;所述锅炉的烟气管道经过脱硝装置与所述空气预热器连接。
5.根据权利要求4所述的汽轮机平行抽汽能级提升系统,其特征在于,汽轮机低压缸的每段抽汽分别进入第一抽汽管路和第二抽汽管路,第一抽汽管路和第二抽汽管路上分别连接有蒸汽加热器,每段抽汽的第一抽汽管路上的蒸汽加热器相串联,每段抽汽的第二抽汽管路上的蒸汽加热器相串联,凝结水泵的第二出水管路与第一抽汽管路上的蒸汽加热器相连接。
6.根据权利要求5所述的汽轮机平行抽汽能级提升系统,其特征在于,锅炉中的烟气经过脱硝装置脱硝后进入空气预热器,在空气预热器中与空气换热后,经除尘器除尘,经引风机增压后进入脱硫装置脱硫,然后经烟囱排放。
7.根据权利要求5所述的汽轮机平行抽汽能级提升系统,其特征在于,凝结水气水换热器与除氧器相连接,所述除氧器出口接入高压给水泵入口,经过高压给水泵加压后的给水分成两路,一路通过高压缸和中压缸抽汽管路进入锅炉的省煤器入口管道,另一路通过高压给水气水换热器加热后接入锅炉的省煤器入口管道。
8.根据权利要求7所述的汽轮机平行抽汽能级提升系统,其特征在于,省煤器中的高压水经过锅炉加热形成主蒸汽,锅炉出口主蒸汽管道进入汽轮机高压缸发电。
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