CN111485961B - 一种带抽汽回热的燃气-蒸汽联合循环热力系统 - Google Patents
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Abstract
一种带抽汽回热的燃气‑蒸汽联合循环热力系统，主要包括发电机、汽轮机及余热锅炉，余热锅炉的高压汽包出口通过主蒸汽管道与所述汽轮机高压缸的进口连接，余热锅炉的中压汽包出口通过热再热蒸汽管道与汽轮机中压缸的进口连接，余热锅炉的低压汽包出口通过低压蒸汽管道与汽轮机低压缸的进口连接，所述汽轮机高压缸的出口通过冷再热蒸汽管道与中压汽包的出口连接，汽轮机低压缸的出口通过管道与凝汽器连接；所述主蒸汽管道上通过设置有高压旁路阀的第一支路与冷再热蒸汽管道连接，所述热再热蒸汽管道上通过设置有中压旁路阀的第二支路与凝汽器连接，所述低压蒸汽管道上通过设置有低压旁路阀的第三支路与凝汽器连接。
Description
技术领域
本发明属于燃气-蒸汽联合循环发电领域，具体涉及一种带抽汽回热的燃气-蒸汽联合循环热力系统。
背景技术
随着科学技术的进步，世界各国的能源和电力供应朝着高效、清洁方向发展。相对于燃煤火力发电厂，燃气-蒸汽联合循环发电厂以其占地小、建设速度快、运行启动时间短、负荷调节迅速、燃烧清洁等突出优点，成为调峰电站、热电厂乃至基荷电厂的首选机组。目前百万千瓦超超临界燃煤机组的热效率约45%，而最高等级H级燃气-蒸汽联合循环发电机组的效率可达60%。影响燃气-蒸汽联合循环机组的热效率的因素主要包括燃气轮机组热效率和蒸汽轮发电机组热效率。H级燃气轮机的单循环效率达到40%，在燃气轮机选定以后，联合循环的热效率取决于余热锅炉和汽轮机组成的热力系统的效率。
影响余热锅炉和汽轮机蒸汽循环效率的主要因素包括，汽轮机的进汽参数、蒸汽压力级数、回热系统配置。根据燃气轮机制造商、机组等级和排烟温度的不同，在现有的联合循环电厂热力系统设计中，汽轮机都已经普遍采用了适合燃机机型排烟温度的进汽参数。按蒸汽压力级数可分为单压无再热、双压无再热、双压再热、三压无再热和三压再热循环五种型式，目前投运的200MW级及以上大容量燃气-蒸汽联合循环电厂，绝大多数都是采用三压再热系统，即余热锅炉产生高压蒸汽、中压蒸汽、低压蒸汽。高压蒸汽在汽轮机高压缸做功后，再回到余热锅炉与中压蒸汽合并进入再热器，经再热后形成再热蒸汽进入汽轮机中压缸做功，低压蒸汽直接进入汽机低压缸做功，排汽进入凝汽器。根据工程热力学理论，在蒸汽动力循环热力系统中采用抽汽回热能提高系统热效率，因此燃煤火电厂的热力系统均采用回热循环，利用汽轮机抽汽加热凝结水和给水。而对于燃气-蒸汽联合循环机组的余热锅炉型蒸汽动力系统，则罕有利用汽轮机抽汽加热凝结水的回热系统配置。
同时，对于采用双燃料（燃用天然气和轻柴油）的燃气轮机，由于轻柴油一般含有硫份，因此燃油工况下烟气酸露点也比燃气工况高，导致燃油工况下余热锅炉的排烟温度需要大大高于燃气工况。因此，对于双燃料的燃气-蒸汽联合循环机组，如何完善蒸汽循环热力系统的配置，既满足不同燃料下排烟温度要高于酸露点、提高凝结水给水温度，又要尽可能的利用烟气余热、提高热力系统效率，成为目前双燃料燃气-蒸汽联合循环机组遇到的新的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种既能满足不同燃料情况下余热锅炉排烟温度和给水温度的要求，又能提高联合循环热效率的带抽汽回热的燃气-蒸汽联合循环热力系统。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种带抽汽回热的燃气-蒸汽联合循环热力系统，主要包括发电机、汽轮机及余热锅炉，所述汽轮机上设置有相互连接的汽轮机高压缸、汽轮机中压缸及汽轮机低压缸，所述余热锅炉上设置有高压汽包、中压汽包及低压汽包，所述余热锅炉的高压汽包出口通过主蒸汽管道与所述汽轮机高压缸的进口连接，余热锅炉的中压汽包出口通过热再热蒸汽管道与汽轮机中压缸的进口连接，余热锅炉的低压汽包出口通过低压蒸汽管道与汽轮机低压缸的进口连接，所述汽轮机高压缸的出口通过冷再热蒸汽管道与中压汽包的出口连接，汽轮机低压缸的出口通过管道与凝汽器连接；所述主蒸汽管道上通过设置有高压旁路阀的第一支路与冷再热蒸汽管道连接，所述热再热蒸汽管道上通过设置有中压旁路阀的第二支路与凝汽器连接，所述低压蒸汽管道上通过设置有低压旁路阀的第三支路与凝汽器连接；所述凝汽器通过管道与凝结水泵连接，凝结水泵通过低压回热系统与低压汽包的进口连接并构成循环回路，所述汽轮机低压缸通过抽汽管道与所述低压回热系统连接；所述低压汽包的出口通过给水泵分别与中压汽包及高压汽包的进口连接。
进一步地，所述低压回热系统包括一级低压回热系统及二级低压回热系统，所述一级低压回热系统主要包括与所述凝结水泵顺序连接的第一入口隔离阀、第一低压加热器及第一出口隔离阀，所述第一入口隔离阀的入口处通过设置有第一旁路隔离阀的第一隔离旁路与所述第一出口隔离阀的出口端连接；所述二级低压回热系统主要包括由近到远与一级低压回热系统的第一出口隔离阀顺序连接的第二入口隔离阀、第二低压加热器及第二出口隔离阀，所述第二入口隔离阀的入口处通过设置有第二旁路隔离阀的第二隔离旁路与所述第二出口隔离阀的出口连接，所述第二出口隔离阀通过管道与所述低压汽包的进口连接；所述抽汽管道包括与第一低压加热器连接的第一抽汽管道及与第二低压加热器连接的第二抽汽管道，所述第一抽汽管道上设置有第一抽汽蝶阀，所述第二抽汽管道上依次设置有抽汽逆止阀及第二抽汽蝶阀。
进一步地，所述第一低压加热器上设置有第一疏水支路，所述第一疏水支路包括依次顺序连接的第一疏水泵入口隔离阀、第一疏水泵、第一逆止阀及第一疏水泵出口隔离阀，所述第一疏水支路的出口与第一低压加热器的出口端连接，所述第一逆止阀与第一疏水泵出口隔离阀之间的管路上通过第一调节阀设置有与第一低压加热器连接的第一疏水回路；所述第二低压加热器上设置有第二疏水支路，所述第二疏水支路包括依次顺序连接的第二疏水泵入口隔离阀、第二疏水泵、第二逆止阀及第二疏水泵出口隔离阀，所述第二疏水支路的出口与第二低压加热器的出口端连接，所述第二逆止阀与第二疏水泵出口隔离阀之间的管路上通过第二调节阀设置有与第二低压加热器连接的第二疏水回路。
进一步地，所述第一低压加热器和第二低压加热器均为管壳式换热器。
本发明的有益技术效果在于：本发明为柴油/天然气双燃料的燃气-蒸汽联合循环机组提供了一种带两级抽汽回热的热力系统，根据两级低压抽汽加热器的灵活切换，既可以提高机组的联合循环热效率，又可以满足不同燃料种类情况下余热锅炉排烟温度对酸露点和凝结水给水温度的要求。
附图说明
图1为本发明所述联合循环热力系统的示意图。
具体实施方式
为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
如图1所示，本发明所述的一种带抽汽回热的燃气-蒸汽联合循环热力系统，主要包括发电机3、汽轮机4及余热锅炉5，所述汽轮机上设置有相互连接的汽轮机高压缸41、汽轮机中压缸42及汽轮机低压缸43，所述余热锅炉5上设置有高压汽包51、中压汽包52及低压汽包53，所述余热锅炉5的高压汽包51出口通过主蒸汽管道61与所述汽轮机高压缸41的进口连接，余热锅炉的中压汽包52出口通过热再热蒸汽管道62与汽轮机中压缸42的进口连接，余热锅炉的低压汽包53出口通过低压蒸汽管道63与汽轮机低压缸43的进口连接，所述汽轮机高压缸41的出口通过冷再热蒸汽管道64与中压汽包52的出口连接，汽轮机低压缸43的出口通过管道与凝汽器7连接；所述主蒸汽管道61上通过设置有高压旁路阀81的第一支路611与冷再热蒸汽管道64连接，所述热再热蒸汽管道62上通过设置有中压旁路阀82的第二支路621与凝汽器7连接，所述低压蒸汽管道63上通过设置有低压旁路阀83的第三支路631与凝汽器7连接；所述凝汽器7通过管道与凝结水泵9连接，凝结水泵9通过低压回热系统100与低压汽包53的进口连接并构成循环回路，所述汽轮机低压缸43通过抽汽管道与所述低压回热系统100连接；所述低压汽包53的出口通过给水泵分别与中压汽包52及高压汽包51的进口连接。
参照图1所示，所述低压回热系统100包括一级低压回热系统1及二级低压回热系统2，所述一级低压回热系统1主要包括与所述凝结水泵9顺序连接的第一入口隔离阀11、第一低压加热器10及第一出口隔离阀13，所述第一入口隔离阀11的入口处通过设置有第一旁路隔离阀12的第一隔离旁路与所述第一出口隔离阀13的出口端连接；所述二级低压回热系统2主要包括由近到远与一级低压回热系统1的第一出口隔离阀13顺序连接的第二入口隔离阀21、第二低压加热器20及第二出口隔离阀23，所述第二入口隔离阀21的入口处通过设置有第二旁路隔离阀22的第二隔离旁路与所述第二出口隔离阀23的出口连接，所述第二出口隔离阀23通过管道与所述低压汽包53的进口连接；所述抽汽管道包括与第一低压加热器10连接的第一抽汽管道65及与第二低压加热器20连接的第二抽汽管道66，所述第一抽汽管道65上设置有第一抽汽蝶阀19，所述第二抽汽管道66上依次设置有抽汽逆止阀201及第二抽汽蝶阀29；所述第一低压加热器10和第二低压加热器20均为管壳式换热器。
参照图1所示，所述第一低压加热器10上设置有第一疏水支路67，所述第一疏水支路67包括依次顺序连接的第一疏水泵入口隔离阀14、第一疏水泵15、第一逆止阀16及第一疏水泵出口隔离阀18，所述第一疏水支路67的出口与第一低压加热器10的出口端连接，所述第一逆止阀16与第一疏水泵出口隔离阀18之间的管路上通过第一调节阀17设置有与第一低压加热器10连接的第一疏水回路；所述第二低压加热器20上设置有第二疏水支路68，所述第二疏水支路68包括依次顺序连接的第二疏水泵入口隔离阀24、第二疏水泵25、第二逆止阀26及第二疏水泵出口隔离阀28，所述第二疏水支路68的出口与第二低压加热器20的出口端连接，所述第二逆止阀26与第二疏水泵出口隔离阀28之间的管路上通过第二调节阀27设置有与第二低压加热器20连接的第二疏水回路。所述第一疏水泵15将汽轮机第一抽汽的疏水送到第一低压加热器10出口的凝结水，第二疏水泵25将汽轮机第二抽汽的疏水送到第二低压加热器20出口的凝结水；所述第一调节阀17根据第一低压加热器10的疏水液位调节返回第一低压加热器10的疏水量，第二调节阀27根据第二低压加热器20的疏水液位调节返回第二低压加热器20的疏水量。
本发明所述的联合循环热力系统具有三种运行模式，第一种模式是两级低压回热系统都运行，第二种模式是只运行一级低压回热系统，第三种模式是两级低压回热系统都不运行。根据燃气轮机燃料和余热锅炉排烟酸露点的不同，需要的凝结水给水温度也不同，本发明的两级抽汽回热系统的三种运行模式如下：
1）当燃气轮机的燃料为燃油、烟气酸露点较高时，采用第一种回热模式，即两级低压回热系统都运行：打开第一入口隔离阀11、第一出口隔离阀13，关闭第一旁路隔离阀12，打开第一抽汽蝶阀19、第一疏水泵入口隔离阀14、第一疏水泵15、第一调节阀17、第一疏水泵出口隔离阀18，凝结水全部经过第一低压加热器10，从汽轮机低压缸d来的一级抽汽经第一低压加热器10后变成疏水，疏水再经第一疏水泵15加压后送到第一低压加热器10出口的凝结水管道，第一调节阀17根据第一低压加热器10的液位控制送回凝结水的疏水量；打开第二入口隔离阀21、第二出口隔离阀23，关闭第二旁路隔离阀22，打开抽汽逆止阀201、第二抽汽蝶阀29、第二疏水泵入口隔离阀24、第二疏水泵25、第二调节阀27及第二疏水泵出口隔离阀28，从第一低压加热器10来的凝结水全部经过第二低压加热器20，从汽轮机低压缸d来的二级抽汽经第二低压加热器20后变成疏水，疏水再经第二疏水泵25加压后送到第二低压加热器20出口的凝结水管道，第二调节阀27根据第二低压加热器20的液位控制送回凝结水的疏水量。
2）当燃气轮机的燃料为燃油或低硫天然气、烟气酸露点一般时，采用第二种回热模式，只运行第一级低压回热系统：打开第一入口11隔离阀、第一出口隔离阀13，关闭第一旁路隔离阀12，打开第一抽汽蝶阀19、第一疏水泵入口隔离阀14、第一疏水泵15、第一调节阀17及第一疏水泵出口隔离阀18，凝结水全部经过第一低压加热器10，从汽轮机低压缸来的一级抽汽经第一低压加热器10后变成疏水，疏水再经第一疏水泵15加压后送到第一低压加热器10出口的凝结水管道，第一调节阀17根据第一低压加热器10的液位控制送回凝结水的疏水量；关闭第二入口隔离阀21、第二出口隔离阀23，打开第二旁路隔离阀22，关闭抽汽逆止阀201、第二抽汽蝶阀29，关闭第二疏水泵入口隔离阀24、第二疏水泵25、第二调节阀27及第二疏水泵出口隔离阀28，从第一低压加热器10来的凝结水直接从第二低压加热器20的旁路通过，二级抽汽和疏水系统停止运行。
3）当燃气轮机的燃料为无硫天然气、烟气酸露点较低时，采用第三种回热模式，即两级低压回热系统都不运行：关闭第一入口隔离阀11、第一出口隔离阀13，打开第一旁路隔离阀12，关闭第一抽汽蝶阀19，关闭第一疏水泵入口隔离阀14、第一疏水泵15、第一调节阀17及第一疏水泵出口隔离阀18，从凝结水泵9来的凝结水直接从第一低压加热器10的旁路通过，一级抽汽和疏水系统停止运行；关闭第二入口隔离阀21、第二出口隔离阀23，打开第二旁路隔离阀22，关闭抽汽逆止阀20、第二抽汽蝶阀29，关闭第二疏水泵入口隔离阀24、第二疏水泵25、第二调节阀27、第二疏水泵出口隔离阀28，从第一低压加热器10来的凝结水直接从第二低压加热器20的旁路通过，二级抽汽和疏水系统停止运行。
本文中所描述的具体实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (1)
1.一种带抽汽回热的燃气-蒸汽联合循环热力系统，主要包括发电机、汽轮机及余热锅炉，所述汽轮机上设置有相互连接的汽轮机高压缸、汽轮机中压缸及汽轮机低压缸，所述余热锅炉上设置有高压汽包、中压汽包及低压汽包，其特征在于：所述余热锅炉的高压汽包出口通过主蒸汽管道与所述汽轮机高压缸的进口连接，余热锅炉的中压汽包出口通过热再热蒸汽管道与汽轮机中压缸的进口连接，余热锅炉的低压汽包出口通过低压蒸汽管道与汽轮机低压缸的进口连接，所述汽轮机高压缸的出口通过冷再热蒸汽管道与中压汽包的出口连接，汽轮机低压缸的出口通过管道与凝汽器连接；所述主蒸汽管道上通过设置有高压旁路阀的第一支路与冷再热蒸汽管道连接，所述热再热蒸汽管道上通过设置有中压旁路阀的第二支路与凝汽器连接，所述低压蒸汽管道上通过设置有低压旁路阀的第三支路与凝汽器连接；所述凝汽器通过管道与凝结水泵连接，凝结水泵通过低压回热系统与低压汽包的进口连接并构成循环回路，所述汽轮机低压缸通过抽汽管道与所述低压回热系统连接；所述低压汽包的出口通过给水泵分别与中压汽包及高压汽包的进口连接；所述低压回热系统包括一级低压回热系统及二级低压回热系统，所述一级低压回热系统主要包括与所述凝结水泵顺序连接的第一入口隔离阀、第一低压加热器及第一出口隔离阀，所述第一入口隔离阀的入口处通过设置有第一旁路隔离阀的第一隔离旁路与所述第一出口隔离阀的出口端连接；所述二级低压回热系统主要包括由近到远与一级低压回热系统的第一出口隔离阀顺序连接的第二入口隔离阀、第二低压加热器及第二出口隔离阀，所述第二入口隔离阀的入口处通过设置有第二旁路隔离阀的第二隔离旁路与所述第二出口隔离阀的出口连接，所述第二出口隔离阀通过管道与所述低压汽包的进口连接；所述抽汽管道包括与第一低压加热器连接的第一抽汽管道及与第二低压加热器连接的第二抽汽管道，所述第一抽汽管道上设置有第一抽汽蝶阀，所述第二抽汽管道上依次设置有抽汽逆止阀及第二抽汽蝶阀；所述第一低压加热器上设置有第一疏水支路，所述第一疏水支路包括依次顺序连接的第一疏水泵入口隔离阀、第一疏水泵、第一逆止阀及第一疏水泵出口隔离阀，所述第一疏水支路的出口与第一低压加热器的出口端连接，所述第一逆止阀与第一疏水泵出口隔离阀之间的管路上通过第一调节阀设置有与第一低压加热器连接的第一疏水回路；所述第二低压加热器上设置有第二疏水支路，所述第二疏水支路包括依次顺序连接的第二疏水泵入口隔离阀、第二疏水泵、第二逆止阀及第二疏水泵出口隔离阀，所述第二疏水支路的出口与第二低压加热器的出口端连接，所述第二逆止阀与第二疏水泵出口隔离阀之间的管路上通过第二调节阀设置有与第二低压加热器连接的第二疏水回路；所述第一低压加热器和第二低压加热器均为管壳式换热器。
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