CN113294216A - 用于热电联产的亚临界一次再热深度背压机组工艺系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于热电联产的亚临界一次再热深度背压机组工艺系统，涉及供热发电领域。具体包括锅炉、背压式汽轮机和化水车间。背压式汽轮机连有发电机。锅炉包括过热器、再热器。背压式汽轮机包括高压缸和中低压缸。过热器出汽端和高压缸进汽端之间连通。再热器进汽端和高压缸排汽端之间连通。再热器出汽端和中低压缸进汽端之间连通。再热器热段管路上设有中压外供蒸汽出口。化水车间和锅炉之间通过给水管路连通。给水管路上设有除盐水泵、轴封加热器、除氧器、加热器等设备。与现有技术相比本发明的有益效果是：提高了进入背压汽轮机的蒸汽初参数，降低了汽轮机背压参数，可输出两种品质的工业蒸汽，回热系统无节流损失，可实现对中低压缸排汽的热质回收。

Description

用于热电联产的亚临界一次再热深度背压机组工艺系统
技术领域
本发明涉及供热设备领域，具体涉及用于热电联产的亚临界一次再热深度背压机组工艺系统。
背景技术
众所周知，在大型电厂中大多采用锅炉燃烧产生蒸汽，从而带动汽轮机对发电机做功。在发电的同时，生产的蒸汽还可以配套进行使用。现有的配套机组工艺流程单一，虽然能有效进行发电和供热，但是并不能有效的利用各个环节的可利用能源，常规背压机组循环热效率偏低，从而造成了大量的能源浪费。
发明内容
本发明提供了一种用于热电联产的亚临界一次再热双抽深度背压机组工艺系统，可产出两种参数蒸汽（中压蒸汽：4.4MPa/430℃，低压蒸汽1.3MPa/280℃）。相比与传统高压/超高压锅炉配套常规背压背压式汽轮机工艺，该提高了进入背压汽轮机的蒸汽压力，降低了汽轮机背压参数，增加了一次再热，提高了机组循环热效率。汽轮机深度背压排汽直接进入低压除氧器作为热源，回热系统无节流损失。在机组启动时，通过在低压除氧器上设置溢流中继水泵，可实现对中低压缸排汽的热质回收。在背压式汽轮机做功发电的同时，背压式汽轮机可产出两种不同参数的工业蒸汽，并可通过补水实现热平衡。在背压式汽轮机不启动时，依然可通过旁路系统获得两种参数的工业蒸汽，保证稳定的外供汽量。同时整体结构设计合理有效，能极大的利用现有的能耗，降低能源损失。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于热电联产的亚临界一次再热深度背压机组工艺系统，包括锅炉、背压式汽轮机和化水车间。所述背压式汽轮机连设有发电机。所述锅炉包括水冷壁、过热器、再热器。所述背压式汽轮机包括高压缸和中低压缸。
所述锅炉的过热器出汽端和高压缸的进汽端之间通过高压管路相连通。
所述锅炉再热器进汽端和高压缸的排汽端之间通过再热器冷段管路相连通。
所述锅炉的再热器出汽端和中低压缸的进汽端之间通过再热器热段管路相连通。
所述再热器热段管路上设有中压外供蒸汽出口。
所述化水车间和锅炉的进水端之间通过给水管路相连通。所述化水车间和锅炉之间的给水管路上设有除盐水泵、轴封加热器、除氧器、低压加热器和高压加热器。
作为优化，所述除氧器包括低压除氧器和高压除氧器。所述高压加热器包括第一高压加热器、第二高压加热器和第三高压加热器。
所述高压回路上设有一级抽汽管路。所述一级抽汽管路和第三高压加热器相连通。
所述中低压缸从内向外依次设有二级抽汽管路、三级抽汽管路、四级抽汽管路、五级抽汽管路和中低压缸排汽管路。
所述二级抽汽管路和第二高压加热器相连通。
所述三级抽汽管路和第一高压加热器相连通。
所述四级抽汽管路和高压除氧器相连通。
所述五级抽汽管路和低压加热器相连通。
所述中低压缸排汽管路和低压除氧器相连通。
作为优化，所述低压加热器位于高压除氧器和低压除氧器之间。所述低压除氧器、低压加热器、高压除氧器、第一高压加热器、第二高压加热器和第三高压加热器从化水车间到锅炉依次通过给水管路相连接。
作为优化，所述第三高压加热器和第二高压加热器之间、第二高压加热器和第一高压加热器之间、第一高压加热器和高压除氧器之间、低压加热器和低压除氧器之间均设有疏水管路。
作为优化，所述第一高压加热器和高压除氧器之间之间设有给水泵。所述低压除氧器和低压加热器之间设有中继水泵。所述低压除氧器与其它相邻机组之间设有溢流中继水泵。
作为优化，所述高压管路上设有一级旁路前管路。所述一级旁路前管路上设有一级旁路，所述一级旁路上设有一级旁路后管路。所述一级旁路后管路和再热器冷段管路相连通。所述中压管路上设有二级旁路前管路。所述二级旁路前管路上设有二级旁路。所述二级旁路上设有二级旁路后管路。所述二级旁路后管路上设有第二低压外供蒸汽出口、高压除氧器辅汽管路和低压除氧器辅汽管路。所述高压除氧器辅汽管路和四级抽汽管路相连通。所述低压除氧器辅汽管路和中低压缸排汽管路相连通。
作为优化，所述一级旁路、二级旁路均为蒸汽减温减压装置。
作为优化，所述三级抽汽管路上设有第一低压外供蒸汽出口。
作为优化，所述再热器热段管路与热段排空阀和三级旁路通过管道相连通。所述三级旁路上设有第三低压外供蒸汽出口，供机组启动时回收工质。
作为优化，所述三级旁路为蒸汽减温减压装置。
作为优化，所述第三低压外供蒸汽出口、第一低外供压蒸汽出口和第二外供低压蒸汽出口产出的蒸汽参数相同。
作为优化，所述背压式汽轮机高压缸上设有高压缸排空阀。所述背压式汽轮机中低压缸上设有中低压缸排空阀。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：通过采用亚临界一次再热锅炉配套双抽深度背压汽轮机工艺，相比与传统高压/超高压锅炉配套常规背压背压式汽轮机工艺，该工艺通过增加了锅炉一次再热系统，提高了进入背压汽轮机的蒸汽初参数，降低了汽轮机背压参数，提高了机组循环热效率。汽轮机深度背压排汽直接进入低压除氧器作为热源，无节流损失。在机组启动时，通过在低压除氧器上设置溢流中继水泵，可实现对中低压缸排汽的热质回收。在背压式汽轮机做功发电的同时，背压式汽轮机可产出两种不同参数的工业外供蒸汽，并可通过补水实现热平衡。在背压式汽轮机不启动时，依然可以通过旁路系统获得两种参数的工业外供蒸汽，保证稳定的外供汽量。同时整体结构设计合理有效，能极大的利用现有的能耗，降低能源损失。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，锅炉1、高压管路2、高压缸3、再热器冷段管路4、再热器热段管路5、中压外供蒸汽出口6、中低压缸7、发电机8、化水车间9、除盐水泵10、轴封加热器11、低压除氧器12、中继水泵13、低压加热器14、高压除氧器15、给水泵16、第一高压加热器17、第二高压加热器18、第三高压加热器19、给水管路20、一级抽汽管路21、二级抽汽管路22、三级抽汽管路23、四级抽汽管路24、五级抽汽管路25、中低压缸排汽管路26、第一低压外供蒸汽出口27、一级旁路前管路28、一级旁路29、一级旁路后管路30、二级旁路前管路31、二级旁路32、二级旁路后管路33、第二低压外供蒸汽出口34、高压除氧器辅汽管路35、低压除氧器辅汽管路36、高压缸排空阀37、热段排空阀38、三级旁路39、第三低压外供蒸汽出口40、疏水管路41、中低压缸排空阀42、溢流中继水泵43。
具体实施方式
一种用于热电联产的亚临界一次再热深度背压机组工艺系统，包括锅炉1、背压式汽轮机和化水车间9。所述背压式汽轮机连设有发电机8。所述锅炉1包括过热器、再热器。所述背压式汽轮机包括高压缸3和中低压缸7。所述锅炉1的过热器出汽端和高压缸3的进汽端之间通过高压管路2相连通。所述锅炉1的再热器进汽端和高压缸3的出汽端之间通过再热器冷段管路4相连通。所述锅炉1的再热器出汽端和中低压缸7的进汽端之间通过再热器热段管路5相连通。所述再热器热段管路5上设有中压外供蒸汽出口6。所述化水车间9和锅炉1的进水端之间通过给水管路20相连通。所述化水车间9和锅炉1之间的给水管路20上设有除盐水泵10、轴封加热器11、除氧器、低压加热器14和高压加热器。
所述除氧器包括低压除氧器12和高压除氧器15。所述高压加热器包括第一高压加热器17、第二高压加热器18和第三高压加热器19。所述高压回路4上设有一级抽汽管路21。所述一级抽汽管路21和第三高压加热器19相连通。所述中低压缸7从内向外依次设有二级抽汽管路22、三级抽汽管路23、四级抽汽管路24、五级抽汽管路25和中低压缸排汽管路26。所述二级抽汽管路22和第二高压加热器18相连通。所述三级抽汽管路23和第一高压加热器17相连通。所述四级抽汽管路24和高压除氧器15相连通。所述五级抽汽管路25和低压加热器14相连通。所述中低压缸排汽管路26和低压除氧器12相连通。
所述低压加热器14位于高压除氧器15和低压除氧器12之间。所述低压除氧器12、低压加热器14、高压除氧器15、第一高压加热器17、第二高压加热器18和第三高压加热器19从化水车间9到锅炉1依次通过给水管路20相连接。
所述第三高压加热器19和第二高压加热器18之间、第二高压加热器18和第一高压加热器17之间、第一高压加热器17和高压除氧器15之间、低压加热器14和低压除氧器12之间均设有疏水管路41。
所述第一高压加热器17和高压除氧器15之间之间设有给水泵16。所述低压除氧器12和低压加热器14之间设有中继水泵13。所述低压除氧器12和其它相邻机组之间设有溢流中继水泵43。
所述高压管路2上设有一级旁路前管路28。所述一级旁路前管路28上设有一级旁路29。所述一级旁路29上设有一级旁路后管路30。所述一级旁路后管路30和再热器冷段管路4相连通。所述再热器热端管路5上设有二级旁路前管路31。所述二级旁路前管路31上设有二级旁路32。所述二级旁路32上设有二级旁路后管路33。所述二级旁路后管路33上设有第二低压外供蒸汽出口34、高压除氧器辅汽管路35和低压除氧器辅汽管路36。所述高压除氧器辅汽管路35和四级抽汽管路24相连通。所述低压除氧器辅汽管路36和中低压缸排汽管路26相连通。所述三级抽汽管路23上设有第一低压外供蒸汽出口27。所述再热器热端管路5与热段排空阀38和三级旁路39通过管道相连通。所述三级旁路39上设有第三低压外供蒸汽出口40。
所述一级旁路29、二级旁路32、三级旁路39均为蒸汽减温减压装置。
所述第三低压外供蒸汽出口40、第一低压外供蒸汽出口27和第二低压外供蒸汽出口34产出的蒸汽参数相同。
所述背压式汽轮机高压缸上设有高压缸排空阀37。所述背压式汽轮机中低压上设有中低压缸排空阀42。
其工作原理为：
1、背压式汽轮机运行工况。
化水车间9生产的除盐水通过除盐水泵10泵送至轴封加热器11中进行初加热，然后流入低压除氧器12中进行一次除氧和换热，继续进入低压加热器14进行加热，再流入高压除氧器15进行二次除氧和换热；完成除氧后的除盐水，继续依次经过第一高压加热器17、第二高压加热器18、第三高压加热器19，进行换热，提高除盐水的初始温度，最后作为锅炉补给水通过给水管路20流入锅炉1，水在锅炉1内形成蒸汽，通过高压管路2进入高压缸3中，推动高压缸3中的转子旋转做功，带动发电机8实现发电；高压缸3中做功完成排出的蒸汽通过再热器冷段管路4循环进入锅炉1再热器内进行再次加热，并通过调压控制从再热器热端管路5的中压外供蒸汽出口6处获得第一种工业产品蒸汽（本实施例中获得的具体蒸汽参数为：4.4MPa/430℃，上述参数可根据情况具体调节），同时再热器热段管路5中的另一部分蒸汽通过中压联合汽阀37进入中低压缸7内，推动中低压缸7中的转子旋转做功，带动发电机8实现发电，高压缸3和中低压缸7的叶轮为同轴设计，进入高压缸3和中低压缸7内的蒸汽同时对叶轮进行同向驱动，实现发电。
考虑到提高给水温低，提高循环热效率，因此高压缸3中的一部分蒸汽通过一级抽汽管路21进入第三高压加热器19中，对第三高压加热器19内的水进行换热，以提高除盐水的初始温度。
这里需要注意的是中低压缸7从左到右沿蒸汽流流动方向（参照图1），蒸汽焓值越来越低，因此二级抽汽管路22、三级抽汽管路23、四级抽汽管路24、五级抽汽管路25和中低压缸排汽管路26内的蒸汽焓值会逐渐降低，同时二级抽汽管路22、三级抽汽管路23、四级抽汽管路24、五级抽汽管路25和中低压缸排汽管路26，所对应的第二高压加热器18、第一高压加热器17、高压除氧器15、低压加热器14和低压除氧器12，也会进行换热处理（参照一级抽汽管路21和第三高压加热器19）。同时在压力差的作用下，通过第三高压加热器19和第二高压加热器18之间、第二高压加热器18和第一高压加热器17之间、第一高压加热器17和高压除氧器15之间、低压加热器14和低压除氧器12之间设有的疏水管路41，加热器中的疏水通过压力差会最终分别进入到高压除氧器15和低压除氧器12中。其中，三级抽汽管路23上开设了第一低压外供蒸汽出口27，获得第二种工业产品蒸汽（本实施例中获得的具体蒸汽参数为：1.3MPa/280℃，上述参数可根据情况具体调节）。
2、背压式汽轮机停运工况。
此时，高压缸3和中低压缸7不做功。一级抽汽管路21、二级抽汽管路22、三级抽汽管路23、四级抽汽管路24、五级抽汽管路25和中低压缸排汽管路26为关闭状态。
化水车间9内的水流入锅炉1的流程不变，锅炉1产生的蒸汽通过高压管路2和一级旁路前管路28，进入一级旁路29进行调整并通过一级旁路后管路30进入锅炉1再热器内，通过再热汽加热后从中压外供蒸汽蒸汽出口6处获得第一种工业产品蒸汽。同时再热器热端管路5中的另一部分蒸汽通过二级旁路前管路31进入二级旁路32进行减温减压处理，最后通过二级旁路后管路33上的第二低压外供蒸汽出口34，获得第二种工业产品蒸汽。二级旁路后管路33中一部分蒸汽作为辅助加热除氧器汽源，通过第一辅汽管路35和第二辅汽管路36分别进入高压除氧器15和低压除氧器12中。
因此，综上两种工况，均可获得两种蒸汽产品。
3、机组启动工况。
考虑到锅炉1在启动工况时，产出的蒸汽为逐渐升温和升压的过程，在这个过程中产出的蒸汽无法达到使用标准，无法形成有效利用。
在该工况下，首先锅炉1产生的蒸汽依然通过高压管路2和一级旁路前管路28，进入一级旁路29并通过一级旁路后管路30进入锅炉1再热器内进行再加热，产出的蒸汽参数低于标准要求时，蒸汽可先通过打开高压缸排空阀37、热段排空阀38和中低压缸排空阀42进行排放处理；也可通过关闭中低压缸排空阀42，将中低压缸的启动排气直接引入低压除氧器12中进行热质回收，并通过开启溢流中继水泵43，将低压除氧器中的富余水量输送至其它相邻机组。随着蒸汽的逐渐升温升压，当到达可调范围后，蒸汽进入三级旁路39内，通过三级旁路39调节，获得第二种工业产品蒸汽（本实施例中获得的具体蒸汽参数为：1.3MPa/280℃，上述参数可根据情况具体调节）。通过该循环设计，有效避免了蒸汽的浪费和能源的损耗。当达到第一种工业产品蒸汽参数后（本实施例中获得的具体蒸汽参数为：4.4MPa/430℃，上述参数可根据情况具体调节），即进入设备整体正常运行状态。
进一步的，排空阀38排出的那部分低压低温蒸汽也可以进行有效利用，仅需连接相应的管路低压除氧器12中即可。

Claims (10)

1.用于热电联产的亚临界一次再热深度背压机组工艺系统，其特征在于：包括锅炉（1）、背压式汽轮机和化水车间（9）；所述背压式汽轮机连设有发电机（8）；所述锅炉（1）包括过热器和再热器；所述背压式汽轮机包括高压缸（3）、中低压缸（7）；
所述锅炉（1）的过热器出汽端和高压缸（3）的进汽端之间通过高压管路（2）相连通；
所述锅炉（1）的再热器进汽端和高压缸（3）的排汽端之间通过再热器冷端管路（4）相连通；
所述锅炉（1）的再热器出汽端和中低压缸（7）的进汽端之间通过再热器热端管路（5）相连通；
所述再热器热端管路（5）上设有中压外供蒸汽出口（6）；
所述背压式汽轮机高压缸（3）上设有高压缸排空阀（37）；
所述背压式汽轮机中低压缸（7）上设有中低压缸排空阀（42）；
所述化水车间（9）和锅炉（1）的进水端之间通过给水管路（20）相连通；所述化水车间（9）和锅炉（1）之间的给水管路（20）上设有除盐水泵（10）、轴封加热器（11）、除氧器、低压加热器（14）和高压加热器。
2.根据权利要求1所述的用于热电联产的亚临界一次再热深度背压机组工艺系统，其特征在于：所述除氧器包括低压除氧器（12）和高压除氧器（15）；所述高压加热器包括第一高压加热器（17）、第二高压加热器（18）和第三高压加热器（19）；
所述高压回路（4）上设有一级抽汽管路（21）；所述一级抽汽管路（21）和第三高压加热器（19）相连通；
所述中低压缸（7）从内向外依次设有二级抽汽管路（22）、三级抽汽管路（23）、四级抽汽管路（24）、五级抽汽管路（25）和中低压缸排汽管路（26）；
所述二级抽汽管路（22）和第二高压加热器（18）相连通；
所述三级抽汽管路（23）和第一高压加热器（17）相连通；
所述四级抽汽管路（24）和高压除氧器（15）相连通；
所述五级抽汽管路（25）和低压加热器（14）相连通；
所述中低压缸排汽管路（26）和低压除氧器（12）相连通。
3.根据权利要求2所述的用于热电联产的亚临界一次再热深度背压机组工艺系统，其特征在于：所述低压加热器（14）位于高压除氧器（15）和低压除氧器（12）之间；所述低压除氧器（12）、低压加热器（14）、高压除氧器（15）、第一高压加热器（17）、第二高压加热器（18）和第三高压加热器（19）从化水车间（9）到锅炉（1）依次通过给水管路（20）相连接。
4.根据权利要求3所述的用于热电联产的亚临界一次再热深度背压机组工艺系统，其特征在于：所述第三高压加热器（19）和第二高压加热器（18）之间、第二高压加热器（18）和第一高压加热器（17）之间、第一高压加热器（17）和高压除氧器（15）之间、低压加热器（14）和低压除氧器（12）之间均设有疏水管路（41）。
5.根据权利要求3所述的用于热电联产的亚临界一次再热深度背压机组工艺系统，其特征在于：所述第一高压加热器（17）和高压除氧器（15）之间之间设有给水泵（16）；所述低压除氧器（12）和低压加热器（14）之间设有中继水泵（13）；所述低压除氧器（12）外连接有溢流中继水泵（43）。
6.根据权利要求2所述的用于热电联产的亚临界一次再热深度背压机组工艺系统，其特征在于：所述高压管路（2）上设有一级旁路前管路（28）；所述一级旁路前管路（28）上设有一级旁路（29）；所述一级旁路（29）上设有一级旁路后管路（30）；所述一级旁路后管路（30）和再热器冷段管路（4）相连通；所述再热器热端管路（5）上设有二级旁路前管路（31）；所述二级旁路前管路（31）上设有二级旁路（32）；所述二级旁路（32）上设有二级旁路后管路（33）；所述二级旁路后管路（33）上设有第二低压外供蒸汽出口（34）、高压除氧器辅汽管路（35）和低压除氧器辅汽管路（36）；所述高压除氧器辅汽管路（35）和四级抽汽管路（24）相连通；所述低压除氧器辅汽管路（36）和中低压缸排汽管路（26）相连通。
7.根据权利要求6所述的用于热电联产的亚临界一次再热深度背压机组工艺系统，其特征在于：所述三级抽汽管路（23）上设有第一低压外供蒸汽出口（27）。
8.根据权利要求7所述的一种用于热电联产的亚临界一次再热深度背压机组工艺系统，其特征在于：所述再热器热段管路（5）外通过管路分别连接有热段排空阀（38）和三级旁路（39）；所述三级旁路（39）上设有第三低压外供蒸汽出口（40）。
9.根据权利要求8所述的用于热电联产的亚临界一次再热深度背压机组工艺系统，其特征在于：所述一级旁路（29）、二级旁路（32）和三级旁路（39）均为蒸汽减温减压装置。
10.根据权利要求8所述的用于热电联产的亚临界一次再热深度背压机组工艺系统，其特征在于：所述第三低压外供蒸汽出口（40）、第一低压外供蒸汽出口（27）和第二低压外供蒸汽出口（34）产出的蒸汽参数相同。
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