CN202220627U

CN202220627U - 燃气蒸汽联合循环机组的循环水系统

Info

Publication number: CN202220627U
Application number: CN2011203318662U
Authority: CN
Inventors: 刘可
Original assignee: SHANGHAI SHENERGY LINGANG CCGT POWER GENERATION CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI SHENERGY LINGANG CCGT POWER GENERATION CO Ltd
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2021-09-06

Abstract

本实用新型公开了一种燃气蒸汽联合循环机组的循环水系统，至少包括第一凝汽器、第二凝汽器、第三凝汽器、第四凝汽器，还包括第一循环水泵、第二循环水泵、第三循环水泵、第四循环水泵；第一凝汽器、第二凝汽器与第一循环水泵、第二循环水泵组成母管制第一循环水系统，第三凝汽器、第四凝汽器与第三循环水泵、第四循环水泵组成母管制第二循环水系统；母管制第一循环水系统与母管制第二循环水系统通过联络阀门组成循环水系统。本实用新型具备现有单元制循环水系统和母管制循环水系统的所有优点，解决了单纯母管制或单纯单元制循环水系统的不足，使循环水系统能根据机组负荷和检修情况的变化在两种方式中灵活地切换，提高了循环水系统的灵活性。

Description

燃气蒸汽联合循环机组的循环水系统

技术领域

本实用新型涉及发电技术领域，尤其涉及一种用于燃气蒸汽联合循环机组的的循环水系统。

背景技术

在现代大型燃煤或燃气发电厂中，循环水系统用于不断地向发电机组的凝汽器提供凝结汽轮机乏汽的冷却水，乏汽凝结时放出的热量被冷却水带走，从而维持凝汽器汽侧的温度和真空度，增加蒸汽在汽轮机内的焓降。因此，在燃料消耗量不变的情况下提高汽轮机的出力，也提高整个发电厂的发电效率。

目前，现代大型燃煤或燃气发电厂中循环水系统的供水方式有两种：一种为开式循环水供水，冷却水取自江河湖海，使用后仍排向江河湖海；另一种是闭式循环水供水，循环水经过凝汽器加热后，排向冷却装置(一般为冷却塔)，经冷却塔冷却后再供凝汽器使用。

循环水系统的供水方式一般都受到地理条件和环境保护政策等方面的局限而无法自由选择，但汽轮机的循环水系统的配置方式则可根据发电机组的具体情况自由选择。

汽轮机的循环水系统在热力系统中的配置方式直接影响到循环水系统的设备成本和设备运行的安全性、可靠性，乃至影响到发电机组运行的安全性和经济性。目前循环水系统的配置方案很多，但就其本质而言，只有两种配置方式：一是单元制，即每台发电机组的循环水各自成独立的系统，互不影响；二是母管制，即将多台发电机组的各套循环水泵并联设置在一根压力水管道上，每台发电机组的凝汽器也并联在供、排水母管上。

如图1所示为现有技术中的一种单元制循环水系统，海水经由取水隧道11进入循环水泵房，经过钢闸门1、拦污栅2和旋转滤网3过滤后，由循环水泵进行升压。该循环水系统中设置了四台循环水泵41、42、43、44，一一对应地分别向凝汽器71、72、73、74提供的冷却水。各凝汽器的进水管道相互独立，互不影响。冷却水经凝汽器加热后，再分4个独立的排水管道排入虹吸井9，最后经排水工作井10的排水隧道12返回大海。液控止回蝶阀5可以有效减少停泵时的水锤效应，保护泵本体安全。

单元制循环水系统的优点是各个发电机组的循环水系统相互独立，特别是针对发电等级不同的发电机组，可以避免因凝汽器水阻和循泵特性不同造成凝汽器不能获得足够的冷却水，降低机组发电效率。

单元制循环水系统的缺点是如果某机组的循环水管路上任何设备出现故障，该机组必须停运。且正常运行时，无论循环水温如何变化，必须4台循环水泵必须全开才能保证全厂4台凝汽器有足够的冷却水(除非对整个循环水系统增加一倍投资，每台循环水管路均设置1用1备两台循环水泵)。

如图2所示为现有技术中一种母管制循环水系统，海水经由取水隧道11进入循环水泵房，经过钢闸门1、拦污栅2和旋转滤网3过滤后，由循环水泵41、42、43、44进行升压后集中供给循环水进水母管61，凝汽器71、72、73、74由循环水进水母管61取水，然后经循环水排水母管62排入虹吸井9，最后经排水工作井10的排水隧道12返回大海。液控止回蝶阀5不但可以有效减少停泵时泵本身水流倒流产生的水锤效应，还减少了由于其他三台循环水泵运行对停运泵造成的水锤效应，保护泵本体安全。

母管制循环水系统的优点是，所有循环水泵并联在一根压力水管道上，每台机组的凝汽器也并联在供、排水母管上。各泵之间形成互为备用状态，不会因一台或两台循环水泵故障造成机组停运，极大地提高了发电机组运行的可靠性。而且母管制循环水系统还可以根据春夏秋冬四季水温的变换调节循环水泵的运行方式，实现譬如冬季2台循环水泵运行，春秋季节3台循环水泵运行，夏季4台循环水泵运行的优化节能运行方式，即可满足发电机组对冷却水的供应要求，还降低了循环水泵对电能的消耗。

母管制循环水系统的缺点是，各发电机组的循环水系统之间互相影响较大，这要求并联的各个循环水泵的特性相近，并联的各个凝汽器的水阻也要接近，否则会使各个循环水泵之间负荷分配不均，并且水阻大的凝汽器不能获得足够的冷却水量，影响汽轮机的发电效率。因此，母管制循环水系统会限制全厂发电机组配置的灵活型，又对循环水的取水点及母管的布置要求比较苛刻。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种多台发电机组公用循环水系统以克服上述缺陷。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种，以对现有技术的上述缺陷进行改进。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种燃气蒸汽联合循环发电机组的循环水系统，至少包括第一凝汽器、第二凝汽器、第三凝汽器、第四凝汽器，还包括第一循环水泵、第二循环水泵、第三循环水泵、第四循环水泵；所述第一凝汽器、所述第二凝汽器与所述第一循环水泵、所述第二循环水泵组成母管制第一循环水系统，所述第三凝汽器、所述第四凝汽器与所述第三循环水泵、所述第四循环水泵组成母管制第二循环水系统；所述母管制第一循环水系统与所述母管制第二循环水系统组成扩大单元制循环水系统。

较佳地，所述母管制第一循环水系统的供水母管与所述母管制第二循环水系统的供水母管之间设置有连接管路，所述连接管路上设置有联络阀门。

较佳地，所述联络阀门为开启状态时，所述第一循环水泵、所述第二循环水泵、所述第三循环水泵、所述第四循环水泵串联在同一母管上。

较佳地，所述联络阀门为关闭状态时，所述母管制第一循环水系统与所述母管制第二循环水系统相互独立。

较佳地，所述母管制第一循环水系统的排水管道、所述母管制第二循环水系统的排水管道分别与排水工作井连通。

较佳地，一虹吸井与所述排水工作井合并设置构成一虹吸式排水工作井，节省了占地面积。

较佳地，所述循环水系统根据所述燃气蒸汽联合循环机组的最大出力、凝汽器背压、循环水进水温度，确定凝汽器的换热面积及冷却水取水隧道的内径。

较佳地，所述燃气蒸汽联合循环机组的凝汽器的换热面积为10832平方米，循环水系统冷却水取水隧道内径为3600毫米。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的循环水系统具备了传统的单元制循环水系统和母管制循环水系统的所有优点，同时也解决了单纯母管制或单纯单元制循环水系统的不足，使得循环水系统能根据机组负荷和检修情况的变化在两种方式中灵活地切换，提高了循环水系统的可靠性和灵活性，降低了厂用电的消耗。

特别地，新建电厂各台机组是依次完工，逐台投入商业运行，关闭联络阀门，可实现生产和基建机组相互隔离，前期机组可提前投入运行。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是现有技术中单元制循环水系统的结构示意图。

图2是现有技术中母管制循环水系统的结构示意图。

图3是本实用新型的一具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图3所示，本实用新型为四台燃气蒸汽循环发电机组的循环水系统的一具体实施例，主要包括凝汽器71、72、73、74，还包括循环水泵41、42、43、44。每一凝汽器分别对应配置一台100％容量的循环水泵，长期连续运行，不设备用泵。

其中，凝汽器71、72与循环水泵41、42组成母管制第一循环水系统，循环水泵41、42之间相互备用。凝汽器73、74与循环水泵43、44组成母管制第二循环水系统，循环水泵43、44之间相互备用。

母管制第一循环水系统的排水管道63、母管制第二循环水系统的排水管道64分别与虹吸式排水工作井10连通。上述的母管制第一循环水系统与母管制第二循环水系统组成扩大单元制循环水系统。

母管制第一循环水系统的供水母管61与母管制第二循环水系统的供水母管62之间设置有连接管路8，连接管路8上设置有联络阀门81。

凝汽器进水时，循环水泵41、42并联为一个供水母管61后供凝汽器71、72使用，循环水泵43、44并联为一个供水母管62后供凝汽器73、74使用。

凝汽器排水时，凝汽器71、72的排水管道63连通后排入虹吸式排水工作井10，凝汽器73、74的排水管道64连通后排入虹吸式排水工作井10。

本实用新型由于上述结构设计，具有两种不同的循环水路，实现了对循环水系统在母管制和扩大单元制之间的切换，因此改善了循环水系统的灵活性和可靠性。

当联络阀门81为关闭状态时，连接管路8的两侧不贯通，整个循环水系统为扩大单元制，上述的母管制第一循环水系统(包括凝汽器71、72、循环水泵41、42)与母管制第二循环水系统(包括凝汽器73、74、循环水泵43、44)相互独立。

关闭联络阀门81，还可实现当凝汽器71、72的供水母管上任何设备出现故障检修时，不影响凝汽器73、74的正常投运，反之亦然。

由于新建电厂的各台机组大多都是依次完工，逐台投入商业运行，因此关闭联络阀门81还可实现生产和基建机组相互隔离，前期机组可提前投入运行。

当联络阀门81为开启状态时，连接管路8的两侧贯通，整个循环水系统为单元制循环水系统，循环水泵41、42、43、44并联在同一母管(该母管由61、62共同组成)上，可实现各循环水泵之间相互备用的状态，增加发电机组运行的可靠性。

例如：当循环水泵41、42、43处于检修状态时，打开循环水泵44的液控止回蝶阀54、联络阀门81以及凝汽器71的进口阀门91、出口阀门95，关闭循环水泵41、42、43自带的液控止回蝶阀51、52、53以及凝汽器72、73、74的进口阀门92、93、94，即可实现循环水泵44对凝汽器71的供水。

在具体应用中，冷却水(例如海水或江河水)从取水隧道11中进入循环水泵房，经过钢闸门1、拦污栅2和旋转滤网3过滤后，由循环水泵41、42、43、44进行升压。其后，冷却水通过进水母管61和/或进水母管62进入凝汽器71、72、73、74，然后分别经排水管道63、64排入虹吸式排水工作井10，最后经排水隧道12返回大海。

本实施例中，一虹吸井与排水工作井合并设置为虹吸式排水工作井10，实现了虹吸井和排水工作井的合并布置，节省了一定的建造面积及管道。

循环水系统根据燃气蒸汽联合循环机组的最大出力、凝汽器背压、冷却水进水温度，确定凝汽器换热面积及循环水系统冷却水取水隧道的内径。具体如本实施例：

1、设计工况时(大气温度15.7℃)

机组最大出力：403.2MW，凝汽器背压：4.49KPa.a，冷却水进水温度：17.3℃，冷却水进水流量：22150立方米/小时，冷却水温升：9.13℃，凝汽器热负荷：226794KW，计算出凝汽器换热面积9383平方米。

2、冬季工况时(大气温度3.9℃)

机组最大出力：413.5MW，凝汽器背压：2.48KPa.a，冷却水进水温度：5.8℃，冷却水进水流量：22150立方米/小时，冷却水温升：9.38℃，凝汽器热负荷：232723KW，计算出凝汽器换热面积10209平方米。

3、夏季工况时(大气温度27.5℃)

机组最大出力：371.7MW，凝汽器背压：8.04KPa.a，冷却水进水温度：29.6℃，冷却水进水流量：22150立方米/小时，冷却水温升：8.9℃，凝汽器热负荷：220900KW，计算出凝汽器换热面积10293.4平方米。

为保证燃气蒸汽联合循环机组全年均正常发电，凝汽器的换热面积应不低于以上计算面积的最大值，同时为保证机组安全运行取5％的凝汽器堵管裕量从而确定凝汽器的换热面积为10293.4平方米×(1+5％)＝10832平方米，并最终确定四台机组冷却水取水隧道11的内径为3600毫米。

本实用新型的构思也可以应用在其他不同实施例中，用于解决譬如六套循环水系统等的相同问题，具有基本相同的有益效果。

本实用新型的循环水系统的供水方式和排水方式由于采用了扩大单元制冷却水直流供水系统，而具有优化的运行方式：

打开联络阀门81，可实现对全厂循环水系统的优化运行。根据计算，夏季可采用4机4泵运行模式，春秋季可采用4机3泵运行模式，冬季可采用4机2泵运行模式。

季节	夏季(4机4泵)	春秋季(4机3泵)	冬季(4机2泵)
				循泵设计流量Q	7.10m³/s	8.20m³/s	9.30m³/s
循泵设计扬程H	23.8m	20.1m	16.0m
				单台泵功率W	1961kW	1891kW	1788kW

该运行方式即可满足发电机组对冷却水的供应要求，又避免了全厂循环水系统长期在4机4泵的模式下工作，减少了厂用电消耗。特别是，在机组低负荷情况下运行时，上述运行方式既能保证凝汽器安全运行，又能大大提高设备运行的经济性。

特别地，针对燃机电厂早开晚停的运行模式，在晚上四台机组停运期间，只开一台循环水泵即可满足四台机组辅机系统所需的冷却水量，避免了现有技术中即使在机组停运期间也必须开足四台循环水泵的情况，减少了循环水泵电能消耗。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种燃气蒸汽联合循环机组的循环水系统，至少包括第一凝汽器、第二凝汽器、第三凝汽器、第四凝汽器，还包括第一循环水泵、第二循环水泵、第三循环水泵、第四循环水泵；其特征在于：所述第一凝汽器、所述第二凝汽器与所述第一循环水泵、所述第二循环水泵组成母管制第一循环水系统，所述第三凝汽器、所述第四凝汽器与所述第三循环水泵、所述第四循环水泵组成母管制第二循环水系统；所述母管制第一循环水系统与所述母管制第二循环水系统通过联络阀门组成循环水系统。

2.如权利要求1所述的燃气蒸汽联合循环机组的循环水系统，其特征在于：所述母管制第一循环水系统的供水母管与所述母管制第二循环水系统的供水母管之间设置有连接管路，所述连接管路上设置有所述联络阀门。

3.如权利要求2所述的燃气蒸汽联合循环机组的循环水系统，其特征在于：所述联络阀门为开启状态时，所述第一循环水泵、所述第二循环水泵、所述第三循环水泵、所述第四循环水泵串联在同一母管上。

4.如权利要求2所述的燃气蒸汽联合循环机组的循环水系统，其特征在于：所述联络阀门为关闭状态时，所述母管制第一循环水系统与所述母管制第二循环水系统之间相互独立。

5.如权利要求1所述的燃气蒸汽联合循环机组的循环水系统，其特征在于：所述母管制第一循环水系统的排水管道、所述母管制第二循环水系统的排水管道分别与排水工作井连通。

6.如权利要求1所述的燃气蒸汽联合循环机组的循环水系统，其特征在于：一虹吸井与所述排水工作井合并设置构成一虹吸式排水工作井。

7.如权利要求1所述的燃气蒸汽联合循环机组的循环水系统，其特征在于：所述循环水系统根据所述燃气蒸汽联合循环机组的最大出力、凝汽器背压、循环水进水温度，确定凝汽器的换热面积及冷却水取水隧道的内径。

8.如权利要求7所述的燃气蒸汽联合循环机组的循环水系统，其特征在于：所述燃气蒸汽联合循环机组的凝汽器的换热面积为10832平方米，循环水系统冷却水取水隧道内径为3600毫米。