CN210195831U - 一种新型火电机组热力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型火电机组热力系统，它包括锅炉及烟道系统和汽轮机系统，锅炉及烟道系统包括水冷壁、分屏过热器、水平过热器、再热器、高温省煤器、低温省煤器，汽轮机系统包括汽轮机、外置省煤器、一级透平机、二级透平机、高压给水加热器、低压加热器、除氧器和凝汽器。本实用新型降低了锅炉给水与炉膛烟气之间的换热温差，降低锅炉排烟温度，提高蒸汽做功效率，提升汽轮机组整体做功效率，减小机组对环境的污染，不仅适用于新建锅炉机组，同时也适用于现有锅炉机组，能够广泛应用于大型燃煤发电机组。

Description

一种新型火电机组热力系统

技术领域

本实用新型涉及热力发电技术领域，具体涉及一种新型火电机组热力系统。

背景技术

为了实现发电系统可持续发展，加快推进我国节能减排目标的建设。我国火电机组热力系统亟待优化完善，提升化石能源利用效率。

目前，常规火电机组汽轮机抽汽系统抽汽过热度过大，尤其高压缸抽汽过热度甚至超过100℃，造成了严重的不可逆损失。如果放弃汽轮机抽汽，又会增大汽轮机冷源损失。因此，需要优化完善汽轮机抽汽系统。本发明基于“温度充分对口，能量梯级利用”原则，寻找机炉两侧温度对口的能量传递单元，利用汽轮机抽汽驱动小型透平机机或汽轮机发电的方法，实现汽轮机抽汽能量的梯级利用。此外，在利用小型透平机机的抽汽加热给水过程中，容易导致给水温度过低问题，为此，我们急需提出一种新型火电机组热力系统，来解决上述问题。

实用新型内容

为了解决上述存在的问题，本实用新型提供一种能够高效利用火电机组余热资源的新型热力系统。

本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种新型火电机组热力系统，它包括锅炉及烟道系统和汽轮机系统，所述锅炉及烟道系统包括水冷壁、分屏过热器、水平过热器、再热器、高温省煤器、低温省煤器，所述汽轮机系统包括汽轮机、外置省煤器、一级透平机、二级透平机、高压给水加热器、低压加热器、除氧器和凝汽器；所述汽轮机包括汽轮机高压缸、汽轮机中压缸和汽轮机低压缸；所述水平过热器出口通过主蒸汽调节阀门调节进入所述汽轮机高压缸；所述汽轮机高压缸出口与所述再热器相接，所述再热器出口通过再热蒸汽调节阀门调节进入所述汽轮机中压缸；所述汽轮机高压缸的出口与所述外置省煤器相连，所述外置省煤器出口与所述高压给水加热器相连；所述汽轮机高压缸的出口与所述一级透平机相连，所述一级透平机连接第一辅助发电机，蒸汽带动所述一级透平机进行做功，所述第一辅助发电机发电，所述一级透平机与所述高压给水加热器相连，所述一级透平机出口与所述除氧器相连；所述汽轮机中压缸的出口与所述二级透平机相连，所述二级透平机连接第二辅助发电机，蒸汽带动所述二级透平机进行做功，所述第二辅助发电机发电；所述二级透平机与低压给水加热器相连，所述二级透平机出口与所述凝汽器相连。

优选地，所述汽轮机系统还包括给水泵、凝结水泵、汽轮机发电机。

优选地，所述汽轮机高压缸、所述汽轮机中压缸、所述汽轮机低压缸、所述汽轮机发电机依次通过单轴连接。

优选地，所述高压给水加热器包括1号高压给水加热器、2号高压给水加热器、3号高压给水加热器，所述一级透平机三个出口分别与三个所述高压给水加热器相连，所述1号高压给水加热器、所述2号高压给水加热器、所述3号高压给水加热器依次相连，所述3号高压给水加热器的出口与所述除氧器相连；所述低压给水加热器包括4号低压给水加热器、5号低压给水加热器、6号低压给水加热器，所述二级透平机三个出口分别与三个所述低压给水加热器相连，所述4号低压给水加热器、所述5号低压给水加热器、所述6号低压给水加热器、 7号低压给水加热器依次相连。

优选地，所述水冷壁入口与所述外置省煤器出口相连接，所述水冷壁出口依次与所述分屏过热器、所述水平过热器相连接；所述高温省煤器入口与所述高压给水加热器出口连接，所述高温省煤器出口与所述外置省煤器入口相连接；所述低温省煤器入口与所述7号低压给水加热器通过分流调节阀门连接，所述低温省煤器出口与所述4号低压给水加热器出口相连接。

优选地，所述给水泵的入口与所述除氧器相连，所述给水泵的出口与所述 3号高压给水加热器相连。

优选地，所述凝结水泵的入口与所述凝汽器相连，所述凝结水泵的出口与所述7号低压给水加热器相连。

优选地，所述锅炉及烟道系统1还包括空气预热器和脱硫装置。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的新型火电机组热力系统，通过增设透平的方法，提高蒸汽做功效率，以此来提升汽轮机组整体做功效率。此外，通过抽取透平的蒸汽流量来加热给水，相比传统直接从主汽轮机抽取蒸汽加热给水的方式，减小了换热温差，从热力学角度出发，降低了不可逆损失，提高了机组整体循环效率。通过增设外置式省煤器提高给水温度，进一步降低了锅炉给水与炉膛烟气之间的换热温差，降低了不可逆损失的产生。通过增设低温省煤器的方式，在一定程度上降低锅炉排烟温度，减小机组对环境的污染，提高机组发电效率。

附图说明

图1为本实用新型一种火电机组热力系统结构示意图。

图中：1-锅炉及烟道系统、2-汽轮机系统、3-水冷壁、4-分屏过热器、5-水平过热器、6-再热器、7-高温省煤器、31-空气预热器、8-低温省煤器、9-汽轮机、91-汽轮机高压缸、92-汽轮机中压缸、93-汽轮机低压缸、10-高压给水加热器、101-1号高压给水加热器、102-2号高压给水加热器、103-3号高压给水加热器、11-低压给水加热器、111-4号低压给水加热器、112-5号低压给水加热器、113-6号低压给水加热器、12-一级透平机、13-二级透平机、14- 外置省煤器、15-除氧器、16-凝汽器、17-主蒸汽调节阀门、18-再热蒸汽调节阀门、19-第一辅助发电机、20-第二辅助发电机、21-给水泵、22-凝结水泵、 23-汽轮机发电机、24-7号低压给水加热器、25-空气预热器、26-脱硫装置。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

如图1所示，本实用新型的一种新型火电机组热力系统，一种新型火电机组热力系统，它包括锅炉及烟道系统1和汽轮机系统2，锅炉及烟道系统1包括水冷壁3、分屏过热器4、水平过热器5、再热器6、高温省煤器7、低温省煤器 8，汽轮机系统2包括汽轮机9、外置省煤器14、一级透平机12、二级透平机 13、高压给水加热器10、低压加热器11、除氧器15和凝汽器16；汽轮机9包括汽轮机高压缸91、汽轮机中压缸92和汽轮机低压缸93；水平过热器5出口通过主蒸汽调节阀门17调节进入汽轮机高压缸91；汽轮机高压缸91出口与再热器6相接，再热器6出口通过再热蒸汽调节阀门18调节进入汽轮机中压缸92；汽轮机高压缸91的出口与外置省煤器14相连，外置省煤器14出口与高压给水加热器10相连；汽轮机高压缸91的出口与一级透平机12相连，一级透平机12 连接第一辅助发电机19，蒸汽带动一级透平机12进行做功，第一辅助发电机 19发电，一级透平机12与高压给水加热器10相连，一级透平机12出口与除氧器15相连；汽轮机中压缸92的出口与二级透平机13相连，二级透平机13连接第二辅助发电机20，蒸汽带动二级透平机13进行做功，第二辅助发电机20 发电；二级透平机13与低压给水加热器11相连，二级透平机13出口与凝汽器 16相连。

进一步，汽轮机系统2还包括给水泵21、凝结水泵22、汽轮机发电机23。

进一步，汽轮机高压缸91、汽轮机中压缸92、汽轮机低压缸93、汽轮机发电机23依次通过单轴连接。

进一步，高压给水加热器10包括1号高压给水加热器101、2号高压给水加热器102、3号高压给水加热器103，一级透平机12三个出口分别与三个高压给水加热器10相连，1号高压给水加热器101、2号高压给水加热器102、3号高压给水加热器103依次相连，3号高压给水加热器103的出口与除氧器15相连；低压给水加热器11包括4号低压给水加热器111、5号低压给水加热器112、 6号低压给水加热器113，二级透平机13三个出口分别与三个低压给水加热器 11相连，4号低压给水加热器111、5号低压给水加热器112、6号低压给水加热器113、7号低压给水加热器24依次相连。

进一步，水冷壁3入口与外置省煤器14出口相连接，水冷壁3出口依次与分屏过热器4、水平过热器5相连接；高温省煤器7入口与高压给水加热器15 出口连接，高温省煤器7出口与所述外置省煤器14入口相连接；低温省煤器8 入口与7号低压给水加热器24通过分流调节阀门连接，低温省煤器8出口与4 号低压给水加热器111出口相连接。

进一步，给水泵21的入口与除氧器15相连，给水泵21的出口与3号高压给水加热器103相连。根据本实施例，4号低压给水加热器111的水经除氧器 15后通过给水泵21被输送至3号高压给水加热器103。

进一步，凝结水泵22的入口与凝汽器16相连，凝结水泵22的出口与7号低压给水加热器24相连。根据本实施例，凝汽器16的凝结水出口排出的凝结水通过凝结水泵22被输送至7号低压给水加热器24。

进一步，锅炉及烟道系统1还包括空气预热器25和脱硫装置26。

本实施例所提到的设备元件都为市售产品，设备元件之间的安装、连接也为本技术领域人员熟悉的方式安装、连接。

工作原理：水平过热器5出口通过主蒸汽调节阀门17调节进入汽轮机高压缸91的蒸汽流量；再热蒸汽由汽轮机高压缸91出口进入再热器6，通过连接的再热蒸汽调节阀门18调节进入汽轮机中压缸92的蒸汽流量；通过在汽轮机高压缸91某一级抽取蒸汽加热外置省煤器14，提高给水温度，外置省煤器14疏水进入2号高压给水加热器102；通过在汽轮机高压缸91某一级抽取蒸汽进入一级透平机12进行做功，一级透平机12连接第一辅助发电机19，在一级透平机12抽取三级蒸汽分别进入1号高压给水加热器101、2号高压给水加热器102、3号高压给水加热器103，1号高压给水加热器101疏水进入2号高压给水加热器102，2号高压给水加热器102疏水进入3号高压给水加热器103，3号高压给水加热器103疏水进入除氧器15，一级透平机12排汽进入除氧器15；通过在汽轮机中压缸92某一级抽取蒸汽进入二级透平机13进行做功，二级透平机 13连接第二辅助发电机20，在二级透平机13抽取三级蒸汽分别进入4号低压给水加热器111、5号低压给水加热器112、6号低压给水加热器113，4号低压给水加热器111疏水进入5号低压给水加热器112，5号低压给水加热器112疏水进入6号低压给水加热器113，6号低压给水加热器113疏水进入7号低压给水加热器24，二级透平机13排汽进入凝汽器16。

通过采用上述技术方案，本实施例的新型火电机组热力系统，通过增设透平的方法，提高蒸汽做功效率，以此来提升汽轮机组整体做功效率。此外，通过抽取透平的蒸汽流量来加热给水，相比传统直接从主汽轮机抽取蒸汽加热给水的方式，减小了换热温差，降低了不可逆损失，提高了机组整体循环效率。通过增设外置省煤器14提高给水温度，进一步降低了锅炉给水与炉膛烟气之间的换热温差，降低了不可逆损失的产生。通过增设低温省煤器8的方式，在一定程度上降低锅炉排烟温度，减小机组对环境的污染，提高机组发电效率，实现了火电机组节能减排的主要目的。

本实用新型的新型火电机组热力系统，不仅适用于新建锅炉机组，同时也适用于现有锅炉机组。现有锅炉机组可以根据锅炉机组的结构，炉膛内部构造特征进行改造，本实用新型在机组运行过程中提高机组发电效率方面起到关键作用，可以有效降低机组做功工质与烟气之间的换热温差，降低了不可逆损失，能够广泛应用于大型燃煤发电机组。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种新型火电机组热力系统，其特征在于:它包括锅炉及烟道系统(1)和汽轮机系统(2)，所述锅炉及烟道系统(1)包括水冷壁(3)、分屏过热器(4)、水平过热器(5)、再热器(6)、高温省煤器(7)、低温省煤器(8)，所述汽轮机系统(2)包括汽轮机(9)、外置省煤器(14)、一级透平机(12)、二级透平机(13)、高压给水加热器(10)、低压加热器(11)、除氧器(15)和凝汽器(16)；所述汽轮机(9)包括汽轮机高压缸(91)、汽轮机中压缸(92)和汽轮机低压缸(93)；所述水平过热器(5)出口通过主蒸汽调节阀门(17)调节进入所述汽轮机高压缸(91)；所述汽轮机高压缸(91)出口与所述再热器(6)相接，所述再热器(6)出口通过再热蒸汽调节阀门(18)调节进入所述汽轮机中压缸(92)；所述汽轮机高压缸(91)的出口与所述外置省煤器(14)相连，所述外置省煤器(14)出口与所述高压给水加热器(10)相连；所述汽轮机高压缸(91)的出口与所述一级透平机(12)相连，所述一级透平机12连接第一辅助发电机(19)，蒸汽带动所述一级透平机(12)进行做功，所述第一辅助发电机(19)发电，所述一级透平机(12)与所述高压给水加热器(10)相连，所述一级透平机(12)出口与所述除氧器(15)相连；所述汽轮机中压缸(92)的出口与所述二级透平机(13)相连，所述二级透平机(13)连接第二辅助发电机(20)，蒸汽带动所述二级透平机(13)进行做功，所述第二辅助发电机(20)发电；所述二级透平机(13)与低压给水加热器(11)相连，所述二级透平机(13)出口与所述凝汽器(16)相连。

2.根据权利要求1所述的一种新型火电机组热力系统，其特征在于:所述汽轮机系统(2)还包括给水泵(21)、凝结水泵(22)、汽轮机发电机(23)。

3.根据权利要求2所述的一种新型火电机组热力系统，其特征在于:所述汽轮机高压缸(91)、所述汽轮机中压缸(92)、所述汽轮机低压缸(93)、所述汽轮机发电机(23)依次通过单轴连接。

4.根据权利要求3所述的一种新型火电机组热力系统，其特征在于:所述高压给水加热器(10)包括1号高压给水加热器(101)、2号高压给水加热器(102)、3号高压给水加热器(103)，所述一级透平机(12)三个出口分别与三个所述高压给水加热器(10)相连，所述1号高压给水加热器(101)、所述2号高压给水加热器(102)、所述3号高压给水加热器(103)依次相连，所述3号高压给水加热器(103)的出口与所述除氧器(15)相连；所述低压给水加热器(11)包括4号低压给水加热器(111)、5号低压给水加热器(112)、6号低压给水加热器(113)，所述二级透平机(13)三个出口分别与三个所述低压给水加热器(11)相连，所述4号低压给水加热器(111)、所述5号低压给水加热器(112)、所述6号低压给水加热器(113)、7号低压给水加热器(24)依次相连。

5.根据权利要求4所述的一种新型火电机组热力系统，其特征在于:所述水冷壁(3)入口与所述外置省煤器(14)出口相连接，所述水冷壁(3)出口依次与所述分屏过热器(4)、所述水平过热器(5)相连接；所述高温省煤器(7)入口与所述高压给水加热器(15)出口连接，所述高温省煤器(7)出口与所述外置省煤器(14)入口相连接；所述低温省煤器(8)入口与所述7号低压给水加热器(24)通过分流调节阀门连接，所述低温省煤器(8)出口与所述4号低压给水加热器(111)出口相连接。

6.根据权利要求5所述的一种新型火电机组热力系统，其特征在于:所述给水泵(21)的入口与所述除氧器(15)相连，所述给水泵(21)的出口与所述3号高压给水加热器(103)相连。

7.根据权利要求5所述的一种新型火电机组热力系统，其特征在于:所述凝结水泵(22)的入口与所述凝汽器(16)相连，所述凝结水泵(22)的出口与所述7号低压给水加热器(24)相连。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种新型火电机组热力系统，其特征在于:所述锅炉及烟道系统(1)还包括空气预热器(25)和脱硫装置(26)。

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