CN219220876U - 一种高升压比增汽机及不升背压乏汽余热利用系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种高升压比增汽机及不升背压乏汽余热利用系统，尤其涉及火力发电厂机组供热节能改造的领域，高升压比增汽机包括连通的第一接收室和第一混合室，所述第一接收室壳体上开设有乏汽入口、并安装有第一喷射组件，所述第一喷射组件的喷射端位于第一接收室壳体内，且朝向第一混合室，所述第一混合室的出汽端连通有第二混合室，所述第一混合室和第二混合室的交接段设置有第二喷射组件，所述第二喷射组件的喷射端朝向第二混合室，所述第一喷射组件和第二喷射组件的进汽口共同连接有动力蒸汽进汽管；不升背压乏汽余热利用系统包括上述的高升压比增汽机，本申请具有在不提升机组运行背压的情况下高效利用乏汽余热的效果。

Description

一种高升压比增汽机及不升背压乏汽余热利用系统

技术领域

本申请涉及火力发电厂机组供热节能改造的领域，尤其是涉及一种高升压比增汽机及不升背压乏汽余热利用系统。

背景技术

随着我国城镇化率的提高，城市集中供暖的需求逐年增长，在当前建设低碳环保的新型电力系统的背景下，按照当前的技术条件和发电装机结构，热电联产是经济可行、安全可靠地填补集中供暖需求的能源利用方式，而乏汽余热利用又是热电联产采用最多的技术形式。

目前主流的泛汽余热利用系统有：

1、吸收式热泵技术，该技术在部分高品质蒸汽驱动下，通过溴化锂工质提取汽轮机乏汽余热加热热网循环水，加热最高温度基本不超过80℃，优点是运行调节灵活，对机组本体影响较小，缺点是初期投资较大，系统寿命较短，运行维护较复杂。

2、高背压供热技术，该技术供热时需提高机组运行背压，通过热网循环水冷却低压缸排汽，利用排汽余热首先加热热网水，当需要较高供热温度时，需要热网首站热网加热器利用高品质中排抽汽继续加热热网循环水。优点是能大幅提高机组供热能力，供热能耗低，缺点是适应性有局限，基本不合适湿冷机组进行改造，对机组电负荷及供热热负荷有较高要求，以热定电，需要提高机组采暖季运行背压，而提高背压后若热网循环水量不足以利用完高背压乏汽，就会有部分高背压乏汽上空冷岛被浪费，导致乏汽余热利用经济性不佳。

3、蒸汽喷射器供热技术，蒸汽喷射器又称“热压机”、“增汽机”，其是利用高压蒸汽引射乏汽，可使得乏汽加热热网循环水，该技术一般需要机组提高运行背压，利用高背压乏汽对热网循环水进行初步加热，而后通过蒸汽喷射器再利用部分高背压乏汽。虽然相比高背压技术对热网循环水及回水温度的要求降低了，但该机组仍然需要提高运行背压，且提高背压后对应乏汽凝汽器与热压机凝汽器利用不了的高背压乏汽上空冷岛被浪费的问题并没有解决。若高背压乏汽上空冷岛比例较大，则其供热经济性就会较差。

针对上述中的相关技术，发明人认为亟需提供一种无需提高机组运行背压也能高效利用乏汽余热的系统。

实用新型内容

为了能够在不提升机组运行背压的情况下高效利用乏汽余热，本申请提供一种高升压比增汽机及不升背压乏汽余热利用系统。

第一方面，本申请提供一种高升压比增汽机，采用如下的技术方案：

一种高升压比增汽机，包括连通的第一接收室和第一混合室，所述第一接收室壳体上开设有乏汽入口、并安装有第一喷射组件，所述第一喷射组件的喷射端位于第一接收室壳体内，且朝向第一混合室，所述第一混合室的出汽端连通有第二混合室，所述第一混合室和第二混合室的交接段设置有第二喷射组件，所述第二喷射组件的喷射端朝向第二混合室，所述第一喷射组件和第二喷射组件的进汽口共同连接有动力蒸汽进汽管。

通过采用上述技术方案，添加第二混合室和第二喷射组件相配合，对经第一混合室混合升压的乏汽进行二次混合升压，使得第二混合室的出汽升压比能够提升至3.5，极大提升了增汽机升压比，应用至乏汽余热利用系统后能够在不提升机组运行背压的情况下帮助高效利用乏汽余热。

可选的，所述第一混合室和第二混合室同轴设置。

通过采用上述技术方案，有助于减少增汽机内部的升压损耗，进一步增大增汽机升压比提升幅度。

可选的，所述第一混合室的出汽端与第二混合室进汽端之间设置有第二接收室，所述第一混合室的出汽端与第二接收室一端直接连通，所述第二接收室另一端与第二混合室进汽端直接连通，且所述第二接收室与第一混合室和第二混合室的交接段均平滑过渡，所述第二喷射组件设置在第二接收室中。

通过采用上述技术方案，第一混合室和第二混合室通过第二接收室的串联延长了混合升压行程，有助于升压比快速提升，而第二接收室与第一混合室和第二混合室交接段的平滑过渡则有助于降低乏汽动力损耗，保证升压比增幅。

可选的，所述第二喷射组件包括第二喷管、第二喷嘴以及流量调节阀，所述第二喷管固定在第一混合室远离第一喷射组件一端，所述第二喷嘴设置在第二喷管喷射端，所述第二喷管的进汽口与动力蒸汽进汽管连通，所述流量调节阀设置于第二喷管进汽口附近的动力蒸汽进汽管上。

通过采用上述技术方案，设置的流量调节阀对第二喷嘴流量进行调节，使得第二喷嘴内无需设置喷针，简化结构，有助于降低对第一混合室内流动的乏汽的阻碍，减少动能损耗。

可选的，所述第一喷射组件包括第一喷管、第一喷嘴、第一喷针以及第一执行器，所述第一喷管固定在第一接收室壳体上，所述第一喷嘴设置在第一喷管喷射端，所述第一喷针设置在第一喷管内，所述第一执行器设置在第一喷针上，所述第一喷管的进汽口与动力蒸汽进汽管连通。

通过采用上述技术方案，利用第一喷针对第一喷嘴流量进行调节，方便实用。

第二方面，本申请提供一种不升背压乏汽余热利用系统，采用如下的技术方案：

一种不升背压乏汽余热利用系统，包括上述任一项所述的高升压比增汽机。

通过采用上述技术方案，将高升压比增汽机应用于乏汽余热利用系统可以在不提升系统背压的条件下也能直接高效利用乏汽余热，有效避免了高背压乏汽上空冷岛被浪费的问题。

可选的，还包括汽轮机以及热水循环管网，所述热水循环管网包括循环管和沿热水流向依次设置在循环管上的增汽机凝汽器、热网循环水泵以及热网加热器；所述中压缸排汽管与所述动力蒸汽进汽管连通，所述低压缸排汽管与所述第一接收室乏汽入口连通，所述增汽机凝汽器的进汽口与第二混合室的出汽端连通。

通过采用上述技术方案，通过增汽机输出的乏汽作为增汽机凝汽器的热介质，通过增汽机凝汽器以及热网加热器配合对循环管中的循环水进行复合加热，在无需使用高背压凝汽器的情况下即可达到需要的加热效果，简单实用。

可选的，所述热网加热器的进汽口与中压缸排汽管连通。

通过采用上述技术方案，利用中压缸排汽管排出的蒸汽作为热网加热器的热力来源，进一步对汽轮机乏汽进行利用，节能高效。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.对于高升压比增汽机，通过添加第二混合室和第二喷射组件，使得依次升压后的乏汽能够二次混合升压，升压比可提升至3.5，应用至乏汽余热利用系统后能够在不提升机组运行背压的情况下帮助高效利用乏汽余热；

2.第一混合室和第二混合室通过第二接收室的串联延长了混合升压行程，有助于升压比快速提升，而第二接收室与第一混合室和第二混合室交接段的平滑过渡则有助于降低乏汽动力损耗，保证升压比增幅；

3.对于不升背压乏汽余热利用系统，通过利用高升压比增汽机可以在不提升系统背压的条件下也能直接高效利用乏汽余热，有效避免了高背压乏汽上空冷岛被浪费的问题，节能环保。

附图说明

图1是本申请实施例1的高升压比增汽机的整体结构示意图。

图2是本申请实施例2的高升压比增汽机的整体结构示意图。

图3是本申请实施例3的不升背压乏汽余热利用系统的整体结构示意图。

图4是本申请实施例4的不升背压乏汽余热利用系统的整体结构示意图。

附图标记：1、高升压比增汽机；11、第一接收室；111、乏汽入口；12、第一混合室；13、第二接收室；14、第二混合室；15、第一喷射组件；151、第一喷管；152、第一喷嘴；153、第一喷针；154、第一执行器；16、第二喷射组件；161、第二喷管；162、第二喷嘴；163、流量调节阀；164、第二喷针；165、第二执行器；17、动力蒸汽进汽管；

2、汽轮机；21、高压缸；211、汽轮机主蒸汽；22、中压缸；221、汽轮机再热蒸汽；222、中低压连通管供热蝶阀；223、中压缸排汽抽汽调节阀；23、低压缸；3、发电机；4、空冷岛；41、低压缸排汽至空冷岛隔离阀门；5、热水循环管网；50、循环管；51、增汽机凝汽器；52、热网循环水泵；53、热网加热器；531、热网加热器入口蒸汽截止阀；18、增汽机乏汽截止阀；19、增汽机动力蒸汽截止阀。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

目前，对于大容量机组，在有较小供热负荷改造需求或新建机组拟承担部分供热负荷时，考虑溴化锂热泵改造初投资较大应用难度大，传统中排抽汽供热能耗较高，高背压改造及传统蒸汽喷射器供热技术因为热网循环水量较小，且一般直接空冷机组采暖季运行背压在10kPa左右，对应低压排汽温度约45℃，但城市采暖供热热网循环水回水温度一般在50-60℃左右，如果人为不提高汽轮机排汽背压，则无法直接利用乏汽余热供暖。目前传统增汽机升压比在2以内，若以常见的升压比1.7为例，可将汽轮机排汽压力提高至17kPa，该压力对应排汽温度约56℃，与热网循环水回水温度相当，所以想要利用乏汽余热就需要提高机组运行背压至28-32kPa，但是对于热网循环水量小、机组容量大的电厂，提高背压对汽轮机做功有不利影响，即发电功率下降，得不偿失，使得现有增汽机技术应用受限。而如果能将增汽机升压比提升到3.5左右，则可以不提高机组运行背压，因此，如何提高增汽机升压比是亟待解决的问题。本申请正是提供了一种高升压比增汽机及应用该高升压比增汽机的不升背压乏汽余热利用系统，具体如下：

实施例1

本实施例公开一种高升压比增汽机。参照图1，高升压比增汽机包括依次连通且同轴的第一接收室11、第一混合室12、第二接收室13和第二混合室14，第一接收室11壳体一侧开设有乏汽入口111，且远离第一混合室12一端安装有第一喷射组件15，第一喷射组件15的喷射端位于第一接收室11壳体内，且朝向第一混合室12，第二混合室14内固定有第二喷射组件16，第二喷射组件16的喷射端朝向第二混合室14，第一喷射组件15和第二喷射组件16的进汽口共同连接有动力蒸汽进汽管17。

第一喷射组件15包括第一喷管151、第一喷嘴152、第一喷针153以及第一执行器154，第一喷管151固定在第一接收室11壳体上，第一喷管151的进汽口与动力蒸汽进汽管17连通，第一喷嘴152安装在第一喷管151喷射端，第一喷针153安装在第一喷管151内，第一执行器154安装在第一喷针153上，且位于第一接收室11外。

第二喷射组件16包括第二喷管161、第二喷嘴162以及流量调节阀163，第二喷管161固定在第二接收室13中，并与第一喷管151同轴设置，第二喷管161的喷射端朝向第二混合室14，第二喷嘴162安装在第二喷管161喷射端，第二喷管161的进汽口与动力蒸汽进汽管17连通，流量调节阀163通过法兰安装于第二喷管161进汽口附近的动力蒸汽进汽管17上。

为了减少乏汽在增汽机内的动能损耗，保证升压比，本实施例中，第二接收室13与第一混合室12和第二混合室14的交接段均平滑过渡，具体为：第二接收室13一端规格与第一混合室12出汽端规格相仿，第二接收室13与第一混合室12平滑相接，第二接收室13远离第一混合室12的一端逐渐缩径至与第二混合室14进汽端规格相仿，第二接收室13与第二混合室14平滑相接。在其他实施例中也可不设置第二接收室13，将第一混合室12出汽端和第二混合室14进汽端直接相连，将第二喷射管设置于第一混合室12靠近第二混合室14的位置即可，亦能保证增汽机升压比提升。

本实施例的高升压比增汽机1的实施原理为：通过乏汽入口111通入乏汽，通过动力蒸汽进汽管17通入动力蒸汽，乏汽进入第一接收室11后由第一喷嘴152喷出的动力蒸汽引射升压，经过第一混合室12再进入第二接收室13后由第二喷嘴162喷出的动力蒸汽引射升压，在第二混合器混合升压后排出，排汽压力可由10kPa提升至35kPa。

实施例2

本实施例也公开一种高升压比增汽机，其与实施例1的不同之处在于：参照图2，由两个结构相同的增汽单元垂直串联而成，每个增汽单元均包括同轴连通的接收室和混合室，每个混合室侧壁上都开设有乏汽入口111，其中，第一增汽单元中的第一混合室12出汽口与第二增汽单元中的第二接收室13乏汽入口111相连，且第一混合室12和第二混合室14上安装的喷射组件均与实施例1中的第一喷射组件15结构相同。

实施例3

本实施例公开一种不升背压乏汽余热利用系统，参照图3，不升背压乏汽余热利用系统包括汽轮机2、发电机3、空冷岛4、热水循环管网5以及实施例1所述的高升压比增汽机1，汽轮机2由依次连通的高压缸21、中压缸22和低压缸23组成，高压缸21通入汽轮机主蒸汽211，中压缸22通入汽轮机再热蒸汽221，中压缸22和低压缸23之间的连通管上安装有中低压连通管供热蝶阀222，且低压缸23连接至发电机3，低压缸23排汽管同时连接至空冷岛4和高升压比增汽机1的乏汽入口111，且连接至空冷岛4的管路上安装有低压缸排汽至空冷岛隔离阀门41，连接至高升压比增汽机1的管路上安装有增汽机乏汽截止阀18。热水循环管网5包括循环管50和沿热水流向依次设置在循环管50上的增汽机凝汽器51、热网循环水泵52以及热网加热器53，其中，增汽机凝汽器51的进汽口与第二混合室14的出汽端连通，中压缸22排汽管路同时与热网加热器53的进汽口和高升压比增汽机1的动力蒸汽进汽管17连通，且中压缸22排汽主管路上安装有中压缸排汽抽汽调节阀223，中压缸22通往高升压比增汽机1的管路支路上设置有增汽机动力蒸汽截止阀19，中压缸22通往热网加热器53的管路上设置有热网加热器入口蒸汽截止阀531。

本实施例的不升背压乏汽余热利用系统在进行热电联产供热改造时的实施原理为：在低压缸23排汽管上加装增汽机乏汽截止阀18，将低压缸23排汽引至高升压比增汽机1，在中压缸22排汽抽汽管上加装增汽机动力蒸汽截止阀19，将中压缸22排汽一方面引至增汽机作为动力蒸汽、另一方面引至热网加热器53作为蒸汽热源，引射低压缸23排汽，不提高背压的汽轮机2排汽为10kPa，在高升压比增汽机1被提高至35kPa排出，其对应排汽温度为72.7℃，该温度远高于热网循环水温度，高升压比增汽机1排汽进入增汽机凝汽器51对热网循环水进行初级加热，被初级加热后的热网循环水被热网循环水泵52提压后进入热网加热器53被加热至热用户需求温度后供出。

实施例4

本实施例公开另一种不升背压乏汽余热利用系统，其与实施例3的区别在于，参照图4，采用的高升压比增汽机1为实施例2中的高升压比增汽机1。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高升压比增汽机，包括连通的第一接收室（11）和第一混合室（12），所述第一接收室（11）壳体上开设有乏汽入口（111）、并安装有第一喷射组件（15），所述第一喷射组件（15）的喷射端位于第一接收室（11）壳体内，且朝向第一混合室（12），其特征在于：所述第一混合室（12）的出汽端连通有第二混合室（14），所述第一混合室（12）和第二混合室（14）的交接段设置有第二喷射组件（16），所述第二喷射组件（16）的喷射端朝向第二混合室（14），所述第一喷射组件（15）和第二喷射组件（16）的进汽口共同连接有动力蒸汽进汽管（17）。

2.根据权利要求1所述的高升压比增汽机，其特征在于：所述第一混合室（12）和第二混合室（14）同轴设置。

3.根据权利要求2所述的高升压比增汽机，其特征在于：所述第一混合室（12）的出汽端与第二混合室（14）进汽端之间设置有第二接收室（13），所述第一混合室（12）的出汽端与第二接收室（13）一端直接连通，所述第二接收室（13）另一端与第二混合室（14）进汽端直接连通，所述第二接收室（13）与第一混合室（12）和第二混合室（14）的交接段均平滑过渡，所述第二喷射组件（16）设置在第二接收室（13）中。

4.根据权利要求3所述的高升压比增汽机，其特征在于：所述第二喷射组件（16）包括第二喷管（161）、第二喷嘴（162）以及流量调节阀（163），所述第二喷管（161）固定在第二接收室（13）中，且所述第二喷管（161）的喷射端朝向第二混合室（14），所述第二喷嘴（162）设置在第二喷管（161）喷射端，所述第二喷管（161）的进汽口与动力蒸汽进汽管（17）连通，所述流量调节阀（163）设置于第二喷管（161）进汽口附近的动力蒸汽进汽管（17）上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的高升压比增汽机，其特征在于：所述第一喷射组件（15）包括第一喷管（151）、第一喷嘴（152）、第一喷针（153）以及第一执行器（154），所述第一喷管（151）固定在第一接收室（11）壳体上，所述第一喷嘴（152）设置在第一喷管（151）喷射端，所述第一喷针（153）设置在第一喷管（151）内，所述第一执行器（154）设置在第一喷针（153）上，所述第一喷管（151）的进汽口与动力蒸汽进汽管（17）连通。

6.一种不升背压乏汽余热利用系统，其特征在于：包括权利要求1-5任意一项所述的高升压比增汽机（1）。

7.根据权利要求6所述的不升背压乏汽余热利用系统，其特征在于：还包括汽轮机（2）以及热水循环管网（5），所述热水循环管网（5）包括循环管（50）和沿热水流向依次设置在循环管（50）上的增汽机凝汽器（51）、热网循环水泵（52）以及热网加热器（53）；所述汽轮机（2）的中压缸（22）排汽管与所述动力蒸汽进汽管（17）连通，所述汽轮机（2）的低压缸（23）排汽管与所述第一接收室（11）乏汽入口（111）连通，所述增汽机凝汽器（51）的进汽口与第二混合室（14）的出汽端连通。

8.根据权利要求7所述的不升背压乏汽余热利用系统，其特征在于：所述热网加热器（53）的进汽口与中压缸（22）排汽管连通。

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