火電廠聯合熱力系統及火電廠的製作方法

2023-06-02 16:18:01

專利名稱：火電廠聯合熱力系統及火電廠的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力設備，具體涉及火電廠中的熱力系統。
背景技術：
現有技術在採用蒸汽輪機發電和供熱的電廠中，通常採用一次再熱凝汽機組的汽輪機中間抽汽對外供熱，或採取背壓機組的汽輪機排汽對外供熱。對於採用汽輪機中間抽汽對外供熱的一次再熱凝汽機組，主要存在以下兩個問題首先，汽輪機中間抽汽的汽量佔汽輪機總汽量的比例較小，供熱量小；其次，供汽的壓力要求穩定，但汽機中間抽汽的壓力隨機組負荷的降低而降低，為了保證低負荷時滿足供汽壓力要求，需要對高負荷時高壓抽汽進行節流降壓，存在做功能力損失。 例如常規1000MW —次再熱凝汽機組，中間抽汽的最大供熱能力僅約200t/h。而且，對約5MPa的高壓供熱，為了滿足低負荷壓力要求，需要從主汽(高負荷約25MPa)節流；對約IMPa的中壓供熱，為了滿足低負荷壓力要求，需要從再熱(高負荷約6MPa)節流，因此存在較大節流損失。對於採用背壓機組的汽輪機排汽對外供熱的背壓機組，主要存在的問題是首先，機組的發電量變化隨供熱量變化，供熱量減小則發電量減小，無供熱時發電機組停機；其次，背壓機組的發電容量較小，國內最大的背壓機組約80MW，遠低於常規的一次再熱凝汽發電機組(30(Tl000MW)。然而，目前很多地區既存在著大量的高參數工業用熱需求，同時也存在著大量的用電需求。雖然常規的採用汽輪機中間抽汽對外供熱的大容量發電一次再熱凝汽機組可以滿足用電需求，但無法同時滿足供熱需求。而常規的採用汽輪機排汽對外供熱的背壓機組雖然可以滿足供熱需求，但無法滿足同時用電需求。目前的現狀是即建設單獨的大容量發電一次再熱凝汽機組，同時又建設單獨的大容量供熱背壓機組。因此投資大，同時存在著一定程度的浪費。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種同時滿足工業大容量和高參數供熱需求的火力發電技術。為實現上述目的，本實用新型提供了一種火電廠聯合熱力系統，所述火電廠包括一次再熱凝汽機組和背壓機組，其特徵在於所述聯合熱力系統包括一次再熱凝汽機組的熱力系統和背壓機組的熱力系統；所述一次再熱凝汽機組的熱力系統和背壓機組的熱力系統共用從凝汽器到除氧器的回熱系統；所述一次再熱凝汽機組的凝結水和所述背壓機組的補充除鹽水經過所述共用的回熱系統後分成兩路，一路進入所述一次再熱凝汽機組，另一路進入所述背壓機組。本實用新型的一優選實施例中，所述共用的回熱系統包括凝汽器、凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、以及將所述凝汽器，凝結水泵，低壓加熱器，除氧器連接起來的管系。本實用新型的另一優選實施例中，所述一次再熱凝汽機組的熱力系統包括一次再熱鍋爐、凝汽器、凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器、以及將所述一次再熱鍋爐，凝汽器，凝結水泵，低壓加熱器，除氧器，給水泵，高壓加熱器連接起來的熱力循環系統。本實用新型的另一優選實施例中，所述背壓機組的熱力系統包括鍋爐、給水泵、以及高壓加熱器。本實用新型的另一優選實施例中，從一次再熱凝汽機組的除氧器出來的凝結水和補充除鹽水進入背壓機組的給水泵，並通過給水泵進入背壓機組的高壓加熱器。本實用新型的另一優選實施例中，所述背壓機組的高壓加熱器與所述一次再熱凝汽機組的高壓缸、或中壓缸連接，以使用來自所述高壓缸、或中壓缸的抽汽來加熱背壓機組 中的凝結水和除鹽水。本實用新型的另一優選實施例中，背壓機組的鍋爐是無再熱型鍋爐，經鍋爐加熱後的蒸汽進入背壓機組的高壓缸做功，高壓缸排汽對外供熱。本實用新型的另一優選實施例中，背壓機組的鍋爐是有再熱型鍋爐，背壓機組的高壓缸排汽可以進入所述有再熱型鍋爐，通過再熱器再次加熱後對外供熱。本實用新型的另一優選實施例中，所述聯合熱力系統還包括對外供熱管系，所述對外供熱管系包括排汽供熱管道和/或抽汽供熱管道。本實用新型還提供了一種火電廠，所述火電廠包括一次再熱凝汽機組和背壓機組，其特徵在於所述一次再熱凝汽機組的熱力系統和所述背壓機組的熱力系統採用上述的聯合熱力系統。本實用新型基於熱力循環的基本回熱原理，將一次再熱凝汽機組的回熱系統和背壓機組的回熱系統有機的聯合起來，利用一次再熱凝汽機組的抽汽加熱背壓機組的凝結水和給水，同時滿足了大容量發電和大容量高參數工業供熱的需求。而且，更多的回收了凝汽機組的汽化潛熱，從而大幅提高了聯合回熱機組的熱力循環效率，減少燃料消耗，減少汙染物排放。此外，發電和供熱的相互牽制較小，供熱和供電的負荷變化可獨立調節，運行靈活性提高，機組對發電和供熱量的不同需求變化具有很好的適應性。另外，除回熱系統共用夕卜，凝汽機組和背壓機組的許多系統，包括水、燃料等，可以進行共用，從而大幅減少投資。

圖I是現有技術的常規一次再熱凝汽機組典型熱力系統的流程圖；圖2是現有技術的一種常規背壓機組典型熱力系統的流程圖；圖3是現有技術的另一種常規背壓機組典型熱力系統的流程圖；圖4是現有技術的又一種常規背壓機組典型熱力系統的流程圖；圖5是根據本實用新型的第一實施例的跨機組回熱的一次再熱凝汽機組和背壓機組聯合熱力系統的流程圖；圖6是根據本實用新型的另一實施例的跨機組回熱的一次再熱凝汽機組和背壓機組聯合熱力系統的流程圖；以及圖7是根據本實用新型的再一實施例的跨機組回熱的一次再熱凝汽機組和背壓機組聯合熱力系統的流程圖。
具體實施方式
以下將結合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細說明，以便更清楚理解本實用新型的目的、特點和優點。應理解的是，附圖所示的實施例並不是對本實用新型範圍的限制，而只是為了說明本實用新型技術方案的實質精神。本實用新型中，各實施例中相同或相似的構件標記相同的附圖標記。以下，對本實用新型的主要技術術語進行說明。本文中，回熱是指回收蒸汽的汽化潛熱，以提高熱力循環效率。本文中，一次再熱是指汽輪機做功中間蒸汽再一次進入鍋爐，加熱後回汽輪機繼續做功。本文中，凝汽機組是指機組中汽輪機的排汽進入真空式凝汽器的機組。本文中，背壓機組是指機組中汽輪機的排汽全部帶壓供熱，而不進入真空式凝汽器的機組。圖I示出現有技術中常規一次再熱凝汽機組典型熱力系統流程圖。如圖I所示，從凝汽器I出來的凝結水利用凝結水泵2升壓後通過低壓加熱器(組)3，凝結水在低壓加熱器(組)3中利用汽輪機低壓抽汽加熱升溫後進入除氧器4，在除氧器中利用汽輪機抽汽加熱並除氧後，利用給水泵5升壓後通過高壓加熱器(組)6，在高壓加熱器(組)6中利用汽輪機高壓抽汽加熱升溫後，進入主鍋爐7，在主鍋爐中加熱後成為過熱蒸汽。蒸汽進入汽輪機高壓缸9做功，高壓缸9排汽進入鍋爐一次再熱器71，再次加熱後進入汽輪機中壓缸10做功，中壓缸排汽進入低壓缸11做功，最後低壓缸排汽進入凝汽器1，凝結成水，進行下一次熱力系統循環。如圖I所示，現有的常規一次再熱凝汽機組典型熱力系統中，通常採用汽輪機中間抽汽(例如從高壓缸抽汽)對外供熱。圖2示出現有技術中常規的背壓機組的典型熱力系統流程圖。如圖2所示，除鹽水(也稱為補充除鹽水)補充進水箱12，利用上水泵13升壓，通過低壓加熱器(組)14，在低壓加熱器(組)中利用汽輪機低壓抽汽加熱升溫後進入除氧器15，在除氧器中利用汽輪機抽汽加熱並除氧後，利用給水泵16升壓，然後通過高壓加熱器(組)17，在高壓加熱器(組)17中利用汽輪機高壓抽汽加熱升溫後，進入鍋爐18，通過鍋爐18加熱後蒸汽進入汽輪機高壓缸19做功，高壓缸排汽對外供熱。或者，高壓缸19排汽也可以進入鍋爐20，通過再熱器201再次加熱後對外供熱或直接對外供熱，如圖3所示。或者，從圖3中再熱器201後，進入汽輪機中壓缸21做功，中壓缸21排汽對外供熱，如圖4所示。最後，對外供熱減少的工質通過除鹽水補充進水箱12，進行下一次熱力系統循環。需要指出的是，背壓機組可以沒有中間抽汽供熱，也可以有I級或多級中間抽汽供熱。從圖I至圖4可看出，一次再熱凝汽機組中和背壓機組中的熱力系統中，有多個相同或相似的設備。因此，本實用新型原理在於提供一種聯合熱力系統，使得凝汽機組和背壓機組可以共用一些設備，由此降低成本並提高熱力系統的效率，並同時滿足大量的高參數工業用熱需求和大量的用電需求。[0042]圖5示出根據本實用新型的第一實施例的跨機組回熱的一次再熱凝汽機組和背壓機組聯合熱力系統的流程圖。如圖5所示，一次再熱凝汽機組的凝結水和背壓機組的補充除鹽水進入一次再熱凝汽機組和背壓機組共用的凝汽器1，利用共用的凝結水泵2升壓，通過共用的低壓加熱器(組)3，升溫後進入共用的除氧器4，在除氧器後分成兩路。一路通過一次再熱凝汽機組的給水泵5升壓(通常壓力較背壓機組的壓力高)，進入一次再熱凝汽機組的高壓加熱器(組)6，升溫後進入一次再熱凝汽機組的鍋爐7，通過鍋爐加熱後蒸汽進入汽輪機高壓缸9做功，高壓缸9排汽進入鍋爐一次再熱器71，再次加熱後進入汽輪機中壓缸10做功，中壓缸10排汽進入低壓缸11做功，最後低壓缸11排汽進入凝汽器1，凝結成水，進行下一次熱力系統循環。另一路通過背壓機組的給水泵16升壓(通常壓力較一次再熱凝汽機組的壓力低)，進入背壓機組的高壓加熱器17(高壓加熱器17中，用來加熱凝結水和補充除鹽水的抽汽來自一次再熱凝汽機組，根據工況，可來自一次再熱凝汽機組中的高壓缸9、或中壓缸10)，經高壓加熱器17加熱升溫後進入背壓機組的鍋爐18，通過鍋爐18加熱後蒸汽進入汽輪機高壓缸19做功，高壓缸排汽對外供熱，如圖5所示。或者，高壓缸19排汽也可以進入鍋爐20，·通過再熱器201再次加熱後對外供熱或者直接對外供熱，如圖6所示。或者，經再熱器201再次加熱後進入汽輪機中壓缸21做功，中壓缸排汽對外供熱，如圖7所示。對外供熱減少的工質通過除鹽水補充進凝汽器，進行下一次熱力系統循環。上述的聯合熱力系統中，由於背壓機組的凝結水及給水的加熱抽汽來自一次再熱凝汽機組，減少了一次再熱凝汽機組的排汽熱量損失，從而提高熱力系統循環效率。由於供熱由背壓機組提供，故一次再熱凝汽機組隨用電負荷變化的變化對背壓機組的供熱影響很小。由於供電主要由一次再熱凝汽機組提供，故背壓機組隨用熱負荷變化的變化對一次再熱凝汽機組的供電影響很小。總之，可以靈活的滿足不同供熱負荷和用電負荷的要求。此外，上述的聯合熱力系統中，一次再熱凝汽機組和背壓機組的熱力系統跨機組聯合起來，兩臺機組共用從凝汽器到除氧器的回熱系統，包括凝汽器I、凝結水泵2、低壓加熱器3、除氧器4、以及相關管系。從而取消了現有技術常規的背壓機組中的水箱12、上水泵13、低壓加熱器(組)14、除氧器15、以及相關管系，由此可大大降低設備成本，大幅減少投資。以1000MW —次再熱凝汽汽輪發電機和1000t/h背壓汽輪發電機組成的聯合回熱機組為例，據測算總發電能力可達約1100MW，總高壓工業供熱能力可達約1200t/h ;供熱能力遠遠超過單獨一次再熱凝汽機組的200t/h，發電能力遠遠超過背壓機組的80MW ;可將1000MW 一次再熱凝汽機組的煤耗降低約20g/kW. h，年節煤約10萬噸/年，提高經濟收益約I. O億/年，減排C02約40萬噸/年；與單獨的1000麗一次再熱凝汽機組和單獨的IOOOt/h背壓機組相比，總造價降低約10億元。另外，需要指出的是，本實用新型的聯合熱力系統中，從一次再熱凝汽機組接到背壓機組的回熱系統管道可採用現有的任何合適的管道。本實用新型的聯合熱力系統中，雖然未示出，但可以採用現有的任何合適的供熱管系來供熱，包括排汽供熱管道和/或抽汽供熱管道。本實用新型的聯合熱力系統中，加熱器(包括低壓加熱器和高壓加熱器)的數量可以是I個，也可以是多個。通常，一次再熱凝汽機組的加熱器(包括除氧器)級數是7 10級。加熱器也可以是單列，也可以是雙列或多列，根據一次再熱凝汽機組的容量優化確定。本實用新型的聯合熱力系統中，背壓機組可以是鍋爐無再熱(如圖5所示)，也可以是鍋爐有再熱、汽輪機無再熱(如圖6所示)，也可以是鍋爐、汽輪機均有再熱(如圖7所示)。上述的聯合熱力系統中，背壓機組可以沒有中間抽汽供熱，也可以有I級或多級中間抽汽供熱。上述的聯合熱力系統中，背壓機組的鍋爐可以是無再熱型鍋爐(如圖5所示)，也可以是有再熱型鍋爐(如圖6和7所示)上述的聯合熱力系統中，背壓機組的汽輪發電機可以是無再熱型式汽輪發電機(如圖5和6所示)，也可以是有再熱型式汽輪發電機(如圖7所示)本實用新型基於熱力循環的基本回熱原理，將一次再熱凝汽機組的回熱系統和背壓機組的回熱系統有機的聯合起來，具有以下優點I.利用一次再熱凝汽機組的抽汽加熱背壓機組的凝結水和給水，從而將該部分抽汽的汽化潛熱回收到背壓機組的熱力循環中，大幅減少了一次再熱凝汽機組通過循環水的對外排熱，提高了熱力循環效率；2.除回熱系統共用外，一次再熱凝汽機組和背壓機組的許多其他系統，包括水、燃料等，也可以進行共用，從而大幅減少投資；3.發電需求的變化主要由一次再熱凝汽機組控制，供熱需求的變化主要由背壓機組控制，不同需求的互相影響很小，與原互相獨立的熱力系統相比，減少了發電與供熱不同需求的牽制，從而提高了運行的靈活性。換句話說，本實用新型的跨機組回熱的一次再熱凝汽機組和背壓機組聯合熱力系統同時滿足了大量的高參數工業用熱需求和大量的用電需求，顯著提高了經濟效益，具有良好的應用前景。以上已詳細描述了本實用新型的較佳實施例，但應理解到，在閱讀了本實用新型的上述講授內容之後，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改。這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。
權利要求1.一種火電廠聯合熱力系統，所述火電廠包括一次再熱凝汽機組和背壓機組，其特徵在於 所述聯合熱力系統包括一次再熱凝汽機組的熱力系統和背壓機組的熱力系統； 所述一次再熱凝汽機組的熱力系統和背壓機組的熱力系統共用從凝汽器到除氧器的回熱系統； 所述一次再熱凝汽機組的凝結水和所述背壓機組的補充除鹽水經過所述共用的回熱系統後分成兩路，一路進入所述一次再熱凝汽機組 ，另一路進入所述背壓機組。
2.根據權利要求I所述的聯合熱力系統，其特徵在於所述共用的回熱系統包括凝汽器、凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、以及將所述凝汽器，凝結水泵，低壓加熱器，除氧器連接起來的管系。
3.根據權利要求I所述的聯合熱力系統，其特徵在於所述一次再熱凝汽機組的熱力系統包括一次再熱鍋爐、凝汽器、凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器、以及將所述一次再熱鍋爐，凝汽器，凝結水泵，低壓加熱器，除氧器，給水泵，高壓加熱器連接起來的熱力循環系統。
4.根據權利要求I所述的聯合熱力系統，其特徵在於所述背壓機組的熱力系統包括鍋爐、給水泵、以及高壓加熱器。
5.根據權利要求I所述的聯合熱力系統，其特徵在於從一次再熱凝汽機組的除氧器出來的凝結水和補充除鹽水進入背壓機組的給水泵，並通過所述給水泵進入背壓機組的高壓加熱器。
6.根據權利要求I所述的聯合熱力系統，其特徵在於所述背壓機組的高壓加熱器與所述一次再熱凝汽機組的高壓缸、或中壓缸連接，以使用來自所述高壓缸、或中壓缸的抽汽來加熱背壓機組中的凝結水和除鹽水。
7.根據權利要求I所述的聯合熱力系統，其特徵在於背壓機組的鍋爐是無再熱型鍋爐，經鍋爐加熱後的蒸汽進入背壓機組的高壓缸做功，高壓缸排汽對外供熱。
8.根據權利要求I所述的聯合熱力系統，其特徵在於背壓機組的鍋爐是有再熱型鍋爐，背壓機組的高壓缸排汽可以進入所述有再熱型鍋爐，通過再熱器再次加熱後對外供熱。
9.根據權利要求I所述的聯合熱力系統，其特徵在於所述聯合熱力系統還包括對外供熱管系，所述對外供熱管系包括排汽供熱管道和/或抽汽供熱管道。
10.一種火電廠，所述火電廠包括一次再熱凝汽機組和背壓機組，其特徵在於所述一次再熱凝汽機組的熱力系統和所述背壓機組的熱力系統採用如權利要求1-9中任一項所述的聯合熱力系統。
專利摘要本實用新型公開了一種火電廠聯合熱力系統及火電廠。其中，所述火電廠包括一次再熱凝汽機組和背壓機組，聯合熱力系統包括一次再熱凝汽機組的熱力系統和背壓機組的熱力系統。一次再熱凝汽機組的熱力系統和背壓機組的熱力系統共用從凝汽器到除氧器的回熱系統。一次再熱凝汽機組的凝結水和背壓機組的補充除鹽水經過共用的回熱系統後分成兩路，一路進入一次再熱凝汽機組，另一路進入背壓機組。本實用新型的聯合熱力系統可同時滿足工業大容量和高參數供熱需求，並可大幅提高了熱力循環效率，減少燃料消耗，減少汙染物排放。同時，還可大幅減少電廠投資。
文檔編號F01K17/02GK202732011SQ20122045367
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日
發明者陳仁傑, 曹沂, 葉勇健, 沈維君, 施剛夜, 賀益中, 申松林, 張劍, 林磊, 鄧文祥 申請人:中國電力工程顧問集團華東電力設計院, 國電浙江北侖第三發電有限公司