二次再熱汽輪機熱力系統的高溫抽汽冷卻系統的製作方法
2023-06-03 01:50:01 1
二次再熱汽輪機熱力系統的高溫抽汽冷卻系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種二次再熱汽輪機熱力系統的高溫抽汽冷卻系統，該二次再熱汽輪機熱力系統包括超高壓缸、高壓缸、再熱器、中壓缸、低壓缸、發電機、加熱器以及抽汽管道，在高壓缸、中壓缸上設有與抽汽管道相連的抽汽口，熱力系統運行時，超高壓缸的排汽被引至再熱器進行加熱升溫後再進入高壓缸，高壓缸的排汽被引至再熱器進行加熱升溫後再進入中壓缸，從抽汽口引出的高溫抽汽傳輸至加熱器用於加熱凝結水或給水，在該熱力系統中還設有冷卻系統，包括減溫器、調節閥和減溫水管系，減溫器與減溫水源流體連通，減溫器設置成使得高溫抽汽能夠在減溫器處與減溫水發生熱交換並降低溫度後再次進入抽汽管道，調節閥設在減溫水管系上用於調節減溫水流量。
【專利說明】二次再熱汽輪機熱力系統的高溫抽汽冷卻系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及二次再熱汽輪機發電機組，具體涉及二次再熱汽輪機高溫抽汽冷卻系統。
【背景技術】
[0002]採用二次再熱技術的火力發電廠，其再熱系統為，將主汽輪機內做了部分功的蒸汽引出進行再次加熱，然後引回汽輪機繼續做功，以提高熱力系統效率。
[0003]採用二次再熱技術的火力電廠，通常也配置回熱系統，用主汽輪機抽汽的熱量通過加熱器來加熱凝結水和/或給水，將抽汽的熱量全部回收到工質水中，減少循環水帶走的汽化潛熱排放，以提高熱力系統效率。
[0004]對於參數較高的機組(如主蒸汽和再熱蒸汽溫度620°C以上，甚至700°C以上)，某幾級抽汽溫度高，需要提升抽汽管道、閥門、加熱器的材料等級，抽汽管系需要用到P91、或P92甚至鎳基材料，極大提高了管道、閥門及設備的製造成本，可行性差。
[0005]附圖1是現有技術中二次再熱汽輪機熱力系統的示意圖。該二次再熱汽輪機熱力系統包括超高壓缸1、高壓缸2、中壓缸3、低壓缸4、發電機5、一次再熱器6、二次再熱器7、加熱器8、除氧器9以及冷凝器10。正常運行中，超高壓缸I的排汽被引至一次再熱器6進行加熱升溫後進入高壓缸2，高壓缸2的排汽被引至二次再熱器7進行加熱升溫後再進入中壓缸3，在高壓缸2和中壓缸3中間分別設有一個或多個抽汽口，從該抽汽口引出的高溫蒸汽通過抽汽管道11傳輸至加熱器8和除氧器9用於加熱凝結水和給水。回收汽化潛熱以提高熱力循環效率。然而，再熱後抽汽的溫度較高且過熱度大，過熱部分的能量也隨汽化潛熱被用來加熱水，影響熱力循環效率。對於參數較高的機組(如主蒸汽和再熱蒸汽溫度6200C以上，甚至700°C以上)，某幾級抽汽溫度高，需要提升抽汽管道、閥門、加熱器的材料等級，例如使用P91、或P92甚至鎳基材料，這將大大提升管道、閥門及設備的製造成本，也影響了高參數機組的發展。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的是對二次再熱汽輪機熱力系統的高溫抽汽進行降溫，使其溫度減至普通合金鋼材料製作的抽汽管道和加熱器能夠承受的溫度範圍之內，從而降低系統中管道、閥門及設備的製造成本，利於高參數機組的發展。
[0007]為實現上述目的，本實用新型提供了一種二次再熱汽輪機熱力系統的高溫抽汽冷卻系統，該二次再熱汽輪機熱力系統包括超高壓缸、高壓缸、中壓缸、低壓缸、發電機、一次再熱器、二次再熱器、加熱器以及抽汽管道，在高壓缸、中壓缸上設有與抽汽管道相連的一個或多個抽汽口，該熱力系統運行時，超高壓缸的排汽被引至至一次再熱器進行加熱升溫後進入高壓缸，高壓缸的排汽被引至二次再熱器進行加熱升溫後再進入中壓缸，從該抽汽口引出的高溫蒸汽通過抽汽管道傳輸至加熱器用於加熱凝結水和/或給水，在二次再熱汽輪機熱力系統中還設有冷卻系統，該冷卻系統包括減溫器、調節閥和減溫水管系，減溫器經由減溫水管系與減溫水源流體連通，其中，該減溫器設置成使得高溫抽汽能夠在減溫器處與減溫水發生熱交換並降低溫度後再次進入抽汽管道，調節閥設在減溫水管系上並用於調節減溫水流量。
[0008]優選地，該抽汽管道上設有高溫抽汽逆止閥，減溫器布置在高溫抽汽逆止閥之後的抽汽管道上。
[0009]優選地，該減溫器距離高溫抽汽逆止閥之後一適當距離。
[0010]優選地，減溫水管系與加熱器的疏水管系連接，從而使得減溫水管系中的減溫水來自加熱器的疏水，用於將高溫抽汽減溫。
[0011]優選地，通向多級加熱器中的一級加熱器的抽汽管道與所述多級加熱器中的所述一級加熱器的前一級加熱器的疏水管道連接，從而利用來自所述一級加熱器的前一級加熱器的疏水對高溫抽汽進行減溫。
[0012]優選地，多級加熱器中的一級加熱器的疏水經幾路減溫水管系分別與後幾級加熱器對應的抽汽管道上的減溫器流體連通，用於對相應的高溫抽汽減溫。
[0013]優選地，該調節閥用於調節減溫水管系中疏水的流量從而使高溫抽汽的溫度減至減溫器之後的抽汽管道和加熱器能夠承受的溫度範圍之內。
[0014]優選地，減溫水管系述減溫器流體連通，使得減溫水進入減溫器後吸熱發生汽化並與被減溫的抽汽一同進入加熱器用於加熱凝結水和/或給水。
[0015]優選地,該冷卻系統還包括啟停或危急減溫水管系，當啟動或者停止二次再熱汽輪機熱力系統時或出現正常減溫水出現故障時，該啟停或危急減溫水管系的供水用於高溫抽汽的減溫，使得高溫抽汽的溫度降低到減溫器之後的相應設備所能承受的溫度範圍之內。
[0016]優選地，二次再熱汽輪機熱力系統中還設有排汽管道，從排汽管道引出另一抽汽管道，該另一抽汽管道中的抽汽傳輸至加熱器用於加熱凝結水和/或給水，另一抽汽管道上設有減溫器，減溫器設置成使得排汽管道引出的抽汽能夠在減溫器處與減溫水發生熱交換並降低溫度。
[0017]優選地，加熱器及抽汽管道的連接減溫器與加熱器的部分的材料為普通合金鋼。
[0018]本實用新型針對參數較高的二次再熱汽輪機發電機組的高溫抽汽，在高溫抽汽管道的逆止閥後面設有減溫器，啟停或危急時刻採用給泵抽頭來水來為高溫抽汽管道降溫，發電機組正常運行時，採用前級加熱器的疏水用於高溫抽汽的減溫，將抽汽減溫至普通合金鋼適用的溫度，可有效降低減溫器之後管材、外置蒸冷器和高壓加熱器的造價，為更高參數機組的發展創造條件。同時本實用新型對熱力循環正常運行效率影響很小，具有較好的技術經濟可行性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是現有技術中二次再熱汽輪機熱力系統的示意圖；
[0020]圖2是根據本實用新型第一實施例的二次再熱汽輪機高溫抽汽冷卻系統的示意圖；
[0021]圖3是根據本實用新型第二實施例的二次再熱汽輪機高溫抽汽冷卻系統的示意圖；
[0022]圖4是根據本實用新型第三實施例的二次再熱汽輪機高溫抽汽冷卻系統的示意圖；以及
[0023]圖5是根據本實用新型第四實施例的二次再熱汽輪機高溫抽汽冷卻系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]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。
[0025]以下，對本實用新型的主要技術術語進行說明。
[0026]再熱:將汽輪機內做了部分功的蒸汽引出進行再次加熱，然後引回汽輪機繼續做功。這種方式稱為再熱。通過合理的再熱，可以降低排汽溼度，提高熱力循環效率。
[0027]高溫抽汽:從汽輪機排汽前的中間級抽出的溫度較高的蒸汽，對於溫度為600°C的主蒸汽，高溫抽汽的溫度通常為約350°C至約550°C ;對於溫度為700°C的主蒸汽，高溫抽汽的溫度通常為約350°C至約650°C。
[0028]冷卻系統:採用溫度較低的介質冷卻溫度較高的介質的系統。
[0029]圖2是根據本實用新型第一實施例的二次再熱汽輪機高溫抽汽冷卻系統的示意圖。如圖2所示，二次再熱汽輪機熱力系統通常包括超高壓缸1、高壓缸2、中壓缸3、低壓缸
4、發電機5、一次再熱器6、二次再熱器7、加熱器8、除氧器9以及冷凝器10。正常運行中，超高壓缸I的排汽被引至一次再熱器6進行加熱升溫後進入高壓缸2，高壓缸2的排汽被引至二次再熱器7進行加熱升溫後再進入中壓缸3，在高壓缸2和中壓缸3中間分別設有一個或多個抽汽口，從該抽汽口引出的高溫蒸汽通過抽汽管道傳輸至加熱器8和除氧器9用於加熱凝結水和給水。然而，由於再熱後抽汽的溫度較高且過熱度大，對於參數較高的機組，某幾級抽汽溫度高(如主蒸汽和再熱蒸汽溫度620°C以上，甚至700°C以上)，因此需要提升抽汽管道、閥門、加熱器的材料等級，例如使用P91、或P92甚至鎳基材料，這將大大提升管道、閥門及設備的製造成本，也影響了高參數機組的發展。因此，本實施例中，增加了高溫抽汽冷卻系統，用於對高溫抽汽降低溫度後再將抽汽引致加熱器和除氧器，對其進行加熱。
[0030]如圖2所示，二次再熱汽輪機高溫抽汽冷卻系統包括減溫器12、調節閥13、減溫水管系14以及啟停或危急減溫水管系(圖未示)。減溫器12設置於高溫抽汽管道11上，較佳地，減溫器12布置在高溫抽汽逆止閥(圖未示)之後的抽汽管道上，該減溫器12經由減溫水管系14與減溫水源流體連通，且減溫器12設置成使得高溫抽汽能夠在減溫器12處與減溫水發生熱交換並降低溫度後再次進入抽汽管道。調節閥13設在減溫水管系14上用於調節減溫水流量，減溫水管系14 一端流體連通於疏水管系15，另一端與減溫器12流體連通。
[0031]二次再熱汽輪機熱力系統正常運行時，上一級加熱器的疏水通過減溫水管系14流至減溫器12從而與抽汽管道11中的高溫氣體發生熱交換，疏水吸收高溫抽汽的熱量汽化並使得高溫抽汽減溫，且疏水汽化後產生的氣體與減溫後的抽汽一同進入下一級加熱器或者除氧器而被用來加熱給水和凝結水。
[0032]調節閥13用於控制上一級加熱器的用於下一級氣體減溫的疏水的流量，該流量大小使得高溫抽汽有效地被減溫至普通合金鋼適用的溫度，因而避免抽汽管道使用造價昂貴的高等級材料。此外，由於疏水汽化後產生的氣體與抽汽一同進入下一級加熱器或者除氧器，下一級加熱器或者除氧器中用於加熱凝結水和給水的總熱量並沒有減少，因而高溫抽汽的熱利用效率並沒有降低。
[0033]當啟動或者停止二次再熱汽輪機熱力系統時，高壓缸2和中壓缸3的高溫抽汽通過啟停或危急減溫水管系的供水，例如給泵抽頭來水減溫至對應抽汽管道以及加熱器或除氧器所能承受的溫度；當二次再熱汽輪機熱力系統正常運行時，高溫抽汽通過通過上一級加熱器疏水來減溫。
[0034]圖3是根據本實用新型第二實施例的二次再熱汽輪機高溫抽汽冷卻系統的示意圖。結合圖2和圖3可以看出，第二實施例與第一實施例的顯著區別是，上述實施例的高溫抽汽冷卻系統採用上級加熱器疏水逐級噴水至下一級高溫抽汽管道的形式，而本實施例的高溫抽汽冷卻系統採用第一級加熱器疏水用於後幾級高溫抽汽減溫的形式。圖3中，減溫水管系14中的水流全部來自第一級加熱器的疏水，調節閥13根據各級高溫抽汽管道的減溫需求控制各個減溫水管系14中的疏水流量，從而達到有效的減溫效果，使各級高溫抽汽的溫度處於普通合金製作成的管道所能承受的範圍之內。類似地，疏水通過減溫水管系14流至減溫器23以吸收高溫抽汽的熱量而汽化並與被減溫的抽汽一同進入相應的加熱器或者除氧器。
[0035]圖2和圖3中的3路逐級減溫水管系分別對應兩臺臺加熱器8及一臺除氧器9，且加熱器為單列I臺100%容量的型式。事實上，根據不同的抽汽溫度以及不同的減溫需求，逐級減溫水管系的數量也可以是I或2路或更多，此外，加熱器也可採用雙列2臺50%容量的型式。
[0036]本實用新型的冷卻系統也可採用逐級疏水減溫和前級疏水用於後幾級減溫相結合的形式，例如，在二次再熱汽輪機熱力系統中設有多級抽汽管道，第一級加熱器疏水用於第二級抽汽的減溫，而第二級加熱器疏水用於第三級、第四級(或更多級)抽汽的減溫。
[0037]圖4是根據本實用新型第三實施例的二次再熱汽輪機高溫抽汽冷卻系統的示意圖。圖5是根據本實用新型第四實施例的二次再熱汽輪機高溫抽汽冷卻系統的示意圖。第三實施例與如圖2所示的第一實施例類似，都採用上級加熱器疏水逐級噴水至下一級高溫抽汽管道的形式；第四實施例與如圖3所示的第二實施例類似，都採用前級加熱器疏水用於後幾級高溫抽汽減溫的形式。不同的是，考慮到對於高參數機組，如超超臨界機組，高壓缸的排汽溫度也可能較高，此時，也可對排汽管道11』增加冷卻系統。前級疏水通過減溫水管系進入減溫器與高溫抽汽或排汽發生熱交換，使得高溫抽汽和排汽的溫度降低至普通合金鋼能夠承受的溫度。
[0038]本實用新型針對參數較高的二次再熱汽輪機發電機組的高溫抽汽，在高溫抽汽管道的逆止閥後面設有減溫器，啟停或危急時刻採用給泵抽頭來水來為高溫抽汽管道降溫，發電機組正常運行時，採用前級加熱器的疏水用於高溫抽汽的減溫，將抽汽減溫至普通合金鋼適用的溫度，可有效降低減溫器之後管材、外置蒸冷器和高壓加熱器的造價，為更高參數機組的發展創造條件。同時，用於減溫的疏水吸熱汽化後隨抽汽一同進入後級加熱器或除氧器，充分利用了高溫抽汽攜帶的熱量。
[0039]本實用新型的高溫抽汽冷卻系統中，減溫水正常可採用上一級高壓加熱器的疏水(啟停或危急減溫水可採用給泵抽頭來水)，或者將第一級高壓加熱器的疏水作為其他幾級高溫抽汽的減溫水(啟停或危急減溫水仍可採用給泵抽頭來水)，將抽汽溫度減溫到普通合金鋼適用的溫度，可有效降低減溫器之後管材、外置蒸冷器和高壓加熱器的造價，為更高參數機組的發展創造條件。
[0040]例如，對於I臺1000MW、700°C二次再熱超臨界發電機組，在常規熱力系統方案下，各個抽汽管系及對應的熱力系統設備(包括加熱器、除氧器、蒸冷器等)需要採用昂貴的高等級材料，例如P91材料、P92甚至鎳基材料；然而，採用本實用新型二次再熱汽輪機高溫抽汽冷卻系統，將抽汽減溫到普通合金鋼適用的溫度，後續加熱器、外置蒸冷器和管材的造價大大降低，使得熱力系統的投資相比於常規主汽輪機熱力系統減少約5000萬，同時本實用新型對熱力循環正常運行效率影響很小，具有較好的技術經濟可行性。
[0041]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】
1.一種二次再熱汽輪機熱力系統的高溫抽汽冷卻系統，所述二次再熱汽輪機熱力系統包括超高壓缸、高壓缸、中壓缸、低壓缸、發電機、一次再熱器、二次再熱器、加熱器以及抽汽管道，在所述高壓缸、中壓缸上設有與所述抽汽管道相連的一個或多個抽汽口，所述熱力系統運行時，所述超高壓缸的排汽被引至至所述一次再熱器進行加熱升溫後進入所述高壓缸，所述高壓缸的排汽被引至所述二次再熱器進行加熱升溫後再進入所述中壓缸，從該抽汽口引出的高溫蒸汽通過所述抽汽管道傳輸至所述加熱器用於加熱凝結水和/或給水，其特徵在於， 在所述二次再熱汽輪機熱力系統中還設有冷卻系統，所述冷卻系統包括減溫器、調節閥和減溫水管系，所述減溫器經由所述減溫水管系與減溫水源流體連通，其中， 所述減溫器設置成使得所述高溫抽汽能夠在所述減溫器處與減溫水發生熱交換並降低溫度後再次進入抽汽管道，所述調節閥設在所述減溫水管系上並用於調節減溫水流量。
2.如權利要求1所述的高溫抽汽冷卻系統，其特徵在於，所述抽汽管道上設有高溫抽汽逆止閥，所述減溫器布置在所述高溫抽汽逆止閥之後的抽汽管道上。
3.如權利要求1所述的高溫抽汽冷卻系統，其特徵在於，所述減溫水管系與所述加熱器的疏水管系連接，從而使得所述減溫水管系中的減溫水來自所述加熱器的疏水，用於將高溫抽汽減溫。
4.如權利要求3所述的高溫抽汽冷卻系統，其特徵在於，通向多級加熱器中的一級加熱器的抽汽管道與所述多級加熱器中的所述一級加熱器的前一級加熱器的疏水管道連接，從而利用來自所述一級加熱器的前一級加熱器的疏水對高溫抽汽進行減溫。
5.如權利要求3所述的高溫抽汽冷卻系統，其特徵在於，多級加熱器中的一級加熱器的疏水經幾路減溫水管系分流後分別與後幾級加熱器對應的抽汽管道上的減溫器流體連通，用於對相應的高溫抽汽減溫。
6.如權利要求1所述的高溫抽汽冷卻系統，其特徵在於，所述調節閥用於調節所述減溫水管系中疏水的流量從而使所述高溫抽汽的溫度減至所述減溫器之後的抽汽管道和加熱器能夠承受的溫度範圍之內。
7.如權利要求1所述的高溫抽汽冷卻系統，其特徵在於，所述減溫水管系與所述減溫器流體連通，使得所述減溫水進入所述減溫器後吸熱發生汽化並與被減溫的抽汽一同進入所述加熱器用於加熱凝結水和/或給水。
8.如權利要求1所述的高溫抽汽冷卻系統，其特徵在於，所述冷卻系統還包括啟停或危急減溫水管系，當啟動或者停止所述二次再熱汽輪機熱力系統時或出現正常減溫水出現故障時，所述啟停或危急減溫水管系的供水用於所述高溫抽汽的減溫，使得所述高溫抽汽的溫度降低到所述減溫器之後的相應設備所能承受的溫度範圍之內。
9.如權利要求1-8中任一項所述的高溫抽汽冷卻系統，其特徵在於，所述二次再熱汽輪機熱力系統中還設有排汽管道，從所述排汽管道引出另一抽汽管道，所述另一抽汽管道中的抽汽傳輸至所述加熱器用於加熱凝結水和/或給水，所述另一抽汽管道上也設有減溫器，所述減溫器設置成使得所述排汽管道弓I出的抽能夠在所述減溫器處與減溫水發生熱交換並降低溫度。
10.如權利要求1中任一項所述的高溫抽汽冷卻系統，其特徵在於，所述加熱器及所述抽汽管道的連接所述減溫器與所述加熱器的部分的材料為普通合金鋼。
【文檔編號】F01D25/12GK203978523SQ201420385131
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月11日 優先權日:2014年7月11日
【發明者】申松林, 姚君, 葉勇健, 施剛夜, 林磊, 朱佳琪 申請人:中國電力工程顧問集團華東電力設計院