中間抽汽采暖加熱用后置式汽輪機(jī)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明的中間抽汽采暖加熱用后置式汽輪機(jī)系統(tǒng)及方法，包含抽汽式汽輪機(jī)，電廠汽輪機(jī)抽汽供應(yīng)后置式汽輪機(jī)，后置式汽輪機(jī)可為背壓抽汽式汽輪機(jī)，其尾部連接熱網(wǎng)加熱器，該后置式汽輪機(jī)中間至少設(shè)置1個(gè)抽汽口，每個(gè)抽汽口均單獨(dú)連接熱網(wǎng)加熱器，上述復(fù)數(shù)熱網(wǎng)加熱器串聯(lián)相連，對熱網(wǎng)循環(huán)水逐級加熱，后置機(jī)抽汽管道上還設(shè)置抽汽調(diào)節(jié)閥用以調(diào)節(jié)各抽汽口及排汽口的蒸汽流量，根據(jù)實(shí)際需要在后置機(jī)上增加一級或多級抽汽，采暖熱網(wǎng)加熱器由傳統(tǒng)方式后置機(jī)背壓排汽的一級加熱改為多級抽汽及背壓排汽加熱，降低至采暖加熱器的后置機(jī)背壓排汽壓力及溫度，提高后置式汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電量及供熱改造的熱經(jīng)濟(jì)性。
【專利說明】
中間抽汽采暖加熱用后置式汽輪機(jī)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及熱力發(fā)電廠凝汽式汽輪機(jī)改造為采暖抽汽機(jī)組并設(shè)置后置式汽輪機(jī)的場合?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前全國有較多的大容量凝汽式汽輪機(jī)需要進(jìn)行采暖供熱改造，由于大容量高參數(shù)凝汽式汽輪機(jī)中壓缸排汽壓力較尚，可將凝汽式汽輪機(jī)改為米暖抽汽式汽輪機(jī)，但相比較而言，采暖抽汽式機(jī)組發(fā)電量降低較大，導(dǎo)致機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性降低。于是提出了在抽汽至采暖加熱器前系統(tǒng)上增加后置式汽輪機(jī)，再增加部分發(fā)電量，降低至采暖加熱器的供熱蒸汽壓力，以提高機(jī)組供熱改造的熱經(jīng)濟(jì)性。
[0003]如圖1所示的現(xiàn)有采暖用后置式汽輪機(jī)的系統(tǒng)連接方式，由主汽輪機(jī)抽汽而來的蒸汽直接供應(yīng)至后置式汽輪機(jī)1，蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)做功，通過發(fā)電機(jī)3將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能輸出，壓力降低后的蒸汽經(jīng)后置式汽輪機(jī)背壓排汽供應(yīng)至采暖加熱器2,蒸汽在熱網(wǎng)加熱器內(nèi)凝結(jié)成水，將汽化潛熱傳遞給熱網(wǎng)循環(huán)水，提高熱網(wǎng)循環(huán)水的溫度，對外供熱，背壓式汽輪機(jī)排汽壓力對應(yīng)加熱熱網(wǎng)循環(huán)水供水溫度所需要的蒸汽壓力。
[0004]目前大容量凝汽式汽輪機(jī)的中壓缸排汽壓力一般在0.7-1.3MPa.a之間，大型城市熱網(wǎng)的回水及供水溫度在70/130°C為多，對應(yīng)主汽輪機(jī)供熱蒸汽壓力在0.42MPa.a左右，由于該壓力下的飽和蒸汽溫度和熱網(wǎng)加熱器的進(jìn)水溫度之間溫差較大，較大的換熱溫差造成后置機(jī)熱功轉(zhuǎn)換效率較低。
[0005]后置機(jī)的排汽背壓和采暖供熱溫度相關(guān)聯(lián)，例如當(dāng)熱網(wǎng)實(shí)際供熱溫度為130°C，后置式汽輪機(jī)1的進(jìn)氣量為380t/h、進(jìn)汽壓力為0.93Mpa.a時(shí)，考慮熱網(wǎng)加熱器換熱端差、管道阻力損失等，后置機(jī)排汽壓力約為〇.44MPa.a，對應(yīng)蒸汽量及蒸汽壓力可做功輸出電能約 16.62MW。但是熱網(wǎng)加熱器采用單級加熱，汽輪機(jī)背壓排汽壓力對應(yīng)飽和蒸汽溫度為147°C， 和70°C的熱網(wǎng)回水溫度形成較高的溫差，過高的換熱溫差造成蒸汽的發(fā)電能力不能充分發(fā)揮，整體熱經(jīng)濟(jì)性并不能最大的發(fā)揮。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題即在提供一種在抽汽至采暖熱網(wǎng)加熱器前的后置式汽輪機(jī)，根據(jù)實(shí)際需要在后置機(jī)上增加一級或多級抽汽，采暖熱網(wǎng)由原背壓排汽的單級加熱改為一級抽汽或多級抽汽及背壓排汽加熱的多級加熱，降低至采暖加熱器的后置機(jī)背壓排汽壓力及溫度，提高機(jī)組發(fā)電量及供熱改造的熱經(jīng)濟(jì)性。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)手段如下所述。
[0008]本發(fā)明的一種中間抽汽采暖加熱用后置式汽輪機(jī)系統(tǒng)，包含后置式汽輪機(jī)，其包含排汽口，該排汽口連接一級熱網(wǎng)加熱器，所述后置式汽輪機(jī)中間設(shè)置1個(gè)或多個(gè)抽汽口， 每個(gè)抽汽口均連接一個(gè)熱網(wǎng)加熱器。
[0009]所述熱網(wǎng)加熱器依次相連。
[0010]所述抽汽口與熱網(wǎng)加熱器之間設(shè)置抽汽調(diào)節(jié)閥。
[0011]所述后置式汽輪機(jī)可設(shè)1個(gè)抽汽口，該抽汽口連接二級熱網(wǎng)加熱器。
[0012]所述后置式汽輪機(jī)可設(shè)2個(gè)抽汽口，第一抽汽口連接三級級熱網(wǎng)加熱器，其中間設(shè)抽汽調(diào)節(jié)閥，第二抽汽口連接二級熱網(wǎng)加熱器，所述一級、二級、三級熱網(wǎng)加熱器依次連接。
[0013]本發(fā)明的一種后置式汽輪機(jī)的中間抽汽采暖加熱的方法，包含下列步驟:a、高壓蒸汽進(jìn)入后置式汽輪機(jī)，在抽汽分流之前，高壓蒸汽進(jìn)行發(fā)電；b、高壓蒸汽一部分由抽汽口抽出，供給熱網(wǎng)加熱器采暖熱量，另一部分高壓蒸汽繼續(xù)在后置式汽輪機(jī)內(nèi)向后流通并發(fā)電；c、經(jīng)過至少1次中間抽汽，剩余在后置式汽輪機(jī)內(nèi)的蒸汽通過后置式汽輪機(jī)的背壓排汽口，為一級熱網(wǎng)加熱器提供熱量。
[0014]所述每個(gè)抽汽口連接一個(gè)熱網(wǎng)加熱器，所述若干熱網(wǎng)加熱器依照排汽口、抽汽口的順序依次連接，形成對熱網(wǎng)循環(huán)水的逐級加熱。
[0015]抽汽口和熱網(wǎng)加熱器之間設(shè)抽汽調(diào)節(jié)閥從而調(diào)節(jié)蒸汽在抽汽口和排汽口的分配量。
[0016]所述后置式汽輪機(jī)可設(shè)1個(gè)抽汽口，該抽汽口連接二級熱網(wǎng)加熱器，一級、二級熱網(wǎng)加熱器連接。
[0017]所述后置式汽輪機(jī)可設(shè)2個(gè)抽汽口，第一抽汽口連接三級熱網(wǎng)加熱器，第二抽汽口連接二級熱網(wǎng)加熱器，一級、二級、三級熱網(wǎng)加熱器依次連接，所述一部分高壓蒸汽從第一抽汽口分流，為三級熱網(wǎng)加熱器提供熱量，另一部分蒸汽繼續(xù)留在后置式汽輪機(jī)內(nèi)向后流通并發(fā)電；所述繼續(xù)留在后置式汽輪機(jī)的另一部分蒸汽從第二抽汽口再次分流，為二級熱網(wǎng)加熱器提供熱量，剩余的蒸汽繼續(xù)留在后置式汽輪機(jī)內(nèi)向后流通發(fā)電，并最終通過背壓排汽口排出作為一級熱網(wǎng)加熱器加熱蒸汽。
[0018]本發(fā)明的有益效果如下所述。
[0019]1、與現(xiàn)有技術(shù)相比，在相同采暖供熱抽汽量條件下，采用本發(fā)明的中間抽汽式汽輪機(jī)，可較大幅度提高后置式汽輪機(jī)的發(fā)電量，提高熱電聯(lián)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性。
[0020]2、采暖熱網(wǎng)加熱器采用兩級加熱后，加熱器的平均對數(shù)溫差降低，加熱器換熱面積有所增加，設(shè)備費(fèi)用有所增加，但采暖加熱器增加的成本和后置機(jī)增加的發(fā)電收益相比是微不足道的。
[0021]3、對于小容量采暖用后置背壓機(jī)采用一級抽汽更為合理，對于大容量后置式汽輪機(jī)可以采用二級抽汽甚至三級抽汽，即后置式汽輪機(jī)的中間抽汽可以由一級增加為兩級或三級，增加為兩級或三級后可進(jìn)一步提高背壓式汽輪機(jī)的發(fā)電量。
[0022]4、城市采暖供熱根據(jù)外界氣溫調(diào)節(jié)采暖熱負(fù)荷，熱網(wǎng)供水溫度隨熱負(fù)荷變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，熱負(fù)荷低時(shí)一般供熱溫度相應(yīng)降低，相應(yīng)采暖耗汽量也降低。本發(fā)明在首級抽汽管道設(shè)抽汽調(diào)節(jié)閥，控制后置機(jī)首級采暖抽汽量，在熱負(fù)荷較低時(shí)降低該抽汽口抽汽量，降低熱網(wǎng)對外供水溫度，熱負(fù)荷更低時(shí)可以關(guān)閉該抽汽口，讓所有蒸汽由后面抽汽口或背壓排汽口排出，進(jìn)一步降低采暖供熱溫度及增加后置機(jī)的發(fā)電量。在抽汽口設(shè)置抽汽調(diào)節(jié)閥以后， 將降低首級抽汽口的抽汽量，強(qiáng)制蒸汽最大限度流向后面通流，這樣增加了中間抽汽口后蒸汽量，提高了抽汽口后葉片效率，使后置機(jī)發(fā)電量提高?！靖綀D說明】
[0023]圖1為現(xiàn)有的抽汽米暖加熱用后置式汽輪機(jī)系統(tǒng)不意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明的中間抽汽米暖加熱用后置式汽輪機(jī)系統(tǒng)的一級中間抽汽系統(tǒng)不意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明的中間抽汽采暖加熱用后置式汽輪機(jī)系統(tǒng)的二級中間抽汽系統(tǒng)示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0026]請參閱圖2所示，中間抽汽采暖后置式汽輪機(jī)增加抽汽口構(gòu)成一級抽汽和采暖熱網(wǎng)系統(tǒng)配套的后置式汽輪機(jī)系統(tǒng)。后置式汽輪機(jī)1背壓排汽供應(yīng)一級熱網(wǎng)加熱器21，后置式汽輪機(jī)1中間通過一個(gè)抽汽口 4連接二級熱網(wǎng)加熱器22,抽汽口 4上設(shè)有抽汽調(diào)節(jié)閥5。 一級熱網(wǎng)加熱器21和二級熱網(wǎng)加熱器22相連，即熱網(wǎng)循環(huán)水采用兩級加熱系統(tǒng)，其形成對熱網(wǎng)循環(huán)水的二級加熱。
[0027]利用上述中間一級抽汽采暖后置式汽輪機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行采暖加熱的方法，包含下列步驟。
[0028]a、高壓蒸汽進(jìn)入后置式汽輪機(jī)1，在抽汽分流之前，高壓蒸汽進(jìn)行發(fā)電。
[0029]b、高壓蒸汽一部分進(jìn)入抽汽口 4,給二級熱網(wǎng)加熱器22提供采暖熱量，另一部分高壓蒸汽繼續(xù)留在后置式汽輪機(jī)1內(nèi)向后流通并發(fā)電。
[0030]c、經(jīng)過b步驟的中間抽汽，剩余在后置式汽輪機(jī)1內(nèi)的蒸汽通過后置式汽輪機(jī)的排汽口排出，為一級熱網(wǎng)加熱器21提供熱量。
[0031]上述抽汽口和熱網(wǎng)加熱器之間設(shè)抽汽調(diào)節(jié)閥，以調(diào)節(jié)蒸汽在抽汽口和排汽口的分配量。
[0032]當(dāng)最終供熱溫度相同為130°C、進(jìn)汽量和進(jìn)汽壓力與圖1的現(xiàn)有方案相同為380t/ h和0.93Mpa.a時(shí)，中間抽汽口 4之前的后置式汽輪機(jī)1通流部分和圖1無中間抽汽后置機(jī)是相同的，也就是說抽汽口之前的通流部分發(fā)電量和無抽汽后置機(jī)是相當(dāng)?shù)?。不同的是圖2的熱網(wǎng)加熱器采用兩級加熱，中間抽汽口 4抽出約一半的蒸汽量用于二級熱網(wǎng)加熱器 22,剩余一半蒸汽可以繼續(xù)發(fā)電做功，后置機(jī)的背壓排汽使用了更低壓力的蒸汽，這樣等于在原后置機(jī)1尾部又增加了一個(gè)低壓級組，低壓級組又增加了部分發(fā)電量，在供熱量基本不變的情況下，增加一級中間抽汽的后置機(jī)發(fā)電量得到較大幅度的提高。抽汽口 4處排汽壓力約為〇? 44 MPa.a，后置機(jī)背壓排汽壓力約為0? 18MPa.a，蒸汽壓力做功總輸出電能約為 24.89MW，和圖1現(xiàn)有的方案相比后置式汽輪機(jī)的發(fā)電量增加約50%。在上述參數(shù)條件下，進(jìn)水溫度在70°C時(shí)，可控制一級熱網(wǎng)加熱器的循環(huán)水出水溫度在100°C，二級熱網(wǎng)加熱器的出水溫度為130°C，在總供熱量相同情況下，兩級加熱量基本相等，各約為總蒸汽量的一半。 熱網(wǎng)加熱器采用逐級疏水系統(tǒng)，二級熱網(wǎng)加熱器22疏水疏排放至一級熱網(wǎng)加熱器21，一級熱網(wǎng)加熱器21疏水最終排放至回水系統(tǒng)(圖中未示出)，降低了疏水的最終溫度，提高了系統(tǒng)熱效率。
[0033]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在不同的熱負(fù)荷需求情況下，可采用抽汽調(diào)節(jié)閥5來控制蒸汽的抽汽分配比例。同樣參閱圖2所示，假如加熱最終熱網(wǎng)循環(huán)水供熱溫度降低至110°C，此時(shí)將中間抽汽口 4的抽汽調(diào)節(jié)閥5調(diào)小，控制二級熱網(wǎng)加熱器的進(jìn)汽量減小，如果熱網(wǎng)循環(huán)水量不變，仍可控制一級熱網(wǎng)加熱器出水溫度在100 °c，根據(jù)兩級熱網(wǎng)加熱器的溫升分配，對應(yīng)抽汽量比例即抽汽量和背壓排汽量可控制在1:3的比例之內(nèi)。由于通過后置機(jī)全流程的蒸汽量比例大，后置式汽輪機(jī)發(fā)電量較高，若沒有抽汽調(diào)節(jié)閥，由于中間抽汽口壓力相對較高，和二級熱網(wǎng)加熱器熱水溫度的溫差較大，二級熱網(wǎng)加熱器抽汽量將會(huì)增加，背壓排汽量降低，后置機(jī)發(fā)電量將會(huì)降低。因此，采用抽汽后置機(jī)時(shí)，在抽汽管道上設(shè)置抽汽調(diào)節(jié)閥5 可獲得更大的熱經(jīng)濟(jì)性。
[0034]如圖3所示的中間兩級抽汽后置式汽輪機(jī)系統(tǒng)的示意圖，在圖2的基礎(chǔ)上，后置式汽輪機(jī)1又增加一個(gè)抽汽口，即后置機(jī)1中間設(shè)2個(gè)抽汽口，后置機(jī)背壓排汽連接一級熱網(wǎng)加熱器21，第二抽汽口 42連接二級熱網(wǎng)加熱器22,第一抽汽口 41連接三級熱網(wǎng)加熱器 23,一級、二級和三級熱網(wǎng)加熱器依次相連熱網(wǎng)循環(huán)水。所述高壓蒸汽從第一抽汽口 41分流，一部分蒸汽為三級熱網(wǎng)加熱器23提供熱量，另一部分蒸汽繼續(xù)留在后置式汽輪機(jī)內(nèi)向后流通并發(fā)電，所述繼續(xù)留在后置式汽輪機(jī)另一部分蒸汽從第二抽汽口 42再次分流，一部分為二級熱網(wǎng)加熱器提供熱量22,剩余部分蒸汽繼續(xù)留在后置式汽輪機(jī)內(nèi)向后流通發(fā)電， 最終通過排汽口為一級熱網(wǎng)加熱器提供熱量21。
[0035]以一級抽汽后置式汽輪機(jī)系統(tǒng)的參數(shù)為基礎(chǔ)，抽汽口 41處排汽壓力約為0? 44 MPa.a，抽汽口 42處排汽壓力約為0? 24 MPa.a，后置機(jī)背壓排汽壓力約為0? 13MPa.a，蒸汽壓力做功輸出電力約26.65MW。由數(shù)據(jù)可見，后置機(jī)中間抽汽級數(shù)增加后，在相同進(jìn)汽量和進(jìn)汽參數(shù)條件下，后置機(jī)的發(fā)電量又有所增加，但增加值和單級抽汽方案相比十分有限。
[0036]同時(shí)如圖3,將采暖加熱器由二級改為三級加熱，熱網(wǎng)加熱器系統(tǒng)復(fù)雜程度升高較大，同時(shí)后置式汽輪機(jī)抽汽口的增加使汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜，設(shè)備造價(jià)提高。對于小容量中間抽汽式后置機(jī)不建議采用二級以上的抽汽，對于大容量后置式汽輪機(jī)，在最高抽汽壓力較高的情況，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)合理情況下可考慮采用兩級抽汽的后置式汽輪機(jī)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種中間抽汽采暖加熱用后置式汽輪機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，包含后置式汽輪機(jī)，其包 含排汽口，該排汽口連接一級熱網(wǎng)加熱器，所述后置式汽輪機(jī)中間設(shè)置1個(gè)或多個(gè)抽汽口， 每個(gè)抽汽口均連接一個(gè)熱網(wǎng)加熱器。2.如權(quán)利要求1所述的中間抽汽采暖加熱用后置式汽輪機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱 網(wǎng)加熱器依次由熱網(wǎng)循環(huán)水管道相連。3.如權(quán)利要求1或2所述的中間抽汽采暖加熱用后置式汽輪機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述 抽汽口與熱網(wǎng)加熱器之間設(shè)置抽汽調(diào)節(jié)閥。4.如權(quán)利要求3所述的中間抽汽采暖加熱用后置式汽輪機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述后 置式汽輪機(jī)設(shè)1個(gè)抽汽口，該抽汽口連接二級熱網(wǎng)加熱器。5.如權(quán)利要求3所述的中間抽汽采暖加熱用后置式汽輪機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述后 置式汽輪機(jī)設(shè)2個(gè)抽汽口，第一抽汽口連接三級級熱網(wǎng)加熱器，其中間設(shè)抽汽調(diào)節(jié)閥，第二 抽汽口連接二級熱網(wǎng)加熱器，所述一級、二級、三級熱網(wǎng)加熱器依次連接。6.—種后置式汽輪機(jī)的中間抽汽采暖加熱的方法，其特征在于，包含下列步驟:a、高壓蒸汽進(jìn)入后置式汽輪機(jī)，在抽汽分流之前，高壓蒸汽進(jìn)行發(fā)電；b、高壓蒸汽一部分由抽汽口抽出，供給熱網(wǎng)加熱器采暖熱量，另一部分高壓蒸汽繼續(xù) 在后置式汽輪機(jī)內(nèi)向后流通做功；c、經(jīng)過至少1次中間抽汽，剩余在后置式汽輪機(jī)內(nèi)的蒸汽通過后置式汽輪機(jī)的背壓排 汽口排出，作為一級熱網(wǎng)加熱器加熱蒸汽。7.如權(quán)利要求6所述的后置式汽輪機(jī)的中間抽汽采暖加熱的方法，其特征在于，所述 每個(gè)抽汽口連接一個(gè)熱網(wǎng)加熱器，所述若干熱網(wǎng)加熱器依照排汽口、抽汽口的順序依次連 接，形成對熱網(wǎng)循環(huán)水的逐級加熱。8.如權(quán)利要求6所述的后置式汽輪機(jī)的中間抽汽采暖加熱的方法，其特征在于，抽汽 口和熱網(wǎng)加熱器之間設(shè)抽汽調(diào)節(jié)閥從而調(diào)節(jié)蒸汽在抽汽口和排汽口的分配量。9.如權(quán)利要求8所述的后置式汽輪機(jī)的中間抽汽采暖加熱的方法，其特征在于，所述 后置式汽輪機(jī)設(shè)1個(gè)抽汽口，該抽汽口連接二級熱網(wǎng)加熱器，一級、二級熱網(wǎng)加熱器連接。10.如權(quán)利要求8所述的后置式汽輪機(jī)的中間抽汽采暖加熱的方法，其特征在于:所述后置式汽輪機(jī)設(shè)2個(gè)抽汽口，第一抽汽口連接三級熱網(wǎng)加熱器，第二抽汽口連接二級熱網(wǎng)加熱器，一級、二級、三級熱網(wǎng)加熱器依次連接，所述一部分高壓蒸汽從第一抽汽 口分流，為三級熱網(wǎng)加熱器提供熱量，另一部分蒸汽繼續(xù)留在后置式汽輪機(jī)內(nèi)向后流通并 發(fā)電；所述繼續(xù)留在后置式汽輪機(jī)的另一部分蒸汽從第二抽汽口再次分流，為二級熱網(wǎng)加熱 器提供熱量，剩余的蒸汽繼續(xù)留在后置式汽輪機(jī)內(nèi)向后流通發(fā)電，并最終通過背壓排汽口 為一級熱網(wǎng)加熱器提供熱量。
【文檔編號(hào)】F24D3/00GK105986849SQ201510077531
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月13日
【發(fā)明人】李丁, 王德義, 劉利, 周長年, 袁雄俊
【申請人】中國電力工程顧問集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院有限公司