汽轮机回热系统的制作方法

本发明涉及汽轮机热回收技术领域，特别是涉及一种汽轮机回热系统。

背景技术：

汽轮机回热系统是一种利用汽轮机自身抽汽的热量来加热给水的系统，该系统能提高进入锅炉的给水的温度，减少燃料的消耗量，起到节能减排的效果。回热系统一般设置多级加热器和除氧器，以除氧器为界，位于除氧器上游且工作压力高于除氧器的为高压加热器，位于除氧器下游且工作压力低于除氧器的为低压加热器。

传统的汽轮机回热系统中，再热蒸汽之后的第一级抽汽(即第二汽缸的第一级抽汽)一般具有较高的过热度，通常用于作为某级高压加热器的热源。但是，在低负荷工况下或进入该级高压加热器的抽汽过热度不足时，该级高压加热器容易出现蒸汽带水而损坏加热管，降低高压加热器的使用寿命，影响整个汽轮机回热系统的运行可靠性。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种汽轮机回热系统，该汽轮机回热系统可避免出现蒸汽带水而损坏加热管的情况，提高整个汽轮机回热系统的运行可靠性。

一种汽轮机回热系统，包括：

汽轮发电机组，包括依次连通的第一汽缸、第二汽缸、第三汽缸和发电机，所述第三汽缸用于向所述发电机供汽以推动所述发电机的转子转动，所述第一汽缸的压力、所述第二汽缸的压力和所述第三汽缸的压力依次递减；

锅炉，包括第一级加热段和第二级加热段，所述第一级加热段的排汽口与所述第一汽缸的进汽口连通，所述第二级加热段的排汽口与所述第二汽缸的进汽口连通，所述第二级加热段的进汽口与所述第一汽缸的第二级抽汽口连通；

第一加热组件，用于利用所述第一汽缸的蒸汽加热给水；

第二加热组件，包括除氧器和第一低压加热器，所述除氧器与所述第二汽缸的第一级抽汽口连通，所述第一低压加热器具有相互进行热交换的第一低压升温流道和第一低压降温流道，所述第一低压降温流道的进口与所述第二汽缸的第二级抽汽口连通，所述第二汽缸的第一级抽汽口的抽汽压力大于所述第二汽缸的第二级抽汽口的抽汽压力；及

第三加热组件，用于利用所述第三汽缸的蒸汽加热给水；

其中，所述第一低压升温流道用于与给水水源连通，所述第一低压升温流道和所述除氧器连通，所述除氧器与所述锅炉的进水口连通。

该汽轮机回热系统中，锅炉的第一级加热段产生的蒸汽依次经过第一汽缸、第二汽缸和第三汽缸，蒸汽的压力依次递减并进入发电机进行发电；第二级加热段通过蒸汽再热产生的蒸汽依次经过第一汽缸和第二汽缸，蒸汽的压力依次递减并进入发电机进行发电。而在此过程中，将第一汽缸、第二汽缸和第三汽缸中的部分蒸汽分别通过抽汽的方式通入第一加热组件、第二加热组件和第三加热组件中，用以对进入锅炉的给水进行分段加热，有利于充分利用锅炉蒸汽的热量，并提高进入锅炉的给水的温度，减少燃料的使用。由于第二级加热段的进汽口与第一汽缸的第二级抽汽口连通，即部分第一汽缸的第二级抽汽口出来的蒸汽会进入第二级加热段进行再热，而第二级加热段的排汽口又与第二汽缸的进汽口连通，且第二汽缸的第一级抽汽口的抽汽压力大于第二汽缸的第二级抽汽口的抽汽压力，因此从第二汽缸的第一级抽汽口出来的蒸汽温度高于从第一汽缸出来的蒸汽温度或从第二汽缸的第二级抽汽口出来的蒸汽温度，具有较高的过热度。而使除氧器与第二汽缸的第一级抽汽口连通，从第二汽缸的第一级抽汽口出来的蒸汽可以直接进入除氧器内与给水混合加热。由于除氧器可接受饱和蒸汽甚至带一定湿度的蒸汽(例如湿度高达到5％甚至更高的蒸汽)，因此除氧器中不会出现由于蒸汽带水而损坏换热管的现象。而且除氧器相比于高压加热器，成本更低，可靠性更高，有利于提高整个汽轮机回热系统的运行可靠性。另外，由于第二汽缸的第一级抽汽口的抽汽压力大于第二汽缸的第二级抽汽口的抽汽压力，因此在进行滑压运行时，在低负荷工况下不会出现除氧器的抽汽压力不足的现象，因此无需切换至更高一级的抽汽口，从而能提高机组效率，简化操作过程。

在其中一个实施例中，所述第一加热组件包括第一高压加热器和第二高压加热器，所述第一高压加热器具有相互进行热交换的第一高压升温流道和第一高压降温流道，所述第一高压降温流道的进口与所述第一汽缸的第一级抽汽口连通，所述第二高压加热器具有相互进行热交换的第二高压升温流道和第二低压降温流道，所述第二高压降温流道的进口与所述第一汽缸的第二级抽汽口连通，所述第一汽缸的第一级抽汽口的抽汽压力大于所述第一汽缸的第二级抽汽口的抽汽压力，所述第一低压升温流道、所述除氧器、所述第二高压升温流道和所述第一高压升温流道依次连通，所述第一高压升温流道与所述锅炉的进水口连通。

在其中一个实施例中，所述第三加热组件包括第二低压加热器，所述第二低压加热器具有相互进行热交换的第二低压升温流道和第二低压降温流道，所述第二低压降温流道的进口与所述第三汽缸的抽汽口连通，所述第二低压降温流道用于与给水水源连通，所述第二低压升温流道、所述第一低压升温流道、所述除氧器、所述第二高压升温流道和所述第一高压升温流道依次连通。

在其中一个实施例中，所述第一高压降温流道的疏水出口与所述第二高压降温流道的疏水入口连通；所述第一低压降温流道的疏水出口与所述第二低压加热器的疏水入口连通；所述第二高压降温流道的疏水出口与所述除氧器相连通。

在其中一个实施例中，所述汽轮机回热系统还包括第一水泵，所述第一水泵的进水端与所述除氧器连通，所述第一水泵的出水端与所述第二高压升温流道连通。

在其中一个实施例中，所述汽轮机回热系统还包括轴封冷却器，所述轴封冷却器包括轴封升温流道和轴封降温流道，所述第三汽缸的末级抽汽口与所述轴封降温流道的进汽口连通，所述第二低压降温流道的疏水出口与所述轴封升温流道的疏水进口连通，所述轴封降温流道的冷凝水出口与所述第二低压升温流道的冷凝水进口连通。

在其中一个实施例中，所述汽轮机回热系统还包括蒸汽冷却器，所述蒸汽冷却器设有相互进行热交换的换热升温流道和换热降温流道，所述换热升温流道的两端分别与所述第一高压升温流道和所述锅炉的进水口连通，所述换热降温流道的两端分别与所述第二汽缸的第一级抽汽口和所述除氧器连通。

在其中一个实施例中，所述第一低压降温流道的疏水出口与所述除氧器连通。

在其中一个实施例中，所述汽轮机回热系统还包括第二水泵，所述第二水泵的进水端与所述第一低压降温流道的疏水出口连通，所述第二水泵的出水端与所述除氧器连通。

在其中一个实施例中，所述第一低压加热器为至少两个，所述第二汽缸的第一级抽汽口为至少两个且与所述第一低压加热器的进口一一对应连通，至少两个所述第一低压加热器的第一低压升温流道依次连通。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的汽轮机回热系统的示意图；

图2为本发明另一实施例所述的汽轮机回热系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明一实施例提出一种汽轮机回热系统10，包括汽轮发电机组100、锅炉200、第一加热组件300、第二加热组件400和第三加热组件500。

汽轮发电机组100包括依次连通的第一汽缸110、第二汽缸120、第三汽缸130和发电机140，第三汽缸130用于向发电机140供汽以推动发电机140的转子转动。

锅炉200包括第一级加热段210和第二级加热段220，第一级加热段210的排汽口与第一汽缸110的进汽口连通，第二级加热段220的排汽口与第二汽缸120的进汽口连通，第二级加热段220的进汽口与第一汽缸110的第二级抽汽口连通，第一汽缸110的压力、第二汽缸120的压力和第三汽缸130的压力依次递减。

第一加热组件300包括第一高压加热器310和第二高压加热器320，第一高压加热器310具有相互进行热交换的第一高压升温流道和第一高压降温流道，第一高压降温流道的进口与第一汽缸110的第一级抽汽口连通，第二高压加热器320具有相互进行热交换的第二高压升温流道和第二低压降温流道，第二高压降温流道的进口与第一汽缸110的第二级抽汽口连通，第一汽缸110的第一级抽汽口的抽汽压力大于第一汽缸110的第二级抽汽口的抽汽压力。

第二加热组件400包括除氧器410和第一低压加热器420，除氧器410与第二汽缸120的第一级抽汽口连通，第一低压加热器420具有相互进行热交换的第一低压升温流道和第一低压降温流道，第一低压降温流道的进口与第二汽缸120的第二级抽汽口连通，第二汽缸120的第一级抽汽口的抽汽压力大于第二汽缸120的第二级抽汽口的抽汽压力。

第三加热组件500包括第二低压加热器510，第二低压加热器510具有相互进行热交换的第二低压升温流道和第二低压降温流道，第二低压降温流道的进口与第三汽缸130的抽汽口连通。

其中，第二低压升温流道用于与给水水源连通，第二低压升温流道、第一低压升温流道、除氧器410、第二高压升温流道和第一高压升温流道依次连通，第一高压升温流道与锅炉200的进水口连通。

具体地，汽轮机回热系统10还包括抽汽管道610，第一高压降温流道的进口与第一汽缸110的第一级抽汽口之间、第二高压降温流道的进口与第一汽缸110的第二级抽汽口之间、第一低压降温流道的进口与第二汽缸120的第二级抽汽口之间、第一低压降温流道的进口与第二汽缸120的第二级抽汽口之间、第二低压降温流道的进口与第三汽缸130的抽汽口之间均通过抽汽管道610连通。

具体地，汽轮机回热系统10还包括给水管道620，第二低压升温流道与给水水源之间、第二低压升温流道和第一低压升温流道之间、第一低压升温流道和除氧器410之间、除氧器410和第二高压升温流道之间，以及第二高压升温流道和第一高压升温流道之间均通过给水管道620连通。

进一步地，汽轮机回热系统10还包括蒸汽冷却器710，蒸汽冷却器710设有相互进行热交换的换热升温流道和换热降温流道，换热升温流道的两端分别与第一高压升温流道和锅炉200的进水口连通，换热降温流道的两端分别与第二汽缸120的第一级抽汽口和除氧器410连通。从第二汽缸120的第一级抽汽口出来的蒸汽的温度最高，具有较高的过热度，该设置使得这部分蒸汽可先用于加热从第一高压加热器310出来的给水，降低过热度，再进入除氧器410内加热除氧器410内的给水，这样使得整个汽轮机回热系统10的整体热效益等到大幅度提升，可使最终进入锅炉200的进水口的给水温度约提高5～10℃。

可选地，蒸汽冷却器710为外置蒸汽冷却器710。外置蒸汽冷却器710具有布置灵活，设备结构不受限制的优点。当然，在其他实施例中，蒸汽冷却器710也可以为内置蒸汽冷却器710。

本实施例中，第一汽缸110、第二汽缸120、第三汽缸130均各为一台。当然，在其他实施例中，第一汽缸110可为至少两台；和/或第二汽缸120可为至少两台；和/或第三汽缸130可为至少两台。当第二汽缸120为两台时，第二级加热段220为两个且与两台第二汽缸120一一对应连通，形成具有二次再热功能的汽轮发电机组100。

进一步地，汽轮发电机组100还包括中心轴150，第一汽缸110、第二汽缸120和第三汽缸130沿着中心轴150依次设置。

本实施例中，第一汽缸110的内径沿着第一汽缸110的进汽口向第一汽缸110的出汽口逐渐增大，即第一汽缸110内的压力沿第一汽缸110的进汽口向第一汽缸110的出汽口的方向逐渐增大，因此第一汽缸110的第一级抽汽口位于第一汽缸110的第一级抽汽口靠近第一汽缸110的进汽口的一侧。

本实施例中，第二汽缸120的内径沿着第二汽缸120的进汽口向第二汽缸120的出汽口逐渐增大，即第二汽缸120内的压力沿第二汽缸120的进汽口向第二汽缸120的出汽口的方向逐渐增大，因此第二汽缸120的第一级抽汽口位于第二汽缸120的第一级抽汽口靠近第二汽缸120的进汽口的一侧。具体地，第一汽缸110的出汽口与第二汽缸120的进汽口通过蒸汽管道(附图未示出)连通。第一汽缸110的出汽口、第一汽缸110的进汽口、第二汽缸120的进汽口和第二汽缸120的出汽口沿着中心轴150依次设置，有利于使第一汽缸110和第二汽缸120内的对冲推力相互抵消，提高第一汽缸110和第二汽缸120的可靠性。

本实施例中，第三汽缸130的进汽口为一个，第三汽缸130的出汽口为两个且分别位于第三汽缸130的进汽口的两侧，第三汽缸130的内径从第三汽缸130的进汽口向两侧的述第三汽缸130的出汽口逐渐增大，即第三汽缸130内的压力沿第三汽缸130的进汽口向第三汽缸130的出汽口的方向逐渐增大。具体地，两个第三汽缸130的进汽口均与第二汽缸120的出汽口通过蒸汽管道(附图未示出)连通。

本实施例中，如图1所示，第一高压降温流道的疏水出口与第二高压降温流道的疏水入口连通；第二高压降温流道的疏水出口与除氧器410相连通；第一低压降温流道的疏水出口与第二低压加热器510的疏水入口连通。每一台加热器中蒸汽冷凝产生的疏水的温度和压力往往高于位于其下游的加热器或除氧器410的蒸汽的温度和压力，因此该设置有利于充分利用第一高压降温流道、第二高压降温流道和第一低压降温流道中的疏水的热量，提高整个汽轮机回热系统10的热效率。

具体地，汽轮机回热系统10还包括疏水管道630，第一高压降温流道的疏水出口与第二高压降温流道的疏水入口之间、第二高压降温流道的疏水出口与除氧器410之间、第一低压降温流道的疏水出口与第二低压加热器510的疏水入口之间均通过疏水管道630连通。

进一步地，汽轮机回热系统10还包括第一水泵810，第一水泵810的进水端与除氧器410连通，第一水泵810的出水端与第二高压升温流道连通。由于除氧器410内的压力低于第二高压升温流道的压力，该设置便于提高除氧器410的出水压力，方便将除氧器410的出水输运至第二高压升温流道，同时也能为给水的后续流动提供动力，也便于给水在后续流道中的输运。

在另一个实施例中，如图2所示，第一低压降温流道的疏水出口与除氧器410连通。该设置使得第一降温流道的疏水可进入除氧器410内，以加热除氧器410内的给水，相比于使第一降温流道的疏水直接进入第二降温流道内进行热交换的方式具有更高的热效益。

进一步地，汽轮机回热系统10还包括第二水泵820，第二水泵820的进水端与第一低压降温流道的疏水出口连通，第二水泵820的出水端与除氧器410连通。由于第一低压降温流道内的疏水的压力低于除氧器410内的疏水的压力，第二水泵820可提高第一低压降温流道的疏水压力，便于将第一低压降温流道内的疏水输运至除氧器410。

进一步地，汽轮机回热系统10还包括轴封冷却器720，轴封冷却器720包括轴封升温流道和轴封降温流道。靠近第三汽缸130的出汽口的第三汽缸130的抽汽口为第三汽缸130的末级抽汽口。第三汽缸130的末级抽汽口与轴封降温流道的进汽口连通，第二低压降温流道的疏水出口与轴封升温流道的疏水进口连通，轴封降温流道的冷凝水出口与第二低压升温流道的冷凝水进口连通。轴封冷却器720一方面可充分回收利用第三汽缸130的末级抽汽的热量，另一方面也可以防止第三汽缸130的末级抽汽从汽缸的缸筒和转轴之间的间隙排出，形成白烟。

进一步地，汽轮机回热系统10还包括第三水泵830，第三水泵830的进水端与轴封降温流道的冷凝水出口连通，第三水泵830的出水端与第二低压升温流道的冷凝水进口连通。轴封降温流道内的水压低于第二低压降温流道内的水压，使用第三水泵830可提高轴封降温流道的冷凝水压力，便于将轴封降温流道的冷凝水作为给水输运至第二低压升温流道，也便于给水在后续流道内输运。

可选地，第二高压加热器320为至少两个，第一汽缸的第二级抽汽口为至少两个且与第二高压加热器320的进口一一对应连通，至少两个第二高压加热器320的第二高压升温流道依次连通。至少两个第一汽缸110的第二级抽汽口的抽汽压力不同。

可选地，第一低压加热器420为至少两个，第二汽缸120的第二级抽汽口为至少两个且与第一低压加热器420的进口一一对应连通，至少两个第一低压加热器420的第一低压升温流道依次连通。至少两个第二汽缸120的第二级抽汽口的抽汽压力不同。本实施例中，第二汽缸120的第二级抽汽为两个，第二汽缸120的第二级抽汽口为两个且第一低压加热器420的进口一一对应连通，两个第二汽缸120的第二级抽汽口沿着中心轴150的方向间隔设置。

可选地，第二低压加热器510为至少两个，第三汽缸130的抽汽口为至少两个且与第二低压加热器510的进口一一对应连通，至少两个第二低压加热器510的第二低压升温流道依次连通。至少两个第三汽缸130的第二级抽汽口的抽汽压力不同。本实施例中，第二低压加热器510为三个，第三汽缸130的抽汽口为三个且与三个第二低压加热器510一一对应连通，三个第三汽缸130的抽汽口沿着中心轴150的方向间隔设置。

上述设置便于根据实际工况分别随第一汽缸110、第二汽缸120或第三汽缸130进行多次抽汽，从而可对锅炉200的给水进行充分的加热，从而防止对第一汽缸110、第二汽缸120或第三汽缸130内的蒸汽的热量进行更加充分的利用，减少燃料的消耗量，促进节能减排。

上述汽轮机回热系统10至少具有以下优点：

该汽轮机回热系统10中，锅炉200的第一级加热段210产生的蒸汽依次经过第一汽缸110、第二汽缸120和第三汽缸130，蒸汽的压力依次递减并进入发电机140进行发电；第二级加热段220通过蒸汽再热产生的蒸汽依次经过第一汽缸110和第二汽缸120，蒸汽的压力依次递减并进入发电机140进行发电。

而在此过程中，将第一汽缸110、第二汽缸120和第三汽缸130中的部分蒸汽分别通过抽汽的方式通入第一加热组件300、第二加热组件400和第三加热组件500中，用以对进入锅炉200的给水进行分段加热，有利于充分利用锅炉200蒸汽的热量，并提高进入锅炉200的给水的温度，减少燃料的使用。

由于第二级加热段220的进汽口与第一汽缸110的第二级抽汽口连通，即部分第一汽缸的第二级抽汽口出来的蒸汽会进入第二级加热段220进行再热，而第二级加热段220的排汽口又与第二汽缸120的进汽口连通，且第二汽缸120的第一级抽汽口的抽汽压力大于第二汽缸120的第二级抽汽口的抽汽压力，因此从第二汽缸120的第一级抽汽口出来的蒸汽温度高于从第一汽缸110出来的蒸汽温度或从第二汽缸120的第二级抽汽口出来的蒸汽温度，具有较高的过热度。而使除氧器410与第二汽缸120的第一级抽汽口连通，从第二汽缸120的第一级抽汽口出来的蒸汽可以直接进入除氧器410内与给水混合加热。

由于除氧器410可接受饱和蒸汽甚至带一定湿度的蒸汽(例如湿度高达到5％甚至更高的蒸汽)，因此除氧器410中不会出现由于蒸汽带水而损坏换热管的现象。而且除氧器410相比于高压加热器，成本更低，可靠性更高，有利于提高整个汽轮机回热系统10的运行可靠性。

另外，由于第二汽缸120的第一级抽汽口的抽汽压力大于第二汽缸120的第二级抽汽口的抽汽压力，因此在进行滑压运行时，在低负荷工况下不会出现除氧器410的抽汽压力不足的现象，因此无需切换至更高一级的抽汽口，从而能提高机组效率，简化操作过程。上述汽轮机回热系统10可用于超临界工况(进汽参数为24.2mp710、566℃)或超超临界工况(进汽参数为25mp710、600℃)。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。