一种用于一次再热机组的新型高效给水回热系统的制作方法
【专利说明】
(—)技术领域:
[0001]本发明一种用于一次再热机组的新型高效给水回热系统涉及一种火电站一次再热机组使用的新型给水回热技术方案，能显著降低机组热耗的给水回热系统。
(二)【背景技术】:
[0002]现有技术的火电站使用的一次再热电站锅炉用于向一次再热的汽轮发电机组供汽，典型的高效超超临界汽轮机的汽机侧主汽温度/一次再热汽温度的设计值为6000C /6200C ;一次再热的汽轮机组通常由同轴的高压缸、中压缸、低压缸及众多辅助设备组成；一次再热器(以下简称再热器)布置在高压缸的排汽缸与中压缸的中压联合汽门之间。
[0003]给水回热是降低汽轮机组热耗的有效手段。现有技术的一次再热汽轮机组通常由高、中、低压缸分别提供不同压力的共7级到9级抽汽，与该机组所配置的高压加热器、除氧器、低压加热器数相匹配用于给水回热和凝结水回热。
[0004]现有技术认为回热级数越多，抽汽管道压降越小，加热器端差越小，给水温度越高的给水回热系统是越接近理想的给水回热系统；充分利用较低压力的抽汽可以增大回热做功比，降低机组热耗。典型的高效一次再热机组的给水回热系统配有3台高压加热器和I台分离的蒸汽冷却器，锅炉给水温度可高达300°C;高压缸的排汽温度一般在340?360°C。
[0005]高效超超临界机组的中压缸进汽温度高达620°C，3抽(中压缸的前级抽汽)焓值升高，温度可到500°C以上；4抽(中压缸的后级抽汽)也接近400°C ；3抽和4抽的回热做功比急剧下降，用高焓值、高过热度的中压缸抽汽去加热给水会大幅度增加给水回热过程exergy (火用)损失,抬升机组的热耗。
[0006]再热温度由亚临界机组的535°C逐步攀升到高效超超临界机组的620°C使给水回热过程exergy (火用)损失增大的问题变得越来越突出，如不改进，到700°C /720°C机组，问题会更严重。
[0007]现有技术一次再热汽轮机组使用的高压加热器是机组给水回热系统的重要组成部分，典型的高压加热器为卧式、U形传热管、管壳式换热器;U形传热管组通常分为过热蒸汽冷却区、凝结放热区、疏水冷却区三部分，以凝结放热区为主；3台高压加热器的管侧串联布置，给水泵出口与3号高压加热器的管侧入口连接，3号高压加热器的管侧出口与2号高压加热器的管侧入口连接，2号高压加热器的管侧出口与I号高压加热器的管侧入口连接，I号高压加热器的管侧出口与分离的蒸汽冷却器的管侧入口连接，分离的蒸汽冷却器的管侧出口与一次再热锅炉的省煤器入口连接；1号高压加热器壳侧接受汽轮机高压缸抽汽(I抽)，高压缸的排汽(2抽)进入2号高压加热器壳侧，3抽(中压缸的前级抽汽)经分离的蒸汽冷却器的壳侧预冷，进入3号高压加热器壳侧；给水在3号高压加热器内被加热到3抽压力下的饱和温度，给水在2号高压加热器内被加热到2抽压力下的饱和温度，给水在I号高压加热器内被加热到I抽压力下的饱和温度，给水在分离的蒸汽冷却器中另有3?6K温度升高；高压加热器的疏水逐级回流，I号高压加热器的疏水回流到2号高压加热器的壳侧，2号高压加热器的疏水回流到3号高压加热器的壳侧，3号高压加热器的疏水回流到除氧器。
[0008]现有技术的2号高压加热器通常具有最高的给水温升，最大的换热面积，最大的凝汽量，是因为2抽与I抽、3抽相比较，2抽具有较大的回热做功比。多用2抽，在现有技术的给水回热系统条件下，从热经济性角度看是合理的。
[0009]除氧器和给水泵驱动用小汽轮机通常共用4抽(中压缸的后级抽汽)，小汽轮机的排汽排入主机的凝汽器/单设的凝汽器。现有技术给水泵驱动用小汽轮机也有采用主机高压缸排汽和/或锅炉低温再热汽出口蒸汽驱动，小汽轮机排汽送入除氧器，小汽轮机的抽汽用于主机给水回热的设计，但此种设计难以使小汽轮机和主机给水回热始终同时处于高效匹配状态，通常其主机热耗还略高于小汽轮机使用4抽的方案。
(三)
【发明内容】
:
[0010]所要解决的技术问题:
[0011]大幅度减少给水回热过程exergy (火用)损失，以新3抽、新4抽顶替中压缸上的3抽、4抽，明显增加发电机输出功率，降低机组热耗、提高运行安全性；用高速变频同步电动机替代给水泵驱动小汽轮机，解决现有技术的一次再热机组进一步降低热耗的问题。
[0012]解决其技术问题采用的技术方案:
[0013]本发明的目的是提供一种用于一次再热机组的新型高效给水回热系统，采取与现有技术完全不同的技术路线。
[0014]本发明一种用于一次再热机组的新型高效给水回热系统包括I号高加进汽逆止阀(28)、I号高加进汽截止阀(31)、2号高加进汽逆止阀(29)、2号高加进汽截止阀(32)、3号高加进汽逆止阀(30)、3号高加进汽截止调节阀(33)、除氧器进汽逆止阀(43)、除氧器进汽截止阀(44)、I号高压加热器(34)、2号高压加热器(35)、3号高压加热器(36)、I号高加疏水调节阀(37)、2号高加疏水调节阀(38)、3号高加疏水调节阀(39)、除氧器(22)、给水泵(15)、给水泵出口阀(14)、贮水箱出口截止阀(8)、分离器水位调节阀(9)、带全部給水回热抽汽的高压缸(42)、中压缸(20);带全部給水回热抽汽的高压缸(42)包括高压缸(17)的全部压力级叶轮、喷嘴、配汽机构及I抽抽汽口，排汽缸成为大型抽汽口，排汽缸后新增加4级短叶片的压力级，分流的蒸汽在新增压力级中继续膨胀做功并分别从新3抽、新4抽接口输出低焓值抽汽；带全部給水回热抽汽的高压缸(42)的抽汽(I抽)通过I号高加进汽逆止阀(28)和I号高加进汽截止阀(31)向I号高压加热器(34)供汽；带全部給水回热抽汽的高压缸(42)的2抽通过2号高加进汽逆止阀(29)、2号高加进汽截止阀(32)向2号高压加热器(35)供汽；带全部給水回热抽汽的高压缸(42)的新3抽通过3号高加进汽逆止阀(30)、3号高加进汽截止调节阀(33)向3号高压加热器(36)供汽；带全部給水回热抽汽的高压缸(42)的新4抽通过除氧器进汽逆止阀(43)、除氧器进汽截止阀(44)向除氧器
(22)供汽；使用4抽的给水泵驱动小汽轮机(40)被高速变频同步电动机取代冲压缸(20)上的3抽抽汽口和4抽抽汽口被封闭；给水泵(15)的出口经给水泵出口阀(14)与3号高压加热器(36)的管侧入口连接，3号高压加热器(36)的管侧出口与2号高压加热器(35)的管侧入口连接，2号高压加热器(35)的管侧出口与I号高压加热器(34)的管侧入口连接，I号高压加热器(34)的管侧出口与省煤器(5)的入口连接；1号高压加热器(34)的疏水经I号高加疏水调节阀(37)回流到2号高压加热器(35)的壳侧，2号高压加热器(35)的疏水经2号高加疏水调节阀(38)回流到3号高压加热器(36)的壳侧，3号高压加热器(36)的疏水经3号高加疏水调节阀(39)回流到除氧器(22);增大高压缸进汽量，以较低焓值的新3抽顶替较高焓值的3抽用于加热给水，高焓值3抽在中压缸、低压缸得以完整转换为轴功率；以较低焓值的新4抽顶替较高焓值的4抽用于除氧器(22)加热给水，高焓值4抽在中压缸、低压缸得以完整转换为轴功率；顶替较高焓值的3抽、4抽的新3抽和新4抽的质量流量要大于3抽、4抽的质量流量，并且抽汽点前移，不进入再热器，再热器吸热份额减少；中压缸取消抽汽口可以简化中压缸结构，减少中压缸发生水冲击的危险；优化中压通流子午面型线，进一步提高中压缸内效率；优化提高新4抽、新3抽的压力，即多用一些新4抽、新3抽去顶替一部分2抽，可以进一步降低主机热耗；控制3号高加进汽截止调节阀(33)的开度可以提高主机加负荷瞬态响应能力。
[0015]发明的有益效果:
[0016].以较低焓值的新3抽顶替较高焓值的3抽用于加热给水，高焓值3抽在中压缸、低压缸得以完整转换为轴功率，有明显的热经济性效益；
[0017].以较低焓值的新4抽顶替较高焓值的4抽用于在除氧器内加热给水，高焓值4抽在中压缸、低压缸得以完整转换为轴功率，有明显的热经济性效益；
[0018].新3抽、新4抽的回热做功比已高于2抽，适当提高新4抽、新3抽的压力，即多用一些新4抽、新3抽去顶替一部分2抽，可以进一步降低主机热耗；
[0019].使用4抽的给水泵驱动小汽轮机被高速变频同步电动机取代，发电机组热耗大幅度下降，因为高速变频同步电动机的变速传动效率颇高于小汽轮机，机组供电煤耗也有所下降；
[0020].高压加热器的U形传热管组通常分为过热蒸汽冷却区、凝结放热区、疏水冷却区三部分，凝结放热区的传热系数明显高于过热蒸汽的传热系数，高压加热器的进汽过热度越低，给水温升相同的高压加热器的尺寸越小，造价越低；
[0021].高压加热器的进汽过热度越低，高压加热器的管板的热应力越小、热疲劳越轻微，有利于高压加热器的长周期安全运行；
[0022].高压加热器的进汽温度越低，同样壳体材质的许用应力越高，造价越低；
[0023].中压缸取消抽汽口可以简化中压缸结构，减少中压缸发生水冲击的危险，优化中压通流子午面型线，进一步提高中压缸