专利名称：一种用于汽轮发电机组的可调式给水回热系统的制作方法
技术领域：
—种用于汽轮发电机组的可调式给水回热系统技术领域[0001]本实用新型涉及一种可调式给水回热系统，用于汽轮发电机组。
背景技术：
[0002]近年来，随着我国经济的快速发展和人民生活水平的显著提高，各行业生产用电 和民生用电都迅速增长，电网峰谷差急剧加大，为了保证电网的安全供电和电能质量，电网 必须备有足够的调峰能力，既能迎高峰又能就低谷。在我国，由于燃煤发电机组在整个发电 总装机中占了 73%以上，因而使大型火电机组不得不承担着电网扩大调峰能力的任务，因 而常处于不同负荷阶段运行。同时，燃煤火电厂又是污染物排放大户，火电厂的烟气脱硫、 脱硝已成为我国“节能减排”的一项重要工作。对于脱硝技术，目前SCR法(选择性催化还 原法)是国际上应用最多、技术最成熟的一种烟气脱硝技术。采用SCR法脱硝，当锅炉处于 低负荷运行的时候，SCR脱硝系统的反应器入口温度可能会下降到低于催化剂的工作温度 区间，此时SCR脱硝系统就不得不退出运行，一般在60%额定负荷以下就停运SCR脱硝系 统。而机组负荷越低，产生的污染物NOx值越高，而此时脱硝系统却已退出运行。根据中国 目前大型火电机组要参与调峰的现状，机组往往很多时候处于低负荷运行状态。因而在现 有条件下，脱硝系统利用率并不高，机组环保水平也因此而打折扣。[0003]同时，由于机组变负荷运行，当机组处于低负荷时，抽汽压力降低，对应给水温度 降低，导致锅炉平均吸热温度降低，从而降低了机组的热力循环热效率，使机组经济性降 低，同等发电量下，效率低的机组所对应的污染物排放量要相对增加。[0004]此外，由于机组需要变负荷运行，汽轮机的主蒸汽调节阀经常处于节流状态，这增 加了机组的效率损失。尤其是对大型的高参数直流锅炉，一方面由于其蓄热量小，负荷调 节响应特性差；另一方面，由于负荷的快速变化导致锅炉压力相应变化，继而水冷壁内汽水 温度及后续受热面的蒸汽温度亦快速变化，从而使这些受热面内外壁面的温度梯度急剧变 化，产生应力冲击。由于高参数机组受热面大多采用合金钢，受材料的限制，其材料本身设 计安全裕度不大，因而调频所导致受热面温度的频繁变化影响了设备的使用寿命，对锅炉 运行存在安全隐患。[0005]因此，本领域的技术人员致力于开发一种可调式给水回热系统，减少机组运行时 污染物的排放，提高变负荷运行时的经济性，且完善机组调频特性以满足电网调频的要求。实用新型内容[0006]有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的是机组处于低负荷状态时脱 硝系统需要停运的问题，同时改善机组的低负荷经济性，完善机组的调频特性。[0007]为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于汽轮发电机组的可调式给水回热系 统，至少包括汽轮机的高压缸、抽汽管道、以所述高压缸的增设抽汽为热源的末级给水加热 器及所述抽汽管道上的调节阀门，还包括在所述高压缸上增设的末级抽汽口 ；增设的末 级抽汽管道及末级给水加热器，所述末级抽汽管道与所述末级抽汽口及所述末级给水加热器相连；所述高压缸内做过功的一部分蒸汽通过所述末级抽汽口及所述抽汽管道引至所述 末级给水加热器，用以进一步加热锅炉给水；以及抽汽调节阀，所述抽汽调节阀安装在增设 的所述末级抽汽管道上，用于对所述末级抽汽管道的抽汽进行节流调节。[0008]在本实用新型较佳的实施例中，所述末级给水加热器与前级给水加热器串联连接。[0009]本实用新型的可调式给水回热系统是一种可在机组变负荷状态下维持或改变给 水温度的有效措施，从而提高机组环保性、经济性和安全性并完善调频特性，成为一种弹性 回热系统，具有以下优点及技术效果[0010](I)由于在不同负荷下，平均给水温度能维持基本一致，因而在低负荷下，给水温 度相对显著提高，省煤器后烟气温度亦相对升高，这样即使在低负荷下进入脱硝系统反应 器的入口烟气温度仍然较高，可使催化剂的工作温度仍在正常区间，这能使脱硝系统(SCR) 不再需要退出运行，大大提高了脱硝系统的利用率，显著提升了机组的环保水平。[0011](2)在低负荷运行时，弹性回热系统的使用，增加了回热抽汽量，降低了冷源损失； 给水温度相对提高，提高了锅炉平均吸热温度；从而使机组循环热效率得以提高。另外，回 热抽汽的增加，相应增加了同等负荷下的主蒸汽流量，对于滑压运行的机组，主蒸汽压力也 会相对提高，故平均吸热温度亦相应提高，机组效率亦得以提高。显然负荷越低，此实用新 型技术相对获得的效益越大。随着机组参数的不断提高，抽汽的单位有效焓降亦相应提高， 使得本实用新型所产生的边际效益增加。[0012](3)回转式空气预热器的转动部分与固定部分存在一定间隙，当转子受热后会产 生蘑菇型变形，使间隙增大，特别是对于采用冷端密封不调节方式的锅炉，低负荷的漏风率 会随着冷端间隙的增大而增加。在采用本实用新型的弹性回热系统后，在低负荷运行时的 给水温度相对提高，省煤器后烟气温度亦相对升高，即在不同低负荷运行时，进入空气预热 器的烟气温度相对变化小，因而空气预热器的变形量的变化小，其漏风间隙相对变化小，漏 风率相对低，从而相对提升了空气预热器换热效率，从而提高了锅炉效率，同时相对降低 了风机功率消耗。[0013](4)由于在低负荷运行时的给水温度相对提高，省煤器后烟气温度亦相对升高，使 进入空预器的烟气温度相对升高，从而使一次风和二次风的热风温度相对提高。这一方面 提高了制粉系统的干燥出力，另一方面又提高了锅炉的低负荷稳燃性能，提高了锅炉运行 安全性。[0014](5)对于直流锅炉，水冷壁存在着水动力特性的不稳定性问题，尤其是在低负荷运 行时，水动力特性更不稳定。采用本实用新型的弹性回热系统后，给水温度相对提高，减少 了水冷壁入口欠焓，有利于水动力的稳定，从而提高了锅炉的低负荷运行安全性。[0015](6)采用本实用新型的弹性回热系统后，在调频过程中，可通过调节抽汽暂态变化 量来调节汽轮机的暂态作功变化，从而相应改变发电机的输出功率。而后待锅炉热负荷调 节到位后抽汽量恢复正常。由于给水温度最终维持不变，基于锅炉省煤器巨大的蓄热能力， 因而省煤器出口温度能基本不变，而给水管系及省煤器等多采用普通钢，其能承受的热应 力远大于合金钢。从而能提高汽轮机的调频经济性，锅炉的变负荷运行安全性和设备的使 用寿命。[0016]此外，本实用新型的弹性回热系统还具有减少再热器压降等其它优势。[0017]以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说 明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
[0018]图1是本实用新型的实施方式的原理示意图；[0019]图2是本实用新型一个具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0020]本实用新型的弹性回热系统是在现有的回热系统基础上，在高压缸上增设一抽汽 压力更高的抽汽口及相应抽汽管道并增设一个高压给水加热器组成。该系统将做过功的 一部分蒸汽通过增设的抽汽管道引至该给水加热器，用以加热锅炉的给水，而其疏水流向 前级给水加热器，并在增设的抽汽管道上安装一抽汽调节阀门，对抽汽进行调节，在通常的 负荷变化范围内可保持抽汽调节阀后的压力基本不变，以维持给水温度基本不变。本实用 新型按给水流向对给水加热器的顺序进行编号，故该高压给水加热器又称为末级给水加热 器，相应地，对应于末级给水加热器的抽汽口和抽汽管道称为末级抽汽口和末级抽汽管道。[0021]现有的回热系统如图1中虚线框内所示。前级给水加热器5指的是现有的回热系 统10中已有的给水加热器，其可能为一个或多个给水加热器，对锅炉的给水B进行加热。 前级给水加热器5与高压缸I通过抽汽管道3相连，若前级给水加热器5为多个给水加热 器时，抽汽管道3也相应地为与闻压缸I相连的多根管道。[0022]本实用新型中采用了调节阀和截断阀两个不同的术语来描述各个管道的流体控 制装置，其中调节阀表示其开度可以调节，截断阀在正常情况下则只有全开和全关两种状 态。[0023]末级抽汽口 20的位置与高压缸已有的抽汽口 2位置相比，更靠近主蒸汽入口 A，以 获得更高的抽汽压力。[0024]本实用新型采取的技术方案如图1所示，加装的弹性回热系统，由在高压缸I上增 设的一个末级抽汽口 20、末级抽汽管道30、抽汽管道上的调节阀31和末级给水加热器50 组成。[0025]在设定的负荷变化范围内的任意稳定负荷时，通过调节阀31的调节作用，可维持 调节阀31后的抽汽压力基本不变，从而保证末级给水加热器50的出口给水温度基本不变。 在参与调频时，通过调节阀31控制进入末级给水加热器50的抽汽暂态变化量，来调节汽轮 机的暂态作功变化当负荷要求降低时，开大调节阀31直至全开，使抽汽量增加；反之，当 要求升负荷时，则关小调节阀31，使抽汽量减少，排挤抽汽回高压缸I多作功。在调频加、减 负荷中，由于对称性，抽汽量的改变导致的汽轮机效率的改变可相互抵消，其平均值不变， 故调频本身并不影响机组的经济性。[0026]由于在不同负荷运行时，给水温度相对提高，机组经济性也相应提高，负荷越低， 给水温度相对提高越大，因而相对获得的效益也就越高，以某1000丽超超临界机组的 500MW工况为例进行计算，原系统500MW工况下相关设计数据如表I所示[0027]表I原系统相关设计数据[0028]工况(MW)500给水压力(bar)156. 44给水温度( V )249. 2主蒸汽流量(kg/s)358.819主蒸汽压力(bar)126.54主蒸汽温度(V )600高压缸排汽温度(V )376. 7再热蒸汽流量(kg/s)313. 52冷再蒸汽压力(bar)29. 98[0029][0029]冷再蒸汽温度(V )376. 7热再蒸汽压力(bar)26. 91热再蒸汽温度(V )600热耗(KJ/KWH)7658[0030]加装弹性回热系统后，500MW工况相关设计数据如表2所示[0031]表2本实用新型的系统相关设计数据[0032]工况(MW)500给水压力(bar)163. 64给水温度(V )289. 8主蒸汽流量(kg/s)386.493主蒸汽压力(bar)131. 44主蒸汽温度(V )600高压缸排汽温度(V )369. 3再热蒸汽流量(kg/s)308.701冷再蒸汽压力(bar)29. 45冷再蒸汽温度(V )369. 3热再蒸汽压力(bar)26. 45热再蒸汽温度(V )600末级给水加热抽汽流量(kg/s)33. 93末级给水加热抽汽压力(bar)72. 33末级给水加热抽汽温度(V )516. 4热耗(KJ/KWH)7611[0033]由表I及表2对比，可看出在加装弹性回热系统后，在500MW工况下，主蒸汽流量 及主蒸汽压力都相应提升，高压缸排汽温度及再热蒸汽流量都相应下降，尤其是给水温度 相对升高了 40.6°C。总的综合效益是汽机热耗下降47KJ/KWH。[0034]弹性回热系统的连接方式可灵活多变，下面的具体实施例只是对弹性回热系统的 连接方式的举例说明，不应看作对本实用新型的限制。[0035]如图2所示，加装的弹性回热系统，由末级给水加热器50与前级给水加热器5串 联，设计通过末级给水加热器50的给水流量为满负荷流量。高加大旁路40构成旁路通道, 作为安全措施，与串联在一起的末级给水加热器50和至少一个前级给水加热器5并联。高 加大旁路40上安装有控制阀门(图中未示出)。在任意稳定负荷时，通过控制调节阀31来 控制进入末级给水加热器的抽汽量，在调频加、减负荷中，由于对称性，给水流量的改变所 影响抽汽量的改变导致的机组效率的改变可相互抵消，其平均值不变。[0036]运行方式[0037](I)弹性回热系统正常运行并参与机组调频运行时，调节阀31事先预留一定节流状态，调节阀31的开度大小可跟随负荷变化而变化。当负荷要求降低时，则开大调节阀31 直至全开，使抽汽量增加，从而降低暂态作功能力；反之，当要求升负荷时，则关小调节阀 31，使抽汽量减少，排挤抽汽回高压缸I多作功。[0038](2)弹性回热系统的隔绝从机组安全性角度考虑，一旦弹性回热系统出现问题 需要停运,给水经过高加大旁路40运行。[0039]以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无 需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中 技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可 以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
权利要求1.一种用于汽轮发电机组的可调式给水回热系统，至少包括汽轮机的高压缸、抽汽管道、以所述高压缸的增设抽汽为热源的末级给水加热器及所述抽汽管道上的调节阀门，其特征在于，还包括 在所述高压缸上增设的末级抽汽口； 增设的末级抽汽管道及末级给水加热器，所述末级抽汽管道与所述末级抽汽口及所述末级给水加热器相连；所述高压缸内做过功的一部分蒸汽通过所述末级抽汽口及所述抽汽管道引至所述末级给水加热器，用以进一步加热锅炉给水；以及 抽汽调节阀，所述抽汽调节阀安装在增设的所述末级抽汽管道上，用于对所述末级抽汽管道的抽汽进行节流调节。
2.如权利要求1所述的用于汽轮发电机组的可调式给水回热系统，其特征在于所述末级给水加热器与前级给水加热器串联连接。
专利摘要本实用新型提供了一种用于汽轮发电机组的可调式给水回热系统，至少包括汽轮机的高压缸、抽汽管道、以所述高压缸的增设抽汽为热源的末级给水加热器及所述抽汽管道上的调节阀门，还包括在所述高压缸上增设的末级抽汽口；增设的末级抽汽管道及末级给水加热器，所述末级抽汽管道与所述末级抽汽口及所述末级给水加热器相连；所述高压缸内做过功的一部分蒸汽通过所述末级抽汽口及所述抽汽管道引至所述末级给水加热器；以及抽汽调节阀，所述抽汽调节阀安装在增设的所述末级抽汽管道上。本实用新型的回热系统是一种弹性回热系统，可在机组变负荷状态下维持或改变给水温度，从而提高机组环保性、经济性和安全性并完善调频特性。
文档编号F22D1/32GK202852791SQ20112057397
公开日2013年4月3日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者冯伟忠 申请人:冯伟忠