专利名称：发电厂回热系统中的外置蒸汽冷却器系统及回热系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及火力发电设备，具体涉及火力发电设备回热系统中的外置蒸汽冷却器系统。
背景技术：
在火力发电厂的回热系统中，对过热度较高的抽汽，通常配外置蒸汽冷却器以提高热力系统效率。对于过热蒸汽量大的汽轮发电机组，通常采用如图1所示的全给水容量的外置蒸汽冷却器系统。即在末级给水加热器3之后布置外置冷却器4，且末级给水加热器3的给水全部进入外置蒸汽冷却器4，经过外置蒸汽冷却器4冷却后的高过热度抽汽进入末级给水加热器3之前某一级给水加热器或除氧器2或凝结水加热器I。而对于过热蒸汽量小的汽轮发电机组，通常采用如图2所示的部分给水容量的外置蒸汽冷却器系统。即在末级给水加热器3之后布置外置冷却器4，且末级给水加热器3的给水一部分进入外置蒸汽冷却器4，而另一部分直接走旁路到外置蒸汽冷却器4后给水总管，经过外置蒸汽冷却器4冷却后的高过热度抽汽进入末级给水加热器3之前某一级给水加热器或除氧器2或凝结水加热器I。两种现有系统均利用蒸汽的过热度，加热高压给水，提高回热量，达到节能减排、提闻热力循环效率的目的。现有技术的系统中，外置蒸冷器的被加热介质为高压给水，压力很高。例如对目前多见的超超临界机组，高压给水额定运行压力在30MPa.g以上，设备和给水管系设计压力在38MPa.g以上。很高的运行和设计压力导致设备制造难度大、造价高、运行安全要求高，同时管系(包括管道、管件、阀门等)的造价很高，影响投资收益率。对于很多已经投运但没有配外置蒸汽冷却器的汽轮发电机组，虽然知道配外置蒸汽冷却器可以提高热力系统效率、节能降耗，但由于以上原因，该现有技术未得到大范围推广。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术系统压力高导致投资高、相对收益率低、推广难的缺点，通过采用压力相对低的新系统，在提高热力系统效率的同时，降低设备和管系的造价，提高投资收益率，扩大节能降耗技术的应用范围。为实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种发电厂回热系统中的外置蒸汽冷却器系统，所述回热系统包括多级给水加热器、除氧加热器、给水管系，以及疏水管系，所述外置蒸汽冷却器系统包括外置蒸汽冷却器和蒸汽管系，其特征在于:所述外置蒸汽冷却器布置在给水加热器的疏水管路上且其蒸汽入口通过管道与汽轮机的高过热度抽汽连通，所述外置蒸汽冷却器用于加热所述给水加热器的疏水。优选地，疏水被加热汽化后，产生的蒸汽被引回所述给水加热器，加热给水。
优选地，高过热度蒸汽被冷却后成为低过热度的蒸汽后供给前级的给水加热器、除氧器、或凝结水加热器。优选地，所述外置蒸汽冷却器布置在末级给水加热器与末级给水加热器前一级给水加热器之间的疏水管路上，用于加热末级给水加热器的疏水。优选地，所述外置蒸汽冷却器布置在任一中间级给水加热器与该级给水加热器前一级给水加热器之间的疏水管路上，用于加热给水加热器的疏水。优选地，所述外置蒸汽冷却器数量为两级，其中一级布置在末级给水加热器之后，用于加热给水，而另一级布置在任一级给水加热器与该级给水加热器前一级给水加热器之间的疏水管路上，用于加热所述任一级给水加热器的疏水。根据本发明的另一方面，还提供了一种发电厂回热系统，所述回热系统包括多级给水加热器、除氧加热器、给水管系，疏水管系，以及上述的外置蒸汽冷却器系统。本发明的外置蒸汽冷却器系统中，利用高过热度蒸汽的过热度，加热给水加热器的压力较低的疏水，疏水被加热汽化后，产生的蒸汽引回末级或某一中间级给水加热器，达到间接加热给水的目的。与利用高过热度蒸汽的过热度通过现有的外置蒸汽冷却器系统、直接加热高压给水的系统相比，本发明在提高热力系统效率的同时，显著降低设备和管系的造价，提高投资收益率，扩大节能降耗技术的应用范围。本发明的系统配置中，外置蒸冷器的被加热介质为给水加热器的疏水，压力相对较低。例如对目前多见的超超临界机组，末级给水加热器疏水的额定运行压力约9MPa.g，较低的压力可降低外置蒸冷器设备制造难度、降低造价、提高运行安全性，同时汽水管系(包括管道、管件、阀门等)的造价显著降低，最终提高投资收益率。例如对I台1000MW超超临界火力发电机组，本发明的外置蒸汽冷却器系统的设备和管系投资可降低到约1000万元，对I台1000MW超超临界火力发电机组，相比于现有外置蒸汽冷却器系统的设备和管系的高达约2000万元的投资，可降低约1000万元的投资。
图1是现有技术中的外置蒸汽冷却器系统的一实施例的系统布置图；图2是现有技术中的外置蒸汽冷却器系统的另一实施例的系统布置图；图3示出根据本发明的外置蒸汽冷却器系统的第一实施例的系统布置图；图4示出根据本发明的外置蒸汽冷却器系统的第二实施例的系统布置图；以及图5示出根据本发明的外置蒸汽冷却器系统的第三实施例的系统布置图。
具体实施例方式以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。本文中，相同或相似的部件以相同的附图标记标示。本发明中，术语“外置蒸汽冷却器”指的是采用过热度较高蒸汽的加热器的换热面可分为过热蒸汽冷却段、饱和蒸汽凝结段和疏水冷却段，常规过热蒸汽冷却段可与其它换热段集成到同一加热器内，也可以将过热蒸汽冷却段部分分出来，做成独立的换热器，该独立的换热器称为外置蒸汽冷却器。
图3示出根据本发明的外置蒸汽冷却器系统的第一实施例的系统布置图。本发明的外置蒸汽冷却器系统是汽轮发电热力循环系统(回热系统)的一部分。如图3所示，回热系统主要由各级加热器，包括给水加热器3、除氧器2、凝结水加热器I等；蒸汽管系、疏水管系、给水管系、凝结水管系；以及外置蒸汽冷却器4组成。外置蒸汽冷却器4布置在末级给水加热器与末级给水加热器前一级给水加热器之间的疏水管路6上，用于加热末级给水加热器3的疏水。具体来说，外置蒸汽冷却器4的蒸汽入口与高过热度抽汽连通，蒸汽出口与另一级给水加热器3的蒸汽入口连接，而外置蒸汽冷却器4的疏水入口与末级给水加热器的疏水出口连接，疏水被加热汽化后，产生的蒸汽被引回末级加热器，加热给水。工作时，高过热度蒸汽通过蒸汽管系，先进入外置蒸汽冷却器4，加热末级给水加热器3的疏水。高过热度蒸汽被冷却后成为低过热度的蒸汽，供给相应的用户(包括前级的给水加热器3、除氧器2、凝结水加热器I或其它蒸汽用户)。末级给水加热器3的疏水进入外置蒸汽冷却器，被加热汽化后，产生的蒸汽引回末级给水加热器，加热给水。若末级给水加热器的疏水量较大，也可将一部分疏水引到前级给水加热器而不经过外置蒸汽冷却器4。图4示出根据本发明的外置蒸汽冷却器系统的第二实施例的系统布置图。本实施例与第一实施例的区别之处在于高过热度蒸汽通过外置蒸汽冷却器，加热中间级给水加热器3的疏水。即外置蒸汽冷却器4的蒸汽入口与高过热度抽汽连通，蒸汽出口与另一级给水加热器3的蒸汽入口连接，而外置蒸汽冷却器4的疏水入口与某一中间级给水加热器疏水出口连接，疏水被加热汽化后，产生的蒸汽被引回该中间级加热器，加热给水。工作时，高过热度蒸汽通过蒸汽管系，先进入外置蒸汽冷却器4，加热该中间级给水加热器3的疏水。高过热度蒸汽被冷却后成为低过热度的蒸汽，供给相应的用户(包括前级的给水加热器3、除氧器2、凝结水加热器I或其它蒸汽用户)。该中间级给水加热器3的疏水进入外置蒸汽冷却器，被加热汽化后，产生的蒸汽引回该中间级给水加热器(或其它级给水加热器)，加热给水。若该中间级给水加热器的疏水量较大，也可将一部分疏水引到前级给水加热器而不经过外置蒸汽冷却器4。另外，本发明中，如果高过热度的蒸汽来源较多，可以只设一级的外置蒸汽冷却器或设置多级的外置蒸汽冷却器。或者，如果高过热度的蒸汽来源较多，也可以在现有的已设置常规外置蒸汽冷却器的系统中加设本发明的外置蒸汽冷却器，如图5所示，以充分利用蒸汽的过热度，提高热力循环效率。需要指出的是，本发明的回热系统中的加热器可以是多级，级数不受图3 5所示的回热系统的限制。回热系统的加热器可以单列，也可以是双列，列数不受图3 5所示的回热系统的限制。高过热度的蒸汽可以是一级，也可以是双级或多级，级数不受图3 5所示的回热系统的限制。经过外置蒸汽冷却器后的低过热度蒸汽的用户可以是给水加热器、除氧器、凝结水加热器或其它蒸汽用户，用途不受图3 5所示的回热系统的限制。本发明的外置蒸汽冷却器系统中，利用高过热度蒸汽的过热度，加热给水加热器的压力较低的疏水，疏水被加热汽化后，产生的蒸汽引回末级或某一中间级给水加热器，达到间接加热给水的目的。与利用高过热度蒸汽的过热度通过现有的外置蒸汽冷却器系统、直接加热高压给水的系统相比，本发明在提高热力系统效率的同时，显著降低设备和管系的造价，提高投资收益率，扩大节能降耗技术的应用范围。本发明的系统配置中，外置蒸冷器的被加热介质为给水加热器的疏水，压力相对较低。例如对目前多见的超超临界机组，末级给水加热器疏水的额定运行压力约9MPa.g，较低的压力可降低外置蒸冷器设备制造难度、降低造价、提高运行安全性，同时汽水管系(包括管道、管件、阀门等)的造价显著降低，最终提高投资收益率。例如对I台IOOOMW超超临界火力发电机组，本发明的外置蒸汽冷却器系统的设备和管系投资可降低到约1000万元，对I台1000MW超超临界火力发电机组，相比于现有外置蒸汽冷却器系统的设备和管系的高达约2000万元的投资，可降低约1000万元的投资。另外，现有技术外置蒸汽冷却器系统在给水系统中有约IOm H2O的流阻，本发明的外置蒸汽冷却器系统没有相应流阻，流动顺畅、效率高。同时，相比于现有技术外置蒸汽冷却器设备较大、管系较大，占到面积大，本发明的外置蒸汽冷却器系统设备较小、管系较小，占到面积小，对场地受限的技改项目具有更好的适用性。此外，对发电设备的回热系统增加现有技术的外置蒸汽冷却器需要提高给水温度来提高循环效率，会在一定程度上影响锅炉运行，而增加本发明的外置蒸汽冷却器则在提高了循环效率的同时给水温度基本不改变，对已投运的现有工程具有更好的适用性。以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
权利要求
1.一种发电厂回热系统中的外置蒸汽冷却器系统，所述回热系统包括多级给水加热器、除氧加热器、给水管系，以及疏水管系，所述外置蒸汽冷却器系统包括外置蒸汽冷却器和蒸汽管系，其特征在于:所述外置蒸汽冷却器布置在给水加热器的疏水管路上且其蒸汽入口通过管道与汽轮机的高过热度抽汽连通，所述外置蒸汽冷却器用于加热所述给水加热器的疏水。
2.根据权利要求1所述的外置蒸汽冷却器系统，其特征在于:疏水被加热汽化后，产生的蒸汽被引回所述给水加热器，加热给水。
3.根据权利要求1所述的外置蒸汽冷却器系统，其特征在于:高过热度蒸汽被冷却后成为低过热度的蒸汽后供给前级的给水加热器、除氧器、或凝结水加热器。
4.根据权利要求1所述的外置蒸汽冷却器系统，其特征在于:所述外置蒸汽冷却器布置在末级给水加热器与末级给水加热器前一级给水加热器之间的疏水管路上，用于加热末级给水加热器的疏水。
5.根据权利要求1所述的外置蒸汽冷却器系统，其特征在于:所述外置蒸汽冷却器布置在任一中间级给水加热器与该级给水加热器前一级给水加热器之间的疏水管路上，用于加热给水加热器的疏水。
6.根据权利要求1所述的外置蒸汽冷却器系统，其特征在于:所述外置蒸汽冷却器数量为两级，其中一级布置在末级给水加热器之后，用于加热给水，而另一级布置在任一级给水加热器与该级给水加热器前一级给水加热器之间的疏水管路上，用于加热所述任一级给水加热器的疏水。
7.一种发电厂回热系统，所述回热系统包括多级给水加热器、除氧加热器、给水管系，以及疏水管系，其特征在于:所述回热系统还包括权利要求1-6中任一项所述的外置蒸汽冷却器系统。
全文摘要
本发明提供了一种发电厂回热系统中的外置蒸汽冷却器系统及回热系统。回热系统包括多级给水加热器、除氧加热器、给水管系，以及疏水管系，外置蒸汽冷却器系统包括外置蒸汽冷却器和蒸汽管系。其中，外置蒸汽冷却器布置在给水加热器的疏水管路上且其蒸汽入口通过管道与汽轮机的高过热度抽汽连通，外置蒸汽冷却器用于加热给水加热器的疏水。与利用高过热度蒸汽的过热度通过现有的外置蒸汽冷却器系统、直接加热高压给水的系统相比，本发明的外置蒸汽冷却器系统在提高热力系统效率的同时，显著降低设备和管系的造价，提高投资收益率，扩大节能降耗技术的应用范围。
文档编号F22D1/32GK103115349SQ201310077630
公开日2013年5月22日 申请日期2013年3月11日 优先权日2013年3月11日
发明者申松林, 施刚夜, 林磊, 姚君 申请人:中国电力工程顾问集团华东电力设计院