本发明属于发电厂领域，具体涉及一种提高锅炉给水温度的装置及其方法。
背景技术：
：在各种负荷工况下，汽轮发电机组锅炉给水温度随着机组负荷波动而发生变化，实质为当机组负荷波动时，末级高压加热器的抽汽参数发生变化，而导致最终给水温度变化。汽轮机抽汽一般采用非调整式抽汽，其末级参数取决于机组负荷及抽汽口的物理位置，而抽汽口的物理位置一旦在机组投运后就无法发生位移，因此，当机组负荷下降时，原末级抽汽压力必将下降，给水温度随之下降。汽轮机的末级抽汽一般布置于汽轮机的高压缸上，汽轮机高压缸设计制造完成后，已经无法在原来的汽缸上再开孔设置抽汽口，一方面，抽汽口的设置需要转子上相邻两级叶片之间留出通流，即原来的转子无法使用，另一方面，在内、外缸上均需开孔，高压部件开孔需补强，目前技术在建成的高参数汽缸上没有合适的工艺确保方案可行。因此，如要在原来汽轮机上进行技改，实现给水温度的提高，唯一办法就是重新设计制造一台高压缸替代原来高压缸，此方法在投运已久的老机组上结合通流改造也是可行之举。但存在技改所需的停机时间长，成本高等不利因素。目前，由于煤炭等资源的紧缺，人们对于火力发电机组的效率提升的追求欲望日益强烈。最佳给水温度的选择因受排烟温度、锅炉尾部受热面、锅炉的蒸发量和汽轮机高压端的通流量的影响，不同程度地影响锅炉、汽轮机以及各相关辅助系统的投资、折旧费和厂用电，还受煤炭价格的波动影响。随着科学技术的进步，上述平衡有待进一步研究、发展。人们对于赖以生存的环境要求不断提高，火电机组的建设很大程度上受到了限制。这与中国经济的不断发展和对电力资源需求存在着很大的矛盾。在中国，处理好现存火电机组的节能环保事宜，对国家、对人类的意义十分重大。目前，为了控制NOx的排放，火电机组大都采用选择性催化还原技术（SCR）将锅炉燃烧产生的NOx进一步降低，以达到排放标准的要求。但脱硝催化剂的正常运行需要一定的条件，其中之一就是烟气温度不能太低（一般不低于320℃）。火电机组面临的另一现状就是进行深度调峰，即机组负荷根据电网需要不断调整，目前火电机组最低稳定运行负荷为40%。机组在低负荷时，锅炉出口的排烟温度下降。一般，在50~60%负荷，锅炉出口排烟温度就低于320℃，此时常规做法就是将SCR退出运行，机组NOx排放将远远超标。由于机组设计时，锅炉水冷壁等材料均已确定，通过技改提高给水温度需考虑各种负荷工况下的材料许可值以及锅炉水动力的安全问题等。技术实现要素：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种提高锅炉给水温度的装置及其方法，通过合理提高末级给水温度的方法，不仅可以提高机组的经济性，还可以拓展机组脱硝的运行范围。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种提高锅炉给水温度的装置，该装置包括蒸汽管道、新增末级高压加热器、背压式汽轮发电机和背压式汽轮机抽汽调节阀，所述蒸汽管道的蒸汽输出端口与背压式汽轮发电机的高压缸入口相连，利用背压式汽轮发电机的抽汽或排汽，通过新增末级高压加热器，加热原给水系统的高压加热器的给水，所述被采用汽源的压力高于原给水系统的高压加热器中原末级高压加热器的抽汽压力，所述背压式汽轮机抽汽调节阀设置在新增末级高压加热器和高压缸之间的管路上。所述高压缸上设有高压抽汽口和排汽口，所述高压抽汽口的汽源，通过新增末级高压加热器，继续加热原给水系统的高压加热器的给水，所述被采用汽源的压力高于原给水系统的高压加热器中原末级高压加热器的抽汽压力，通过背压式汽轮机抽汽调节阀将其调整至所需压力，所述排汽口的排汽用于其他用户。所述高压缸上设有高压排汽口和抽汽口，所述高压排汽口的汽源，通过新增末级高压加热器，继续加热原给水系统的高压加热器的给水，所述被采用汽源的压力高于原给水系统的高压加热器中原末级高压加热器的抽汽压力，通过背压式汽轮机抽汽调节阀将其调整至所需压力，所述高压缸排汽口多余的蒸汽用于其他用户,所述抽汽口的抽汽用于其他用户。所述高压缸上还设有若干个压力呈递减的次高压抽汽口，该抽汽用于其他目的。所述高压缸上还设有若干个较高压抽汽口，该抽汽用于其他目的。一种提高锅炉给水温度的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、所述蒸汽管道的蒸汽来自锅炉，所述蒸汽依次流经背压式汽轮发电机的高压缸、背压式汽轮机抽汽调节阀和新增末级高压加热器，进入新增末级高压加热器的蒸汽冷却成疏水后，经原给水系统的高压加热器逐级自流，最终进入除氧器；另一部分蒸汽继续在背压式汽轮发电机的后几级作功，其中部分蒸汽还可以在若干个随后的级间抽出，提供给其他用户使用，最终排汽用作其他用途；步骤2、当采用高压抽汽口的汽源，通过新增末级高压加热器，继续加热原给水系统的高压加热器的给水，所述被采用汽源的压力高于原给水系统的高压加热器中原末级高压加热器的抽汽压力，通过背压式汽轮机抽汽调节阀将其调整至所需压力，所述排汽口的排汽用于其他用户；步骤3、当采用高压排汽口的汽源，通过新增末级高压加热器，继续加热原给水系统的高压加热器的给水，所述被采用汽源的压力高于原给水系统的高压加热器中原末级高压加热器的抽汽压力，通过背压式汽轮机抽汽调节阀将其调整至所需压力，所述高压缸排汽口多余的蒸汽用于其他用户,所述抽汽口的抽汽用于其他用户；步骤4、当高压缸上还设有若干个压力呈递减的次高压抽汽口，该抽汽用于其他目的。步骤5、当高压缸上还设有若干个较高压抽汽口，该抽汽可以用于其他目的。在蒸汽热力循环中，通常情况下从汽轮机某一些中间级中抽出一部分蒸汽，送至各回热加热器中用于锅炉给水的加热，从而提高火电厂热经济性。给水回热循环是利用已在汽轮机中作过功的部分蒸汽，通过给水回热加热器加热给水，减少了冷源损失，一定量的蒸汽作了部分功后不再送至凝汽器中向冷却介质放热，其避免了蒸汽的热量被冷却介质带走，使蒸汽热量得到充分利用，降低其热耗率，同时由于利用了在汽轮机作过部分功的蒸汽加热给水，提高了给水温度，减少了锅炉受热面的传热温差，从而减少了给水加热过程中的不可逆损失，同时在锅炉中的吸热量也相应减少。然而采用回热，给水回热加热器的有温差不可逆换热过程恒有作功能力损失，随着回热级数的增加，该作功能力损失逐渐减小。当级数趋向于无穷时，该作功能力损失即趋向于零。以单级抽汽回热为例，随着抽汽点后移，给水温度从汽轮机排汽压力下的饱和温度开始逐渐地增加，热效率也逐渐增加，热效率达到最大值时的给水温度称为最佳给水温度，再提高给水加热温度时，热效率反会减小，同时热经济性会相应的降低。这是因为给水温度提高后，其抽汽压力也会相应的提高，对该部分的抽汽而言，单位质量的抽汽在汽轮机中所做功的量减少了，若固定发电量不变，则要增加进入汽轮机的新蒸汽量，用以弥补因抽汽而减少的发电量，抽汽压力愈高，增加的新蒸汽量就愈多，因而汽耗率也愈大，相应的排向低温热源的热量也就越大，锅炉加热的数值不断降低，同时汽耗率增加较快，以致使热耗率相应增大，从而使循环热效率降低。理论上，回热级数愈多，最佳给水温度愈高。然而，在实际应用中，给水温度并不是加热到最佳给水温度，必须综合考虑回热的技术经济性，一方面，给水温度的提高，使排烟温度升高，锅炉效率降低，或者需增大锅炉尾部受热面，使锅炉投资增加；另一方面，由于回热使得锅炉的蒸发量和汽轮机高压端的通流量都要增加，而汽轮机的低压端的通流量和蒸汽流量相应减少，因而不同程度地影响锅炉、汽轮机以及各相关辅助系统的投资、折旧费和厂用电。因此，通过技术经济比较确定最佳的给水温度。理论上，给水回热的级数越多，其作功能力损失就越小，热循环效率就越高，但随着加热级数的增加，热效率的增长逐渐减慢，相对得益逐渐减小，运行也变得更加复杂，与此同时，回热抽汽的级数受投资和场地的制约，因此不可能设置的过多，我国火电机组实际回热级数如表1所示。表1我国主要机组参数主汽压力（MPa）主汽/再热蒸汽温度（℃）机组功率（MW）给水温度（℃）回热级数（级）8.83535/53550、100210~2306~712.75~13.24535/535；550/550200230~2507~816.18537~565/537~565300、600250~2708~923.6537~565/537~565600、1000270~2808~9在汽轮机回热系统中，各加热器的给水参数对回热系统运行经济性具有很大的影响。因此，在汽轮机热力系统设计过程中，加热器回热分配的选择一直是设计和运行部门普遍重视的一个问题。国内外学者对回热加热分配有着不同的研究方法，其假设条件略有出入，因此有不同的回热分配方法，目前主要有焓降分配法、等焓降分配法、等焓升分配法、等温升分配法几种典型的加热器回热分配方法。这些方法由于各自的假定条件不同，所得到的结果也不太相同，一般的情况下，在汽轮机回热系统设计时，回热加热的分配方法通常采用的是等焓升分配法或者是等温升法。本发明中新增的末级高压加热器采用高于原末级高压加热器的汽源，通过背压式汽轮机抽汽调节阀进入新增的末级高压加热器，进行加热。一般考虑机组在经常负荷下，背压式汽轮机抽汽调节阀的节流全部释放，因此在此负荷以下的负荷阶段，给水温度出现下降的拐点，如图5所示，斜线部分即为补充加热的效应。高负荷时，通过背压式汽轮机抽汽调节阀控制去新增的末级高压加热器的抽汽压力，达到保持给水温度稳定的目的，但负荷低于经常负荷时，背压式汽轮机抽汽调节阀开足，新增末级高压加热器的抽汽压力随着机组负荷下降而滑压下降，到达最低调峰负荷时，抽汽压力不再下降。通过此方法，使技改后的机组总体平均给水温度提高一个层次，确保SCR催化剂的全部投运，以及提高机组热经济性。同时，由于采用了上述方法，给水温度上升，锅炉出口排烟温度也提高，通过设备及系统的整合设计，合理利用目前政策，将机组在运行负荷范围内的脱硝工作全面开展。本发明通过新建一台背压机组，为给水系统新增的末级高压加热器提供汽源，以此提高锅炉的给水温度。国内也有采用原高压缸的补汽口（仅采用西门子技术的高压缸有此接口）将高压缸的接入口作为对外供汽口，供新增高压加热器，此方法也可行，但接入口功能的转变，需在今后机组运行中不断监视其可靠性及安全性的问题。我国乃至世界上大多数机组高压缸不具备补汽口，因此，通过本发明新建背压机组，是提高锅炉给水温度的行之有效的办法。本发明可应用于的原机组的给水系统可以分为单列或双列高压加热器给水系统。所述的新增高压加热器的接入特点是能在原基础上提高给水温度，接入方式灵活，所述的新增高压加热器的容量不限，通过系统及阀门等设备的设置实现所需功能。与现有技术相比，本发明的有益效果为：①背压机组布置灵活。背压机组不设凝汽器，机组荷载轻，可以靠近新增的末级高压加热器布置，节约管道支吊架等建设费用；②背压机组发出来的电可以供机组厂用电所需，降低机组厂用电率；③给水温度的提高，增加了回热抽汽量，减少了排汽损失，同时也提高了锅炉的平均吸热温度，机组的循环效率得以提高；④给水温度的提高，使工质在锅炉省煤器内的吸热量减少，排烟温度升高，对锅炉效率不利，因此，需在省煤器部分进行适当技改，但需确保低负荷时脱硝正常投运；⑤给水温度的提高，减少了水冷壁入口欠焓，有利于水动力的稳定，提高低负荷锅炉运行安全性。附图说明图1为本发明实施例1的结构示意图。图2为本发明实施例2的结构示意图。图3为本发明实施例3的结构示意图。图4为本发明实施例4的结构示意图。图5为本发明中补充加热给水的效益图。具体实施方式下面结合具体实施方式和说明书附图对本发明的技术方案进行进一步详细解释说明。实施例1如图1所示，本实施例提高锅炉给水温度的装置，该装置包括蒸汽管道1、新增末级高压加热器2、背压式汽轮发电机3和背压式汽轮机抽汽调节阀4，所述蒸汽管道1的蒸汽输出端口与背压式汽轮发电机3的高压缸5入口相连，所述背压式汽轮机抽汽调节阀4设置在新增末级高压加热器2和高压缸5之间的管路上；所述高压缸5上设有高压抽汽口7和排汽口8，利用背压式汽轮发电机3上高压抽汽口7的抽汽汽源通过新增末级高压加热器2继续加热原给水系统的高压加热器6的给水，所述被采用汽源的压力高于原给水系统的高压加热器中原末级高压加热器的抽汽压力，通过背压式汽轮机抽汽调节阀4将其调整至所需压力，所述排汽口8的排汽接至主机冷再热蒸汽管道，与主机高压缸排汽汇合后流向锅炉再热器。本实施例提高锅炉给水温度的方法，包括以下步骤：步骤1、所述蒸汽管道1的蒸汽来自锅炉主蒸汽管道，所述蒸汽依次流经背压式汽轮发电机3的高压缸5、背压式汽轮机抽汽调节阀4和新增末级高压加热器2，进入新增末级高压加热器2的蒸汽冷却成疏水后，经原给水系统的高压加热器6逐级自流，最终进入除氧器；另一部分蒸汽继续在背压式汽轮发电机3的后几级作功，最终于排汽口排出，接至主机冷再热蒸汽管道，与主机高压缸排汽汇合后流向锅炉再热器；步骤2、当采用高压抽汽口7的汽源通过新增末级高压加热器2继续加热原给水系统的高压加热器6的给水，所述被采用汽源的压力高于原给水系统的高压加热器中原末级高压加热器的抽汽压力，通过背压式汽轮机抽汽调节阀4将其调整至所需压力；本案例拟在300MW机组上进行，高负荷若维持原给水温度，此时，背压式汽轮机抽汽调节阀4处于关闭状态，主蒸汽经背压机做功，要求发电量为10MW。根据某厂300MW机组热平衡，相关参数如下：主蒸汽压力16.67Mpa，主蒸汽温度538℃，主蒸汽焓值3397.2kj/kg，冷再热蒸汽压力3.569Mpa，冷再热蒸汽温度320℃，冷再热蒸汽焓值3030.5kj/kg，考虑新建背压式机组的发电机的效率为98%，随着技术的发展，目前新建背压式汽轮机汽缸效率可以与多年前常规汽轮机汽缸效率一致（经调研，目前300MW在役机组高压缸实际效率基本在80%多），经计算达到10MW的发电量需主蒸汽量为100.2t/h。若高负荷需在原基础上提高原给水温度，此时，背压式汽轮机抽汽口至新增末级高压加热器之间管道上的调节阀处于调节状态，主蒸汽经背压机做功，要求发电量为10MW。原机组参数如下：主蒸汽压力16.67Mpa，主蒸汽温度538℃，主蒸汽焓值3397.2kj/kg，冷再热蒸汽压力3.569Mpa，冷再热蒸汽温度320℃，冷再热蒸汽焓值3030.5kj/kg，给水压力18.44Mpa，给水温度274.7℃，给水流量909t/h，给水焓值1205.3kj/kg。拟采用背压式汽轮发电机组后，给水温度提高到294℃，新增背压机组的汽缸效率与原来高压缸一致，则背压式汽轮机的抽汽参数：抽汽压力7.9Mpa，抽汽温度421.6℃，抽汽焓值3202.4kj/kg，抽汽量45.5t/h。此时还需满足背压式汽轮发电机组发电量为10MW，总主蒸汽流量为121.5t/h。机组低负荷时（依50%工况为例），拟将给水温度在原基础上进行提升，背压式汽轮机抽汽口至新增末级高压加热器之间管道上的调节阀处于调节状态，主蒸汽经背压式汽轮发电机组做功，要求发电量为10MW。原机组参数如下：主蒸汽压力11.45Mpa，主蒸汽温度537℃，主蒸汽焓值3452.3kj/kg，冷再热蒸汽压力1.912Mpa，冷再热蒸汽温度320℃，冷再热蒸汽焓值3038.1kj/kg，给水温度236.3℃，给水流量462.8t/h，给水焓值1021.8kj/kg。拟采用背压式汽轮发电机组后，锅炉给水温度提高到260℃，新增背压式汽轮发电机组的汽缸效率与原来高压缸一致，则背压机的抽汽参数：抽汽压力4.69Mpa，抽汽温度403.7℃，抽汽焓值3223.6kj/kg，抽汽量24.1t/h。此时还需满足背压式汽轮发电机组发电量为10MW，总主蒸汽流量为99.5t/h。根据目前在役300MW机组BMCR蒸发量设计值及实际运行值，上述各工况所需蒸汽量是能够满足要求的，项目方案可行。本案例所需增加的设备及费用如下：背压式汽轮机（10MW）1000万元；发电机及电气设备300万元，末级高压加热器200万元，系统管道及阀门和土建设备300万元，总价：1800万元。该背压式机组年发电量为10000*6000=60000000千瓦时，厂用电与发电成本差价为0.15元，年节约费用60000000*0.15=900（万元）成本可以在1800/900=2年内回收。实施例2如图2所示，本实施例提高锅炉给水温度的装置，该装置包括蒸汽管道1、新增末级高压加热器2、背压式汽轮发电机3和背压式汽轮机抽汽调节阀4，所述蒸汽管道1的蒸汽输出端口与背压式汽轮发电机3的高压缸5入口相连，所述背压式汽轮机抽汽调节阀4设置在新增末级高压加热器2和高压缸5之间的管路上；所述高压缸5上设有高压缸排汽口9和抽汽口10，利用背压式汽轮发电机3的高压缸排汽口9排汽的汽源通过新增末级高压加热器2继续加热原给水系统的高压加热器6的给水，所述被采用汽源的压力高于原给水系统的高压加热器中原末级高压加热器的抽汽压力，通过背压式汽轮机抽汽调节阀4将其调整至所需压力，所述高压缸排汽口9多余的蒸汽也可以用于其他用户，所述抽汽口10的抽汽用于其他用户。本实施例提高锅炉给水温度的方法，包括以下步骤：步骤1、所述蒸汽管道1的蒸汽来自锅炉，所述蒸汽依次流经背压式汽轮发电机3的高压缸5、背压式汽轮机抽汽调节阀4和新增末级高压加热器2，进入新增末级高压加热器2的蒸汽冷却成疏水后，经原给水系统的高压加热器6逐级自流，最终进入除氧器；步骤2、当采用高压排汽口9的汽源通过新增末级高压加热器2继续加热原给水系统的高压加热器6的给水，所述被采用汽源的压力高于原给水系统的高压加热器中原末级高压加热器的抽汽压力，通过背压式汽轮机抽汽调节阀4将其调整至所需压力，所述抽汽口10的抽汽用于其他用户。实施例3如图3所示，本实施例提高锅炉给水温度的装置，该装置包括蒸汽管道1、新增末级高压加热器2、背压式汽轮发电机3和背压式汽轮机抽汽调节阀4，所述蒸汽管道1的蒸汽输出端口与背压式汽轮发电机3的高压缸5入口相连，所述背压式汽轮机抽汽调节阀4设置在新增末级高压加热器2和高压缸5之间的管路上；所述高压缸5上设有高压抽汽口7和排汽口8，利用背压式汽轮发电机3上高压抽汽口7的抽汽汽源通过新增末级高压加热器2继续加热原给水系统的高压加热器6的给水，所述被采用汽源的压力高于原给水系统的高压加热器中原末级高压加热器的抽汽压力，通过背压式汽轮机抽汽调节阀4将其调整至所需压力，所述排汽口8的排汽用于其他用户。作为优选，本实施例所述高压缸5上还设有若干个压力呈递减的次高压抽汽口11，该抽汽用于其他目的。本实施例提高锅炉给水温度的方法，包括以下步骤：步骤1、所述蒸汽管道1的蒸汽来自锅炉，所述蒸汽依次流经背压式汽轮发电机3的高压缸5、背压式汽轮机抽汽调节阀4和新增末级高压加热器2，进入新增末级高压加热器2的蒸汽冷却成疏水后，经原给水系统的高压加热器6逐级自流，最终进入除氧器；另一部分蒸汽继续在背压式汽轮发电机3的后几级作功，其中部分蒸汽还可以在若干个随后的级间抽出，提供给其他用户使用，最终排汽也可用作其他用途；步骤2、当采用高压抽汽口7的汽源通过新增末级高压加热器2继续加热原给水系统的高压加热器6的给水，所述被采用汽源的压力高于原给水系统的高压加热器中原末级高压加热器的抽汽压力，通过背压式汽轮机抽汽调节阀4将其调整至所需压力，所述排汽口8的排汽用于其他用户；步骤3、当高压缸5上还设有若干个压力呈递减的次高压抽汽口11，该抽汽可以用于其他目的。实施例4如图4所示，本实施例提高锅炉给水温度的装置，该装置包括蒸汽管道1、新增末级高压加热器2、背压式汽轮发电机3和背压式汽轮机抽汽调节阀4，所述蒸汽管道1的蒸汽输出端口与背压式汽轮发电机3的高压缸5入口相连，所述背压式汽轮机抽汽调节阀4设置在新增末级高压加热器2和高压缸5之间的管路上；所述高压缸5上设有高压缸排汽口9，利用利用背压式汽轮发电机3的高压排汽口9排汽的汽源通过新增末级高压加热器2继续加热原给水系统的高压加热器6的给水，所述被采用汽源的压力高于原给水系统的高压加热器中原末级高压加热器的抽汽压力，通过背压式汽轮机抽汽调节阀4将其调整至所需压力，所述高压缸排汽口9多余的蒸汽也可用于其他用户。作为优选，本实施例所述高压缸5上还设有若干个较高压抽汽口11，该抽汽用于其他目的。本实施例提高锅炉给水温度的方法，包括以下步骤：步骤1、所述蒸汽管道1的蒸汽来自锅炉，所述蒸汽依次流经背压式汽轮发电机3的高压缸5、背压式汽轮机抽汽调节阀4和新增末级高压加热器2，进入新增末级高压加热器2的蒸汽冷却成疏水后，经原给水系统的高压加热器6逐级自流，最终进入除氧器；所述背压式汽轮发电机3的高压缸5排汽口9用于新增末级高压加热器2之外，多余的蒸汽也可用于其他用户。步骤2、当采用高压排汽口9的汽源继续加热原给水系统的高压加热器6的给水，所述被采用汽源的压力高于原给水系统的高压加热器中原末级高压加热器的抽汽压力，通过背压式汽轮机抽汽调节阀4将其调整至所需压力。步骤3、当高压缸5上还设有若干个较高压抽汽口11，该抽汽可以用于其他目的。以上详细描述了本发明专利的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明专利的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本
技术领域：
中技术人员依本发明专利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。当前第1页1 2 3