专利名称：发电厂回热式汽动循环水泵系统以及发电厂热力循环系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及发电厂系统，特别是一种发电厂回热式汽动循环水泵系统。
背景技术：
目前我国的电力供应需求日益增长，装机容量也随之逐年快速上升，在大幅提高 机组参数以提高发电效率的同时，如何提高用电效率，即降低厂用电率越来越被重视。目前大幅降低厂用电率的方式主要是将发电厂的大型设备，典型的是锅炉循环水 泵，由电动机驱动改为由小汽轮机驱动，这样可取消大容量的电动机，以达到大幅降低厂用 电的目的。现有技术采用小汽轮机驱动循环水泵系统(以下简称现有技术)如附图1和附 图2所示，其中图1的小汽轮机排汽排入主机凝汽器，由主机凝汽器的循环水冷凝为凝结 水，而图2的小汽轮机排汽排入小汽轮机单独的凝汽器，由小汽轮机凝汽器的循环水冷凝 为凝结水。但无论是图1或图2所示的系统，小汽轮机都是凝汽式，都是通过循环水(冷 源)将排汽冷凝为凝结水，这样仅能回收排汽的工质，但排汽的热量(该热量占汽源蒸汽的 热量一半以上)将随着循环水排掉，从而使整个循环效率不高。并且，在上述传统的凝汽式小汽轮机驱动循环水泵技术中，由于小汽轮机的效率 比主汽轮机低得多，从而导致将循环水泵由电动机改为小汽轮机驱动后，仅能起到降低厂 用电的目的，整个发电厂的供电效率反而是降低了。因此，本领域迫切需要一种采用小汽轮机驱动循环水泵，既可以达到降低厂用电 的目的，同时能将排汽热量回收到热力循环中，从而大幅提高了机组供电效率的系统。
实用新型内容本实用新型的第一目的在于提供一种采用小汽轮机驱动循环水泵，既可以降低厂 用电的目的，同时又能将排汽热量回收到热力循环中，从而大幅提高了机组供电效率的发 电厂回热式汽动循环水泵系统。本实用新型的第二目的在于提供一种采用小汽轮机驱动循环水泵，既可以降低厂 用电的目的，同时又能将排汽热量回收到热力循环中，从而大幅提高了机组供电效率的发 电厂热力循环系统。本实用新型第一方面提供一种发电厂回热式汽动循环水泵系统(100)，采用小汽 轮机(11)驱动被循环水泵(2)，同时将小汽轮机(11)排汽的热量回收至发电厂热力循环系 统(300)中，它包括-回热式小汽轮机单元(1)；所述回热式小汽轮机单元⑴包括-小汽轮机(11);-设在所述小汽轮机(11)上游的小汽轮机进汽管系(12)，其中，所述小汽轮机进 汽管系(12)接受来自发电厂热力循环系统(300)的蒸汽汽源(34)；以及-设在所述小汽轮机(11)下游的小汽轮机排汽管系(13)；所述小汽轮机排汽管系
3[13]的排汽进入所述发电厂热力循环系统(300)的回热单元(32)；-和被所述小汽轮机单元(1)驱动的循环水泵(2)。在本实用新型的一个具体实施方式
中，所述循环水泵(2)选自锅炉循环水泵。在本实用新型的一个具体实施方式
中，所述循环水泵(2)选自由锅炉循环水泵及 脱硫增压风机合并而成的锅炉循环水泵。本实用新型的第二方面提供一种发电厂热力循环系统(300)，它包括锅炉单元
(33)、主汽轮机单元(30)、凝汽器单元(31)以及回热单元(32)所构成的循环，其中所述主 汽轮机单元(30)和/或所述锅炉单元(33)提供蒸汽汽源(34)，还包括-本实用新型所述的发电厂回热式汽动循环水泵系统(100)，其中所述蒸汽汽源
(34)为小汽轮机(11)提供驱动蒸汽；-回热单元(32)，其中所述发电厂回热式小汽轮机系统(100)的排汽排入所述回 热单元(32)；且所述回热单元(32)的热量回收到所述锅炉单元(33)。在本实用新型的一个具体实施方式
中，所述主汽轮机单元(30)依序由高压缸 (301)、中压缸(302)、低压缸(303)组成；其中，所述高压缸(301)的进汽为主蒸汽(341)；排汽为再热冷段蒸汽(342)；所述中压缸(302)的进汽为再热热段蒸汽(343)；排汽为中压缸排汽(344)。在本实用新型的一个具体实施方式
中，排入所述发电厂回热式小汽轮机系统 (100)的蒸汽汽源(34)选自下列汽源中的一个或多个主蒸汽(341)；再热冷段蒸汽(342)、再热热段蒸汽(343)、中压缸排汽(344)、主汽 轮机抽汽、锅炉单元的中间蒸汽、辅助蒸汽、其他具有过热度的蒸汽。在一个具体实施方式
中，所述主汽轮机抽汽是指，主汽轮机的高、中、低压缸的某 级抽汽。在一个具体实施方式
中，所述锅炉单元的中间蒸汽是指锅炉过热器或再热器的 中间蒸汽。本实用新型的优点在于本实用新型提供了一种发电厂回热式汽动循环水泵系统，可以利用汽轮机中作过 功的蒸汽加热给水或凝结水，减少蒸汽热量的冷源损失，将该热量传给给水或凝结水，从而 提高热力循环效率。可以根据需要，对发电厂回热式小汽轮机系统的小汽轮机的蒸汽汽源和排汽回热 单元进行灵活选择而达到所需要求。
图1为现有技术的凝汽式发电厂辅助小汽轮机驱动循环水泵系统，其中的小汽轮 机排汽排入主机凝汽器；图2为现有技术的凝汽式发电厂辅助小汽轮机驱动循环水泵系统，其中的小汽轮 机排汽排入单独的凝汽器；图3为本实用新型的凝汽式发电厂回热式汽动循环水泵系统(100)，和用于所述 小汽轮机(11)的回热系统(200)、以及含有上述系统的发电厂热力循环系统(300)。
具体实施方式
本实用新型设计人经过广泛而深入的研究，通过改变工艺流程，针对现有技术存 在的问题，本发明提供了一种发电厂回热式汽动循环水泵系统，该系统是发电厂热力循环 系统的一部分，其中蒸汽汽源经小汽轮机做功驱动设备运转后，排汽的热量和工质通过回 热设备回收到发电厂热力循环系统中。本发明的发电厂回热式小汽轮机系统具有减少排汽 冷源损失，提高机组效率的效果。在此基础上完成了本实用新型。本文中，所述“发电厂”包括火力发电厂、核电厂、生物质能发电厂、燃气轮机电 厂、钢铁化工造纸等行业自备电厂，但不局限于此。还包括其它需要小汽轮机驱动循环水泵 的系统。本文中，所述“回热”是指利用汽轮机中作过功的蒸汽加热给水或凝结水，减少蒸 汽热量的冷源损失，将该热量传给给水或凝结水，从而提高热力循环效率。本实用新型的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易 见的。蒸汽汽源在发电厂热力循环系统中，可以在多处产生蒸汽汽源。通常，发电厂热力循环系统 包括锅炉单元、主汽轮机单元、凝汽器单元以及回热单元所构成的循环，其中所述主汽轮机 单元、所述锅炉单元形成蒸汽汽源，或者两个单元同时形成蒸汽汽源。本实用新型的蒸汽汽源可以是下列汽源中的一个或多个1)主蒸汽(即主汽轮机的高压缸进汽)；2)再热冷段蒸汽(即主汽轮机的高压缸排汽)；3)再热热段蒸汽(即主汽轮机的中压缸进汽)；4)主汽轮机的中压缸排汽；5)主汽轮机高、中、低压缸某级抽汽；6)锅炉过热器或再热器的中间蒸汽；7)辅助蒸汽；8)其他具有一定过热度的蒸汽。所述蒸汽汽源可以采用以上一种汽源，也可以合并。优选地，采用1)再热冷段蒸 汽(即主汽轮机的高压缸排汽)；2)辅助蒸汽；3)锅炉过热器或再热器的中间蒸汽；三者中 的一种或组合。所述蒸汽汽源是这样运作的通过小汽轮机进汽管系将蒸汽接至小汽轮机；蒸汽 在小汽轮机中做功，通过小汽轮机带动被驱动设备运转；做功后的排汽通过小汽轮机排汽 管系排入排汽回热单元，使排汽的热量和工质回收到热力循环中。回热式小汽轮机单元和被驱动循环水泵所述回热式小汽轮机单元包括小汽轮机；设在所述小汽轮机上游的小汽轮机进 汽管系，其中，所述小汽轮机进汽管系接受来自发电厂热力循环系统的蒸汽汽源；以及设在 所述小汽轮机下游的小汽轮机排汽管系；所述小汽轮机排汽管系的排汽进入所述发电厂热 力循环系统的回热单元。回热式小汽轮机单元中，采用的小汽轮机没有特殊要求，只要不对本实用新型的
5发明目的产生限制即可。所述“小汽轮机”是本领域的常规术语，通常为相对于主汽轮机而 言。一般地，发电厂主汽轮机用于驱动发电机发电，而小汽轮机用于驱动辅机设备运转。本 领域技术人员按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件选择小汽轮机。被小汽轮机驱动的循环水泵可以是锅炉循环水泵，也可以是锅炉循环水泵与脱硫 增压风机合并的循环水泵。回热式小汽轮机单元中，回热式小汽轮机单元中排汽回热单元可以是下列设备中 的一个或多个1)除氧加热器；2)低压加热器；3)高压加热器；4)其他回热设备。本实用新型的回热小汽轮机驱动循环水泵系统是这样运作的本发明的回热式小 汽轮机系统的关键点在于小汽轮机采用回热原理，蒸汽汽源的蒸汽经过小汽轮机作功后， 小汽轮机的排汽引到发电厂排汽回热单元(如除氧加热器或高、低压加热器)中加热热力 循环的工质(如给水或凝结水)，以回收热量和工质，大大提高循环效率。与现有技术的 驱动循环水泵用的小汽轮机采用凝汽式系统，排入凝汽器，仅回收工质不回收热量不同。以下结合具体实施例，进一步阐明本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本 实用新型而不用于限制本实用新型的范围。本说明书中所述的典型系统只是本发明的一种 较佳的具体实施例。凡本技术领域中技术人员依本发明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，皆应在本发明的权利要求保护范围内。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人 员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的设备皆可应用于本实用新型 中。实施例如图3所示，示出了本实用新型的发电厂回热式小汽轮机系统的一个具体实施方 式。图中仅连接了典型的汽源和回热设备，并未示出所有的可能性，因此图3仅用作说明而 并非对本实用新型的限制。图3示出了本实用新型的一种发电厂回热式汽动循环水泵系统100，用于将小汽 轮机11排汽的热量回收到发电厂热力循环系统300中，它包括回热式小汽轮机单元1 ； 所述回热式小汽轮机单元1包括小汽轮机11 ；设在所述小汽轮机11上游的小汽轮机进 汽管系12，其中，所述小汽轮机进汽管系12接受来自发电厂热力循环系统300的蒸汽汽源 34 ；以及设在所述小汽轮机11下游的小汽轮机排汽管系13 ；所述小汽轮机排汽管系13的 排汽进入所述发电厂热力循环系统300的回热单元32 ；和被所述小汽轮机1的蒸汽驱动的 循环水泵2。其中，所述被驱动循环水泵2可以是锅炉循环水泵，也可以是锅炉循环水泵与脱 硫增压风机合并的循环水泵。图3还示出了用于所述小汽轮机11的回热系统200，将小汽轮机11排汽排入回热 单元32，将排汽的热量回收到发电厂热力循环系统300中。所述回热单元32选自下列设备中的一个或多个除氧加热器322、低压加热器321、高压加热器323、或其他回热设备。图3还示出了一种发电厂热力循环系统300，它包括锅炉单元33、主汽轮机单元 30、凝汽器单元31以及回热单元32所构成的循环，其中所述主汽轮机单元30和/或所述 锅炉单元33提供的蒸汽汽源34，还包括发电厂回热式汽动循环水泵系统100，其中所述蒸 汽汽源34的蒸汽接入所述发电厂回热式汽动循环水泵系统100 ；以及排汽回热单元32，且 所述回热单元32的热量回收到所述锅炉单元33。所述主汽轮机单元30依序由高压缸301、中压缸302、低压缸303组成；所述高压 缸301的进汽为主蒸汽341 ；排汽为再热冷段蒸汽342 ；所述中压缸302的进汽为再热热段 蒸汽343 ；排汽为中压缸排汽344。接入所述发电厂辅助汽动循环水泵系统100的蒸汽汽源34选自下列汽源中的一 个或多个主蒸汽341 ；再热冷段蒸汽342、再热热段蒸汽343、中压缸排汽344、主汽轮机抽 汽、锅炉单元的中间蒸汽(锅炉过热器或再热器的中间蒸汽)、辅助蒸汽、其他具有过热度 的蒸汽。所述排汽回热单元32选自下列设备中的一个或多个除氧加热器322、低压加热 器321、高压加热器323、或其他回热设备。本实用新型的系统是这样运作的由锅炉单元33、主汽轮机单元30、发电厂回热式汽动循环水泵系统100以及回热 单元32形成蒸汽循环管路；其中所述主汽轮机单元30和/或锅炉单元33进行排汽形成蒸汽汽源34，所述 蒸汽汽源34的蒸汽接入所述发电厂回热式汽动循环水泵系统100 ；其中所述发电厂回热式 汽动循环水泵系统100的排汽排入所述回热单元32 ；且所述回热单元32的热量回收到所 述锅炉单元33。采用如上步骤达到回收小汽轮机排汽热量和工质的目的。本实用新型达到了如下的效果其一、回热式汽动循环水泵系统与现有凝汽式小汽轮机驱动循环水泵系统相比， 循环效率大大提高。以一台典型的1000MW燃煤火力发电机组为例，如将驱动循环水泵的 小汽轮机由凝汽式改为回热式小汽轮机系统，按年运行5500小时估算，每年可节省燃煤约 3000吨，按每吨燃煤600元计算，则节煤效益为180万/年。其二、回热式汽动循环水泵系统与常规的电动机驱动循环水泵系统相比，厂用电 率大大下降。以一台典型的1000MW燃煤火力发电机组为例，如将循环水泵的驱动方式由电 动机改为回热式小汽轮机系统，则厂用电率下降约0. 6%，按年运行5500小时估算，每年可 节省燃煤约6000吨，按每吨燃煤600元计算，则节煤效益为360万/年。其三、采用回热式汽动循环水泵系统后，在保证效率的前提下，循环水泵的驱动机 械不再受电压限制。如发电厂常见的6kV电压等级，受启动电流的限制，如功率还需增加， 则需采用IOkV的电压等级，这将大大增加工程投资和系统的复杂性。而回热式汽动循环水 泵系统则没有这方面的限制。总之，从上述多角度来看，本发明与现有技术相比具有显著的经济效益和巨大的 潜在社会效果，尤其符合当前创建节约型社会的需要。在本实用新型提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被
7单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本实用新型的上述内容之后，本领域技术 人员可以对本实用新型作各种改动或修改，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。
权利要求一种发电厂回热式汽动循环水泵系统(100)，采用小汽轮机(11)驱动被循环水泵(2)，同时将小汽轮机(11)排汽的热量回收至发电厂热力循环系统(300)中，其特征在于，它包括 回热式小汽轮机单元(1)；所述回热式小汽轮机单元(1)包括 小汽轮机(11)； 设在所述小汽轮机(11)上游的小汽轮机进汽管系(12)，其中，所述小汽轮机进汽管系(12)接受来自发电厂热力循环系统(300)的蒸汽汽源(34)；以及 设在所述小汽轮机(11)下游的小汽轮机排汽管系(13)；所述小汽轮机排汽管系(13)的排汽进入所述发电厂热力循环系统(300)的回热单元(32)；一和被所述小汽轮机单元(1)驱动的循环水泵(2)。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述循环水泵(2)选自由锅炉循环水泵及脱 硫增压风机合并而成的循环水泵。
3.一种发电厂热力循环系统(300)，它包括锅炉单元(33)、主汽轮机单元(30)、凝汽器 单元(31)以及回热单元(32)所构成的循环，其中所述主汽轮机单元(30)和/或所述锅炉 单元(33)提供蒸汽汽源(34)，其特征在于，还包括-如权利要求1所述的发电厂回热式汽动循环水泵系统(100)，其中所述蒸汽汽源(34) 为小汽轮机(11)提供驱动蒸汽；-回热单元(32)，其中所述发电厂回热式小汽轮机系统(100)的排汽排入所述回热单 元(32)；且所述回热单元(32)的热量回收到所述锅炉单元(33)。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述主汽轮机单元(30)依序由高压缸 (301)、中压缸(302)、低压缸(303)组成；其中，所述高压缸(301)的进汽为主蒸汽(341)；排汽为再热冷段蒸汽(342)；所述中压缸(302)的进汽为再热热段蒸汽(343)；排汽为中压缸排汽(344)。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，排入所述发电厂回热式小汽轮机系统(100) 的蒸汽汽源(34)选自下列汽源中的一个或多个主蒸汽(341)；再热冷段蒸汽(342)、再热热段蒸汽(343)、中压缸排汽(344)、主汽轮机 抽汽、锅炉单元的中间蒸汽、辅助蒸汽、其他具有过热度的蒸汽。
专利摘要本实用新型发电厂回热式汽动循环水泵系统以及含有该发电厂回热式汽动循环水泵系统的发电厂热力循环系统，包括由小汽轮机、小汽轮机进汽管系、小汽轮机排汽管系组成的小汽轮机单元，并包括由小汽轮机驱动的循环水泵，其采用小汽轮机驱动循环水泵，同时将小汽轮机排汽排入回热设备，从而将排汽的热量回收至发电厂热力循环系统中。本实用新型的优点是提供了一种发电厂回热式汽动循环水泵系统，可以选择多种汽源的蒸汽带动小汽轮机转动，然后用小汽轮机驱动循环水泵，排汽可选择接入多种回热设备，从而利用汽轮机中作过功的蒸汽加热给水或凝结水，减少蒸汽热量的冷源损失，将该热量传给给水或凝结水，从而提高热力循环效率。在发电厂代替电动机应用，可以降低厂用电，提高机组的供电效益。
文档编号F01K11/02GK201747417SQ20102018097
公开日2011年2月16日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者叶勇健, 林磊, 申松林 申请人:中国电力工程顾问集团华东电力设计院