专利名称：二次再热的热力系统的制作方法
技术领域：
本实用新型适用于二次再热汽轮发电机组，尤其涉及一种配置背压式抽汽小机的二次再热的热力系统。
背景技术：
现有技术的采用二次再热技术的火力发电厂的再热系统大致为将主汽轮机内做了部分功的蒸汽引出进行再次加热，然后引回汽轮机继续做功，以提高热力系统效率。采用二次再热技术的火力电厂通常配置有回热系统，用主汽轮机抽汽的热量通过加热器来加热凝结水和给水，将抽汽的热量全部回收到工质水中，减少循环水带走的汽化潜热排放，以提高热力系统效率。抽汽最好过热度低，将过热部分能量做功，而将汽化潜热部分能量用来回热。但对有再热系统的火力发电厂，再热后的抽汽受再热作用，温度提高，过热度随之增加，使得可用来做功的能量用来加热凝结水和给水，影响了热力循环的效率。图1和图2分别示出了两种现有技术的二次再热热力系统。在图1所示的二次再热主机抽汽的热力系统中，该热力系统主要包括高压缸 101、第一中压缸102-1、第二中压缸102-2、低压缸103、第一再热器104-1、第二再热器 104-2、凝汽式抽汽小机105、回热设备106等等。其中，汽轮机的高压缸101的排汽被引至第一再热器104-1，进行加热升温，然后进入汽轮机的第一中压缸102-1，从汽轮机的第一中压缸102-1中间设有一个抽汽口，从该抽汽口引出蒸汽，加热凝结水和给水，回收汽化潜热，提高热力循环效率。然后，第一中压缸102-1排汽引至第二再热器104-2，进行加热升温，然后进入第二中压缸102-2，中压缸102-2中间设有一个抽汽口，从该抽汽口引出蒸汽， 加热凝结水和给水，回收汽化潜热，从而提高热力循环效率。但，一次和二次再热后抽汽的温度较高，过热度大，过热部分的能量也随汽化潜热被用来加热水，影响热力循环效率。图1的现有技术二次再热的汽轮机发电机组为单轴型式，各汽轮机同轴驱动1台发电机；有少数二次再热的汽轮机发电机组为双轴型式(参见图幻，不同汽轮机分轴驱动2 台发电机，都存在抽汽过热度较大的问题。
实用新型内容针对现有技术的二次再热热力系统的上述不足，本实用新型主要利用再热前的蒸汽，驱动背压式抽汽小机，从该背压式抽汽小机中抽汽，利用过热度较低的小机抽汽和排汽，通过诸如加热器的回热设备来加热凝结水和给水。与现有技术的二次再热热力系统相比，本实用新型可提高热力循环效率。根据本实用新型的一个方面，提供了一种二次再热的热力系统，包括高压缸、第一中压缸、第二中压缸和低压缸，所述高压缸、第一中压缸、第二中压缸和低压缸依次连接； 第一再热器，设置于所述高压缸和所述第一中压缸之间；第二再热器，设置于所述第一中压缸和所述第二中压缸之间；第一背压式抽汽小机，从所述高压缸获得未经所述第一再热器再热的蒸汽以驱动所述第一背压式抽汽小机；第二背压式抽汽小机，从所述第一中压缸获得未经所述第二再热器再热的蒸汽以驱动所述第二背压式抽汽小机；以及至少一个回热设备，从所述第一背压式抽汽小机和所述第二背压式抽汽小机抽汽。根据本实用新型的一个优选实施例，在上述热力系统中，所述第一背压式抽汽小机和所述第二背压式抽汽小机分别连接并驱动一被驱动装置。根据本实用新型的一个优选实施例，在上述热力系统中，还包括第一蒸汽流量平衡管，连通所述第一背压式抽汽小机的输出管道与所述第一中压缸和所述第二中压缸之间的传输管道以稳定所述第一背压式抽汽小机的排汽压力；第二蒸汽流量平衡管，连通所述第二背压式抽汽小机的输出管道与所述第二中压缸和所述低压缸之间的传输管道以稳定所述第二背压式抽汽小机的排汽压力。根据本实用新型的一个优选实施例，在上述热力系统中，当与第一背压式抽汽小机相连接的所述回热设备所需的蒸汽流量大于所述第一背压式抽汽小机的排汽流量时，从所述第一中压缸向所述与第一背压式抽汽小机相连接的回热设备补充蒸汽；当与第二背压式抽汽小机相连接的所述回热设备所需的蒸汽流量大于所述第二背压式抽汽小机的排汽流量时，从所述第二中压缸向所述与第二背压式抽汽小机相连接的回热设备补充蒸汽。根据本实用新型的一个优选实施例，在上述热力系统中，当所述与第一背压式抽汽小机相连接的回热设备所需的蒸汽流量小于所述第一背压式抽汽小机的排汽流量时，从所述第一背压式抽汽小机向所述第一中压缸排汽溢流；当所述与第二背压式抽汽小机相连接的回热设备所需的蒸汽流量小于所述第二背压式抽汽小机的排汽流量时，从所述第二背压式抽汽小机向所述第二中压缸排汽溢流。根据本实用新型的一个优选实施例，在上述热力系统中，还包括凝汽器，从所述低压缸获得蒸汽并获得所述第二背压式抽汽小机的排汽。根据本实用新型的一个优选实施例，在上述热力系统中，还包括小机启动排汽管，连接所述第二背压式抽汽小机和所述凝汽器，以在所述热力系统启动阶段所述第二背压式抽汽小机无法向所述第二中压缸排汽时向所述凝汽器排汽。根据本实用新型的一个优选实施例，在上述热力系统中，所述回热设备是加热器或除氧器。应当理解，本实用新型以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本实用新型提供进一步的解释。
包括附图是为提供对本实用新型进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本实用新型的实施例，并与本说明书一起起到解释本实用新型原理的作用。 附图中图1示出了现有技术的一种二次再热的热力系统，该热力系统采用了凝汽式抽汽小机，且回热设备采用再热后高过热度蒸汽。图2示出了现有技术的另一种二次再热的热力系统。图3示出了根据本实用新型的一个实施例的二次再热热力系统的示意性结构，其中采用背压式抽汽小机。
4[0022]图4示出了根据本实用新型的另一实施例的二次再热热力系统的示意性结构。图5示出了根据本实用新型的又一实施例的二次再热热力系统的示意性结构。图6示出了根据本实用新型的再一实施例的二次再热热力系统的示意性结构。
具体实施方式
现在将详细参考附图描述本实用新型的实施例。现在将详细参考本实用新型的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本实用新型中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本实用新型说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本实用新型。术语的简要说明小机小汽轮机，是主汽轮机热力系统中的辅助汽轮机。再热将汽轮机内做了部分功的蒸汽引出进行再次加热，然后引回汽轮机继续做功。这种方式称为再热。通过合理的再热，可以降低排汽湿度，提高热力循环效率。凝汽式排汽到低于大气压的真空凝汽器的汽轮机称为凝汽式。背压式排汽到高于大气压的管系或换热器的汽轮机称为背压式。抽汽从汽轮机排汽前的中间级抽出蒸汽。本申请的实用新型人发现抽汽最好过热度较低，将过热部分能量做功，而将汽化潜热部分能量用来回热。但，对现有技术的有再热系统的火力发电厂，再热后的抽汽的受再热作用，温度提高，过热度随之增加，使得可用来做功的能量用来加热凝结水和给水，影响了热力循环的效率。因此，本实用新型针对现有二次再热热力系统上述情况，利用再热前的蒸汽，驱动背压抽汽小机，从小机中抽汽，利用过热度较低的小机抽汽和排汽，通过加热器来加热凝结水和给水，与现有热力系统相比，可提高热力循环效率。第一实施例图3示出了本实用新型的一个优选实施例的二次再热热力系统的示意性结构。如图3所示，本实用新型的二次再热热力系统主要包括高压缸301、第一中压缸302-1、第二中压缸302-2、低压缸303、第一再热器304-1、第二再热器304-2、第一背压式抽汽小机 305-1、第二背压式抽汽小机305-2、多个回热设备306。图中，高压缸301、第一中压缸302-1、第二中压缸302_2和低压缸303依次连接。 主蒸汽通过高压缸301，经设置于高压缸301和第一中压缸302-1之间的第一再热器304-1 再热后的蒸汽被传递到第一中压缸302-1，然后经设置于第一中压缸302-1和第二中压缸 302-2之间的第二再热器304-2再热后的蒸汽被依次传递到该第二中压缸302-2和低压缸 303。根据本实用新型，第一背压式抽汽小机305-1被配置成从高压缸301处获得未经第一再热器304-1再热的蒸汽，该蒸汽被用于驱动该第一背压式抽汽小机305。此外，第二背压式抽汽小机305-2被配置成从第一中压缸302-1处获得未经第二再热器304-2再热的蒸汽，该蒸汽被用于驱动该第二背压式抽汽小机305-2。在该热力系统的运行过程中，蒸汽， 例如低温一次再热蒸汽、汽轮机高压某级抽汽、锅炉一次中间加热蒸汽等汽源，通过第一背压式抽汽小机305-1的进汽管系进入该第一背压抽汽小机305-1，蒸汽带动该第一背压抽汽小机305-1转动。如图所示，该第一背压式抽汽小机可以驱动第一被驱动装置309-1，例如给水泵、风机、发电机、压缩机等设备。然后，再通过抽汽管系从该第一背压式抽汽小机中抽取蒸汽给图3中所示的两个回热设备306。此外，第一背压式抽汽小机的排汽通过排汽管系进入该些回热设备306，排汽的热量及工质水通过回热设备306回收到热力循环系统中。 例如，本实用新型的回热设备306可以是加热器或者除氧器。此外，本实用新型的第一和第二背压式抽汽小机也可以将其排汽引到其它回热器、辅助蒸汽系统或热网。此外，在该热力系统的运行过程中，蒸汽，例如低温二次再热蒸汽、汽轮机中压某级抽汽、锅炉二次中间加热蒸汽等汽源，通过第二背压式抽汽小机305-2的进汽管系进入该第二背压抽汽小机305-2，蒸汽带动该第二背压抽汽小机305-2转动。如图所示，该第二背压式抽汽小机可以驱动第二被驱动装置309-2，例如给水泵、风机、发电机、压缩机等设备。然后，再通过抽汽管系从该第二背压式抽汽小机中抽取蒸汽给图3中所示的另两个回热设备306。此外，第二背压式抽汽小机的排汽通过排汽管系进入该些回热设备306，排汽的热量及工质水通过回热设备306回收到热力循环系统中。根据本实用新型的另一方面，上述热力系统还可以包括一第一蒸汽流量平衡管 307-1和一第二蒸汽流量平衡管307-2。该第一蒸汽流量平衡管307-1连通第一背压式抽汽小机305-1的输出管道与第一中压缸302-1和第二中压缸302-2之间的传输管道，用以稳定第一背压式抽汽小机305-1的排汽压力并平衡回热设备306所需蒸汽流量与第一背压式抽汽小机305-1的排汽流量。该第二蒸汽流量平衡管307-2连通第二背压式抽汽小机305-2 的输出管道与第二中压缸302-2和低压缸303之间的传输管道，用以稳定第二背压式抽汽小机305-2的排汽压力并平衡回热设备306所需蒸汽流量与第二背压式抽汽小机305-2的排汽流量。例如，当与第一背压式抽汽小机相连接的回热设备306所需的蒸汽流量大于第一背压式抽汽小机305-1的排汽流量时，从第一中压缸302-1向上述的回热设备306补充蒸汽；而当与第一背压式抽汽小机相连接的回热设备306所需的蒸汽流量小于第一背压式抽汽小机305-1的排汽流量时，从第一背压式抽汽小机305-1向第一中压缸302-1排汽溢流。当与第二背压式抽汽小机相连接的回热设备306所需的蒸汽流量大于第二背压式抽汽小机305-2的排汽流量时，从第二中压缸302-2向上述的回热设备306补充蒸汽；而当与第二背压式抽汽小机相连接的回热设备306所需的蒸汽流量小于第二背压式抽汽小机305-2 的排汽流量时，从第二背压式抽汽小机305-2向第二中压缸302-2排汽溢流。此外，在图3所示的实施例中，热力系统还包含一凝汽器310。如图所示，该凝汽器 310可以从低压缸303获得蒸汽，也可以获得第二背压式抽汽小机305-2的排汽。特别是，该凝汽器310与背压式抽汽小机305-2之间经由一小机启动排汽管308 连接。该小机启动排汽管308可以在热力系统的启动阶段第二背压式抽汽小机305-2无法向第二中压缸302-2排汽时向凝汽器310排汽。此外，根据本实用新型的其它实施例，该小机启动排汽管308也可以引至扩容器或者直接排向大气。此外，本实用新型图3和图5的技术方案与图1的常规技术方案对应。其中，汽轮机发电机组为单轴型式，各汽轮机同轴驱动一台发电机。图中回热设备可以为单列1台 100%容量加热器，当然该加热器也可采用双列2台50%容量型式。第二实施例[0043]图4示出了本实用新型的另一优选实施例。特别是，图4所示的实施例与图3相同的部分可以直接沿用以上第一实施例中的描述，此处不再赘述。此外，除非在说明书中有特别的说明，图4中的附图标号沿用与图3中相同的顺序。例如，图4中的标号401与图3 中的标号301标示相同的装置或设备。图中，回热设备可以为单列100%容量加热器，该加热器也可采用双列50%容量型式。与图3不同的是，图4所示的实施例的汽轮机发电机组为双轴型式，不同汽轮机分轴驱动2台发电机，即图4中的发电机1和发电机2 ；而在图3所示的实施例中，汽轮机发电机组为单轴型式，各汽轮机同轴驱动一台发电机。第三实施例图5示出了本实用新型的另一优选实施例。特别是，图5所示的实施例与图3相同的部分可以直接沿用以上第一实施例中的描述，此处不再赘述。此外，除非在说明书中有特别的说明，图5中的附图标号沿用与图3中相同的顺序。例如，图5中的标号501与图3 中的标号301标示相同的装置或设备。与图3不同的是，图5所示的实施例的2级背压式抽汽小机同轴驱动同一设备，即图5中的被驱动装置509-2 ；而在图3所示的实施例中，2级背压式抽汽小机不同轴地驱动不同的设备，即图3中的被驱动装置309-1和309-2。第四实施例图6示出了本实用新型的另一优选实施例。特别是，图6所示的实施例与图3相同的部分可以直接沿用以上第一实施例中的描述，此处不再赘述。此外，除非在说明书中有特别的说明，图6中的附图标号沿用与图3中相同的顺序。例如，图6中的标号601与图3 中的标号301标示相同的装置或设备。实际上，如图所示，图6所示的实施例结合了以上图4和图5所示的第二和第三实施例相对于图3所示的第一实施例的区别。最后，在上述各个实施例中，可以对一次、二次再热均设背压式抽汽小机，也可以仅对其中的任一个再热设置背压式抽汽小机。综上，本实用新型针对现有技术的上述不足，主要利用再热前的蒸汽来驱动背压抽汽小机，从小机中抽汽，利用过热度较低的小机抽汽和排汽，通过加热器来加热凝结水和给水，与现有的二次再热热力系统相比，可提高热力循环效率。同时，本实用新型显著减少了进入再热器的蒸汽流量，可减少再热器的换热面积，减少再热管道的通流面积，从而大幅降低再热系统的造价。例如，对1台1000MW、600°C的二次再热超超临界发电机组，采用本实用新型背压抽汽小机热力系统，与常规主汽轮机抽汽热力系统相比，热力系统投资减少约1. 5亿，同时热力循环效率可提高约0. 4%，相当于每年可节煤约4000吨，具有良好的投资效益。此外，本实用新型的技术方案中还可以配有小机排汽流量平衡管系。这可以稳定小机排汽压力，平衡回热设备所需蒸汽流量与小机排汽流量。当回热设备所需蒸汽流量大于小机排汽流量时，从主汽轮机中压缸排汽向回热设备补充蒸汽；当回热设备所需蒸汽流量小于小机排汽流量时，从小机排汽向主汽轮机中压缸排汽溢流。可提高运行灵活和可靠性。此外，本实用新型的技术方案中还可以配有小机启动排汽管系，在机组启动阶段
7当小机排汽不能向主汽轮机中压缸排汽管系排放时，可排至凝汽器、扩容器或大气。可满足机组启动要求。本实用新型的技术方案中，背压抽汽小机可以用来驱动常规方案中的给水泵组， 也可保留常规凝汽式小机驱动给水泵组，用背压抽汽小机驱动其它泵、风机、发电机、压缩机等设备。可满足不同电厂的不同配置要求。本领域技术人员可显见，可对本实用新型的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本实用新型的精神和范围。因此，旨在使本实用新型覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本实用新型的修改和变型。
权利要求1.一种二次再热的热力系统，包括高压缸、第一中压缸、第二中压缸和低压缸，所述高压缸、第一中压缸、第二中压缸和低压缸依次连接；第一再热器，设置于所述高压缸和所述第一中压缸之间； 第二再热器，设置于所述第一中压缸和所述第二中压缸之间； 第一背压式抽汽小机，从所述高压缸获得未经所述第一再热器再热的蒸汽以驱动所述第一背压式抽汽小机；第二背压式抽汽小机，从所述第一中压缸获得未经所述第二再热器再热的蒸汽以驱动所述第二背压式抽汽小机；以及至少一个回热设备，从所述第一背压式抽汽小机和所述第二背压式抽汽小机抽汽。
2.如权利要求1所述的热力系统，其特征在于，所述第一背压式抽汽小机和所述第二背压式抽汽小机分别连接并驱动一被驱动装置。
3.如权利要求1所述的热力系统，其特征在于，还包括第一蒸汽流量平衡管，连通所述第一背压式抽汽小机的输出管道与所述第一中压缸和所述第二中压缸之间的传输管道以稳定所述第一背压式抽汽小机的排汽压力；第二蒸汽流量平衡管，连通所述第二背压式抽汽小机的输出管道与所述第二中压缸和所述低压缸之间的传输管道以稳定所述第二背压式抽汽小机的排汽压力。
4.如权利要求3所述的热力系统，其特征在于，当与第一背压式抽汽小机相连接的所述回热设备所需的蒸汽流量大于所述第一背压式抽汽小机的排汽流量时，从所述第一中压缸向所述与第一背压式抽汽小机相连接的回热设备补充蒸汽；当与第二背压式抽汽小机相连接的所述回热设备所需的蒸汽流量大于所述第二背压式抽汽小机的排汽流量时，从所述第二中压缸向所述与第二背压式抽汽小机相连接的回热设备补充蒸汽。
5.如权利要求3所述的热力系统，其特征在于，当所述与第一背压式抽汽小机相连接的回热设备所需的蒸汽流量小于所述第一背压式抽汽小机的排汽流量时，从所述第一背压式抽汽小机向所述第一中压缸排汽溢流；当所述与第二背压式抽汽小机相连接的回热设备所需的蒸汽流量小于所述第二背压式抽汽小机的排汽流量时，从所述第二背压式抽汽小机向所述第二中压缸排汽溢流。
6.如权利要求1所述的热力系统，其特征在于，还包括凝汽器，从所述低压缸获得蒸汽并获得所述第二背压式抽汽小机的排汽。
7.如权利要求6所述的热力系统，其特征在于，还包括小机启动排汽管，连接所述第二背压式抽汽小机和所述凝汽器，以在所述热力系统启动阶段所述第二背压式抽汽小机无法向所述第二中压缸排汽时向所述凝汽器排汽。
8.如权利要求1所述的热力系统，其特征在于，所述回热设备是加热器或除氧器。
专利摘要本实用新型提供了一种二次再热的热力系统，包括高压缸、第一中压缸、第二中压缸和低压缸，所述高压缸、第一中压缸、第二中压缸和低压缸依次连接；第一再热器，设置于所述高压缸和所述第一中压缸之间；第二再热器，设置于所述第一中压缸和所述第二中压缸之间；第一背压式抽汽小机，从所述高压缸获得未经所述第一再热器再热的蒸汽以驱动所述第一背压式抽汽小机；第二背压式抽汽小机，从所述第一中压缸获得未经所述第二再热器再热的蒸汽以驱动所述第二背压式抽汽小机；以及至少一个回热设备，从所述第一背压式抽汽小机和所述第二背压式抽汽小机抽汽。与现有的二次再热热力系统相比，本实用新型可提高热力循环效率。
文档编号F01K11/02GK201972746SQ20112007389
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者叶勇健, 施刚夜, 林磊, 申松林, 陈仁杰 申请人:中国电力工程顾问集团华东电力设计院