一种汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统，根据热力发电厂原理，由自带再热器的火力发电厂锅炉，外置式双汽流烟气换热器，汽轮机，发电机，凝汽器，给水泵和管路，构成蒸汽复合中间再热准卡诺热力循环的热力发电系统，充分改善蒸汽动力循环的吸热过程，提高循环热效率。对于新建机组，该热力发电系统效率明显提高；对于运行中的汽轮发电机组还可以增加发电量，以及同时提高循环热效率。
【专利说明】一种汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热力发电系统，特别涉及一种汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统。
【背景技术】
[0002]“十二五”规划对我国电力工业提出了节能和减排两个约束性目标，火电机组在我国未来的能源结构中，仍然占60%以上，随着能源结构优化及环境保护要求的提高，进一步节能减排的要求越来越高、难度越来越大。
[0003]研究开发高参数、大容量火力发电机组，提高蒸汽动力循环的热力学完善性，始终是热能动力学科和能源工程领域的重要课题。同时，对于运行中的传统火力发电厂汽轮发电机组进行有效改造，改变或完善热力循环的吸热过程，实现大规模节能，在工程应用上具有巨大的现实意义。
[0004]一种汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统，就是针对上述问题，以一台600MW汽轮发电机组为例，对它的热力循环进行热力学完善化以后，若使得效率提升1%，约可以降低机组供电标准煤耗率7 g/kffh,按照机组全年运行时间5000小时计算，则节省标准煤21000吨/年，如果标准煤的单价为800元/吨，则全年节省燃料料费用1680余万元。这对于发电企业必将产生极大的经济效益和显著的节能减排的社会效益。
【发明内容】
[0005]本发明是针对现有的汽轮发电机组需要进一步节能减排难度大的问题，提出一种汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统，系统增设一台汽轮机，一台外置式双汽流烟气换热器，构成汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统，对于新建机组，该热力发电系统效率明显提高；对于运行中的汽轮发电机组还可以增加发电量，以及同时提高循环热效率。
[0006]本发明的技术方案为:一种汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统，包括火力发电厂锅炉，外置式双汽流烟气换热器，汽轮机，再热器，发电机，凝汽器，给水泵和管路，锅炉的过热蒸汽分流成两部分，一部分汽流经过管路进入外置式双汽流烟气换热器加热后，通过管路进入汽轮机第一汽缸做功；另一部分汽流经过主蒸汽管路，进入汽轮机第二汽缸做功，汽轮机第二汽缸做功后的第一股复合再热汽流经过管路进入外置式双汽流烟气换热器再热后，通过管路进入汽轮机第一汽缸继续做功；汽轮机第二汽缸做功后的第二股复合再热汽流，经过管路与汽轮机第一汽缸排汽管的汽流汇合后，再经过管路送入到再热器加热，加热后的蒸汽通过管路进入汽轮机第三汽缸继续做功，汽轮机第三汽缸的排汽进入凝汽器后凝结成水，汽轮机第一汽缸的排汽进入凝汽器压力高于凝汽器的工作压力，凝汽器的排汽凝结成水经过给水泵升压后，通过管路送回锅炉继续吸热，再热器为火力发电厂锅炉自带，汽轮机汽缸驱动发电机。。
[0007]所述汽轮机第二汽缸做功后的第一股复合再热汽流的蒸汽压力、温度高于其第二股复合再热汽流的蒸汽压力、温度，并且进入外置式双汽流烟气换热器继续加热后的复合再热汽流的蒸汽温度等于或高于第二股复合再热汽流经过再热器加热后的蒸汽温度，然后进入第一汽缸做功；第二股复合再热汽流经过再热器再加热后的蒸汽温度等于或高于第二汽缸的进汽温度；锅炉的过热蒸汽分流后，经过外置式双汽流烟气换热器加热的蒸汽温度高于进入第二汽缸的进汽温度，锅炉的过热蒸汽分流后，经过外置式双汽流烟气换热器汽流进入汽轮机第一汽缸做功后的蒸汽压力高于第二汽缸的排汽压力。
[0008]所述汽轮机可为一台3个汽缸的汽轮机，或两台汽轮机:一台单缸汽轮机、一台双缸汽轮机。
[0009]所述汽轮机汽缸驱动发电机，汽轮机的第一、第二、第三汽缸可以同轴汽轮机驱动一台发电机发电；也可汽轮机的第一汽缸驱动一台发电机，第二汽缸与第三汽缸同轴驱动另一台发电机发电。
[0010]所述外置式双汽流烟气换热器，热源可以是锅炉烟气的余热利用，也可以设置燃气补充燃烧加热。
[0011]本发明的有益效果在于:本发明汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统，运用热力发电厂原理，采用完善火电机组循环吸热过程的方法，对于新建高参数、大容量火力发电机组，本发明既可以提高蒸汽动力循环的热力学完善性，又可以在系统布置的技术经济上获得收益；对于运行中的传统火力发电厂汽轮发电机组进行节能改造，完善热力循环的吸热过程，同时将原有的汽轮发电机组进行增容，实现大规模节能目的。本发明在工程应用上具有巨大的现实意义，将会产生巨大的火力发电厂节能减排的综合效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统连接图；
图2为本发明汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]如图1所示的为本发明一种汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力系统连接图，包括火力发电厂锅炉I，外置式双汽流烟气换热器2，汽轮机第一汽缸3，第二汽缸4，再热器5，第三汽缸6，凝汽器7，给水泵8，管路9、10、11、12、13、14、15、16、17、20、21构成。来自火力发电厂锅炉I的过热蒸汽分流成两部分，一部分汽流经过管路10进入外置式双汽流烟气换热器2加热后，通过管路11进入汽轮机第一汽缸3做功；另一部分汽流经过管路9，进入第二汽缸4做功，第二汽缸做功后的第一股复合再热汽流经过管路17，进入外置式双汽流烟气换热器再热后，通过管路12进入第一汽缸3继续做功；第二汽缸做功后的第二股复合再热汽流，经过管路14，与第一汽缸3排汽管13的汽流汇合后，再经过管路15送入到再热器5加热，加热后的蒸汽通过管路16进入第三汽缸6继续做功，第三汽缸的排汽进入凝汽器7后凝结成水，根据需要，第一汽缸3的排汽进入凝汽器7时，该排汽通过管路20的压力低于第二汽缸4的排汽压力，高于凝汽器7的工作压力，凝汽器7的排汽凝结成水经过给水泵8升压后，通过管路21送入锅炉1，由此构成汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统。
[0014]一种汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统，根据热力发电厂原理，蒸汽动力循环配置一台(或两台:一台单缸、一台双缸汽轮机)3个汽缸的汽轮机，一台带有再热器5的锅炉1，一台外置式双汽流烟气换热器2，发电机、凝汽器7和给水泵8，构成蒸汽复合中间再热准卡诺热力循环，充分改善蒸汽动力循环的吸热过程，提高循环热效率。
[0015]如图2所示一种汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力系统结构示意图，锅炉I的过热蒸汽分流成两部分，一部分汽流经过管路10进入外置式双汽流烟气换热器2加热后，通过管路11进入汽轮机第一汽缸3做功，第一汽缸驱动一台发电机18 ;另一部分汽流经过主蒸汽管路9，进入第二汽缸4做功，第二汽缸4做功后的第一股复合再热汽流经过管路17，进入外置式双汽流烟气换热器再热后，通过管路12进入第一汽缸3继续做功；第二汽缸做功后的第二股复合再热汽流，经过管路14，与第一汽缸排汽管13的汽流汇合后，再经过管路15送入到再热器5加热，加热后的蒸汽通过管路16进入第三汽缸6继续做功，第二汽缸与第三汽缸同轴驱动一台发电机19发电，第三汽缸6的排汽进入凝汽器7后凝结成水，根据需要，第一汽缸的排汽进入凝汽器7时，该排汽通过管路20的压力低于第二汽缸的排汽压力，高于凝汽器7的工作压力，该排汽凝结成水经过给水泵8升压后，通过管路21送入锅炉I继续吸热，由此构成汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统。根据需要，其中第一、第二、第三汽缸可以是同轴汽轮机驱动一台发电机发电。
[0016]来自汽轮机的第二汽缸4的第一股复合再热汽流的蒸汽压力、温度高于其第二股复合再热汽流的蒸汽压力、温度(管路17中的蒸汽压力和温度高于管路14中的)，并且进入外置式双汽流烟气换热器2继续加热后的复合再热汽流的蒸汽温度等于或高于第二股复合再热汽流经过再热器5加热后的蒸汽温度(管路12中的蒸汽温度等于或高于管路16中的)，然后进入第一汽缸做功。第二股复合再热汽流经过再热器5再加热后的蒸汽温度等于或高于第二汽缸的进汽温度(管路16中的蒸汽温度等于或高于管路9中的)。锅炉I的过热蒸汽分流后，经过外置式双汽流烟气换热器2加热的蒸汽温度高于进入第二汽缸的进汽温度(管路11中的蒸汽温度高于管路9中的)，锅炉I的过热蒸汽分流后，经过外置式双汽流烟气换热器汽流进入汽轮机第一汽缸3做功后的蒸汽压力略高于第二汽缸的排汽压力(管路13中的蒸汽压力略高于管路14中的)。根据需要，第一汽缸的排汽进入凝汽器7时，该排汽通过管路20的压力低于第二汽缸的排汽压力，高于凝汽器7的工作压力。
[0017]外置式双汽流烟气换热器，热源可以是锅炉烟气的余热利用，也可以设置燃气补充燃烧加热，对于新建锅炉或现役锅炉的炉内空间条件允许，外置式双汽流烟气换热器可以改为锅炉内置式，但担负两股汽流的复合再热的功能不变。
[0018]本发明建立了汽轮机做功后的蒸汽，通过复合中间再热的方法，优化蒸汽热力循环的吸热过程，向准卡诺循环靠拢，大幅度提高循环的热效率，在热力发电厂原理的循环理论上给出了有益的补充内容；本发明在新建超超临界高参数、大容量机组热力循环方案的热力学完善性和技术上可行性方面，提供了工程适用的技术途径；本发明在现役火力发电机组的节能改造方面，提供了既可以充分利旧，又使其扩容增效的技术经济合理的方法，获得巨大的节能减排经济效益和社会效益。
【权利要求】
1.一种汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统，其特征在于，包括火力发电厂锅炉，外置式双汽流烟气换热器，汽轮机，再热器，发电机，凝汽器，给水泵和管路，锅炉的过热蒸汽分流成两部分，一部分汽流经过管路进入外置式双汽流烟气换热器加热后，通过管路进入汽轮机第一汽缸做功；另一部分汽流经过主蒸汽管路，进入汽轮机第二汽缸做功，汽轮机第二汽缸做功后的第一股复合再热汽流经过管路进入外置式双汽流烟气换热器再热后，通过管路进入汽轮机第一汽缸继续做功；汽轮机第二汽缸做功后的第二股复合再热汽流，经过管路与汽轮机第一汽缸排汽管的汽流汇合后，再经过管路送入到再热器加热，加热后的蒸汽通过管路进入汽轮机第三汽缸继续做功，汽轮机第三汽缸的排汽进入凝汽器后凝结成水，汽轮机第一汽缸的排汽进入凝汽器的压力低于第二汽缸的排汽压力，高于凝汽器的工作压力，凝汽器的排汽凝结成水经过给水泵升压后，通过管路送回锅炉继续吸热，再热器为火力发电厂锅炉自带，汽轮机汽缸驱动发电机。
2.根据权利要求1所述汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统，其特征在于，所述汽轮机第二汽缸做功后的第一股复合再热汽流的蒸汽压力、温度高于其第二股复合再热汽流的蒸汽压力、温度，并且进入外置式双汽流烟气换热器继续加热后的复合再热汽流的蒸汽温度等于或高于第二股复合再热汽流经过再热器加热后的蒸汽温度，然后进入第一汽缸做功；第二股复合再热汽流经过再热器再加热后的蒸汽温度等于或高于第二汽缸的进汽温度；锅炉的过热蒸汽分流后，经过外置式双汽流烟气换热器加热的蒸汽温度高于进入第二汽缸的进汽温度，锅炉的过热蒸汽分流后，经过外置式双汽流烟气换热器汽流进入汽轮机第一汽缸做功后的蒸汽压力高于第二汽缸的排汽压力。
3.根据权利要求1所述汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统，其特征在于，所述汽轮机可为一台3个汽缸的汽轮机，或两台汽轮机:一台单缸汽轮机、一台双缸汽轮机。
4.根据权利要求1所述汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统，其特征在于，所述汽轮机汽缸驱动发电机，汽轮机的第一、第二、第三汽缸可以同轴汽轮机驱动一台发电机发电；也可汽轮机的第一汽缸驱动一台发电机，第二汽缸与第三汽缸同轴驱动另一台发电机发电。
5.根据权利要求1所述汽轮机复合中间再热准卡诺循环热力发电系统，其特征在于，所述外置式双汽流烟气换热器，热源可以是锅炉烟气的余热利用，也可以设置燃气补充燃烧加热。
【文档编号】F01K23/10GK103527269SQ201310471054
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】石奇光, 金蓉, 张静秋, 李瑞雪 申请人:上海电力学院