驱动汽轮机热力系统的制作方法

本发明属于汽轮机技术领域，特别涉及一种驱动汽轮机热力系统。

背景技术：

传统典型热力系统仅仅从回热效率上考虑系统的设计，没有考虑回热蒸汽的做功能力。这种系统可以减少冷端热损失，提高系统的热效率，却不能完全利用抽汽的差压能和可用热能。另外，现代大型发电厂有着大量的大功率泵或者风机，一般采用电动机驱动。随着我国火电厂利用小时下降，机组负荷率偏低，泵或者风机调速节能的需求越来越大，虽然采用变频器、永磁调速等技术可以实现调速功能，但都存在调节损失，且设备故障率高和设备昂贵。更为关键的是，这两种调速方式均是在电动机驱动方式下，无法解决发电厂耗电高的固有矛盾。

如果采用汽轮机驱动则受限于驱动汽源，对于没有工业用汽或其他供热汽源的地区，驱动汽轮机只能采用纯凝式。纯凝式的驱动汽轮机一般热效率低；带冷凝设备后，需要循环冷却设备，建设成本高。

由上可知，现有的传统典型回热系统存在以下缺点：

1、不能对回热抽汽潜在的做功能力进行利用，热效率偏低。

2、是一种纯回热的系统，不能对外提供动力接口，无从为转动设备提供驱动力。

3、受制造水平限制，国产600mw和300mw汽轮机第#5段抽汽口总是漏汽量大，超温现象严重，造成低压缸效率低下。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种驱动汽轮机热力系统。

本发明提供了一种驱动汽轮机热力系统，包括：

驱动汽轮机，所述驱动汽轮机利用主汽轮机的中压缸的排汽驱动；

凝结除氧器，所述凝结除氧器接收所述驱动汽轮机的排汽，从而给所述驱动汽轮机提供一定的背压，使得所述驱动汽轮机可以输出动力。

优选地，驱动汽轮机热力系统还包括：

动力接口，所述动力接口与所述驱动汽轮机的动力输出端连接；优选地，所述动力接口与所述驱动汽轮机的动力输出端直接连接，或者通过减速机间接连接。

优选地，所述凝结除氧器的进水口与低压加热器的出水口相连，从而将经过所述低压加热器加热后的凝结水输入所述凝结除氧器，并与来自所述驱动汽轮机的排汽混合形成饱和水。

优选地，驱动汽轮机热力系统还包括：

除氧器，所述除氧器的进水口与所述凝结除氧器的出水口相连；所述除氧器接收主汽轮机的中压缸的排汽，从而使得来自所述凝结除氧器的饱和水与来自所述中压缸的排汽混合，以进一步提高来自所述凝结除氧器的饱和水的温度。

优选地，驱动汽轮机热力系统还包括：

除氧器上水泵，所述除氧器上水泵设置在所述凝结除氧器与所述除氧器相连的管道上，用于控制将所述凝结除氧器内的饱和水输送至所述除氧器。

优选地，所述低压加热器设置有三个，分别为第一低压加热器、第二低压加热器和第三低压加热器，均为表面式加热器；

所述第一低压加热器接收由凝结水泵升压的凝结水，并通过来自主汽轮机的低压缸的抽汽加热凝结水；

经过所述第一低压加热器加热后的凝结水进入所述第二低压加热器，所述第二低压加热器通过来自主汽轮机的低压缸的抽汽进一步加热凝结水；

经过所述第二低压加热器加热后的凝结水进入所述第三低压加热器，所述第三低压加热器通过来自主汽轮机的低压缸的抽汽进一步加热凝结水，经过所述第三低压加热器加热的凝结水进入所述凝结除氧器；

所述凝结除氧器的进水口与所述第三低压加热器的出水口相连，用于接收经过所述第三低压加热器加热后的凝结水；

所述第一低压加热器、第二低压加热器和第三低压加热器形成的冷凝水汇合后返回凝汽器；

所述凝汽器与主汽轮机的低压缸的排汽口相连，以接收主汽轮机的低压缸的排汽，并将排汽凝结成凝结水。

优选地，所述凝结水泵和所述第一低压加热器之间还设置有轴封加热器，以利用回收轴封漏汽的热量来加热凝结水。

优选地，所述除氧器与高压加热器相连；

所述高压加热器设置有三个，分别为第一高压加热器、第二高压加热器和第三高压加热器，均为表面式加热器；

所述第一高压加热器接收来自所述除氧器的饱和水，并通过来自主汽轮机的中压缸的抽汽加热饱和水；

经过所述第一高压加热器加热后的饱和水进入所述第二高压加热器，所述第二高压加热器通过来自主汽轮机的高压缸的排汽进一步加热饱和水；

经过所述第二高压加热器加热后的饱和水进入所述第三高压加热器，所述第三高压加热器通过来自主汽轮机的高压缸的抽汽进一步加热饱和水；

经过所述第三高压加热器加热的饱和水进入锅炉加热，并最终形成推动主汽轮机转动的高压蒸汽；

所述第三高压加热器中形成的冷凝水，与所述第二高压加热器中形成的冷凝水，均与所述第一高压加热器中形成的冷凝水汇合后进入所述除氧器，从而与所述除氧器中的饱和水混合。

优选地，所述除氧器和所述第一高压加热器之间的管道上还依次设置有前置泵和给水泵；所述前置泵用来将来自所述除氧器的饱和水升压，以防止所述给水泵汽蚀，所述给水泵用来将来自所述除氧器的饱和水输送到所述第一高压加热器。

优选地，所述驱动汽轮机与主汽轮机的中压缸之间的管道上还设置有进汽调节阀，所述进汽调节阀用来调节所述驱动汽轮机的进汽流量。

本发明提供的驱动汽轮机热力系统可以提供由小功率汽轮机提供的动力接口，不仅可以实现全负荷范围内的自动调速，而且装置效率高，操作灵活，设备可靠性高，对当代大型发电厂的节能有重要意义。本发明可以为发电厂提供一种全新的动力接口，发电厂可以根据设备需要，灵活地利用该动力接口驱动所需要的转动设备。这种系统不仅简单创造了一种动力强大的动力中心(接口)，并且由于减少了主机冷端损失和利用了抽汽的差压能、热能，提高了全厂的热效率，是一种高效节能的全新回热系统。

本发明的其他特征和优点将在如下的具体实施方式部分详细描述。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的优选实施例提供的驱动汽轮机热力系统的结构示意图。

图2为本发明的驱动汽轮机热力系统的整体结构示意图。

其中，图中的附图标记说明如下：

1-驱动汽轮机2-凝结除氧器3-除氧器上水泵

4-除氧器5-动力接口61-高压缸

62-中压缸63-低压缸7-凝汽器

8-凝结水泵10-轴封加热器11-第一低压加热器

12-第二低压加热器13-第三低压加热器14-第一高压加热器

15-第二高压加热器16-第三高压加热器

41-前置泵42-给水泵

图中的缩写的意义如下：

bfpt：boilerfeedwaterpumpturbine，小汽轮机驱动的锅炉给水泵

tv：totalvalve，主汽门

iv：intermediatepressuremainstopvalve，中压自动主汽门

rsv：reheatstopvalue，中压主汽门

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所示，本发明的一个优选实施例提供了一种驱动汽轮机热力系统，包括：

驱动汽轮机1：驱动汽轮机1利用主汽轮机的中压缸62的排汽驱动。也即，驱动汽轮机1接收主汽轮机(即，电厂发电用的汽轮机)的中压缸62的排汽，从而驱动该驱动汽轮机1。例如，可以通过将驱动汽轮机1的进汽口与主汽轮机(即，电厂发电用的汽轮机)的中压缸62的排汽口相连，从而获得来自主汽轮机的中压缸62的排汽，以驱动该驱动汽轮机1。

凝结除氧器2：凝结除氧器2接收驱动汽轮机1的排汽，从而给驱动汽轮机1提供一定的背压，使得驱动汽轮机1可以输出动力。例如，可以通过将驱动汽轮机1的排汽口与凝结除氧器2的进汽口相连，使得凝结除氧器2接收到驱动汽轮机1的排汽。

本发明优选实施例的驱动汽轮机热力系统还可以包括动力接口5。如图1所示，动力接口5(drivingconnection，dc)与驱动汽轮机1的动力输出端连接，从而将驱动汽轮机1的动力输出给水泵、风机、油泵或者其他需要大功率动力的转动设备。其中，动力接口是一种类似于联轴器的装置，是可以将驱动源和负载设备有效对接的衔接窗口。动力接口5可以与驱动汽轮机1的输出端直联(直接连接)，也可以通过减速机间接连接。

本发明优选实施例的驱动汽轮机热力系统还可以包括除氧器4。如图1所示，除氧器4的进水口与凝结除氧器2的出水口相连。

除氧器4为混合式加热器。同时，因为水温与对应加热蒸汽压力下的饱和温度一致，水中的氧气可以析出并经顶部排除，故名除氧器。除氧器4接收主汽轮机的中压缸62的排汽，从而使得来自凝结除氧器2的饱和水与来自中压缸62的排汽混合，以进一步提高来自凝结除氧器2的饱和水的温度。例如，可以通过将除氧器4的进汽口与主汽轮机的中压缸62的排汽口相连，从而接收来自主汽轮机的中压缸62的排汽。

凝结除氧器2的进水口与低压加热器的出水口相连，从而将经过所述低压加热器加热后的凝结水输入凝结除氧器2，并与来自驱动汽轮机1的排汽混合形成饱和水。

凝结除氧器2为混合式加热器。混合式加热器的加热方式为：加热蒸汽与被加热的水两种介质的热量交换是依靠两者直接接触并相互混合来实现冷、热两种介质在热量传递的同时，伴随着质量的混合。

在凝结除氧器2内，来自驱动汽轮机1的排汽和来自上述低压加热器的凝结水在凝结除氧器2内混合形成饱和水，从而使凝结除氧器2在相应的饱和蒸汽压下运行，使得驱动汽轮机1维持一定的背压保持运行。凝结除氧器2还可以除去饱和水中含有的氧气。

为了能够将凝结除氧器2内的饱和水在回热系统中正常循环，本发明还可以包括除氧器上水泵3。除氧器上水泵3设置在凝结除氧器2与除氧器4相连的管道上，用于控制将凝结除氧器2内的饱和水输送至除氧器4，从而使凝结水系统连贯成一个完整的回热循环系统。

除氧器4与高压加热器相连，使得除氧器4产生的饱和水进入高压加热器内进一步加热，从而最终形成进入锅炉的饱和水。

如图1所示，在本发明的一种优选的实施方式中，上述低压加热器可以设置三个，分别为第一低压加热器11、第二低压加热器12和第三低压加热器13，均为表面式加热器(例如，管式加热器)。

表面式加热器的加热方式为：加热蒸汽与被加热的水两种介质被金属壁面隔开，在换热过程中，两种介质互不接触，热量由热介质通过金属壁面传递给冷介质。除非特别指出，本文所述的所有低压加热器和高压加热器均可以为表面式加热器。

其中，第一低压加热器11接收由凝结水泵8升压的凝结水，并通过来自主汽轮机的低压缸63的抽汽(来自低压缸63两端的温度较低的抽汽)加热凝结水。经过第一低压加热器11加热后的凝结水进入第二低压加热器12，第二低压加热器12通过来自主汽轮机的低压缸63的抽汽(比来自低压缸63两端的抽汽温度高的抽汽)进一步加热凝结水。经过第二低压加热器12加热后的凝结水进入第三低压加热器13，第三低压加热器13通过来自主汽轮机的低压缸63的抽汽(来自低压缸63靠近中间部位的温度较高的抽汽)进一步加热凝结水。经过第三低压加热器13加热的凝结水进入凝结除氧器2。优选地，凝结水泵8和第一低压加热器11之间还设置有轴封加热器10，以利用回收轴封漏汽的热量来加热凝结水，从而减少能源损失，提高机组热效率。

第一低压加热器11、第二低压加热器12和第三低压加热器13中，来自主汽轮机的低压缸63的抽汽加热凝结水后形成的冷凝水(或称为疏水，图1中，疏水流动路径用虚线表示)汇合后返回凝汽器7，作为冷凝媒介以对低压缸63的排汽进行冷却。

凝汽器7与主汽轮机的低压缸63的排汽口相连，以接收主汽轮机的低压缸63的排汽，并将排汽凝结成凝结水。凝结水经由凝结水泵8升压后进入低压加热器。

凝结除氧器2的进水口与第三低压加热器13的出水口相连，用于接收经过第三低压加热器13加热后的凝结水。

如图1所示，高压加热器可以设置三个，分别为第一高压加热器14、第二高压加热器15和第三高压加热器16，均为表面式加热器。其中，第一高压加热器14接收来自除氧器4的饱和水，并通过来自主汽轮机的中压缸62的抽汽加热饱和水。经过第一高压加热器14加热后的饱和水进入第二高压加热器15。第二高压加热器15通过来自主汽轮机的高压缸61的排汽进一步加热饱和水。经过第二高压加热器15加热后的饱和水进入第三高压加热器16。第三高压加热器16通过来自主汽轮机的高压缸61的抽汽进一步加热饱和水。经过第三高压加热器16加热的饱和水进入锅炉加热，并最终形成推动主汽轮机转动的高压蒸汽。

第三高压加热器16中，由来自主汽轮机的高压缸61的抽汽加热饱和水后形成的冷凝水(疏水)，与第二高压加热器15中，由来自主汽轮机的高压缸61的排汽加热饱和水后形成的冷凝水，均与第一高压加热器14中，由来自主汽轮机的中压缸62的抽汽加热饱和水后形成的冷凝水汇合后进入除氧器4，从而与除氧器4中的饱和水混合。

优选地，除氧器4和第一高压加热器14之间的管道上还依次设置有前置泵41和给水泵42。前置泵41用来将来自除氧器4的饱和水升压，以防止给水泵42汽蚀。给水泵42用来将来自除氧器4的饱和水输送到第一高压加热器14。如图2所示，给水泵42还可以将来自除氧器4的饱和水用于过热器喷水减温。

为了对驱动汽轮机1得到的、来自中压缸62的抽汽进行调节，优选地，本发明优选实施例的驱动汽轮机热力系统还包括设置在驱动汽轮机1与中压缸62之间的管道上的进汽调节阀51。进汽调节阀51可以调节驱动汽轮机1的进汽流量。

进一步优选地，还可以采用调节保护装置对驱动汽轮机1进行调节和保护。所述调节保护装置可以由进汽调节阀51(或称汽轮机进汽调节阀)、deh(即digitalelectrichydrauliccontrolsystem，汽轮机数字电液控制系统)、tsi(即turbinesupervisoryinstrumentation，汽轮机安全监视系统)和ets(即emergencytripsystem，汽轮机跳闸保护系统)等系统组成。这样，从主汽轮机的中压缸62传送而来的排汽在驱动汽轮机1内做功并为动力接口5提供动力，通过调节保护装置中的进汽调节阀控制驱动汽轮机1的进汽流量，从而调节驱动汽轮机1的转速和功率，实现调速和变功率驱动。本发明中的调节保护装置(即由deh、tsi和ets组成)可以商购获得。

为了能够使驱动汽轮机1可以保持长期运行，优选地，凝结除氧器2内的压力较驱动汽轮机1的进汽压力低至少0.5mpa(例如0.6mpa、0.7mpa、0.8mpa、0.9mpa和1.0mpa等中的任意一个或两个之间的范围)，从而使得抽汽的差压能和热能可以充分得到利用。

本发明提供的驱动汽轮机热力系统巧妙地利用了主汽轮机的中压缸62排汽的差压能和热能，并利用了主汽轮机的低温凝结水，该凝结水与驱动汽轮机1的排汽在凝结除氧器2中混合，使驱动汽轮机1的排汽冷凝。由于蒸汽是在对应饱和蒸汽压力下工作，温度与饱和蒸汽对应，同时由于凝结除氧器2的入口的凝结水温度较低，从而使得凝结除氧器2在较低压力下运行，即驱动汽轮机1的排汽压力可以较低，从而使得来自中压缸62的驱动蒸汽在流经驱动汽轮机1时获得较大的焓降，从而有效的利用了抽汽的差压能和热能。蒸汽冷凝后，再经除氧器上水泵3进入除氧器4，形成完整的回热系统。由此可见，本发明有效的利用了抽汽的做功能力，为发电厂提供了全新的动力接口，排汽直接进入凝结除氧器2，从而可以采用热效率较高的背压式汽轮机。同时，因取消了传统回热系统的一个低压加热器(相应地，将其换成了本发明中的凝结除氧器)，从而克服了低压加热器的低压漏汽和效率低的问题；并且总的回热抽汽流量是增加的，影响主汽轮机冷端的热损失减少；同时还减少了末级疏水与凝汽器的热值差形成的热损失，提高了全厂的热效率。

本发明中的驱动汽轮机是一个可以灵活提供动力的驱动中心，为动力接口提供了驱动的动力，使得发电厂可以根据需要外接动力设备，此外，也可以根据动力设备的特性，灵活设计驱动汽轮机。

本发明的特点在于：

(1)本发明巧妙的利用了低温凝结水作为驱动汽轮机1的排汽冷凝媒介，可以使驱动汽轮机1排汽压力较低，蒸汽焓降大，做功能力强；

(2)本发明对热力系统进行了优化，使得抽汽的做功能力得到利用，即抽汽的差压能和热能被完全利用；

(3)本发明中的驱动汽轮机可以被设计成驱动中心，发电厂可以灵活的选择驱动对象，也可以根据驱动对象灵活设计驱动中心；

(4)本发明中使用凝结除氧器2替代了传统热力系统中的相应位置处的低压加热器，使得热力系统抽汽级数不变，但抽汽量增加，从而提高了热效率。

本发明具有如下优点和有益效果：

一、本发明提供的驱动汽轮机热力系统巧妙地利用了抽汽的差压能和热能，并为发电厂提供了一种全新的动力接口。

二、本发明提供的驱动汽轮机热力系统，取消了发电厂典型回热系统的#5段抽汽(即，凝结除氧器2替换掉的低压加热器接收的抽汽)，克服了现有系统共有的#5段抽汽(相当于本发明中的凝结除氧器2位置处的加热器)漏汽量大，超温问题，使系统低压汽轮机效率提高。

三、本发明会增加系统的抽汽量，特别是品质高于原#5段抽汽的蒸汽品质，系统回热效率提高。

四、本发明汽轮机的排汽热量通过混合式除氧器(即，凝结除氧器2)全部回收，从而减少了因回热系统末级疏水直接排放到凝汽器形成的焓降损失，机组热效率提高。

五、本发明设置的凝结除氧器2是混合式加热器，相比表面式加热器，其热效率明显提高，从而实现再次节能。本发明使用混合式凝结除氧器来接收驱动汽轮机的排汽，从而为发电厂提供了一种全新的动力接口，这是回热系统根本性的结构改变。

六、本发明提供的动力接口非常灵活，发电厂可以根据需要灵活选择动力设备和灵活布置驱动汽轮机，而系统的结构不变。

七、本发明可以将发电厂大功率转动设备由永磁或变频调速改为所述驱动汽轮机调速，由于所述驱动汽轮机调速更为简单和高效，从而节约了发电厂用电率，并且使全厂效率综合提高。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。