一种用于化石燃料热力系统的主给水余压发电系统的制作方法

本实用新型涉及塔式太阳能光热与化石燃料互补发电系统的设计领域，特别涉及一种用于化石燃料热力系统的主给水余压发电系统。

背景技术：

化石燃料(燃煤、燃油、燃气等)热力系统是目前常规的发电系统，如图1所示，常规的化石燃料热力系统包括主给水系统1’和凝结水系统2’，其工作原理为：从给水泵组3’中流出的主给水通过主给水系统1’中的通过高压加热器11’逐级高压加热后进入锅炉12’中，锅炉12’进一步将主给水加热成高温蒸汽，高温蒸汽依次进入发电机5’的高压缸51’、中压缸52’和低压缸53’进行发电，发电后的蒸汽进入凝汽器21’，凝汽器21’将蒸汽凝结成水(凝结水)，凝结水再经过凝结水泵22’进入轴封加热器23’，然后再经过低压加热器24’逐级低压加热后进入除氧器4’，并进一步从除氧器4’进入水泵组3’，进行下一个循环。

在上述过程中，为利用太阳能可再生资源，在利用高压加热器11’对主给水进行加热之前，通常将通过高压加热器进水管道13’的部分主给水，经由主给水进水管道1输送至塔式太阳能光热系统，以吸收太阳能进行加热。而塔式太阳能的吸热器3通常安装在吸热塔顶部，用于吸收定日镜反射的太阳光热量，电站运行时，定日镜将入射到其表面的太阳光反射到位于塔顶的吸热器3，主给水通过主给水进水管道1被送到吸热器3上，吸收走日镜场反射来的太阳能；吸热后的主给水在重力的作用下从吸热器3出口通过压力调节阀节，经由主给水回水管道2进入高压加热器出水管道14’，流回到化石燃料热力系统中，从而利用了太阳能，减少了化石燃料消耗量，达到节能增效的目的。

在实现本实用新型的过程中，设计人发现现有技术至少存在以下问题：

由于吸热器与主给水回水管道之间存在很大的高差，经过吸热器吸收太阳能后的主给水具有很大的势能，而这样大的势能经过压力调节阀节流而损失，势必造成资源的严重浪费。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于化石燃料热力系统的主给水余压发电系统，该系统能够回收主给水势能，并将其转化为电能。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种用于化石燃料热力系统的主给水余压发电系统，包括：

与所述化石燃料热力系统的高压加热器进水管道连通的主给水进水管道；与所述化石燃料热力系统的高压加热器出水管道连通的主给水回水管道；以及

设置在所述主给水进水管道和所述主给水回水管道之间、且与所述主给水进水管道和所述主给水回水管道连通的吸热器，所述吸热器的安装位置高于所述主给水回水管道的安装位置；

所述主给水余压发电系统还包括水轮发电机组，所述水轮发电机组的进口与所述吸热器连通，所述水轮发电机组的出口与所述主给水回水管道连通。

优选地，所述吸热器的安装位置高于所述主给水进水管道的安装位置；

所述主给水余压发电系统还包括主给水升压泵，所述主给水升压泵的进口与所述主给水进水管道连通，所述主给水升压泵的出口与所述吸热器连通；

在所述主给水升压泵的所述进口处设置有主给水升压泵进口电动隔离阀。

优选地，在所述主给水升压泵的所述出口处设置有主给水升压泵出口逆止阀和主给水升压泵出口电动隔离阀，所述主给水升压泵出口逆止阀位于所述主给水升压泵出口电动隔离阀的上游。

进一步地，所述主给水余压发电系统还包括进口缓冲罐，所述进口缓冲罐位于所述吸热器和所述主给水升压泵之间、且与所述吸热器和所述主给水升压泵连通。

优选地，所述进口缓冲罐的内部具有稳压气体。

优选地，所述吸热器具有底部进口，在所述吸热器的所述底部进口处设置有吸热器进口电动隔离阀；

且所述进口缓冲罐的出口通过进口缓冲罐出口管道与所述吸热器的所述底部进口连通。

优选地，所述吸热器具有顶部出口，在所述吸热器的所述顶部出口处设置有吸热器出口电动隔离阀；

且所述吸热器的所述顶部出口通过吸热器出口管道与所述水轮发电机组的所述进口连通。

进一步地，所述吸热器还具有底部出口，在所述吸热器的所述底部出口处设置有吸热器放空电动隔离阀；

且所述吸热器的所述底部出口通过吸热器放空管道与所述水轮发电机组的所述进口连通。

优选地，在所述水轮发电机组的所述出口处设置有水轮发电机组出口止回阀。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是：提供了一种用于化石燃料热力系统的主给水余压发电系统。具体地，在吸热器和主给水回水管道之间设置水轮发电机组，该水轮发电机组的进口与吸热器连通，水轮发电机组的出口与主给水回水管道连通，使得从吸热器流出的主给水先经过水轮发电机组，由水轮发电机组将主给水的势能转化为电能后，再进入化石燃料热力系统中用于进一步发电。采用该主给水余压发电系统不仅可以减少大高差的主给水对主给水回收管道的冲击，而且可以回收主给水的势能用于发电，从而达到节能增效的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种用于化石燃料热力系统的主给水余压发电系统的流程示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种用于化石燃料热力系统的主给水余压发电系统的结构示意图；

图中的附图标记分别表示：

化石燃料热力系统中：

1’、主给水系统；11’、高压加热器；12’、锅炉；13’、高压加热器进水管道；14’、高压加热器出水管道

2’、凝结水系统；21’、凝汽器；22’、凝结水泵；23’、轴封加热器；24’、低压加热器；

3’、给水泵组；

4’、除氧器；

5’、发电机；51’、高压缸；52’、中压缸；53’、低压缸；

主给水余压发电系统中：

1、主给水进水管道；

2、主给水回水管道；

3、吸热器；

31、吸热器进口电动隔离阀；

32、吸热器出口电动隔离阀；

33、吸热器放空电动隔离阀；

34、吸热器出口管道；

35、吸热器放空管道；

4、水轮发电机组；

41、水轮发电机组出口止回阀；

5、主给水升压泵；

51、主给水升压泵进口电动隔离阀；

52、主给水升压泵出口逆止阀；

53、主给水升压泵出口电动隔离阀；

54、主给水升压泵出口管道；

6、进口缓冲罐；

61、进口缓冲罐出口管道；

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供一种用于化石燃料热力系统的主给水余压发电系统，如图1所示，该主给水余压发电系统包括：与化石燃料热力系统的高压加热器进水管道13’连通的主给水进水管道1；与化石燃料热力系统的高压加热器出水管道14’连通的主给水回水管道2；以及

设置在主给水进水管道1和主给水回水管道2之间、且与主给水进水管道1和主给水回水管道2连通的吸热器3，吸热器3的安装位置高于主给水回水管道2的安装位置；

所述主给水余压发电系统还包括水轮发电机组4，水轮发电机组4的进口与吸热器3连通，水轮发电机组4的出口与主给水回水管道2连通。

需要说明的是，主给水进水管道1、主给水回水管道2和吸热器3之间分别通过水管道进行连通。

本实用新型实施例提供的用于化石燃料热力系统的主给水余压发电系统的工作原理为：电站运行时，来自高压加热器进水管道13’的主给水通过主给水进水管道1进入与主给水进水管道1连通的吸热器3，主给水在吸热器3中吸收热能，并进一步在重力作用下下降；从高处下降的主给水具有势能，当主给水下降经过水轮发电机组4时，主给水将自身势能转化为驱动水轮发电机组4进行发电作业的机械能，并进一步由水轮发电机组4转换成电能而输出；而经过水轮发电机组4的主给水通过主给水回水管道2流入高压加热器出水管道14’中，即，主给水返回到化石燃料热力系统用于发电。

可以理解的是，水轮发电机组4为本领域所常见的，其一般包括转轴。当主给水下降至水轮发电机组4时，其能驱动转轴的转动，进而带动发电机的发电，即，主给水将自身势能转化为机械能，并进一步将机械能转换成电能而输出。

本实用新型实施例通过在吸热器3和主给水回水管道2之间设置水轮发电机组4，该水轮发电机组4的进口与吸热器3连通，水轮发电机组4的出口与主给水回水管道2连通，使得从吸热器4流出的主给水先经过水轮发电机组4，由水轮发电机组4将主给水的势能转化为电能后，再进入化石燃料热力系统中用于进一步发电。采用该主给水余压发电系统不仅可以减少大高差的主给水对主给水回水管道的冲击，而且可以回收主给水的势能用于发电，从而达到节能增效的目的。

在上述的主给水余压发电系统中，吸热器3位于吸热塔上，塔高一般超过百米；为了最大限度地回收利用主给水的势能，可设置水轮发电机组4位于吸热塔的塔底(如图2所示)。

在回水过程中，为了避免温差对设备的损坏，可设置主给水回水管道2和高压加热器出水管道14’中的主给水的温度相近，优选地设置二者之间的温差小于10℃。

在上述的主给水余压发电系统中，如图2所示，吸热器3的安装位置也高于主给水进水管道1的安装位置；进一步地，为了使主给水进水管道1中的主给水顺利进入吸热器3中，还可设置主给水余压发电系统包括主给水升压泵5，主给水升压泵5的进口与主给水进水管道1连通，主给水升压泵5的出口与吸热器3连通；且在主给水升压泵5的进口处设置有主给水升压泵进口电动隔离阀51。

当电站运行时，打开主给水升压泵进口电动隔离阀51，启动主给水升压泵5，主给水升压泵5将主给水的压力升高，并将主给水举升至吸热器3中。

其中，电动隔离阀是一种开关类的阀门，用于分离两侧流体，相对于普通开关，对泄露等级和启闭速度均有一定的要求。本实用新型实施例采用的电动隔离阀均具有这种特性。

在上述的主给水余压发电系统中，在主给水升压泵5的出口处设置有主给水升压泵出口逆止阀52和主给水升压泵出口电动隔离阀53，主给水升压泵出口逆止阀52位于主给水升压泵出口电动隔离阀53的上游。

其中，主给水升压泵出口电动隔离阀53用于憋压启动主给水升压泵5，主给水升压泵出口逆止阀52用于防止主给水倒流。

在上述的主给水余压发电系统中，可设置主给水余压发电系统还包括进口缓冲罐6，进口缓冲罐6位于吸热器3和主给水升压泵5之间、且与吸热器3和主给水升压泵5连通。

主给水升压泵5可通过主给水升压泵出口管道54与进口缓冲罐6连通，进口缓冲罐6用于控制进入吸热器3的主给水的液位，且保证流体流量稳定。

进一步地，可设置进口缓冲罐6的内部具有稳压气体，稳压气体使进口缓冲罐6内的压力为恒压，以控制进口缓冲罐6的液位，保证进口缓冲罐6内有稳定量的水量；当主给水升压泵5停止工作时，进口缓冲罐6在一段时间内可持续向吸热器3中输送主给水，以避免吸热器3被烧坏。

其中，为了使进口缓冲罐6具有更好的缓冲效果，可设置进口缓冲罐6位于靠近吸热器3的进口处；且为了更好地控制井口缓冲罐6的液位，可设置主给水升压泵5为变频泵。

在上述的主给水余压发电系统中，可设置吸热器3具有底部进口，在吸热器3的底部进口处设置有吸热器进口电动隔离阀31；且进口缓冲罐6的出口通过进口缓冲罐出口管道61与吸热器3的底部进口连通。

即在电站运行时，启开吸热器进口电动隔离阀31，主给水通过进口缓冲罐出口管道61从底部进口进入吸热器3中。

在上述的主给水余压发电系统中，可设置吸热器3具有顶部出口，在吸热器3的顶部出口处设置有吸热器出口电动隔离阀32；且吸热器3的顶部出口通过吸热器出口管道34与水轮发电机组4的井口连通。

即在电站运行时，启开吸热器出口电动隔离阀32，在吸热器3中加热后的主给水通过吸热器出口管道34从顶部出口流出，并下降至水轮发电机组4，用于发电。

其中，吸热器3的顶部出口与水轮发电机组4之间的高度为H1(如图1所示)，水轮发电机组4即利用这个高度差的主给水的势能进行发电。

在上述的主给水余压发电系统中，可设置吸热器3还具有底部出口，在吸热器3的底部出口处设置有吸热器放空电动隔离阀33；吸热器3的底部出口通过吸热器放空管道35与水轮发电机组4的井口连通。

吸热器放空管道35用于放空吸热器中的主给水，当系统停机时，可打开吸热器放空电动隔离阀33，吸热器3中的主给水通过吸热器放空管道35流出，并下降至水轮发电机组4，以进一步地回收利用吸热器3中停留的主给水的势能。

在上述的主给水余压发电系统中，还可在水轮发电机组4的出口处设置有水轮发电机组出口止回阀41，水轮发电机组出口止回阀41用于防止经过用于防止经过水轮发电机组4的主给水倒流。

进一步地，结合某具体实施例对本实用新型达到的技术效果作进一步详细说明。

如图2所示，以某600MW燃煤发电站为例，采用本实用新型的技术方案的具体参数包括：该塔式太阳能主给水进口流量100kg/s；吸热器中心高度100m，吸热器外形的尺寸(直径×高度)10m×9m；水轮发电组安装在10m(水轮机中心线)标高处。

水流出力估算：

P₁＝M×g×H/1000

其中：

P₁—水流出力(kW)；

M—水轮机质量流量(kg/s)；

g—重力加速度，取9.8(N/kg)；

H—水轮发电机组叶轮中心线与吸热器顶部高差(m)；

将以上输入条件带入公式：

P₁＝100×9.8×(104.5-10)/1000＝92.61kW

水轮机发电机出力估算：

P₂＝P₁×η

其中：

P₁—水流出力(kW)；

P₂—水轮机组出力(kW)；

η—水轮机组综合效率，包括进水管道阻力等，取0.8；

将以上输入条件带入公式：

P₂＝92.61×0.8＝74.088kW

可见，采用该主给水余压发电系统，水轮机组回收功率74.088kW。因此，该主给水余压发电系统不仅减少了主给水对主给水回水管道的冲击，还很大程度上回收主给水的势能用于发电，达到了节能增效的目的。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本实用新型的技术方案，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。