一种汽轮机回热系统的制作方法

本发明涉及一种汽轮机回热系统，属于火力发电技术领域。

背景技术

随着社会的发展，对汽轮机组的经济性提出了更高的要求，提高汽轮机的初、再热参数是目前公认的最简单有效的提效方法。但是伴随着汽轮机参数的提升，汽轮机的抽汽过热度不断提高，采用过去抽汽直接进加热器换热的方式，将造成系统的㶲损失增加，尤其是再热后第一段抽汽，过热度非常高，不能合理的利用，将造成巨大的损失，严重影响机组的效率。

针对这一问题，现在通常采用的方式是在再热后第一段抽汽上设置外置式蒸汽冷却器，利用回热抽汽的过热度，在抽汽进入回热加热器前，释放一部分热量，这样既降低了抽汽的过热度，减小了系统㶲损失，同时又可提高给水温度，提高机组的经济性。

但是对于参数更高的机组，抽汽参数更高，机组除低压外的抽汽过热度均非常高，此时仅仅通过配置外置式蒸汽冷却器仅能回收很少一部分能量，不能从根本上解决问题，并且随着参数的提升，外置式蒸汽冷却器和高压加热器需使用更好的材料，造成机组投资成本大幅增加，投资收益比低。

故而提出采用一种带回热式抽汽小汽机的系统，通过小汽机抽汽替代大汽机的高压高温抽汽，小汽机汽源通常来源于一次/二次再热机组的高压/超高压排汽，参数较低，大幅降低了抽汽过热度，有效的减少了系统的㶲损失，同时再热蒸汽减少，一、二次再热管道。

这种系统通常小汽机一侧驱动给水泵、一侧驱动小发电机，但是由于给水泵变转速，小发电机定转速，需配置一个齿轮变速装置，该齿轮变速装置传动效率不高，大大增加了系统的损失，参数提升带来的收益大打折扣，同时，该齿轮变速装置价格昂贵，电厂投资大幅增加。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种汽轮机回热系统，本发明采用2个背压式回热汽轮机中，其中一个变转速驱动给水泵，另一个定转速驱动小发电机，本发明即能降低回热抽汽的过热度，减少系统中的㶲损失，提高效率，减少再热抽汽量，降低管道成本，又可以取消齿轮变速装置，减少系统的机械损失，同时省去齿轮变速装置的费用。

本发明采用的技术方案如下：

一种汽轮机回热系统，包括锅炉、主汽轮机、主发电机、第一背压式回热汽轮机、第二背压式回热汽轮机、给水泵和小发电机；所述主汽轮机的进汽来自锅炉、主汽轮机用于驱动主发电机，第一背压式回热汽轮机的进汽来自主汽轮机、第二背压式回热汽轮机的进汽来自第一背压式回热汽轮机；在第一背压式回热汽轮机与第二背压式回热汽轮机中，其中一个用于变转速驱动给水泵，另一个用于定转速驱动小发电机；还包括6组加热器，该6组加热器用于加热通向锅炉的水，6组加热器依次为第一表面式加热器组、第二表面式加热器组、第一混合式加热器组、第三表面式加热器组、第二混合式加热器组和第四表面式加热器组，所述第一表面式加热器组靠近锅炉；其中，第一表面式加热器的进汽来自主汽轮机、第二表面式加热器组的进汽来自第一背压式回热汽轮机、第一混合式加热器组的进汽来自第一背压式回热汽轮机、第三表面式加热器组的进汽来自第二背压式回热汽轮机、第二混合式加热器组的进汽来自第二背压式回热汽轮机以及主汽轮机、第四表面式加热器组的进汽来自主汽轮机。

本发明的一种汽轮机回热系统，针对二次再热机组，所述主汽轮机包括超高压缸、高压缸、中压缸和低压缸；其中，第一背压式回热汽轮机的进汽来自超高压缸的排气、第二背压式回热汽轮机的进汽来自第一背压式回热汽轮机的排气；第一表面式加热器的进汽来自超高压缸的排汽、第二表面式加热器组的进汽来自第一背压式回热汽轮机的抽汽、第一混合式加热器组的进汽来自第一背压式回热汽轮机的排气、第三表面式加热器组的进汽来自第二背压式回热汽轮机的抽汽、第二混合式加热器组的进汽来自第二背压式回热汽轮机的排汽以及中压缸的抽汽、第四表面式加热器组的进汽来自低压缸的抽汽。

本发明的一种汽轮机回热系统，针对一次再热机组，所述主汽轮机包括高压缸、中压缸和低压缸；其中，第一背压式回热汽轮机的进汽来自高压缸的排气、第二背压式回热汽轮机的进汽来自第一背压式回热汽轮机的排气；第一表面式加热器的进汽来自高压缸的排汽、第二表面式加热器组的进汽来自第一背压式回热汽轮机的抽汽、第一混合式加热器组的进汽来自第一背压式回热汽轮机的排气、第三表面式加热器组的进汽来自第二背压式回热汽轮机的抽汽、第二混合式加热器组的进汽来自第二背压式回热汽轮机的排汽以及中压缸的抽汽、第四表面式加热器组的进汽来自低压缸的抽汽。

进一步的，所述第四表面式加热器组的进汽还来自中压缸的排汽。

进一步的，所述中压缸的抽汽处设有用于调节抽汽量的阀门。

进一步的，所述第一背压式回热汽轮机的进汽处设有用于调节进汽量的阀门，第二背压式回热汽轮机的进汽处设有用于调节进汽量的阀门。

进一步的，所述第一表面式加热器组中有1个或多个表面式加热器、第二表面式加热器组中有多个表面式加热器、第一混合式加热器组中有1个或多个混合式加热器、第三表面式加热器组中有多个表面式加热器、第二混合式加热器组中有1个或多个混合式加热器、第四表面式加热器组中有多个表面式加热器。

进一步的，所述第一混合式加热器组与第二混合式加热器组中，至少1个混合式加热器具有除氧器。

进一步的，所述第一背压式回热汽轮机变转速驱动给水泵，第二背压式回热汽轮机定转速驱动小发电机。

进一步的，所述第一背压式回热汽轮机定转速驱动小发电机，第二背压式回热汽轮机变转速驱动给水泵。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的一种汽轮机回热系统，在第一背压式回热汽轮机与第二背压式回热汽轮机中，其中一个用于变转速驱动给水泵，另一个用于定转速驱动小发电机；即能降低回热抽汽的过热度，减少系统中的㶲损失，提高效率，减少再热抽汽量，降低管道成本，又可以取消齿轮变速装置，减少系统的机械损失，同时省去齿轮变速装置的费用。两背压式回热汽轮机形成了分轴布置的设计，轴系更加简单，提升效率、降低成本的同时，进一步提高了机组的安全可靠性。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，：

图1是本发明二次再热机组的设计示意图，其中第一背压式回热汽轮机驱动给水泵；

图2是本发明二次再热机组的设计示意图，其中第一背压式回热汽轮机驱动小发电机；

图3是本发明一次再热机组的设计示意图，其中中压缸为双流中压缸；

图4是本发明一次再热机组的设计示意图，其中中压缸为单流中压缸。

图中标记：1-超高压缸、2-高压缸、3-中压缸、4-低压缸、5-主发电机、6-锅炉、7-第一背压式回热汽轮机、8-第二背压式回热汽轮机、9-给水泵、10-小发电机、11-第一表面式加热器组、12-第二表面式加热器组、13-第一混合式加热器组、14-第三表面式加热器组、15-第二混合式加热器组、16-第四表面式加热器组、17-阀门。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例一、二次再热机组

如图1和图2所示，本实施例的一种汽轮机回热系统，包括锅炉6、主汽轮机、主发电机5、第一背压式回热汽轮机7、第二背压式回热汽轮机8、给水泵9和小发电机10；所述主汽轮机的进汽来自锅炉6、主汽轮机用于驱动主发电机5，第一背压式回热汽轮机7的进汽来自主汽轮机、第二背压式回热汽轮机8的进汽来自第一背压式回热汽轮机7；在第一背压式回热汽轮机7与第二背压式回热汽轮机8中，其中一个用于变转速驱动给水泵9，给水泵9用于为通向锅炉6的水提供动力，另一个用于定转速驱动小发电机10；还包括6组加热器，该6组加热器用于加热通向锅炉6的水，6组加热器依次为第一表面式加热器组11、第二表面式加热器组12、第一混合式加热器组13、第三表面式加热器组14、第二混合式加热器组15和第四表面式加热器组16，所述第一表面式加热器组11靠近锅炉6；其中，第一表面式加热器11的进汽来自主汽轮机、第二表面式加热器组12的进汽来自第一背压式回热汽轮机7、第一混合式加热器组13的进汽来自第一背压式回热汽轮机7、第三表面式加热器组14的进汽来自第二背压式回热汽轮机8、第二混合式加热器组15的进汽来自第二背压式回热汽轮机8以及主汽轮机、第四表面式加热器组16的进汽来自主汽轮机。采用本发明时，2个背压式回热汽轮机中，其中一个用于变转速驱动给水泵，另一个用于定转速驱动小发电机；即能降低回热抽汽的过热度，减少系统中的㶲损失，提高效率，减少再热抽汽量，降低管道成本，又可以取消齿轮变速装置，减少系统的机械损失，同时省去齿轮变速装置的费用。两背压式回热汽轮机（即，第一背压式回热汽轮机7与第二背压式回热汽轮机8）分轴布置，轴系更加简单，提升效率、降低成本的同时，进一步提高了机组的安全可靠性。

本实施例中，如图1和图2所示，所述主汽轮机包括超高压缸1、高压缸2、中压缸3和低压缸4；其中，第一背压式回热汽轮机7的进汽来自超高压缸1的排气、第二背压式回热汽轮机8的进汽来自第一背压式回热汽轮机7的排气；第一表面式加热器11的进汽来自超高压缸1的排汽、第二表面式加热器组12的进汽来自第一背压式回热汽轮机7的抽汽、第一混合式加热器组13的进汽来自第一背压式回热汽轮机7的排气、第三表面式加热器组14的进汽来自第二背压式回热汽轮机8的抽汽、第二混合式加热器组15的进汽来自第二背压式回热汽轮机8的排汽以及中压缸3的抽汽、第四表面式加热器组16的进汽来自低压缸4的抽汽。对于二次再热机组，在其中一实施例中，给水泵13有2个，通过管道通向锅炉6的水依次流经第四表面式加热器组16、第二混合式加热器组15、第1个给水泵13（第1个给水泵13连接于第二混合式加热器组15与第三表面式加热器组14之间）、第三表面式加热器组14、第一混合式加热器组13、第2个给水泵13（第2个给水泵13连接于第一混合式加热器组13与第二表面式加热器组12之间）、第二表面式加热器组12、第一表面式加热器11、然后进入锅炉6，在此过程中，水被6组加热器加热。水进入锅炉6后被加热为高温高压蒸汽通过管道进入超高压缸1，超高压缸1的排汽通过管道分为三路，第一路进入锅炉6再热后进入高压缸2，第二路为第一背压式回热汽轮机7的进汽，第三路为第一表面式加热器11的进汽，而第二表面式加热器组12的进汽通过管道来自第一背压式回热汽轮机7的抽汽；高压缸2的排气通过管道进入锅炉6再热后进入中压缸3；第一背压式回热汽轮机7的排气通过管道分为两路，第一路为第二背压式回热汽轮机8的进汽，第二路为第一混合式加热器组13的进汽，而第三表面式加热器组14的进汽通过管道来自第二背压式回热汽轮机8的抽汽，第二混合式加热器组15的进汽来自第二背压式回热汽轮机8的排汽以及中压缸3的抽汽；中压缸3的排汽通过管道进入低压缸4，第四表面式加热器组16的进汽通过管道来自低压缸4的抽汽。在另一实施例中，第四表面式加热器组16的进汽通过管道来自低压缸4的抽汽以及中压缸4的排汽。

进一步的，所述中压缸3的抽汽处设有用于调节抽汽量的阀门17。由于第二混合式加热器组15的进汽来自第二背压式回热汽轮机8的排汽以及中压缸3的抽汽。本设计能够调节中压缸3的抽汽量。

进一步的，所述第一背压式回热汽轮机7的进汽处设有用于调节进汽量的阀门17，第二背压式回热汽轮机8的进汽处设有用于调节进汽量的阀门17。通过调节本设计的2个阀门17，实现控制第一混合式加热器组13的进气量，控制第一背压式回热汽轮机7、第二背压式回热汽轮机8的进气量和排汽量，以及排气压力。

进一步的，所述第一表面式加热器组11中有1个或多个表面式加热器、第二表面式加热器组12中有多个表面式加热器、第一混合式加热器组13中有1个或多个混合式加热器、第三表面式加热器组14中有多个表面式加热器、第二混合式加热器组15中有1个或多个混合式加热器、第四表面式加热器组16中有多个表面式加热器。

进一步的，所述第一混合式加热器组13与第二混合式加热器组15中，至少1个混合式加热器具有除氧器。在其中一实施例中，第一混合式加热器组13中的混合式加热器不具有除氧器，第二混合式加热器组15中的仅有1个混合式加热器具有除氧器。

进一步的，所述第一背压式回热汽轮机7变转速驱动给水泵9，第二背压式回热汽轮机8定转速驱动小发电机10。此时，第一背压式回热汽轮机7为变转速汽轮机，第二背压式回热汽轮机8为定转速汽轮机。

进一步的，所述第一背压式回热汽轮机7定转速驱动小发电机10，第二背压式回热汽轮机8变转速驱动给水泵9。此时，第一背压式回热汽轮机7为定转速汽轮机，第二背压式回热汽轮机8为变转速汽轮机。

基于上述各技术特征的组合设计，针对二次再热机组，在其中一实施例中，如图1所示，以1000mw超超临界汽轮发电机组为例，蒸汽参数35mpa/615℃/630℃/630℃，该主汽轮机包括1个单流超高压缸1、1个单流高压缸2、1个双流中压缸3、2个双流低压缸4，第一背压式回热汽轮机7变转速驱动给水泵9，第二背压式回热汽轮机8定转速驱动小发电机10。第一表面式加热器组11中有1个表面式加热器、进汽来自超高压缸1的排汽；第二表面式加热器组12中有2个表面式加热器、进汽来自第一背压式回热汽轮机7的抽汽（2处抽汽对应2个表面式加热器）；第一混合式加热器组13中有1个混合式加热器（不具有除氧器）、进汽来自第一背压式回热汽轮机7的排气；第三表面式加热器组14中有2个表面式加热器、进汽来自第二背压式回热汽轮机8的抽汽（2处抽汽对应2个表面式加热器）；第二混合式加热器组15中有1个混合式加热器（具有除氧器）、进汽来自第二背压式回热汽轮机8的排汽以及中压缸3的抽汽，中压缸3的抽汽处（抽汽管道上）设有阀门17，当第二背压式回热汽轮机8的排汽量不足时，通过调节该阀门17实现中压缸3的抽汽补充第二混合式加热器组15的进汽，实现补充进入第二混合式加热器组15的蒸汽量；第四表面式加热器组16中有5个表面式加热器、其中4个表面式加热器的进汽来自低压缸4的抽汽、另外1个表面式加热器的进汽来自中压缸3的排汽。在另一实施例中，如图2所示，第一背压式回热汽轮机7定转速驱动小发电机10，第二背压式回热汽轮机8变转速驱动给水泵9。

实施例二、一次再热机组

实施例二与实施例一基本相同，不同之处在于实施例一为二次再热机组，实施例二为一次再热机组。

如图3和图4所示，本实施例的一种汽轮机回热系统，所述主汽轮机包括高压缸2、中压缸3和低压缸4；其中，第一背压式回热汽轮机7的进汽来自高压缸2的排气、第二背压式回热汽轮机8的进汽来自第一背压式回热汽轮机7的排气；第一表面式加热器11的进汽来自高压缸2的排汽、第二表面式加热器组12的进汽来自第一背压式回热汽轮机7的抽汽、第一混合式加热器组13的进汽来自第一背压式回热汽轮机7的排气、第三表面式加热器组14的进汽来自第二背压式回热汽轮机8的抽汽、第二混合式加热器组15的进汽来自第二背压式回热汽轮机8的排汽以及中压缸3的抽汽、第四表面式加热器组16的进汽来自低压缸4的抽汽。对于一次再热机组，在其中一实施例中，给水泵13有2个，通过管道通向锅炉6的水依次流经第四表面式加热器组16、第二混合式加热器组15、第1个给水泵13（第1个给水泵13连接于第二混合式加热器组15与第三表面式加热器组14之间）、第三表面式加热器组14、第一混合式加热器组13、第2个给水泵13（第2个给水泵13连接于第一混合式加热器组13与第二表面式加热器组12之间）、第二表面式加热器组12、第一表面式加热器11、然后进入锅炉6，在此过程中，水被6组加热器加热。水进入锅炉6后被加热为高温高压蒸汽通过管道进入高压缸2，高压缸2的排汽通过管道分为三路，第一路进入锅炉6再热后进入中压缸3，第二路为第一背压式回热汽轮机7的进汽，第三路为第一表面式加热器11的进汽，而第二表面式加热器组12的进汽通过管道来自第一背压式回热汽轮机7的抽汽；第一背压式回热汽轮机7的排气通过管道分为两路，第一路为第二背压式回热汽轮机8的进汽，第二路为第一混合式加热器组13的进汽，而第三表面式加热器组14的进汽通过管道来自第二背压式回热汽轮机8的抽汽，第二混合式加热器组15的进汽来自第二背压式回热汽轮机8的排汽以及中压缸3的抽汽；中压缸3的排汽通过管道进入低压缸4，第四表面式加热器组16的进汽通过管道来自低压缸4的抽汽。在另一实施例中，第四表面式加热器组16的进汽通过管道来自低压缸4的抽汽以及中压缸4的排汽。

针对一次再热机组，在其中一实施例中，如图3所示，以1000mw超超临界汽轮发电机组为例，蒸汽参数28mpa/600℃/620℃，该主汽轮机包括1个单流高压缸2、1个双流中压缸3、2个双流低压缸4，第一背压式回热汽轮机7变转速驱动给水泵9，第二背压式回热汽轮机8定转速驱动小发电机10。第一表面式加热器组11中有1个表面式加热器、进汽来自高压缸2的排汽；第二表面式加热器组12中有2个表面式加热器、进汽来自第一背压式回热汽轮机7的抽汽（2处抽汽对应2个表面式加热器）；第一混合式加热器组13中有1个混合式加热器（不具有除氧器）、进汽来自第一背压式回热汽轮机7的排气；第三表面式加热器组14中有2个表面式加热器、进汽来自第二背压式回热汽轮机8的抽汽（2处抽汽对应2个表面式加热器）；第二混合式加热器组15中有1个混合式加热器（具有除氧器）、进汽来自第二背压式回热汽轮机8的排汽以及中压缸3的抽汽，中压缸3的抽汽处（抽汽管道上）设有阀门17，当第二背压式回热汽轮机8的排汽量不足时，通过调节该阀门17实现中压缸3的抽汽补充第二混合式加热器组15的进汽，实现补充进入第二混合式加热器组15的蒸汽量；第四表面式加热器组16中有5个表面式加热器、其中4个表面式加热器的进汽来自低压缸4的抽汽、另外1个表面式加热器的进汽来自中压缸3的排汽。而在在另一实施例中，如图4所示，主汽轮机包括1个单流高压缸2、1个单流中压缸3、2个双流低压缸4。

综上所述，采用本发明的一种汽轮机回热系统，在第一背压式回热汽轮机与第二背压式回热汽轮机中，其中一个用于变转速驱动给水泵，另一个用于定转速驱动小发电机；即能降低回热抽汽的过热度，减少系统中的㶲损失，提高效率，减少再热抽汽量，降低管道成本，又可以取消齿轮变速装置，减少系统的机械损失，同时省去齿轮变速装置的费用。两背压式回热汽轮机形成了分轴布置的设计，轴系更加简单，提升效率、降低成本的同时，进一步提高了机组的安全可靠性。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。